Микрокристаллические воски: свойства, виды и применение.

Введение

Тип воска с мелкими кристаллами. Микрокристаллический воск – это тип воска, получаемый при обезмасливании нефтяного вазелина в процессе переработки нефти. В отличие от более распространенного парафинового воска, который содержит преимущественно неразветвленные алканы, микрокристаллический воск содержит более высокий процент изопарафиновых (разветвленных) и нафтеновых углеводородов. Он характеризуется мелкокристалличностью, в отличие от крупнокристаллической структуры парафинового воска. Состоит из насыщенных алифатических углеводородов с высокой молекулярной массой. Обычно он темнее, более вязкий, плотный, липкий и эластичный, чем парафиновые воски, а также имеет более высокую молекулярную массу и температуру плавления. Эластичные и адгезионные свойства микрокристаллических восков обусловлены содержанием в них нелинейных углеводородных компонентов. Типичная кристаллическая структура микрокристаллического воска мелкая и тонкая, что делает его более гибким, чем парафиновый воск. Он широко используется в косметических составах. Микрокристаллические воски, производимые на воскоперерабатывающих заводах, обычно соответствуют ряду спецификаций ASTM, включая температуру застывания (ASTM D938), глубину прокола иглой (ASTM D1321), цвет (ASTM D6045) и вязкость (ASTM D445). Микрокристаллические воски обычно подразделяются на две категории: "ламинирующие" и "упрочняющие". Ламинирующие марки обычно имеют температуру плавления 140–175 °F (60–80 °C) и глубину прокола иглой 25 или выше. Упрочняющие марки имеют диапазон температур плавления от 175 до 200 °F (80–93 °C) и глубину прокола иглой 25 или ниже. Цвет обоих сортов может варьироваться от коричневого до белого в зависимости от степени переработки на нефтеперерабатывающем заводе. Микрокристаллические воски получают при переработке тяжелых дистиллятов, образующихся при производстве смазочных масел. Этот побочный продукт затем обезмасливается на восковом заводе. В зависимости от конечного применения и требуемых спецификаций продукт может быть подвергнут удалению запаха и цвета (который обычно имеет коричневый или темно-желтый оттенок). Обычно это достигается методом фильтрации или гидроочисткой воскового материала.

Type of wax with fine crystals
Microcrystalline waxes are a type of wax produced by de oiling petrolatum, as part of the petroleum refining process. In contrast to the more familiar paraffin wax which contains mostly unbranched alkanes, microcrystalline wax contains a higher percentage of isoparaffinic (branched) hydrocarbons and naphthenic hydrocarbons. It is characterized by the fineness of its crystals in contrast to the larger crystal of paraffin wax. It consists of high molecular weight saturated aliphatic hydrocarbons. It is generally darker, more viscous, denser, tackier and more elastic than paraffin waxes, and has a higher molecular weight and melting point. The elastic and adhesive characteristics of microcrystalline waxes are related to the non straight chain components which they contain. Typical microcrystalline wax crystal structure is small and thin, making them more flexible than paraffin wax. It is commonly used in cosmetic formulations. Microcrystalline waxes when produced by wax refiners are typically produced to meet a number of ASTM specifications. These include congeal point (ASTM D938), needle penetration (ASTM D1321), color (ASTM D6045), and viscosity (ASTM D445). Microcrystalline waxes can generally be put into two categories: "laminating" grades and "hardening" grades. The laminating grades typically have a melting point of 140–175 F (60 – 80 °C) and needle penetration of 25 or above. The hardening grades will range from about 175–200 F (80 – 93 °C), and have a needle penetration of 25 or below. Color in both grades can range from brown to white, depending on the degree of processing done at the refinery level. Microcrystalline waxes are derived from the refining of the heavy distillates from lubricant oil production. This by product must then be de oiled at a wax refinery. Depending on the end use and desired specification, the product may then have its odor removed and color removed (which typically starts as a brown or dark yellow). This is usually done by means of a filtration method or by hydro treating the wax material.

Промышленность и применение

Микрокристаллический воск часто используется в таких отраслях, как производство шин и резины, свечей, клеев, гофрированного картона, косметики, литья и других. Нефтеперерабатывающие заводы могут использовать смесительные установки для комбинирования парафина и микрокристаллического воска; это широко распространено в шинной и резиновой промышленности. Микрокристаллические воски находят значительное применение в изготовлении ювелирных изделий и небольших скульптур. Различные составы позволяют получать воски – от достаточно мягких для формования вручную, до достаточно твердых для резьбы роторными инструментами. Из расплавленного воска можно отливать несколько копий, которые затем дорабатываются резьбой. Поставщики ювелирных изделий продают восковые заготовки для колец, а также детали, которые можно соединять горячей сваркой, и трубки с листами для вырезания и создания восковых моделей. Кольца могут крепиться к восковому "дереву", чтобы их можно было отлить за один раз в большом количестве. Марка микрокристаллического воска Renaissance Wax также широко используется в музеях и для консервации, для защиты и полировки старинного дерева, слоновой кости, драгоценных камней и металлических предметов. Он был разработан Британским музеем в 1950-х годах для замены потенциально нестабильных натуральных восков, таких как пчелиный воск и карнаубский воск, которые использовались ранее. Микрокристаллические воски – отличный материал для изменения кристаллических свойств парафинового воска. Микрокристаллический воск содержит значительно больше разветвлений углеродных цепей, составляющих основу парафинового воска. Это полезно, когда требуются определенные функциональные изменения в парафине, такие как гибкость, более высокая температура плавления и повышенная непрозрачность. Они также используются в качестве смазывающих добавок в печатных красках. Микрокристаллический воск применяется в таких видах спорта, как хоккей на льду, лыжи и сноуборд. Он наносится на обмотку клюшки для хоккея, чтобы предотвратить ее разрушение от воды, которая разъедает клей, а также для улучшения контроля шайбы благодаря адгезивным свойствам воска. Он также наносится на нижнюю сторону лыж и сноубордов в качестве скользящего воска для уменьшения трения и повышения скольжения, что облегчает управление; более липкие сорта воска для отталкивания или сцепления используются на лыжах для беговых лыж, чтобы лыжа попеременно сцеплялась со снегом и скользила по нему при переносе веса лыжником. Микрокристаллический воск использовался на завершающих этапах реставрации мозаичного пола в стиле Косматеск в Вестминстерском аббатстве, Лондон.

Microcrystalline wax is often used in industries such as tire and rubber, candles, adhesives, corrugated board, cosmetics, castings, and others. Refineries may use blending facilities to combine paraffin and microcrystalline waxes; this is prevalent in the tire and rubber industries. Microcrystalline waxes have considerable application in the custom making of jewelry and small sculptures. Different formulations produce waxes from those soft enough to be molded by hand to those hard enough to be carved with rotary tools. The melted wax can be cast to make multiple copies that are further carved with details. Jewelry suppliers sell wax molded into the basic forms of rings as well as details that can be heat welded together and tubes and sheets for cutting and building the wax models. Rings may be attached to a wax "tree" so that many can be cast in one pouring. A brand of microcrystalline wax, Renaissance Wax, is also used extensively in museum and conservation settings for protection and polishing of antique woods, ivory, gemstones, and metal objects. It was developed by The British Museum in the 1950s to replace the potentially unstable natural waxes that were previously used such as beeswax and carnauba. Microcrystalline waxes are excellent materials to use when modifying the crystalline properties of paraffin wax. The microcrystalline wax has significantly more branching of the carbon chains that are the backbone of paraffin wax. This is useful when some desired functional changes in the paraffin are needed, such as flexibility, higher melt point, and increased opacity. They are also used as slip agents in printing ink. Microcrystalline wax is used in such sports as ice hockey, skiing and snowboarding. It is applied to the friction tape of an ice hockey stick to prevent degradation of the tape due to water destroying the glue on the tape and also to increase control of the hockey puck due to the wax’s adhesive quality. It is also applied to the underside of skis and snowboards as glide wax to reduce friction and increase the gliding ability of the board, making it easier to control; stickier grades of kick or grip wax are also used on cross country skis to allow the ski to alternately grip the snow and slip across it as the skier shifts their weight while striding. Microcrystalline wax was used in the final phases of the restoration of the Cosmatesque pavement, Westminster Abbey, London.

Использование в нефтепродуктах

Микрокристаллический воск также является ключевым компонентом в производстве вазелина. Разветвленная структура углеродной цепи позволяет включать молекулы масла в кристаллическую решетку. Желаемые свойства вазелина можно модифицировать, используя микрокристаллические воски с различными точками застывания (ASTM D938) и глубиной прокола иглой (ASTM D1321). Однако ключевые отрасли, использующие вазелин, такие как индустрия средств личной гигиены, косметики и свечей, стремятся к использованию большего количества "экологичных" материалов, основанных на возобновляемых ресурсах. В качестве альтернативы можно использовать гибридный вазелин. Гибридный вазелин представляет собой сложную смесь растительных масел и восков, объединенных с технологиями на основе нефти и микрокристаллического воска. Это позволяет разработчику использовать более высокий процент возобновляемых ресурсов, сохраняя при этом полезные свойства вазелина.