DE69812157T2

DE69812157T2 - Formgepresste kerze

Info

Publication number: DE69812157T2
Application number: DE69812157T
Authority: DE
Inventors: H. Ferguson; E. Matyas; G. Patzen; P. Requejo
Original assignee: SC Johnson and Son Inc
Current assignee: SC Johnson and Son Inc
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2018-11-26
Also published as: AU739714B2; CN1092235C; ATE234350T1; WO1999027043A1; JP2001524581A; CA2311555A1; ES2190125T3; CN1280608A; CA2311555C; KR100413928B1; US6019804A; ZA9810835B; JP3583990B2; BR9814997A; AR015198A1; EP1034238A1; NZ504546A; KR20010032430A; AU1611499A; DE69812157D1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf die Freisetzung eines Lufterfrischungs- bzw. Luftreinigungsmittels aus einem Kerzenprodukt. Diese Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein formgepresstes Kerzenprodukt, das einen hohen Gehalt an Lufterfrischungsmittel-Bestandteil aufweist, und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Technischer Hintergrund

Kerzen sind bekannt und werden verwendet seit der frühen Zivilisation. Eine typische Kerze wird hergestellt aus einem festen oder halbfesten Wachskörper, beispielsweise aus Paraffinwachs oder Bienenwachs, und dieser enthält einen axial darin eingebetteten brennbaren Faserdocht.
Wenn der Docht einer Kerze angezündet wird, schmilzt das feste Wachs durch die entstehende Wärme und die resultierende Flüssigkeit wird aufgrund einer Kapillarwirkung an dem Docht hochgesaugt und verbrennt.
Vor kurzem wurden Kerzen entwickelt, die sowohl gut riechen als auch gut aussehen. Dieser Kerzen-Typ enthält in der Regel einen Ölduftstoff in dem Wachskörper. Wenn das Wachs einer angezündeten Kerze schmilzt, wird der Ölduftstoff aus dem verflüssigten Wachs freigesetzt.
Konventionelle Duftstoffkerzen haben den Nachteil, dass sie teuer sind und andere Mängel haben. Die Einarbeitung eines Ölduftstoffs in Kerzenwachs in einer Menge, welche die Freisetzung eines ausreichenden Gehaltes an Duftstoff in die Atmosphäre während des Brennens der Kerze gewährleistet, ist schwierig. Außerdem hat der eingearbeitete Duftstoff die Neigung, darin zu wandern und sich aus dem Wachskörper vorzeitig zu verflüchtigen. Durch den Duftstoff wird auch der Wachskörper weich gemacht und es tritt ein unerwünschter Verlust an Steifheit der Kerzenstruktur auf.
Kerzen werden in der Regel hergestellt durch Schmelzverarbeitung. Für die Herstellung im kommerziellen Maßstab kann es wirtschaftlich vorteilhaft sein, eine Wachspulver-Presstechnologie anzuwenden. Die Herstellung eines verbesserten Kerzenproduktes durch Wachspulver-Pressen ist jedoch nicht leicht. Das Formpressen eines Wachspulvers wird durch Formulierungsvariable, beispielsweise den Schmelzpunkt des Wachses, die Teilchengrößenverteilung, die Anzahl und Menge der Zusätze, wie z. B. Lufterfrischungsmittel und Färbemittel und dgl., und durch Verfahrensvariable beeinflusst, wie z. B. die Pressdauer und den Pressgrad.

Zusammenfassung der Erfindung

Es besteht ein anhaltendes Interesse an der Entwicklung von Kerzenprodukten, die mittels der verbesserten Pulverpresstechnologie hergestellt werden können.
Ziel dieser Erfindung ist es daher, eine granulierte Wachszusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die für die Kerzenherstellung durch Formpressen geeignet ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein formgepresstes Kerzenprodukt zur Verfügung zu stellen, das einen hohen Gehalt an Lufterfrischungs- bzw. Luftreinigungsmittel-Bestandteile und eine vorteilhafte Kombination von Härte und verbesserten Brenneigenschaften aufweist.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den nachfolgenden Beispielen hervor.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist gemäß einem ersten Aspekt eine granulierte Wachszusammensetzung, die umfasst:
(a) 60 bis 92 Gew.-% raffiniertes Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 55 bis 65ºC und einem maximalen Ölgehalt von etwa 0,5 Gew.-%,
(b) 2 bis 20 Gew.-% mikrokristallines Wachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 65 bis 96ºC,
(c) 3 bis 20 Gew.-% C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub0;-Fettsäure-Bestandteil,
(d) 0 bis 20 Gew.-% Lufterfrischungs- bzw. Luftreinigungsmittel-Bestandteil,
(e) 0 bis 2 Gew.-% Färbemittel-Bestandteil und
(f) 0,1 bis 5 Gew.-% eines Zusatzes, der die Wachsfusion (das Wachsschmelzen) der granulierten Wachsteilchen unter den Formpress- Bedingungen verbessert,
wobei mindestens etwa 85 Gew.-% der granulierten Wachsteilchen eine Teilchengrößenverteilung in dem Bereich zwischen 600 und 1190 um aufweisen und die granulierte Wachszusammensetzung eine Pulverdichte zwischen 0,55 und 0,65 g/cm³ aufweist.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung ermöglicht eine verbesserte Bearbeitung und ein verbessertes Leistungsvermögen von Kerzen.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die Wachszusammensetzung auf
einen Lufterfrischungsmittel-Gehalt zwischen 2 und 20 Gew.-%;
einen Gehalt an Fettsäure-Bestandteil, der Stearinsäure umfasst;
einen Gehalt an Lufterfrischungsmittel-Bestandteil, das eine Duftstoff- Zusammensetzung umfasst;
einen Gehalt an Lufterfrischungsmittel-Bestandteil, der eine Insekten abstoßende Zusammensetzung umfasst; und/oder
einen Gehalt an Lufterfrischungsmittel-Bestandteil, der eine therapeutische Zusammensetzung umfasst.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist gemäß einem zweiten Aspekt ein Verfahren, das umfasst das Formpressen einer granulierten Wachszusammensetzung zur Bildung eines Kerzenprodukts, das eine Dichte zwischen 0,8 und 0,9 g/cm³ und eine ASTM D-2240-Härte bei 25ºC zwischen 530 und 795 aufweist, wobei die granulierte Wachszusammensetzung eine Mischung von Bestandteilen ist, die umfasst:
(a) 60 bis 92 Gew.-% raffiniertes Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 55 bis 65ºC und einem maximalen Ölgehalt von etwa 0,5 Gew.-%,
(b) 3 bis 12 Gew.-% mikrokristallines Wachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 65 bis 96ºC,
(c) 3 bis 20 Gew.-% eines C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub0;-Fettsäure-Bestandteils,
(d) 0 bis 20 Gew.-% eines Lufterfrischungsmittel-Bestandteils,
(e) 0 bis 2 Gew.-% eines Färbemittel-Bestandteils und
(f) 0,1 bis 5 Gew.-% eines Zusatzes, der die Wachsfusion (das Wachsschmelzen) der granulierten Wachsteilchen unter Formpress- Bedingungen verbessert,
wobei mindestens etwa 85 Gew.-% der granulierten Wachsteilchen eine Teilchengrößenverteilung in dem Bereich zwischen 600 und 1190 um haben und
wobei die granulierte Wachszusammensetzung eine Pulverdichte zwischen 0,55 und 0,65 g/cm³ aufweist.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie es vorstehend definiert ist, wird ein Formpressen vorzugsweise unter Bedingungen durchgeführt, die umfassen einen Formpressdruck zwischen 7 und 28 MPa (1000-4000 psi), eine Presszeit zwischen 1 und 20 s und eine Wachstemperatur zwischen 15 und 25ºC.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist gemäß einem dritten Aspekt ein formgepresstes Kerzenprodukt, das einen axial angeordneten Docht aufweist und eine geschmolzene Mischung von Bestandteilen darstellt, die umfasst
(a) 60 bis 92 Gew.-% raffiniertes Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 55 bis 65ºC und einem maximalen Ölgehalt von etwa 0,5 Gew.-%,
(b) 2 bis 20 Gew.-% mikrokristallines Wachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 65 bis 96ºC,
(c) 3 bis 20 Gew.-% eines C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub0;-Fettsäure-Bestandteils,
(d) 0 bis 20 Gew.-% eines Lufterfrischungsmittel-Bestandteils,
(e) 0 bis 2 Gew.-% eines Färbemittel-Bestandteils und
(f) 0,1 bis 5 Gew.-% eines Zusatzes, der die Wachsfusion (das Wachsschmelzen) der granulierten Wachsteilchen unter den Formpressbedingungen verbessert,
wobei das Wachsprodukt eine Dichte zwischen 0,80 und 0,90 g/cm³ und eine ASTM D-2240-Härte bei 25ºC zwischen 530 und 795 g Kraft aufweist.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält das vorstehend definierte Kerzenprodukt:
2 bis 20 Gew.-% eines Lufterfrischungsmittel-Bestandteils;
einen Fettsäure-Bestandteil, der Stearinsäure umfasst;
einen Lufterfrischungsmittel-Bestandteil, der eine Duftstoffzusammensetzung umfasst;
einen Lufterfrischungsmittel-Bestandteil, der eine Insekten abweisende Zusammensetzung umfasst; und/oder
einen Lufterfrischungsmittel-Bestandteil, der eine therapeutische Zusammensetzung umfasst.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist das vorstehend definierte Kerzenprodukt auf:
zusätzlich ein Beschichtungsmedium, das in einer Dicke zwischen 0,2 und 0,9 mm auf die Kerzenoberfläche aufgebracht worden ist;
es entwickelt sich unter den Bedingungen des brennenden Dochtes ein Hohlraum an geschmolzenem Wachs mit einer axialen Tiefe, die etwa 1,7 cm nicht übersteigt; und/oder
es wird unter den Bedingungen des brennenden Dochts eine Flammenhöhe aufrechterhalten, die während des Brennens zwischen 1 und 3 cm beträgt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein formgepresstes Kerzenprodukt, das einen in axialer Richtung angeordneten Docht aufweist und eine geschmolzene Mischung von Bestandteilen darstellt, die umfasst
(a) 60 bis 92 Gew.-% raffiniertes Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 55 bis 65ºC und einem maximalen Ölgehalt von etwa 0,5 Gew.-%,
(b) 2 bis 20 Gew.-% mikrokristallines Wachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 65 bis 96ºC,
(c) 3 bis 20 Gew.-% C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub0;-Fettsäure-Bestandteil,
(d) 0 bis 20 Gew.-% Lufterfrischungsmittel-Bestandteil,
(e) 0 bis 2 Gew.-% Färbemittel-Bestandteil und
(f) 0,1 bis 5 Gew.-% eines Zusatzes, der die Wachsfusion (das Wachsschmelzen) der granulierten Wachsteilchen beim Formpressen verbessert,
wobei das Kerzenprodukt eine Dichte von 0,8 bis 0,9 g/cm³ und eine ASTM D- 2240-Härte bei 25ºC zwischen 530 und 795 g Kraft aufweist; und
wobei das Kerzenprodukt unter den Bedingungen des brennenden Dochtes einen geschmolzenen Hohlraum mit einer axialen Tiefe entwickelt, die einen Wert von etwa 1,7 cm nicht übersteigt und während des Brennens eine Flammenhöhe zwischen 1 und 3 cm aufrechterhält.
Bevorzugte Kerzenprodukte der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend definiert sind, sind solche, in denen:
die Kerze ein Votiv ist, das innerhalb eines Glas- oder Metall-Behälters enthalten ist;
die Kerze in Form eines Behälter-unterstützten Votivs mit einem Durchmesser zwischen 2,54 und 7,62 cm (1-3 inches) und einer Höhe zwischen 3,81 und 8,89 cm (1,5-3,5 inches) vorliegt; und/oder die Kerze ein Behälter-unterstütztes Votiv darstellt, das eine Verbrennungsrate zwischen 2 und 5 g pro Stunde mit einem geflochtenen Baumwolldocht aufweist.

Beste Art der Durchführung der Erfindung

Ein oder mehr Ziele der vorliegenden Erfindung werden erreicht durch Bereitstellung einer granulierten Wachszusammensetzung, die umfasst
(a) 60 bis 92 Gew.-% raffiniertes Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 55 bis 65ºC und einem maximalen Ölgehalt von etwa 0,5 Gew.-%,
(b) 2 bis 20 Gew.-% mikrokristallines Wachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 65 bis 96ºC,
(c) 3 bis 20 Gew.-% C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub0;-Fettsäure-Bestandteil,
(d) 0 bis 20, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-% Lufterfrischungsmittel- Bestandteil,
(e) 0 bis 2 Gew.-% Färbemittel-Bestandteil und
(f) 0,1 bis 5 Gew.-% eines Zusatzes, der die Wachsfusion (das Wachsschmelzen) der granulierten Wachsteilchen unter Formpress-Bedingungen verbessert, wobei mindestens etwa 85 Gew.-% der granulierten Wachsteilchen eine Teilchengrößenverteilung in dem Bereich zwischen 600 und 1190 um aufweisen und die granulierte Wachszusammensetzung eine Pulverdichte zwischen 0,55 und 0,65 g/cm³ aufweist.
Eine bevorzugte granulierte Wachszusammensetzung weist einen Lufterfrischungsmittel-Gehalt zwischen 2 und 20 Gew.-% auf.
Granulierte Wachsteilchen werden in der Regel hergestellt, indem man zuerst eine Mischung von festen Wachs-Bestandteilen in einem Behälter schmilzt und dann das geschmolzene Wachsmedium durch eine Düse entweder in eine Abkühlungskammer, in der das fein dispergierte Medium zu kugelförmigen Teilchen erstarrt, wenn die Dispersion in die Kühlkammer eintritt, oder in Luft versprüht, in der die Teilchen erstarren und auf die Oberfläche einer sich drehenden Kühltrommel fallen. Ein Verfahren zum Granulieren von Kerzenwachs ist in US-A-4 614 625 beschrieben.
Ein wesentlicher Aspekt der erfindungsgemäßen granulierten Wachszusammensetzung ist eine vorgeschriebene Teilchengrößenverteilung innerhalb des oben definierten Bereiches. Das Produkt eines Wachsgranulierungsverfahrens kann einem Teilchengrößen-Klassierungsverfahren unterzogen werden und die geeignete Teilchengrößenklasse kann ausgewählt und für den Zweck der vorliegenden Erfindung zu einer granulierten Wachszusammensetzung formuliert werden.
Vor der Granulierungsstufe des geschmolzenen Wachses können ein oder mehrere der C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub0;-Fettsäure-, Lufterfrischungsmittel- und Färbemittel- Bestandteile zugesetzt werden oder die Bestandteile können nach der Granulierungsstufe zugesetzt werden, wie in US-A-4 614 625 beschrieben.
Die raffinierten Paraffinwachs- und mikrokristallinen Wachsbestandteile einer erfindungsgemäßen granulierten Wachszusammensetzung sind Konsumgüter, die im Handel erhältlich sind.
Der C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub0;-Fettsäure-Bestandteil ist ebenfalls im Handel erhältlich, in der Regel in Form einer Mischung von Fettsäuren wie Stearinsäure, Palmitinsäure und Ölsäure.
Das Färbemittel ist ein optionaler Bestandteil und es kann umfassen ein oder mehrere Pigmente und Farbstoffe in einer Menge zwischen 0,001 und 2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der granulierten Wachszusammensetzung. Ein Pigment-Bestandteil ist vorzugsweise ein organischer Toner in Form eines feinen Pulvers, das in einem flüssigen Medium, beispielsweise einem Mineralöl, suspendiert ist. Ein Farbstoff-Bestandteil wird normalerweise in einem organischen Lösungsmittel, z. B. in Toluol oder Xylol, gelöst. Eine Vielzahl von Pigmenten und Farbstoffen, die für die Kerzen-Herstellung geeignet sind, ist in US-A-4 614 625 angegeben.
Der Lufterfrischungsmittel-Bestandteil ist vorzugsweise ein flüssiger Duftstoff, der eine oder mehrere flüchtige organische Verbindungen umfasst, die von Parfümlieferanten erhältlich sind, wie z. B. IFF, Firmenich Inc., Takasago Inc., Belmay, Noville Inc., Quest Co. und Givaudan-Roure Corp.
Die gebräuchlichsten Duftstoff-Materialien sind flüchtige essentielle Öle. Der Duftstoff kann ein synthetisch hergestelltes Material oder ein in der Natur vorkommendes Öl sein, wie z. B. Bergamott-, Pomeranzen-, Lemon-, Mandarinen-, Kümmel-, Zedernblätter-, Nelkenblätter-, Zedernholz-, Geranium-, Lavendel-, Orangen-, Origanum-, Petitgrain-, Amerikanisches Thujen -, Patschouli-, Lavandin-, Neroli- and absolutes Rosenöl.
Eine große Vielzahl von Chemikalien ist dem Parfümhersteller bekannt, wie z. B. Aldehyde, Ketone, Ester, Alkohole und Terpene. Ein Duftstoff kann eine verhältnismäßig einfache Zusammensetzung haben oder er kann eine komplexe Mischung von natürlichen und synthetischen chemischen Komponenten sein.
Ein typisches Duftstofföl kann holzartige/erdige Basen umfassen, die exotische Bestandteile enthalten, wie z. B. Sandelholzöl, Zibet-Öl und Patschuli-Öl. Ein Duftstofföl kann einen leichten blütenartigen Geruch haben, wie z. B. Rosenextrakt oder Veilchenextrakt. Ein Duftstofföl kann auch so formuliert sein, dass es die gewünschten fruchtartigen Gerüche abgibt, wie z. B. Limonelle, Lemone oder Orange.
Synthetische Typen von Duftstoff-Zusammensetzungen, entweder allein oder in Kombination mit natürlichen Ölen, sind in US-A-4 314 915; US-A-4 411 829 und US-A-4 434 306 beschrieben. Zu Beispielen für andere künstliche flüssige Duftstoffe gehören Geraniol, Geranylacetat, Eugenol, Isoeugenol, Linalool, Linalylacetat, Phenethylalkohol, Methylethylketon, Methylionon und Isobornylacetat.
Der Lufterfrischungsmittel-Bestandteil kann auch eine flüssige Formulierung sein, die ein Insektenabstoßungsmittel, beispielsweise Citronellal, oder ein therapeutisches Agens, beispielsweise Eukalyptus oder Menthol, enthält.
Gemäß einer anderen Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, das umfasst das Formpressen einer granulierten Wachszusammensetzung zur Herstellung eines Kerzenprodukts, das eine Dichte zwischen 0,8 und 0,9 g/cm³ und eine ASTM D-2240-Härte zwischen 530 und 795 g Kraft bei 25ºC aufweist, worin die granulierte Wachszusammensetzung eine Mischung von Bestandteilen ist, die umfasst
(a) 60 bis 92 Gew.-% raffiniertes Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 55 bis 65ºC und einem maximalen Ölgehalt von etwa 0,5 Gew.-%,
(b) 2 bis 20, vorzugsweise 3 bis 12 Gew.-% mikrokristallines Wachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 65 bis 96ºC,
(c) 3 bis 20 Gew.-% C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub0;-Fettsäure-Bestandteil,
(d) 0 bis 20, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-% Lufterfrischungsmittel- Bestandteil,
(e) 0 bis 2 Gew.-% Färbemittel-Bestandteil und
(f) 0,1 bis 5 Gew.-% eines Zusatzes, der die Wachsfusion (das Wachsschmelzen) der granulierten Wachsteilchen unter Formpress- Bedingungen verbessert,
wobei mindestens etwa 85 Gew.-% der granulierten Wachsteilchen eine durchschnittliche Teilchengrößenverteilung in dem Bereich zwischen 600 und 1190 um haben und die granulierte Wachszusammensetzung eine Pulverdichte zwischen 0,55 und 0,65 g/cm³ aufweist.
Die Apparatur und Verfahren zum Pressen von Wachspulver sind in Publikationen, wie z. B. "Powder Compression Of Candles" von M. Kheidr (International Group Inc., 1990) beschrieben. Das Formpressen kann unter Bedingungen durchgeführt werden, die umfassen einen Formdruck zwischen 7 und 28 MPa (1000-4000 psi), eine Presszeit zwischen 1 und 20 s und eine Temperatur des granulierten Wachses zwischen 15 und 25ºC.
Die Teilchengrößenverteilung einer erfindungsgemäßen granulierten Wachszusammensetzung ist kritisch für die Erzielung einer verbesserten Kombination von Eigenschaften in dem fertigen Kerzenprodukt.
Die angegebene spezifische Teilchengrößenverteilung ermöglicht es, dass die granulierte Wachszusammensetzung eine Pulverdichte zwischen 0,55 und 0,65 g/cm³ aufweist und sie erlaubt dann die Herstellung eines formgepressten Kerzenprodukts mit einer Dichte zwischen 0,8 und 0,9 g/cm³.
Außerdem verleiht die spezifische Teilchengrößenverteilung einer erfindungsgemäßen granulierten Wachszusammensetzung dem fertigen Kerzenprodukt weitere wichtige Eigenschaftsverbesserungen. Ein hoher Grad der Teilchenfusion wird erzielt durch das Formpressverfahren und die fertigen Kerzenprodukte sind dadurch charakterisiert, dass sie die gewünschten Härte- und Festigkeitseigenschaften aufweisen und ein hochglänzendes oder seidenmattes Kerzenoberflächenfinish ergeben.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht auch die Einarbeitung von 0,1 und 5 Gew.-% eines Zusatzes vom die Wachsfusion verbessernden Typ in die granulierte Wachszusammensetzung, die einem Formpressverfahren unterworfen wird. Zu geeigneten, die Wachsfusion verbessernden Zusätzen gehören Benzylbenzoat, Dimethylphthalat, Dimethyladipat, Isobornylacetat, Cellosolveacetat, Glucosepentaacetat, Pentaerythrittetraacetat, Trimethyl-s-trioxan und N- Methylpyrrolidon.
Der Zusatz zu der granulierten Zusammensetzung hat auch eine günstige Wirkung auf die Verbrennungseigenschaften eines Kerzenprodukts, das erfindungsgemäß formgepresst worden ist.
Dieser günstige Effekt scheint zurückzuführen zu sein auf eine verbesserte Dochtkapillarität, die ihrerseits offenbar resultiert aus einem Solubilisierungseffekt durch den Zusatz auf einen festen organischen Rückstand, der sich innerhalb der Dochtkapillaren während des Brennens ablagert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein formgepresstes Kerzenprodukt, das einen in axialer Richtung angeordneten Docht aufweist und eine geschmolzene Mischung von Bestandteilen darstellt, die umfasst
(a) 60 bis 92 Gew.-% raffiniertes Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 55 bis 65ºC und einem maximalen Ölgehalt von etwa 0,5 Gew.-%,
(b) 2 bis 20 Gew.-% mikrokristallines Wachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 65 bis 96ºC,
(c) 3 bis 20 Gew.-% Cu-Cso-Fettsäure-Bestandteil,
(d) 0 bis 20, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-% Lufterfrischungsmittel- Bestandteil,
(e) 0 bis 2 Gew.-% Färbemittel-Bestandteil und
(f) 0,1 bis 5 Gew.-% eines Zusatzes, der die Wachsfusion (das Wachsschmelzen) der granulierten Wachsteilchen unter Formpress-Bedingungen verbessert,
wobei das Kerzenprodukt eine Dichte zwischen 0,8 und 0,9 g/cm³ und eine ASTM D-2240-Härte zwischen 530 und 795 g Kraft bei 25ºC aufweist.
Ein bevorzugtes Kerzenprodukt weist einen Gehalt an Lufterfrischungsmittel zwischen 2 und 20 Gew.-% auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Kerzenprodukt ein Überzugsmedium, das in einer Dicke zwischen 0,2 und 0,9 mm auf die Kerzenoberfläche aufgebracht worden ist (beispielsweise durch Eintauchen), aufweisen.
Geeignete Beschichtungszusammensetzungen können einen oder mehrere Bestandteile umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus mikrokristallinem Wachs, Paraffinwachs, natürlichem Wachs, Fettsäuren und Fettsäureamiden, Polyolefinen und Cellulosen.
Ein erfindungsgemäßes Kerzenprodukt ist gekennzeichnet durch eine verbesserte Kombination von Dichte und Härte. Hinsichtlich der Verbrennungseigenschaften kann ein erfindungsgemäßes Kerzenprodukt die Flammenhöhe eines Dochts in vorteilhafter Weise während des Brennens des Dochts bei einem Wert zwischen 1 und 3 cm aufrechterhalten.
Eine weitere wichtige Eigenschaft des erfindungsgemäßen Kerzenprodukts besteht darin, dass es beständig ist gegen jeden unerwünschten Tunnelbildungseffekt während des Brennens. Unter den Bedingungen, unter denen ein Docht brennt, weist eine geschmolzene Wachsvertiefung, die in der Kerzenmatrix entsteht, in der Regel eine axiale Tiefe auf, die etwa 1,7 cm nicht übersteigt.
Das erfindungsgemäße Kerzenprodukt kann in Form eines Votivs vorliegen, das innerhalb eines Glas- oder Metall-Behälters enthalten ist, und es hat in der Regel einen Durchmesser zwischen 2,54 und 7,62 cm (1-3 inches) und eine Höhe zwischen 3,81 und 8,89 cm (1,5-3,5 inches). Ein erfindungsgemäßes Votiv, das in einem Behälter angeordnet ist, kann eine Verbrennungsgeschwindigkeit zwischen 2 und 5 g/h mit einem zentral angeordneten geflochtenen Baumwolldocht aufweisen.
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung näher erläutern. Die Komponenten und spezifischen Bestandteile sind als typisch angegeben und es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne dass dadurch der Bereich der Erfindung verlassen wird.
Die Härte eines erfindungsgemäßen Kerzenprodukts wird gemessen nach dem modifizierten ASTM D-2240-Verfahren zur Bestimmung einer Kraft in g bei 25ºC unter Verwendung eines Durometers, Modell 410, Typ 0.

Beispiel I

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung einer granulierten Wachszusammensetzung und einer formgepressten Kerze gemäß der vorliegenden Erfindung.
Mikrokristallines Wachs (Victory Lite Wax, Schmelzpunkt 80ºC) mit einem maximalen Ölgehalt von 0,5 Gew.-% wird mit Stearinsäure (Schmelzpunkt 69ºC) gemischt, die Mischung wird mit einem Färbemittel (Pyla Wax Yellow Brown C-619) und einem Duftstoff (IFF Vanilla 5447-HAY) gemischt. Zu der vorgemischten Konzentratmischung wird Paraffinwachs (Bareco FR-5914, Schmelzpunkt 58ºC) unter Anwendung eines Inline-Mischverfahrens zugegeben. Die Kerzenwachs-Zusammensetzung wird geruht und auf 70ºC erhitzt, bis die Komponentenmischung homogen ist. Die Kerzenwachs-Zusammensetzung wird dann in das Wachs-Reservoir einer Kurschner-Wachssprühtrommel gepumpt und die Zusammensetzung wird bei einer Temperatur von 68 bis 70ºC gehalten. Die Sprühtrommel wird auf eine Geschwindigkeit von 42 m/min eingestellt. Die Sprüh-Raumtemperatur wird bei einem Wert von nicht höher als 15ºC und einer relativen Feuchtigkeit von etwa 50% gehalten. Die Kerzenwachs-Zusammensetzung wird aus dem Sprühtrommel-Reservoir durch das Sprüh-Leitungssystem gepumpt und in einer Höhe von 30 cm (1 foot) oberhalb der Trommel versprüht, sodass das Wachs halbfest wird, bevor es mit der Trommeloberfläche in Kontakt kommt. Das Wachs wird auf der Sprühtrommel gesammelt und dann von der Trommel abgekratzt und auf eine Rüttel-Fördereinrichtung überführt, die es ins Innere der Trommel einführt zur weiteren Abkühlung. Das granulierte Wachs wird am Ende der Trommel gesammelt und unter Vakuum in den Pressentrichter einer stationären Rotationspresse vom Kurschner-Modell 2300 28 eingeführt. Um eine durchgehende Hohlraumfüllung und eine geeignete Kompression zu erzielen, werden die Perlen bei einer Temperatur zwischen 16 und 22ºC gehalten. Das angestrebte Kerzengewicht mit den Dimensionen 3,05 cm · 5,08 cm (1 1/5 · 2 inches) beträgt 42 bis 44 g. Dieses Gewicht wird genau eingehalten, um eine Kerzendichte-Abweichung minimal zu halten. Die unter diesen Gewichtsvorgaben hergestellten Kerzen weisen nicht die gewünschte Härte auf und ergeben nicht die gewünschten Brenneigenschaften.
Die granulierte Kerzenwachs-Zusammensetzung besteht aus 87 Gew.-% Paraffinwachs (Bareco FR-5914, Schmelzpunkt 58ºC), 3 Gew.-% mikristallinem Wachs (Victory Lite Wax, Schmelzpunkt 80ºC), 7,5 Gew.-% Stearinsäure, 3 Gew.-% Duftstofföl (IFF Vanilla 5447-HAY) und 0,001 Gew.-% Farbstoff- Färbemittel (Pyla Wax Yellow Brown C-6190).
Die granulierte Kerzenwachs-Zusammensetzung wird aus der Sprühtrommel gesammelt zur Bestimmung der Teilchengröße. Nach dem ASTM D 1921-89- Verfahren zur Bestimmung der Teilchengröße wird ein Satz von Draht-Stoff- Sieben mit Sieböffnungen in dem Bereich von Nr. 16 bis Nr. 35 einschließlich der Pfanne zusammengebaut und es werden 100 g-Proben der granulierten Kerzenwachs-Zusammensetzung gesiebt und daraus wird die Teilchengrößenverteilung errechnet. Die Größen der Sieböffnungen entsprechen einer Teilchengröße in um wie folgt; 16 = 1190 um, 18 = 1000 um, 20 = 840 um, 25 = 710 um, 30 = 500 um, und die in der Pfanne zurückbleibenden Teilchen haben eine Teilchengröße von weniger als 500 um. Beispiele für die gewünschte Teilchengrößenverteilung sind die folgenden:
Für die Zwecke der Herstellung eines Kerzenprodukts nach der vorliegenden Erfindung wird eine granulierte Kerzenwachs-Zusammensetzung ausgewählt, bei der etwa 85 Gew.-% der granulierten Wachsteilchen eine Teilchengrößenverteilung in dem Bereich zwischen 600 und 1190 um aufweisen und die eine Pulverdichte von etwa 0,60 g/cm³ aufweist.

Beispiel II

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines erfindungsgemäßen formgepressten Kerzenprodukts.
Das granulierte Kerzenwachs des Beispiels I wird aus der Sprühtrommel in den Fülltrichter einer stationären Rotationspresse Kürschner Modell 2300 28 eingeführt. Die Pressenhohlräume, die unter dem Trichter vorbeigeführt werden, werden mit der granulierten Wachszusammensetzung (20ºC) bis zu einer Tiefe gefüllt, die dem 1,42-fachen der Endhöhe der Kerze entspricht. Die mit dem granulierten Wachs gefüllten Hohlräume setzen den Rotationsweg zur Kompressionsstufe fort, in der das granulierte Kerzenwachs von oben nach unten einer partiellen bis vollständigen Kompression für etwa 2 s ausgesetzt wird. Die Hohlräume setzen den Rotationsweg zu der Entnahmensstufe fort, in der die formgepresste Kerze entnommen wird durch Herausstoßen derselben aus dem Hohlraum. Die formgepresste Kerze wird dann in eine Kurschner- Dochteinführungs-Vorrichtung überführt, in der der Docht in die formgepresste Kerze eingesetzt wird. Der Docht besteht aus einem geflochtenen Baumwollgarn mit einem Papiersieb (Stabile 4 Wick, Technical Braiding GMB, Deutschland). Stabiolo-Dochte werden in verschiedenen Größen hergestellt, die identifiziert werden als Stabilo 3, Stabile 4, Stabilo 5, Stabilo 6, Stabilo 7, Stabilo 8 und Stabilo 10.
Die formgepresste Kerze mit dem eingesetzten Docht wird dann in eine Kurschner-Eintauchvorrichtung überführt. Die formgepresste Kerze wird 1 bis 2 s lang in einen ersten Tauchbeschichtungstank eingetaucht, der ein raffiniertes Paraffinwachs (Bareco FR 5914, Schmelzpunkt 70ºC), das auf 92ºC erhitzt ist, enthält. Die formgepresste Kerze wird dann 1 bis 2 s lang in einen zweiten Tank eingetaucht, der eine mit Duftstoff versehene Wachsmischung (Bareco FR 5914, Schmelzpunkt 70ºC und IFF 5447-HAY) und einen Inhibitor enthält.
Nach dem zweiten Eintauchen wird der Formpressling 1 bis 2 s lang in Wasser von 20ºC eingetaucht. Der Boden der formgepressten Kerze wird dann durch Kontakt mit einer strukturierten Heizplatte bei 100ºC eben gemacht.
Das gepresste Kerzenprodukt wird nach dem ASTM-Verfahren D-2240 in bezug auf seine Härte getestet. Es werden Proben getestet zur Bestimmung der Kraft in Gramm, die erforderlich ist, um (a) die Oberfläche der gepressten Kerze zu zerbrechen und (B) in die Oberfläche der Kerze und in den gepressten Körper der Kerze einzudringen. Es werden Proben entnommen vor und nach den Eintauch-Verfahren, um eine Korrelation herzustellen zwischen den Inline- Verfahrensbedingungen und den Eigenschaften der fertigen Kerze. Die Kerzen werden getestet in bezug auf ihre Gesamthärte an der Spitze, in der Mitte und am Boden der formgepressten Kerze. Die Proben stellen einen Durchschnittwert von 30 Kerzen pro Gruppe dar.
Härtetest: Die ASTM D-2240-Härtemessung für die Kautschukindustrie wird modifiziert, um die Kerzenhärte zu bestimmen. Zur Messung der Härte der komprimierten Kerze wird ein Durometer, Modell 410, Typ 0, verwendet. Die Messungen werden vorgenommen in einem Abstand von 0,32 cm (1/8 inch) von der Spitze und vom Boden und genau am Boden der Kerze. Während des Tests werden zwei Ablesungen aufgezeichnet. Die erste Ablesung ist die Kraft in g, die erforderlich ist, um die Kerzenoberfläche zu zerbrechen, und die zweite Ablesung ist die Kraft in g, die erforderlich ist, um in die Kerze einzudringen. Tabelle durchschnittliche Härte (Hauptfeder 817 g Kraft)

Industrielle Anwendbarkeit

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung erlaubt eine verbesserte Verarbeitung und ein besseres Leistungsvermögen von Kerzen.

Claims

1. Granulierte Wachszusammensetzung, die umfasst

(a) 60 bis 92 Gew.-% raffiniertes Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 55 bis 65ºC und einem maximalen Ölgehalt von etwa 0,5 Gew.-%,

(b) 2 bis 20 Gew.-% mikrokristallines Wachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 65 bis 96ºC,

(c) 3 bis 20 Gew.-% C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub0;-Fettsäure-Bestandteil,

(d) 0 bis 20 Gew.-% Lufterfrischungs- bzw. Luftreinigungsmittel-Bestandteil,

(e) 0 bis 2 Gew.-% Färbemittel-Bestandteil und

(f) 0,1 bis 5 Gew.-% eines Zusatzes, der die Wachsfusion (das Wachsschmelzen) der granulierten Wachsteilchen unter Formpress- Bedingungen verbessert,

wobei mindestens etwa 85 Gew.-% der granulierten Wachsteilchen eine Teilchengrößenverteilung in dem Bereich zwischen 600 und 1190 um aufweisen und die granulierte Wachszusammensetzung eine Pulverdichte zwischen 0,55 und 0,65 g/cm³ aufweist.

2. Wachszusammensetzung nach Anspruch 1, deren Gehalt an Lufterfrischungsmittel-Bestandteil 2 bis 20 Gew.-% beträgt.

3. Wachszusammensetzung nach Anspruch 1, deren Fettsäure-Bestandteil Stearinsäure umfasst.

4. Wachszusammensetzung nach Anspruch 1, deren Lufterfrischungsmittel-Bestandteil eine Duftstoff-Zusammensetzung umfasst.

5. Wachszusammensetzung nach Anspruch 1, deren Lufterfrischungsmittel-Bestandteil eine Insekten abstoßende Zusammensetzung umfasst.

6. Wachszusammensetzung nach Anspruch 1, deren Lufterfrischungsmittel-Bestandteil eine therapeutische Zusammensetzung umfasst.

7. Verfahren, das umfasst das Formpressen einer granulierten Wachszusammensetzung zur Herstellung eines Kerzenprodukts, das eine Dichte zwischen 0,8 und 0,9 g/cm³ und eine ASTM D-2240-Härte zwischen 530 und 795 g Kraft bei 25ºC aufweist; wobei die granulierte Wachszusammensetzung ein Gemisch von Bestandteilen darstellt, das umfasst

(b) 2 bis 20, vorzugsweise 3 bis 12 Gew.-% mikrokristallines Wachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 65 bis 96ºC,

(c) 3 bis 20 Gew.-% C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub0;-Fettsäure-Bestandteil,

(d) 0 bis 20 Gew.-% Lufterfrischungsmittel-Bestandteil,

(e) 0 bis 2 Gew.-% Färbemittel-Bestandteil und

wobei mindestens etwa 85 Gew.-% der granulierten Wachsteilchen eine durchschnittliche Teilchengrößenverteilung in dem Bereich zwischen 600 und 1190 um aufweisen und die granulierte Wachszusammensetzung eine Pulverdichte zwischen 0,55 und 0,65 g/cm³ aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin das Formpressen unter Bedingungen durchgeführt wird, die umfassen einen Formpressdruck zwischen 7 und 28 MPa (1000-4000 psi), eine Presszeit zwischen 1 und 20 s und eine Wachstemperatur zwischen 15 und 25ºC.

9. Formgepresstes Kerzenprodukt, das einen in axialer Richtung angeordneten Docht aufweist und eine geschmolzene Mischung von Bestandteilen darstellt, die umfasst

(c) 3 bis 20 Gew.-% C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub0;-Fettsäure-Bestandteil,

(d) 0 bis 20 Gew.-% Lufterfrischungsmittel-Bestandteil,

(e) 0 bis 2 Gew.-% Färbemittel-Bestandteil und

wobei das Kerzenprodukt eine Dichte zwischen 0,80 und 0,90 g/cm³ und eine ASTM D-2240-Härte zwischen 530 und 795 g Kraft bei 25ºC aufweist.

10. Kerzenprodukt nach Anspruch 9, das einen Gehalt an Lufterfrischungsmittel-Bestandteil zwischen 2 und 20 Gew.-% aufweist.

11. Kerzenprodukt nach Anspruch 9, in dem der Fettsäure-Bestandteil Stearinsäure umfasst.

12. Kerzenprodukt nach Anspruch 9 oder 10, in dem der Lufterfrischungsmittel-Bestandteil eine Duftstoff-Zusammensetzung umfasst.

13. Kerzenprodukt nach Anspruch 9 oder 10, in dem der Lufterfrischungsmittel-Bestandteil eine Insekten abstoßende Zusammensetzung umfasst.

14. Kerzenprodukt nach Anspruch 9 oder 10, in dem der Lufterfrischungsmittel-Bestandteil eine therapeutische Zusammensetzung umfasst.

15. Kerzenprodukt nach Anspruch 9, das zusätzlich ein Überzugsmedium aufweist, das in einer Dicke zwischen 0,2 und 0,9 mm auf die Kerzenoberfläche aufgebracht worden ist.

16. Kerzenprodukt nach Anspruch 9, bei dem unter den Bedingungen des brennenden Dochtes ein Hohlraum an geschmolzenem Wachs entsteht, der eine axiale Tiefe aufweist, die einen Wert von etwa 1,7 cm nicht übersteigt.

17. Kerzenprodukt nach Anspruch 9, das unter den Bedingungen des brennenden Dochtes während des Brennens eine Flammenhöhe zwischen 1 und 3 cm aufrechterhält.

18. Formgepresstes Kerzenprodukt, das einen in axialer Richtung angeordneten Docht aufweist und eine geschmolzene Mischung von Bestandteilen darstellt, die umfasst

(a) 60 bis 92 Gew.-% Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von 55 bis 65ºC und einem maximalen Ölgehalt von etwa 0,5 Gew.-%,

(c) 3 bis 20 Gew.-% C&sub1;&sub4;-C&sub2;&sub0;-Fettsäure-Bestandteil,

(d) 0 bis 20 Gew.-% Lufterfrischungsmittel-Bestandteil,

(e) 0 bis 2 Gew.-% Färbemittel-Bestandteil und

(f) 0,1 bis 5 Gew.-% eines Zusatzes, der die Wachsfusion (das Wachsschmelzen) der granulierten Wachsteilchen bei der Kompression verbessert,

wobei das Kerzenprodukt eine Dichte von 0,8 bis 0,9 g/cm³ und eine ASTM D- 2240-Härte zwischen 530 und 795 g Kraft bei 25ºC aufweist und bei dem unter den Bedingungen des brennenden Dochtes das Kerzenprodukt einen geschmolzenen Hohlraum mit einer axialen Tiefe bildet, der etwa 1,7 cm nicht übersteigt und bei dem eine Flammenhöhe während des Brennens zwischen 1 und 3 cm aufrechterhalten wird.

19. Kerzenprodukt nach Anspruch 18, in dem die Kerze ein Votiv ist, das innerhalb eines Glas- oder Metall-Behälters enthalten ist.

20. Kerzenprodukt nach Anspruch 18, in dem die Kerze in Form eines in einem Behälter angeordneten Votivs mit einem Durchmesser zwischen 2, 54 und 7,62 cm (1-3 inches) und einer Höhe zwischen 3, 81 und 8,89 cm (1,5- 3,5 inches) vorliegt.

21. Kerzenprodukt nach Anspruch 18, in dem die Kerze ein in einem Behälter angeordnetes Votiv ist, das mit einem geflochtenen Baumwolldocht eine Verbrennungsrate zwischen 2 und 5 g/h aufweist.