CN1280608A - 模压蜡烛产品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可模压成圣烛制品型蜡烛产品的造粒蜡组合物,所述蜡烛产品将优异的密度和硬度性能综合在一起。本发明提供了一种新颖的包含在容器中的圣烛制品蜡烛,该蜡烛在采用标准棉芯时的燃烧速率为约2—5克/小时,且在燃烧时保持约1—3厘米的火焰高度。

Description

模压蜡烛产品
技术领域
本发明一般涉及由蜡烛产品供给空气芳香剂的方法。更具体地说，本发明涉及一种制造具有高含量空气芳香剂成分的模压蜡烛产品的方法。
背景技术
自从早期文明，人们就已知和使用蜡烛。通常，蜡烛由固体或半固体蜡如石蜡或蜂蜡形成，而且包含轴向埋入的可燃纤维芯。
如果点燃蜡烛的芯，所产生的热会将固体蜡熔化，这样所产生的液体就通过毛细管作用沿着该芯向上流动并燃烧。
近年来，人们已开发出在嗅觉和视觉效果上很有吸引力的蜡烛。这种类型的蜡烛通常在蜡体中掺混了芳香油。随着蜡在点燃蜡烛中的熔化，芳香油就从液化蜡池中释放出来。
常规芳香蜡烛具有成本和其它因素方面的缺陷。在将芳香油加入蜡烛蜡中时，其量难以保证在蜡烛燃烧时将合适程度的香味释放到空气中。此外，所加芳香剂往往过早从蜡体迁移并挥发出来。芳香剂也会软化蜡体，因此蜡烛结构的刚性会下降，而这一点是不利的。
蜡烛通常利用熔体加工法来制备。就工业生产而言，能够利用蜡粉压缩技术在经济上是有利的。但通过蜡粉压缩法，不易生产出优质蜡烛产品。蜡粉的模压受各种配方变量如蜡熔点、粒径分布、添加剂(如，空气芳香剂和着色剂)的数目和用量等、以及各种工艺变量如压缩时间和压缩程度的影响。
本发明的概述
不断需要开发出能够利用改进的粉末压缩技术来制造的蜡烛产品。
因此，本发明的一个目的是提供一种适合通过模压法来制造蜡烛的造粒蜡组合物。
本发明的另一目的是提供一种具有高含量空气芳香剂成分的模压蜡烛产品，它将硬度和优异燃烧性能有益地结合在一起。
本发明的其它目的和优点在所附说明书和实施例看来是显然的。
实现本发明的最佳方式
本发明的一个或多个目的可通过提供一种造粒蜡组合物而实现，其中包含(a)约60-92％重量的熔点约55-65℃且最大油含量约0．5％的精制石蜡，(b)约2-20％重量的熔点约65-96℃的微晶蜡，(c)约3-20％重量的C14-C20脂肪酸成分，(d)约0-10％重量的空气芳香剂成分，和(e)约0-2％重量的着色剂成分，其中至少约85％重量的所述造粒蜡颗粒的粒径分布在约600-1190微米之间，且其中所述造粒蜡组合物的粉末密度为约0．50-0．65克／立方厘米。
优选的造粒蜡组合物的空气芳香剂含量为约2-20％重量。
造粒蜡颗粒通常这样制成：首先将固体蜡成分的混合物在容器中熔化，然后将该熔融蜡介质经由喷嘴喷到冷却室中，这时细分散介质随着分散体落入冷却室而固化成球状颗粒；或喷到空气中，这时颗粒固化并落到旋转冷却滚筒(rotating cooling drum)的表面上。造粒蜡烛蜡的制造工艺描述于美国专利4614625中，将其作为参考并入本发明。
本发明造粒蜡组合物的一个基本方面是，在以上定义范围内的规定粒径分布。造粒蜡工艺的产品可进行一个粒径分级步骤，因此可以选出合适的粒径等级并配制出本发明的造粒蜡组合物。
按照美国专利4614625所述，一种或多种C14-C20脂肪酸、空气芳香剂和着色剂成分可在熔融蜡造粒阶段之前加入，或在造粒阶段之后加入这些成分。
本发明造粒蜡组合物的精制石蜡和微晶蜡是市售商品。
C14-C20脂肪酸成分也是市售的，通常是脂肪酸如硬脂酸、棕榈酸和油酸的混合物。
着色剂是一种视需要使用的成分，可以包括一种或多种颜料和染料，其量占所述造粒蜡组合物重量的约0．001-2％。颜料组分优选为一种有机调色剂，其形式为悬浮在矿物油之类液体介质中的细粉末。染料组分通常溶解在有机溶剂如甲苯或二甲苯中。美国专利4614625列举了各种适用于制造蜡烛的颜料和染料。
空气芳香剂成分优选为液体芳香剂，包括一种或多种可购自香料供应商如IEF、Firmenich Inc．、Takasago Inc．、Belmay、Noville Inc．、Quest Co．和Givaudan-Roure Corp的挥发性有机化合物。
最常用的芳香物质是挥发性香精油。芳香剂可以是合成物质或天然的油如香柠檬、苦橙、柠檬、柑橘、莨蒿、雪松叶、丁香叶、香柏、老鹳草、熏衣草、橙子、牛至、橙叶、白扁柏、绿叶刺蕊草、杂种熏衣草、苦橙花、玫瑰等的油。
已知各种各样的化学品如醛、酮、酯、醇、萜烯等可用作香料。芳香剂可以是简单的组合物，或者也可以是天然和合成化学组分的复杂混合物。
通常，香味油可包括含有外来成分如檀香木油、灵猫香、广藿香油等的木质／土质基料。香味油可具有轻微花香，如玫瑰浸膏或紫罗兰浸膏。香味油还可以调配产生所需的水果香味，如酸橙、柠檬或橙子。
合成种类的芳香剂组合物可以是单独或的与天然油混在一起，描述于美国专利4314915、4411829和4434306，在此将其作为参考并入本发明。其它人工液体芳香剂包括香叶醇、乙酸香叶醇酯、丁子香酚、异丁子香酚、芳樟醇、乙酸芳樟酯、苯乙醇、甲乙酮、甲基紫罗酮、乙酸异冰片酯等。
空气芳香剂成分还可以是包含驱虫剂如香茅醛、或治疗剂如桉树油或薄荷醇的液体制剂。
在另一实施方案中，本发明提供了一种方法，包括将造粒蜡组合物模压成密度约0．8-0．9克／立方厘米且ASTM D-2240硬度值约530-795克力(25℃)的蜡烛产品；其中所述造粒蜡组合物是各种成分的混合物，包括(a)约60-92％重量的熔点约55-65℃且最大油含量约0．5％的精制石蜡，(b)约2-20％重量的熔点约65-96℃的微晶蜡，(c)约3-20％重量的C14-C20脂肪酸成分，(d)约0-10％重量的空气芳香剂成分，和(e)约0-2％重量的着色剂成分；其中至少约85％重量的所述造粒蜡颗粒的粒径分布在约600-1190微米之间，且其中所述造粒蜡组合物的粉末密度为约0．55-0．65克／立方厘米。
用于蜡粉模压的设备和步骤描述于各种出版物中，如M．Kheidr(International Group Inc．，1990)的“蜡烛的粉末压缩”，将其作为参考并入本发明。模压可在包括约1000-4000psi的模具压力、约1-20秒的模压时间和约15-25℃的造粒蜡温度的条件下进行。
本发明造粒蜡组合物的粒径分布规格对于最终蜡烛产品达到优异的性能组合是重要的。
这种规定的粒径分布使得该造粒蜡组合物的粉末密度为约0．55-0．65克／立方厘米，因此使得模压蜡烛产品的密度为约0．8-0．9克／立方厘米。
此外，本发明造粒蜡组合物的粒径分布规格有助于提高最终蜡烛产品的其它重要性能。高度颗粒熔融受模压工艺影响，因此最终蜡烛产品的特征在于理想的硬度和强度性能、以及高光泽或光滑的蜡烛表面修饰。
本发明还可以将约0．1-5％重量的蜡熔融增强型添加剂加入正进行模压工艺的造粒蜡组合物中。合适的蜡熔融增强添加剂包括苯甲酸苄基酯、邻苯二甲酸二甲酯、己二酸二甲酯、乙酸异冰片酯、乙酸溶纤剂、葡萄糖五乙酸酯、季戊四醇四乙酸酯、三甲基-均-三氧杂环己烷和N-甲基吡咯烷酮。
造粒组合物添加剂还对按照本发明模压成的蜡烛产品的燃烧性能产生有益效果。
这种有益效果似乎来自改进的芯给毛细作用，后者又似乎来自该添加剂对在燃烧时沉积在蜡芯毛细管内的固体有机残余物的增溶作用。
在另一实施方案中，本发明提供了一种具有轴向放置的芯的模压蜡烛产品，它是各种成分的熔合物，包括(a)约60-92％重量的熔点约55-65℃且最大油含量约0．5％的精制石蜡，(b)约2-20％重量的熔点约65-96℃的微晶蜡，(c)约3-20％重量的C14-C20脂肪酸成分，(d)约0-10％重量的空气芳香剂成分，和(e)约0-2％重量的着色剂成分；其中所述蜡烛产品的密度为约0．8-0．9克／立方厘米，ASTM D-2240硬度值为约530-795克力(25℃)。
优选的蜡烛产品的空气芳香剂含量为2-20％重量。
在本发明的另一实施方案中，蜡烛产品可在蜡烛表面上具有厚度约0．2-0．9毫米的涂覆涂层介质(如，叠层浸渍层(overdip))。
合适的涂料组合物可包括一种或多种选自微晶蜡、石蜡、天然蜡、脂肪酸和酰胺、聚烯烃和纤维素的成分。
本发明蜡烛产品的特征在于密度与硬度的优异结合。关于燃烧性能，本发明蜡烛产品在芯燃烧时可有利地保持1-3厘米的芯焰高度。
作为另一重要特性，本发明蜡烛产品在燃烧时可耐得住任何非所需的隧道效应(tunneling effect)。在芯燃烧的条件下，熔融蜡在蜡烛基质中出现的凹面轴向深度通常不超过约1．7厘米。
本发明蜡烛产品可以是包含在玻璃或金属容器中的圣烛(votive，用于庄重场合，例如教堂)形式，其直径通常为约1-3英寸且高度为约1．5-3．5英寸。本发明容器承载的圣烛在中心放置编织棉芯时的燃烧速率为约2-5克／小时。
以下实施例用于进一步说明本发明。所给出的组分和特定成分都是典型的，因此根据前述公开内容，可以在本发明范围内进行各种改进。
本发明蜡烛产品的硬度按照改进的ASTM D-2240的步骤，使用Durometer Model 410 Type 0来测定，以确定在25℃下的克力值。
实施例Ⅰ
本实施例说明制备本发明的造粒蜡组合物和模压蜡烛的方法。
将最大油含量为0．5％重量的微晶蜡(Victory Lite Wax，熔点80℃)与硬脂酸(熔点69℃)进行混合，然后将该混合物与着色剂(Pyla WaxYellow Brown C-619)和芳香剂(IEF Vanilla 5447-HAY)进行混合。向该预混的浓缩混合物中，使用在线混合工艺加入石蜡(Bareco FR-5914，熔点58℃)。搅拌并将该蜡烛蜡组合物加热至70℃，直到形成均匀的各成分混合物。然后将该蜡烛蜡组合物抽吸到Kurschner喷蜡滚筒的蜡储槽中，并将该组合物保持在68-70℃。将喷射滚筒设定至42米／分钟的速度。喷射室温度保持不超过15℃且相对湿度为约50％。将该烛蜡组合物从喷射滚筒储槽中抽吸经过喷射多支管体系，然后在该滚筒上方1英尺高处喷射，这样蜡在接触滚筒表面之前就半凝固。在喷射滚筒上收集蜡，然后从该滚筒上刮擦并转移到振动传送机，该传送机通向滚筒内部以进一步冷却。在滚筒末端收集造粒蜡，然后真空加料到压机料斗，这是一种Kurschner 2300 28型台式旋转压机。为了一致性地袋式加料并适当压缩，将珠粒保持在约16-22℃的温度下。1 1／5×2英寸大小的蜡烛的目标重量为42-44克。严格控制该重量以将蜡烛密度可变性最小化。在此目标重量下的所得蜡烛不能满足所需的硬度，也不能产生所需的燃烧特性。
该造粒蜡组合物由87％重量的石蜡(Bareco FR-5914，熔点58℃)、3％重量的微晶蜡(Victory Lite Wax，熔点80℃)、7．5％重量的硬脂酸、3％重量的芳香油(IEF Vanilla 5447-HAY)和0．001％重量的染料着色剂(Pyla Wax Yellow Brown C-6190)组成。
将从喷射滚筒处收集造粒蜡组合物进行粒径分析。按照ASTM D1921-89的粒径分析法，装配一组包括底盘的筛网号为16至筛网号35的金属丝网(Wire-Cloth)筛。然后将100克造粒蜡组合物样品过筛并计算粒径分布。筛网号与粒径(微米)的对应关系：16=1190微米，18=1000微米，20=840微米，25=710微米，30=500微米，且底盘中的残余颗粒的尺寸低于500微米。理想粒径分布的例子如下：
过筛尺寸(微米)   ％
               表A      表B
16(1190)      8．8    11．7
18(1000)      8．7    12．9
20(840)       10．8   12．7
25(710)       31．8   33．4
30(600)       35．7   26．7
35(500)       1．6    1．0
底盘(＜500)   2．6    1．6
就本发明蜡烛产品的制造而言，所选造粒蜡组合物中的至少85％重量造粒蜡颗粒的粒径分布在约600-1190微米之间，且其粉末密度为约0．60克／立方厘米。
实施例Ⅱ
本实施例说明制备本发明的模压蜡烛产品的方法。
将实施例Ⅰ的造粒的蜡烛由喷射滚筒转移到Kurschner 2300 28型台式旋转压机的加料斗中。将料斗下方的压机腔填充造粒蜡组合物(20℃)至蜡烛最终高度的1．42倍深。填充造粒蜡的腔连续旋转至压缩阶段，在此造粒的蜡烛蜡从上和下经受部分至完全压缩约2秒钟时间。该腔连续旋转至取出阶段，在此将模压蜡烛向上推出该腔而取出。然后将模压蜡烛转移到Kurschner灯芯机，在此将灯芯插入模压蜡烛中。该芯由编织有纸线的棉纱组成(Stabilo 4芯，Technical Braiding GMB，德国)。Stabilo芯生产有不同尺寸，分为Stabilo 3、Stabilo 4、Stabilo 5、Stabilo 6、Stabilo 7、Stabilo 8和Stabilo 10。
然后将插入芯的模压蜡烛转移到Kurschner叠层浸渍机(overdipping machine)。将模压蜡烛在第一叠层浸渍罐中浸渍1-2秒，其中包含加热至92℃的精制石蜡(Bareco FR 5914，熔点70℃)。然后将模压蜡烛在第二罐中浸渍1-2秒，其中含有芳香的蜡混合物(Bareco FR-5914，熔点70℃和IEF 5447-HAY)和非抑制剂(uninhibitor)。
在第二浸渍步骤之后，将模压蜡烛在水(20℃)中浸渍1-2秒。然后通过在100℃下与有纹路的加热板接触而将模压蜡烛的底部弄平。
按照ASTM D-2240的方法测试该模压蜡烛的硬度。测试样品达到以下情况所需的克力数：A)破坏模压蜡烛的表面，和B)穿透(penetrate)蜡烛表面进入到该蜡烛的模压体中。收集叠层浸渍工艺之前和之后的样品，确定在线工艺条件与最终蜡烛性能之间的相互关系。测试蜡烛在模压蜡烛上部、中部和底部的总体硬度。每组平均30根蜡烛样品。
硬度测试：将橡胶工业的ASTM D-2240硬度测量法改进以测定蜡烛的硬度。使用Durometer Model 410 Type 0来测定模压蜡烛的硬度。从蜡烛上部和底部的1／8英寸处以及刚好底部进行测量。测试时，记录2个读数。第一读数是破坏蜡烛表面所需的克力数，第二读数是穿透(penetrate)蜡烛所需的克力数。
表
                           平均硬度
                        (主弹簧817克力)底部：          中部：          上部：样品         穿透    破坏    穿透    破坏    穿透    破坏A(未浸渍)   614．9  687．5  618．6  687．9  677．2  730．5B(未浸渍)   665．8  750．4  683．9  766．8  716．7  753．7C(浸渍)     720．8  755．9  715．4  763．8  726．6  746．1D(浸渍)     729．0  765．2  730．7  776．7  729．0  765．2
工业实用性
本发明组合物可改进蜡烛的制造工艺和性能。

Claims (22)

1．一种造粒蜡组合物，包含(a)约60-92％重量的熔点约55-65℃且最大油含量约0．5％的精制石蜡，(b)约2-20％重量的熔点约65-96℃的微晶蜡，(c)约3-20％重量的C14-C20脂肪酸成分，(d)约0-20％重量的空气芳香剂成分，和(e)约0-2％重量的着色剂成分；其中至少约85％重量的所述造粒蜡颗粒的粒径分布在约600-1190微米之间，且其中所述造粒蜡组合物的粉末密度为约0．55-0．65克／立方厘米。
2．根据权利要求1的蜡组合物，其中的空气芳香剂含量为约2-20％重量。
3．根据权利要求1的蜡组合物，其中所述脂肪酸包括硬脂酸。
4．根据权利要求1的蜡组合物，其中所述空气芳香剂成分包括芳香组合物。
5．根据权利要求1的蜡组合物，其中所述空气芳香剂成分包括驱虫剂组合物。
6．根据权利要求1的蜡组合物，其中所述空气芳香剂成分包括治疗组合物。
7．根据权利要求1的蜡组合物，其中含有约0．1-5％重量的能够促进造粒蜡颗粒在模压条件下蜡熔融的添加剂。
8．一种包括将造粒蜡组合物模压成密度约为0．8-0．9克／立方厘米且25℃下的ASTM D-2240硬度值约为530-795克力的蜡烛产品的方法；其中所述造粒蜡组合物是各种成分的混合物，所述各种成分包括：
(a)约60-92％重量的熔点约55-65℃且最大油含量约0．5％的精制石蜡，(b)约3-12％重量的熔点约65-96℃的微晶蜡，(c)约3-20％重量的C14-C20脂肪酸成分，(d)约0-20％重量的空气芳香剂成分，和(e)约0-2％重量的着色剂成分；其中至少约85％重量的所述造粒蜡颗粒的粒径分布在约600-1190微米之间，且其中所述造粒蜡组合物的粉末密度为约0．55-0．65克／立方厘米。
9．根据权利要求6的方法，其中所述模压在包括约1000-4000psi的模具压力、约1-20秒的模压时间和约15-25℃的蜡温度的条件下进行。
10．一种具有轴向放置的芯的模压蜡烛产品，它是各种成分的融合混合物，所述各种成分包括：
(a)约60-92％重量的熔点约55-65℃且最大油含量约0．5％的精制石蜡，(b)约2-20％重量的熔点约65-96℃的微晶蜡，(c)约3-20％重量的C14-C20脂肪酸成分，(d)约0-20％重量的空气芳香剂成分，和(e)约0-2％重量的着色剂成分；其中所述蜡烛产品的密度为约0．8-0．9克／立方厘米且25℃下的ASTM D-2240硬度值为约530-795克力。
11．根据权利要求10的蜡烛产品，其中的空气芳香剂成分含量为约2-20％重量。
12．根据权利要求10的蜡烛产品，其中所述脂肪酸包括硬脂酸。
13．根据权利要求10的蜡烛产品，其中所述空气芳香剂成分包括芳香组合物。
14．根据权利要求10的蜡烛产品，其中所述空气芳香剂成分包括驱虫剂组合物。
15．根据权利要求10的蜡烛产品，其中所述空气芳香剂成分包括治疗组合物。
16．根据权利要求10的蜡烛产品，其中在蜡烛表面上还具有厚度约0．2-0．9毫米的涂覆涂层介质。
17．根据权利要求10的蜡烛产品，它在芯燃烧的条件下出现的熔融蜡凹面的轴向深度不超过约1．7厘米。
18．根据权利要求10的蜡烛产品，它在芯燃烧条件下在燃烧时保持约1-3厘米的火焰高度。
19．一种具有轴向放置的芯的模压蜡烛产品，它是各种成分的融合混合物，所述各种成分包括：(a)约60-92％重量的熔点约55-65℃且最大油含量约0．5％的精制石蜡，(b)约2-20％重量的熔点约65-96℃的微晶蜡，(c)约3-20％重量的C14-C20脂肪酸成分，(d)约0-20％重量的空气芳香剂成分，和(e)约0-2％重量的着色剂成分；其中所述蜡烛产品的密度为约0．8-0．9克／立方厘米且25℃下的ASTM D-2240硬度值为约530-795克力；且其中，在芯燃烧的条件下该蜡烛产品出现的熔融凹面的轴向深度不超过约1．7厘米，且在燃烧时保持约1-3厘米的火焰高度。
20．根据权利要求19的蜡烛产品，其中所述蜡烛是一种包含在玻璃或金属容器中的圣烛制品。
21．根据权利要求19的蜡烛产品，其中所述蜡烛的形式是直径约为1-3英寸且高约为1．5-3．5英寸的容器承载的圣烛制品。
22．根据权利要求19的蜡烛产品，其中所述蜡烛是一种容器承载的圣烛制品，它在采用编织棉芯时的燃烧速率为约2-5克／小时。
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