СОСТАВ СВЕЧИ Российский патент 1995 года по МПК C11C5/02 

Изобретение относится к бытовой химии, в частности к свечам различного назначения, и может быть использовано в промышленности бытовой химии.

Известен состав свечи на основе парафина, стеарина и церезина и предназначен для использования в быту [1]
Недостатком этих свечей является их высокая оплываемость и низкая теплостойкость. Под действием тепла окружающей среды при температуре 30^оС они размягчаются, деформируются и теряют первоначальную форму.

Наплыв увеличивает расход свечной массы, изменяет время горения свечи.

В связи с указанным в состав парафиновой свечи вводят различные компоненты или их комбинации, как-то стеарин, пчелиный воск, лактам Е-аминокапроновой кислоты, синтетические жирные кислоты, синтетические жирные спирты, фракции С₂₂-С₃₀, кислый эфир алкенилянтарной кислоты, кислотную фракцию буроугольного воска фракции С₂₂-С₃₄, модифицированную акриловой кислотой; продукт окисления церезина (смеси углеводородов С₃₇Н₄₆-С₅₃Н₁₀₈) оксизин; смесь церезина и гача; полиэтиленового воска или окисленного полиэтиленового воска из низкомолекулярных этиленвинил-ацетатных сополимеров с вязкостью расплава при 413 К 100-1000 мм²/с; молекулярно массовым распределением 2,5; содержанием винилацетата 25-50% и их омыленными продуктами с карбоксильным числом 50-150 мг КОН/г, при массовом соотношении 10:1; 5:1;
(Авт.св. СССР N 840094, кл. С 11 C 5/00, 1981.

Авт.св. СССР N 1090708, кл. C 11 C 5/00, 1984.

Авт.св. СССР N 971871, кл. C 11 C 5/00, 1982.

Авт.св. СССР N 1219641, кл. C 11 C 5/00, 1986.

Авт.св. СССР N 1070150, кл. C 11 C 5/00, 1984.

Авт.св. СССР N 990798, кл. С 11 С 5/00, 1983.

Экон. пат. ГДР N 206789, кл. C 11 C 5/00, 1984.

Экон. пат. ГДР N 212530, кл. С 11 С 5/00, 1984).

Таким образом, в состав свечи на основе парафина вводят значительное количество добавок, более дорогих чем сам парафин. Следовательно, основное техническое противоречие составов свечи на основе парафина определяется эффективностью действия и широкой доступностью малых количеств добавок. Основное техническое противоречие частично преодолевается в составе свечи по патенту Японии, з. N 62-33280, кл. С 11 С 5/00, опублик. 07.20.87, содержащем 100 ч. нефтяного воска с Т. пл. 45-75^оС, 0,01-0,6 ч. полиэтилена низкой плотности с индексом плавкости 1-70 и (или) сополимера этилена с винилацетатом с индексом плавкости 2-50 и 0,01-0,7 ч. рафинированного минерального масла с кинематической вязкостью 2-100 сСт, определенной при 40^оС по японскому промышленному стандарту К 2283.

Таким образом, запатентован состав свечи, содержащий парафин и полимерные добавки на основе полиолефинов, включающие полиэтилен низкой плотности и (или) сополимер этилена с винилацетатом, пластифицированные минеральным маслом. При этом добавки вводятся в состав в малых количествах в интервале от 0,02 до 1,3 ч. на 100 ч. парафина. Однако доступность предложенных добавок ограничена прежде всего в отношении сополимера этилена с винилацетатом.

Поскольку указанный сополимер является обязательным компонентом в составе свечей, то для преодоления основного технического противоречия в отношении широкой доступности добавок необходимы составы на основе парафина, содержащие более широкодоступные полимерные добавки.

Это достигается тем, что в состав свечи, содержащей парафин и полимерные добавки на основе полиолефинов, в качестве полиолефинов вводят полиэтилен высокой плотности с мол. м. 80000-400000, индексом расплава от 0,1 до 7,0 г/10 мин и (или) стереорегулярный полипропилен с мол. м. 80000-200000, содержанием изотактической части 80-95% индексом расплава (при 190^оС и 10 кг) от 0,1 до 30 г/10 мин при следующем соотношении компонентов, мас. Парафин 98-99
Полиэтилен и (или) полипропилен 0,005 2,0, полимерная добавка содержит полипропилен и полиэтилен в соотношениях от 1:10⁴ до 10⁴:1, а полиэтилен или полипропилен использованы преимущественно в виде отходов.

Конкретная величина полиолефиновой добавки в индивидуальном рецепте определяется назначением свечей и способом их изготовления, как то заливкой, "маканием", протяжкой через расплав.

Введение в состав свечей полиэтилена высокой плотности (или) и стереорегулярного полипропилена в рекомендованных формулой изобретения количествах позволяет исключить из него все другие ранее предложенные компоненты, улучшить качество свечей, снизить их стоимость производителю и величину трудозатрат.

Важным преимуществом предлагаемых составов свечей, содержащих парафин и полимерные добавки на основе полиолефинов, является предложение вводить в состав высокоплавкие, высокомодульные добавки, так, например, у полиэтилена высокой плотности модуль упругости при изгибе при 20^оС в 2,6 раза превышает модуль упругости ранее предложенного полиэтилена низкой плотности.

Полиэтилен низкой плотности имеет Т. пл. 105-108^оС, а полиэтилен высокой плотности только при температуре 130^оС становится аморфным, а стереорегулярный полипропилен имеет Т. пл. 160-170^оС и модуль упругости при изгибе в 5-6 раз выше, чем у полиэтилена низкой плотности.

При этом одинаковая полиолефиновая природа предложенных добавок и парафина обеспечивает термодинамическую совместимость добавок с основой и высокую термодинамическую устойчивость растворов добавок в парафине, что обеспечивает надежность эксплуатационных свойств свечей и стабильность их качеств при хранении.

Вторым преимуществом предлагаемых составов является установление пороговых значений соотношений полипропилена к полиэтилену от 1:10⁴ до 10⁴:1, которое позволяет тонко регулировать специфические преимущества добавляемых полимеров в зависимости от требуемого качества, товарного вида (добавка полипропилена придает большее воскоподобие готовой свече) и способа изготовления свечей.

Третьим преимуществом предлагаемых составов является использование полиэтилена высокой плотности и стереорегулярного полипропилена преимущественно в виде отходов, что значительно расширяет сырьевую базу и делает добавки исключительно широкодоступными для производителя. Отходы предложенных полимеров используются в виде отслуживших свой срок изделий бытового или технического назначения, например одноразовых шприцев, текстильных шпуль или дробленки.

Нежелательно применение полиэтиленов среднего давления и их отходов, поскольку они до сотых долей процента содержат остатки катализатора и в особенности токсичные соединения хрома.

Введение в состав свечи, содержащий парафин и полимерные добавки на основе полиолефинов, полиэтиленов высокой плотности и стереорегулярного полипропилена, не только улучшает качество свечей, их товарный вид и снижает затраты на производство свечей, но и повышает время горения и механическую прочность при одновременном снижении хрупкости.

Образцы свечей готовили как по методу заливки, так и по методу "макания" и методу протяжки нити через расплав рабочего состава и калибрующие отверстия. Наиболее жесткие требования к рабочему составу имеет метод протяжки нити через расплав, поскольку за цикл изготовления свечи она многократно подвергается изгибу на барабане, а при этой операции не должны образовываться даже мельчайшие трещины. Изготовление свечей по методу протяжки проводили на производственном участке свечного завода, принадлежащего Кировской Епархии.

Для изготовления рабочего состава в обогреваемый реактор с механической якорной мешалкой загружали часть навески парафина (10 кг) и ее нагревали до температуры, на 10-30^оС большей температуры плавления полимерной добавки. Затем в разогретый парафин вносили 5 кг полиэтилена высокой плотности и (или) стереорегулярного полипропилена в виде порошка, приготовленного на мельнице с беззазорным зацеплением рабочих элементов или гранул, или дробленки и нагревали без перемешивания в течение 30-50 мин, после этого включали перемешивание и при температуре 160-180^оС добавляли 85 кг парафина. Перемешивание продолжали до получения однородного раствора с концентрацией полимера в растворителе 5 мас. Затем в этом или другом реакторе путем разбавления получали растворы с содержанием полимера 2,5; 2,0; 1,5; 1,0; 0,75; 0,5; 0,3; 0,4; 0,01; 0,005 и 0,001 мас. в парафине.

После получения однородного раствора его заливали в свечные формы и затем их охлаждали или раствор заливали в обогреваемую ванну, где обычными технологическими приемами при обычных температурах, используемых для составов на основе парафина церезина или пчелиного воска, изготавливали свечи по методу протяжки через расплав и калиброванные отверстия.

Методом "макания" нити изготавливали только лабораторные образцы свечей.

Свечи различных составов и методов изготовления испытывали на температуру плавления по ГОСТ 4255-75: оплываемость весовым методом по относительному количеству массы, оставшейся после горения свечи; устойчивость к размягчению (держание формы) и механическую прочность на приборе определения механической прочности парафина и парафиновых изделий на излом. Наличие свечей с трещинами определяли визуально.

Все составы свечей с применением полиолефиновой добавки в количестве от 0,005 до 0,3 мас. могут использоваться только по методу заливки, составы, содержащие 0,3-2,0 мас. полиолефиновой добавки, могут быть изготовлены всеми известными способами заливкой, "маканием" и протяжкой. При использовании составов, содержащих менее 0,3 мас. добавки, для изготовления свечей методом протяжки или "макания" появляется значительное количество брака по виду наличие свечей с трещинами, а по методу заливки этот вид брака появляется при содержании добавки менее 0,005 мас. Свечи с содержанием добавки более 0,3% изготовленные по любому методу, обладают повышенным на 5-50% временем горения, однако при содержании более 2,0 мас. свечи трудно зажигать повторно. Они очень долго (до 3 мин) разгораются с образованием нормального ланцетовидного пламени. Следовательно, содержание добавки ограничено пределами 0,005-2,0 мас. При этом фитильная подпитка пламени расплавленным раствором полимера в парафине действует безотказно, а при добавке полипропилена наблюдается и более четкое разграничение зон газификации разложения, сгорания продуктов разложения и зоны нагретых газов. Поэтому все свечи, содержащие стереорегулярный полипропилен, горят более продолжительно, менее оплывают и их труднее затушить порывом ветра.

Для испытания брали свечи, изготовленные по методу заливки, длиной 242 мм и диаметром 24 мм, массой 69 г, а также свечи, изготовленные по методу протяжки, длиной 210 мм, диаметром 6 мм, массой 9 г или свечи длиной 300 мм, диаметром 10 мм и массой 19 г.

В таблице представлены выборочные данные наиболее характерных примеров в сравнении с прототипом. Все свечи, в том числе и из состава прототипа, были устойчивы к размягчению при температуре 38^оС в течение 1 ч, за исключением опытного состава, содержащего предлагаемые полиофины в количестве, меньшем чем 0,005 мас.

За прототип брали предельный состав, рекомендованный японским патентом на основе парафина с Т. пл. 46^оС, содержащий 0,6 ч. полиэтилена низкой плотности и сополимера этилена с винилацетатом в соотношении 1:1 и 0,7 ч. минерального масла на 100 ч. парафина, как единственный состав из рекомендованных японским патентом, удовлетворяющий требованиям для изготовления свечей по методу протяжки через расплав.

Все данные таблицы приведены для свечей длиной 300 мм, диаметром 10 мм и массой 19 г, изготовленных по методу протяжки через расплав партиями 1900-2000 шт. на свечном заводе Кировской Епархии.

В таблице приведены результаты усредненных испытаний по 10 образцам. Для всех свечей температура плавления была выше 54^оС.

Все отходы измельчали на мельнице с беззазорным зацеплением и извлекали узкую фракцию с размером частиц 350 50 мкм.

Важнейшие преимущества предлагаемого состава свечи заключены в том, что при введении малых добавок полиэтилена высокой плотности или стереорегулярного полипропилена, или их смесей в состав свечи уменьшаются их оплываемость и хрупкость, но растут механическая прочность и продолжительность горения, а меньшее количество добавок делает свечи более дешевыми, более прибыльными. При этом прибыль возрастает при использовании отходов полиэтилена высокой плотности или стереорегулярного полипропилена.

Изобретение относится к бытовой химии, в частности к свечам различного назначения, и может быть использовано в промышленности бытовой химии. Сущность изобретения заключается в том, что состав свечи, содержащий парафин и полимерные добавки на основе полиолефинов, в качестве полимерной добавки на основе полиолефинов содержит полиэтилен высокой плотности с мол.м. 80000-40000, индексом расплава от 0,1 до 7,0 г/10 мин и,или стереорегулярный полипропилен с мол.м. 80000-200000, содержанием изотактической части 80-95%, индексом расплава ( при 190°С и 10 кг ) от 0,1 до 30 г/10 мин при следующем соотношении компонентов, мас.%: парафин 98-99,995; полиэтилен и/или полипропилен 0,005-2,0. Полимерная добавка содержит полипропилен и полиэтилен в соотношении от 1:10⁴ до 10⁴:1 . Полимерная добавка используется преимущественно в виде отходов. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. СОСТАВ СВЕЧИ, содержащий парафин и полимерные добавки на основе полиолефинов, отличающийся тем, что в качестве полимерной добавки на основе полиолефинов он содержит полиэтилен высокой плотности мол.м. 80000 400000 с индексом расплава 0,1 7,0 г/10 мин и/или стереорегулярный полипропилен мол. м. 80000 200000 с содержанием изотактической части 80 95% индексом расплава (при 190^oС и 10 кг) 0,1 30 г/10 мин при следующем соотношении компонентов, мас.

Парафин 98 99,995
Полиэтилен и/или полипропилен 0,005 2,0
2. Состав по п.1, отличающийся тем, что полимерная добавка содержит полипропилен и полиэтилен в соотношении 1 10⁴ 10⁴ 1.