DE1248207B - Kerzen mit verbesserten Brenneigenschaften - Google Patents

Description

• Kerzen mit verbesserten Brenneigenschaften Aus höherschmelzenden Fettsäuren oder technischen Fettsäuregemischen hergestellte Kerzen besitzen gegenüber Paraffin-Kerzen den Vorteil, daß sie beim Abbrennen weniger zur Rußentwicklung neigen und sich bei der Lagerung nicht verbiegen, so daß ein Zusatz an Härtungsmitteln überflüssig ist. Für viele Zwecke reichen diese Eigenschaften allerdings noch nicht aus. Die aus Fettsäuren hergestellten Kerzen zeigen noch eine gewisse Tendenz zum Tropfen, insbesondere wenn man sie etwas geneigt aufstellt, was sich beispielsweise bei Baumkerzen nicht immer vermeiden läßt. Ferner bilden dicke Zierkerzen beim Abbrennen meist einen hohen, unregelmäßig gestalteten Rand, der der Kerze ein unschönes Aussehen verleiht. Nachteilig für die Herstellung gefärbter Kerzen ist ferner die ausgeprägte Kristallstruktur der erstarrten Fettsäuregemische. Die in der flüssigen Kerzenmasse gelösten, gebräuchlichen Fettfarbstoffe werden beim Erstarren nur zum geringen Teil in die Fettsäurekristalle eingebaut und reichern sich bevorzugt in den Korngrenzen an, weshalb die Kerzen keine einheitlich gefärbte Oberfläche aufweisen.
• Es sind bereits zahlreiche stickstoffhaltige Verbindungen oder Salze der Fettsäuren als Zusatz zu Kerzen vorgeschlagen worden. So ist aus der deutschen Patentschrift 530147 bekannt, dem fettsäurehaltigen Kerzenmaterial organische Derivate des Ammoniaks, wie Mono-, Di- oder Triäthanolamin zuzusetzen, um die Farbechtheit der angefärbten Kerzen zu erhöhen. Aus der USA.-Patentschrift 819 646 geht hervor, die für die Kerzenherstellung bestimmten Fette oder Fettsäuren zuvor unter erhöhtem Druck und bei erhöhter Temperatur mit Ammoniak umzusetzen, um ein hochschmelzendes Kerzenmaterial zu erhalten. Es läßt sich jedoch zeigen, daß ein derartiges Kerzenmaterial zur Herstellung insbesondere dicker Kerzen ungeeignet ist. Setzt man beispielsweise einem üblichen Kerzenstearin, das im wesentlichen aus Stearinsäure und Palmitinsäure besteht, so große Mengen an Fettsäureamiden zu, daß der Schmelzpunkt wesentlich, z. B. auf über 68° C erhöht wird, so neigen solche Kerzen beim Gießen zum Reißen und bilden beim Abbrennen einen hohen, meist nach innen umsinkenden unschönen Rand. Aus der deutschen Patentschrift 136 917 ist schließlich bekannt, Stearinkerzen unter Verwendung aromatischer Amine oder Diamine sowie deren Alkyl- oder Acylderivate herzustellen, um den Schmelzpunkt der Kerzenmasse zu erhöhen. Aus derartigem Material gegossene Kerzen besitzen jedoch völlig ungenügende Brenneigenschaften und weisen nach Zusatz fettlöslicher Farbstoffe ebenfalls keine einheitlich gefärbte Oberfläche auf.
• Gegenstand der Erfindung sind im wesentlichen aus höherschmelzenden Fettsäuren oder Fettsäuregemischen bestehende Kerzen mit verbesserten Brenneigenschaften, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,5 bis 15, vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsprozent an N,N'-Bisacyl-alkylendiaminen der Formel R'- CO -HN-(CH2)n-NH-OC-R" worin W-CO und R"-CO Acylreste mit einer Kettenlänge von 8 bis 30 Kohlenstoffatomen und n ganze Zahlen von 2 bis 6 bedeuten. In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Kerzen darüber hinaus noch 0,5 bis 10 Gewichtsprozent an Fettsäureamiden, deren Stickstoffatome keine Substituenten tragen und die 8 bis 30, vorzugsweise 12 bis 24 Kohlenstoffatome im Molekül enthalten. Der Zusatz an stickstoffhaltigen Verbindungen soll insgesamt 1 bis 18, vorzugsweise 2 bis 15 Gewichtsprozent betragen.
• Als Ausgangsmaterial für die erfindungsgemäßen Kerzen eignen sich technische Gemische oberhalb 40° C schmelzender, vorwiegend gesättigter Fettsäuren, wie beispielsweise das bei 52 bis 57° C schmelzende Stearin, einem Gemisch aus Stearinsäure und Palmitinsäure, das in bekannter Weise aus Talgfettsäuren durch Abtrennen der flüssigen Anteile gewonnen wird. Brauchbar sind ferner Gemische von gehärteten oder synthetischen Fettsäuren sowie Montanwachsfettsäuren. Die Fettsäuren brauchen nicht ganz rein zu sein und können von der Herstellung her noch Tri- bzw. Partialglyceride, Hydroxyfettsäuren, Fettalkohole oder Wachsester enthalten.
• Der erfindungsgemäße Zusatz an N,N'-Bisacylalkylendiaminen beträgt 0,5 bis 15, vorzugsweise 1 bis 10% der Kerzenmasse. Als geeignet haben sich die Bisacylderivate des Äthylendiamins, Propylendiamins, Butylendiamins, Pentamethylendiamins und Hexamethylendiamins erwiesen, deren Acylreste sich von Fettsäuren mit einer Kettenlänge von 8 bis 30, vorzugsweise 12 bis 24 Kohlenstoffatomen, wie der Capryl-, Caprin-, Laurin-, Myristin-, Palmitin-, '.,%argarin-, Stearin-, Öl-, Elaidin-, Arachin-, Behen- und Erucasäure, ferner der höheren Montanwachssäuren sowie von Gemischen der vorgenannten Säuren ableiten.
• Die in der bevorzugten Ausführungsform zusätzlich enthaltenen Fettsäureamide, die am Stickstoffatom keine weiteren Substituenten tragen, besitzen 8 bis 30, vorzugsweise 12 bis 24 Kohlenstoffatome im Molekül und leiten sich ebenfalls von den vorgenannten Carbonsäuren oder Carbonsäuregemischen ab. Sie werden in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent angewandt. Ihr besonderer Vorteil liegt darin, daß sie die technisch aufwendigeren Bisacylalkylendiamine teilweise zu ersetzen vermögen, wobei gleichzeitig noch eine weitere Verbesserung der Gieß-und Brenneigenschaften im Sinn einer synergistischen Wirkung erzielt wird. Die gesamte vorhandene Menge an stickstoffhaltigen Verbindungen soll 1 bis 18, vorzugsweise 2 bis 15 Gewichtsprozent der Kerzenmasse betragen. Das Verhältnis von Bisacyl-alkylendiaminen zu unsubstituierten Fettsäureamiden beträgt 1:10 bis 5: 1, vorzugsweise 1: 3 bis 2: 1.
• Die genannten Zusätze vermögen die Brenneigenschaften von Stearinkerzen bzw. der aus den angeführten Fettsäuregemischen hergestellten Kerzen erheblich zu verbessern. Bei dünneren Kerzen, wie beispielsweise Baumkerzen, bildet sich während des Abbrennens eine nahezu trockene Brennschüssel, d. h., selbst bei starker Neigung kann kein geschmolzenes Kerzenmaterial an der Oberfläche herablaufen. Dicke Kerzen, die erfahrungsgemäß besonders zum Tropfen oder zur Bildung unschöner, überstehender Ränder neigen, brennen bei Vorhandensein der angeführten Amide gleichmäßig und ohne Tropfenbildung ab, wobei die Brennschüssel flach und der niedrige Kerzenrand vollkommen regelmäßig gestaltet ist.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist darin zu sehen, daß der Erstarrungsbereich des Kerzenmaterials nicht oder nur geringfügig verändert wird. Zwar weist das Bisacylalkylendiamine enthaltende Kerzenstearin einen höheren Trübungspunkt auf, der im wesentlichen unveränderte Erstarrungsbereich gestattet jedoch weitgehend die Anwendung der bei der Herstellung der bekannten Stearinkerzen üblichen Arbeitsgänge und technischen Einrichtungen. Kaltrühren, Gießen und Abkühlen in kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitenden Gießmaschinen sowie das Herauslösen der Kerzen aus der Gießform verlaufen ohne Komplikationen. Die Kerzen neigen während des Erstarrens nicht zum übermäßigen Schrumpfen, so daß Rißbildung und Einschnürungen ausgeschlossen sind.
• Sofern die Kerzen gefärbt sind, enthalten sie bekannte fettlösliche Farbstoffe. Derartige Farbstoffe sind beispielsweise Azofarben oder Anthrachinonfarben, die keine wasserlöslich machenden Sulfo-, Alkylsulfon-, Carboxy- und Oxyalkylgruppen enthalten und im »Colour Index«, Bd. Il (1957) auf den Seiten 2817 bis 2904 bzw. Ergänzungsband (1963) auf den Seiten S 569 bis S 604 aufgeführt sind. Ferner kommen fettlösliche Rhodaminfarbstoffe in Frage. Beispiele für derartige Farbstoffe (registrierte Warenzeichen) sind Ceresgelb R und Ceresgelb 3 G (Colour Index: Solvent Yellow 1 und 16), Sudangelb R und Sudangelb GRN (Colour Index: Solvent Yellow 1 und 29), Sudanorange G (Colour Index: Solvent Orange 1), Sudanrot 7 B (Colour Index: Solvent Red 19), Sudanblau II (Colour Index: Solvent Blue 35), Fettgrün GB (Colour Index: Solvent Green l.2), Sudanschwarz B (Colour Index: Solvent Black 3) und Rhodamin B (Colour Index: Solvent Red 49). Je nach gewünschter Farbintensität sind die Farbstoffe in Mengen von 0,001 bis 0,2 Gewichtsprozent der Kerzenmasse vorhanden. Durch den erfindungsgemäßen Gehalt an Amiden, wird eine vollkommen homogene Verteilung der Farbstoffe in der erstarrenden Kerzenmasse erzielt. Die Kerzen weisen daher im Gegensatz zu Kerzen ohne den erfindungsgemäßen Gehalt eine gleichmäßig gefärbte, nichtkristalline Oberfläche auf, weshalb sich ein zusätzliches Tauch- oder Spritzlackieren der Kerzen erübrigt.
• In den nachfolgenden Herstellungsbeispielen, für die im Rahmen dieser Anmeldung kein Schutz begehrt wird, wurden zwei Kerzenformen mit einem Durchmesser von 1,3 cm und 5 cm sowie handelsübliche, geflochtene Kerzendochte mit einer Fadenzahl von 3 - 8 Fäden für die dünnere Baumkerze und 3 - 26 Fäden für die dickere Zierkerze verwendet. Die angegebenen Prozentzahlen bedeuten Gewichtsprozente. Beispiel 1 In 0,95 kg Preßstearin vom Trübungspunkt 54,5° C, das in der Hauptsache aus etwa 56 % Palmitinsäure und 41% Stearinsäure bestand, wurden bei einer Temperatur von 95° C 50 g technisches N,N'-Distearoyl-äthylendiamin und 50 mg »Sudanblau IIa (Colour Index: Solvent Blue 35) gelöst. Unter ständigem Rühren wurde das Gemisch, dessen Trübungspunkt bei 80° C und dessen Erstarrungsbereich bei 56 bis 57° C lag, auf 57° C abgekühlt und in eine auf 58° C vorgewärmte Baumkerzen-Gießmaschine üblicher Bauart gegeben. Nach Abkühlen lösten sich die so hergestellten Kerzen ohne Schwierigkeit aus der Maschine und wiesen eine einwandfreie, gleichmäßig gefärbte Oberfläche auf. Bei einem Brenntest zeigten auch um 35° gegen die Vertikale geneigte Kerzen keine Tropfenbildung. Zum Vergleich aus dem gleichen Stearin hergestellte Baumkerzen ohne Amidzusatz warenungleichmäßig gefärbt und tropften bereits bei einer geringeren Neigung.
• Aus dem oben verwendeten Kerzenmaterial wurden unter Einhaltung der gleichen Bedingungen Zierkerzen mit einem Durchmesser von 5 cm gegossen. Während die 5 % N,N'-Distearoyl-äthylendiamin enthaltenden Kerzen gleichmäßig gefärbt waren und nach 5stündigem Brennen ohne zu tropfen einen völlig ebenmäßigen Rand von 8 mm Höhe sowie eine gleichmäßig ausgebildete Brennschüssel aufwiesen, besaßen die amidfreien Kerzen eine ungleichmäßig gefärbte Oberfläche und bildeten beim Abbrennen einen unregelmäßig gestalteten, teilweise durchbrochenen Rand von 16 bis 18 mm Höhe. Die Randhöhe wurde jeweils nach dem Verlöschen und Erkalten der Kerze von der Basis der Brennschüssel aus gemessen.
• Zum Vergleich wurde gemäß deutschem Patent 136 917 eine entsprechende Zierkerze unter Verwendung von 10 0/0 N,N'-Distearoyl-m-phenylendiamin (Trübungspunkt 90°) bei einer Temperatur von etwa 70° C gegossen. Sie wies nach dem Abkühlen eine kristalline, ungleichmäßig gefärbte Oberfläche auf und war ungleichmäßig geschrumpft. Bereits nach zweistündiger Brenndauer hatte sich ein hoher, wulstiger und nach innen überhängender Rand von unregelmäßiger Form gebildet, und große Mengen geschmolzenen Kerzenmaterials waren an der Kerzenoberfläche herabgelaufen. Beispiel 2 Das in Beispiel 1 verwendete Stearin wurde mit 3% N,N'-Distearoyl-äthylendiamin, 7% Behensäureamid und 0,05% »Sudanrot 7B« (Colour Index: Solvent Red 19) bei 95° C vermischt. Die Schmelze wies einen Trübungspunkt von 81' C auf und wurde nach erfolgtem Kaltrühren bei einer Temperatur von 55° C in die vorgewärmten Kerzenformen gegossen. Eine Zierkerze von 5 cm Durchmesser wies eine homogene, gleichmäßig gefärbte Oberfläche auf und zeigte einen günstigen Brenntest. Nach 5stündiger Brenndauer hatte sich ein gleichmäßiger Rand von 4 mm Höhe gebildet. Die Kerze zeigte während des gesamten Abbrennens keine Neigung zum Tropfen. Beispiel 3 200 g des in Beispiel 1 beschriebenen Stearins wurden unter Verwendung von 6 g N,N'-Distearoyläthylendiamin, 12 g Behensäureamid und 0,05% Ceresgelb R (Colour Index: Solvent Yellow 1) nach dem Aufschmelzen und anschließendem Kaltrühren bei einer Temperatur von 56° C in einer konischen Kerzenform zu einer 20 cm langen, an ihrem unteren Ende 6 cm dicken und sich zur Spitze hin allmählich verjüngenden Kerze vergossen. Die Kerzenoberfläche war gleichmäßig gefärbt und wies keine Risse oder Einschnürungen auf. Im Verlauf des Abbrennens bildete sich ein gleichmäßig gestalteter Rand von etwa 5 mm Höhe, wobei kein Tropfen oder Auslaufen von geschmolzener Kerzenmasse erfolgte.
• Beispiel 4 850 g Preßstearin vom Trübungspunkt 56,5° C mit einem Gehalt von 49 % Palmitinsäure und 48 0/0 Stearinsäure wurden unter Zusatz von 40 g N,N'-Dilauroyl-äthylendiamin und 110 g Stearinsäureamid auf 95° C erhitzt. Nach erfolgtem Kaltrühren auf 57° C wurde das Gemisch in die vorgewärmten Gießformen von 5 cm Durchmesser gegossen. Nach dem Abkühlen mit kaltem Wasser lösten sich die Kerzen ohne Schwierigkeit aus den Formen und wiesen eine glatte und gleichmäßige Oberfläche auf. In ihrem Brennverhalten entsprachen sie den im Beispiel 2 beschriebenen Kerzen.
• Beispiel 5 940g bei 58°C schmelzende hydrierte Talgfettsäure, die in der Hauptsache aus etwa 26 % Palmitinsäure und 7011/o Stearinsäure und geringen Anteilen Myristinsäure bestand, wurden mit 20g N,N'-Distearoyl-äthylendiamin und 40 g Myristinsäureamid verschmolzen und das bei 58° C erstarrende Gemisch zu Kerzen von 1,3 bzw. 5 cm Stärke vergossen. Beide Kerzenmodelle brannten ohne zu tropfen ab, wobei die dicke Kerze einen gleichförmigen, etwa 3 mm hohen Rand bildete.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Im wesentlichen aus höherschmelzenden Fettsäuren oder Fettsäuregemischen bestehende Kerzen mit verbesserten Brenneigenschaften, g ekennzeichnet durch einen Gehalt von 0,5 bis 15, vorzugsweise 1 bis 10 Gewichtsprozent an N,N'-Bisacyl-alkylendiaminen der Formel R'- CO -HN-(CHJ"-NH-OC-R" worin R'-CO und R"-CO Acylreste mit einer Kettenlänge von 8 bis 30 Kohlenstoffatomen und n ganze Zahlen von 2 bis 6 bedeuten.
2. 2. Kerzen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent an Fettsäureamiden, deren Stickstoffatome keine Substituenten tragen und die 8 bis 30 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 12 bis 24 Kohlenstoffatome im Molekül enthalten, wobei der Gehalt des Kerzenmaterials an stickstoffhaltigen Verbindungen insgesamt 1 bis 18 Gewichtsprozent, vorzugsweise 2 bis 15 Gewichtsprozent beträgt.
3. 3. Kerzen nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an fettlöslichen Azo-, Anthrachinon- oder Rhodaminfarbstoffen.