JP2011252136A - ローソク用ワックスとその製造方法及び該ワックスを使用したローソク - Google Patents

Abstract

【課題】本発明のローソクは、植物性油脂より水添して得られたヨウ素価が５〜４５の溶融状態の硬化油をローソクの原料とするもので、成形性にも燃焼性にも優れたローソク用ワックスを提供できる。炭酸ガス発生による地球温暖化問題を解決することができる。とりわけ、非食用のジャトロファ油は、食用の植物性油脂と競合しない、世界的な食料不足問題にも対応した環境にやさしいローソク用ワックス及び該ワックスを原料としたローソクが提供できる。
昨今の石油高騰によりローソクの主たる原料であるパラフィンワックスの供給不安を払拭する代替ワックスとしての硬化油を用いた環境にやさしいローソクである。
【解決手段】植物性油脂を水素添加して得られた、融点が４５〜６５℃、ヨウ素価が５〜４５の硬化油からなるローソク用ワックス及び該ワックスから製造されたローソクである。
【選択図】図１

Description

本発明は、植物性油脂より製造された硬化油を原料としたローソク用ワックスとその製造方法及び該ローソク用ワックスを使用したローソクとその製造方法に関するものである。原料供給に不安のある石油製品の一つであるパラフィンワックスの代替として、植物性油脂を原料として、環境にやさしいローソク用ワックスとその製造方法及び該ローソク用ワックスを使用したローソクとその製造方法に関するものである。

本発明者らはパラフィンワックス代替のローソク原料として、石油枯渇による原料問題及び地球温暖化の要因である炭酸ガスの問題等が一挙に解決されることに着目し、植物性油脂を原料とした、成形に適した、燃焼性に優れたローソク用ワックス及びローソクについて検討した。

まず、従来の石油を原料とするパラフィンワックスに代わり、植物性油脂を原料とした植物性ワックスを使用したローソクについて検討した。かかる植物性ワックスを使用したローソクに関し、３件の文献が提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。

例えば、特許文献１には、植物油を原料とする高級脂肪酸を母材の主体成分とする植物性ローソク組成物であって、高級脂肪酸が５〜１５℃の融点差を有し、かつ融点５０℃以上の飽和高級脂肪酸の２種以上の混合物からなる植物性ローソク組成物が記載されている。また従来技術として、植物由来の原料を使用してなる植物性ローソクとしては、硬化油を原料として製造されたものが公知であるが、硬化油を原料とする植物性ローソクは、補助容器の必要な５ｃｍ３未満の小さなローソクばかりであった。その理由は、硬化油の主成分は単一の脂肪酸エステルからなり、ローソクの母材であるパラフィンなどに比べて融点の分布幅がシャープであるため、ローソクの製造に際してクラックが発生しやすいと記載されている。

特許文献２には、植物性ローソクの成型性を改善する効果を持つグリセリン脂肪酸エステル及び／又はポリグリセリン脂肪酸エステルを用いて製造した植物性ローソクが記載されている。また、従来技術としてパラフィンワックスは、石油から得られるため、環境面においても石油枯渇問題、環境破壊問題等、数多くの問題を抱えているのが現状である。そこで、最近、ローソク用の油脂として、天然ろうやパラフィンワックスの代わりに、植物油から得られる硬化油を使用する方法が注目されてきた。しかし上記植物硬化油のみではローソクに成型する際、油脂の固化状態が悪く、粗大結晶の発生により表面が粗くなり、更にひび割れが生じるなど、パラフィンワックス等に比べて一般的なローソクの形に成型することは難しいという問題を抱えていると記載されている。

特許文献３には、ローソク組成物が、ゲル化剤であるベンジリデンソルビトール類と植物油とを含み、ベンジリデンソルビトール類が植物油１００重量部に対し０．５〜５重量部であるとし、これらを混合してガラスなどの容器に入れて形成するゲルローソクが記載されている。
特開平２００３−２０６４９４ 特開２００４−１６８７９７ 特開昭５８−２１７５９７

特許文献１及び特許文献２に従来技術として記載されている植物油から得られる硬化油を使用した植物性ローソクは、文献中にも、ローソクの製造に際に、クラックが発生しやすいという問題がある。また不飽和分の分解揮発臭がする。炎が小さくなる。燃焼芯に煤が付着する。燃焼芯への吸い上げが悪い。等の問題がある。そのため、硬化油を原料とする植物性ローソクは、上記影響を比較的受けにくい小型（小径）のローソクに限定され、大型（直径２０ｍｍ以上）のローソクは上市されていないことと、硬化油を原料とした大型ローソクはいまだ実用化されていないことが記載されている。

、
特許文献３に記載されているゲル化ローソクは、容器の中でゲル化させた容器ローソクの形でしか使用できない。また燃焼芯への吸い上げが悪く、炎が小さく、しかも燃焼芯に煤がたまったりして燃焼芯を消耗させる等の問題がある。また、ローソクの燃焼終了時には、容器は不燃物として分別廃棄する必要がある。特許文献３に記載されているゲル化ローソクは自立できず、自立して形状が保持できる本発明のローソクとは異なるローソクである。

植物性油脂に水素添加を行い、融点の高い飽和脂肪酸の割合を増加させると、常温で固形化した油脂が製造でき、該油脂はローソク原料として使用できる。また、水素添加の程度で一部の不飽和脂肪酸を残すと液体と固体の中間の柔らかい硬化油とすることもできるし、完全に飽和脂肪酸とすると硬い硬化油とすることもできる。水素添加の程度を示す指標となるヨウ素価の小さい硬い硬化油は、ローソク製造時にクラックを生じやすい。一方ヨウ素価の大きい硬化油は柔らかくて融点が低くなり夏場の保管中に溶融したり、不快な油脂臭が残ったり、燃焼時に油煙が発生しやすくなるといった不都合を生じる。

本発明者らは、硬化油のヨウ素価と融点を特定の範囲に調整すれば、クラックの発生がなく、不快な油脂臭や燃焼時に油煙の発生しないローソク、特に従来製造が困難であった直径２０ｍｍ以上の大型のローソクが製造できるとの確信の下に、さらに鋭意検討した結果、本発明に到達したものである。

さらに、ジャトロファ油は食用に適さないため食用油との競合がなく、ジャトロファの種子の搾油量は菜種の約３倍、大豆の約５倍の植物油が搾油でき、成長が早く、害虫や環境ストレスへの耐性がある。

したがって、本発明の第一の目的は、ローソク製造時にクラックを生じにくく、油煙が少なく、燃焼性に優れたローソク原料として、植物性油脂を原料とする特定のヨウ素価を有する硬化油からなるローソク用ワックスを提供することである。

本発明の第二の目的は、ジャトロファ油を植物性油脂の原料とした、特定のヨウ素価を有する硬化油からなるローソク用ワックスであり、本発明の第三の目的は、植物性油脂の原料とした、特定のヨウ素価を有する硬化油からなるローソク用ワックスの製造方法を提供することである。さらに本発明の第四の目的は、植物性油脂を原料とした、特定のヨウ素価を有する硬化油を使用したローソクを提供することである。

すなわち、第１の発明は、植物性油脂を水素添加して得られた、融点が４５〜６５℃、ヨウ素価が５〜４５の硬化油からなるローソク用ワックスであり、第２の発明は、ジャトロファ油を植物性油脂とする第１の発明記載のローソク用ワックスであり、第３の発明は、植物性油脂を原料とし、金属触媒および活性白土の存在下で水素添加して製造された、第１の発明記載の硬化油を製造するローソク用ワックスの製造方法である。

さらに第４の発明は、第１の発明記載のローソク用ワックスから製造されたローソクである。

本発明は、植物性油脂をローソク原料とすることで石油枯渇によるローソク原料枯渇問題、炭酸ガス発生による地球温暖化問題を解決することができる。とりわけ、ジャトロファ油は、養分が少ない乾燥した土地でも育ち、種子から原料となる植物性油脂が豊富にとれる植物であり、さらに食用には適さないため、植物性ローソクの原料となる食用の植物性油脂と競合しない、世界的な食料不足問題にも対応した環境にやさしいローソク用ワックス及び該ワックスを原料としたローソクが提供できる。
さらには、ジャトロファ油に含まれる有害成分である発がん性誘導物質のホルボールエステルやレクチン、トリプシン阻害剤は、本発明のローソク用ワックスの製造方法の反応条件である反応温度及び水素添加による還元での無毒化が期待できる。このことは、ジャトロファ油を原料とすることで、その有害性ゆえに食用の植物性油脂と競合しないばかりか、本発明の製造方法で製造されたローソク用ワックスは、その製造方法ゆえに無毒化されるのである。
また、硬化油のヨウ素価を特定の範囲に設定することで、クラックが生じにくく、油煙の少ない、燃焼性に優れた、従来のパラフィンワックスと同等のローソク用ワックス及びローソクが提供できる。

次に本発明のローソク用ワックスの製造システムの一例について図１にて説明する。図１はシステムのフロー図であり、本システムは、反応槽１、水素ボンベ２、窒素ボンベ３、脱臭手段及びろ過手段１０で構成されている。反応槽１は耐圧構造であり、胴体部に防爆型のバンドヒーター４が取り付けられている。反応槽１には防爆型の撹拌機５が取り付けられている。また、反応槽１の上部には、水素ガスボンベ２と配管で接続された水素ガス導入口６、窒素ガスボンベ３と配管で接続された窒素ガス導入口７、触媒や原料油の投入口８が設けられている。反応槽１の下部には、硬化油の排出口９が設けられている。１０は硬化油から触媒を取り除くためのろ過手段である。１１はボトムバルブ、１２はローソク原料配合槽である。

システムは、まずバンドヒーター４で加熱された反応槽１の投入口８から一定量の原料油と触媒を投入した後、窒素ガスボンベ３から反応槽内に窒素ガスを導入して反応槽内の空気を完全に窒素置換する。その後、水素ガスボンベ２から水素ガスを導入口６から槽内に導入するとともに、撹拌機５を回転させて、原料油と水素を反応させる。予め設定された単位時間当たりの水素ガスの消費量とヨウ素価との関係から、設定されたヨウ素価に対応する水素ガスが消費されると水素ガスの供給を中止して、硬化油反応を終了する。反応終了後、ボトムバルブ１１を開放して、製造された硬化油を排出する。製造された硬化油には、金属触媒が含まれたり、原料油に含まれる不純物の分解臭がするため、ろ過手段１０で金属触媒を除去し、また、脱臭手段（図示せず）でローソク原料として使用するのに支障にならない程度に臭気成分を除去する。脱臭手段及びろ過手段で処理された硬化油は、一旦ローソク原料配合槽１２に貯蔵し、公知の方法でローソクを製造することができる。

本発明のローソク用ワックスの硬化油の原料は、植物性油脂を水素添加して所望のヨウ素価の硬化油をローソク用ワックスとすることより、原料とする植物性油脂はヨウ素価範囲の異なる乾性油、半乾性油、不乾性油のいずれであってもよく、植物性油脂であれば特に限定されることはない。
例えば、大豆油、ナタネ油、ゴマ油、綿実油、パーム油、サフラワー油、グレープシード油、コーン油、米ぬか油、やし油、オリーブ油などの食用となる植物性油脂や亜麻仁油や桐油などの塗料や印刷などに使用される植物油であってもよい。とりわけジャトロファ油は非食用で収率も良く安価であり好ましく使用される。

硬化油の臭気は、硬化油中に含まれる不純物の分解成分である。この分解成分は、硬化油をローソク原料として使用するのに支障にならない程度まで除去する必要がある。硬化油に含まれる分解成分を除去して脱臭する脱臭手段は、公知の脱臭手段が採用できる。例えば溶融状態の硬化油を活性炭や活性白土などを用いて吸着脱臭したり、反応槽１内の溶融状態の硬化油を真空（減圧）下で脱臭することができる。真空下での脱臭時に溶融状態の硬化油を撹拌したり、水蒸気や窒素ガスなどを吹き込むと、脱臭効果が向上して好ましい。
さらにまた、反応槽に原料の植物性油脂を仕込み、所定量の水添触媒と共に所定量の活性白土を入れ水添反応を行えば、原料の植物性油脂に含まれる触媒毒が活性白土により吸着除去されるため反応効率が高められるのみならず、触媒添加量を軽減できることから一層好ましい。
また、活性白土を水添反応時に添加させることで、水添反応と同時に脱色及び脱臭ができる。

さらに上記の活性白土の添加量は、原料となる植物性油脂の精製程度、色合いや臭い、特に触媒毒の量如何で加減すればよく、原料となる植物性油脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部程度が好ましい。通常１〜１０重量部が適当である。

硬化油の合成に使用した金属触媒は公知の手段で除去することができる。
また、活性白土を添加させて水添反応させた場合も公知の手段で除去することができる。除去手段ではローソクの燃焼に阻害が生じない程度に金属触媒を除去すればよい。
例えば、遠心分離で溶融した硬化油から金属触媒を除去してもよいし、ろ紙やろ布を用いた加圧ろ過、減圧ろ過、自然ろ過でも良いが、通常加圧ろ過や減圧ろ過が好ましく適用される。

植物性油脂の水素添加で用いられる金属触媒は特に限定されるものではなく、ニッケル、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、銅、銅−クロム、銅−ニッケル等が使用でき、ニッケル、白金、銅−クロム、銅−ニッケルが好ましく、なかでもニッケル、白金が好ましい。特にコスト面からニッケルが好ましい。

さらに上記のニッケル触媒は、湿式還元ニッケル触媒、乾式還元ニッケル触媒等を使用することができる。触媒の添加量は反応温度、水素分圧、反応時間、などに左右されるが、添加量は特に限定されるものではない。金属触媒は製造コストに占める割合が高いため、コストを考慮すると原料となる植物性油脂１００重量部に対して０．００５〜２．０重量部程度が好ましい。通常０．０１〜０．５重量部が適当である。上記範囲未満であれば水添反応が進みにくく、上記範囲を超えるとコストアップとなる。

水素添加の反応条件は、通常の反応条件と同様な条件でよく、植物性油脂と金属触媒を反応槽に入れた後に、撹拌下で、反応させる。水素添加反応は反応温度、水素分圧、反応時間、金属触媒量などに左右されるが、パラフィンワックスに対し、競争力のあるコストで製造できる条件に設定すればよい。植物性油脂１００重量部に対して０．００５〜２．０重量部の金属触媒を使用する場合は、通常、反応温度は１００〜２５０℃、水素分圧は１．０×１０^−１ＭＰａ（常圧）（７６０ｍｍＨｇ）〜２．０ＭＰａ（２０気圧）（１５，２００ｍｍＨｇ）の範囲に設定される。反応時間は上記条件で硬化油が製造できる時間に適宜設定される。上記範囲未満であれば水添反応が進みにくく、上記範囲を超えるとエネルギーコストが大きくなり、製品のコストアップが避けられない。

植物性油脂を水素添加した硬化油は、融点は４０〜７０℃、ヨウ素価は５５以下である。ローソクに適した硬化油の融点は、通常４５〜６５℃、ヨウ素価は５〜４５である。成形時にクラックが発生しやすい大型ローソクの場合はヨウ素価が１５〜３０の硬化油を使用するのが好ましい。ヨウ素価が上記の範囲未満では硬くて融点が高くなりローソク製造時にクラックを生じやすく、上記範囲を超えると柔らかくて融点が低くなり夏場の保管中に溶融したり、不快な油脂臭が残ったり燃焼時に油煙が発生しやすいという問題がある。

本発明の植物性油脂を水素添加した硬化油をローソク原料とする場合は、特にヨウ素価が５未満の硬化油は硬すぎて、該硬化油のみでローソクを製造すると成形時にクラックが発生するため、ローソク用ワックスとして不適当であるが、成形改善剤として他のワックスを混合すると成形性が向上してローソクが製造可能となる。また、融点が４５〜６５℃、ヨウ素価が５〜４５のローソク用ワックスは、該ローソク用ワックスのみでローソクを製造することができるが、成形改善剤として他のワックスを混合すると成形性を更に向上させることができる。成形改善剤としてのワックスとしては、例えば硬化ひまし油などの硬化油、パラフィンワックスやマイクロクリスタリンワックスなどの石油ワックス、ポリエチレンワックスなどの合成炭化水素系ワックス、ステアリン酸やパルミチン酸などの高級脂肪酸、ミツロウや木ロウなどの天然ワックスなどがある。

さらに本発明のローソク用ワックスに顔料、染料、香料、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを添加すると、ローソクの品質を安定化させたり、機能性を高めることができる。

実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例２
ナタネ油６０ｇをニッケル触媒（Ｎｙｓｏｆａｃｔ１０１ ｉＱ：ＢＡＳＦ社製）０．６ｇとともに１００ｍＬ容量のステンレス製小型圧力容器に入れ、窒素ガスで３回パージし、２００℃に加熱した後、容器に水素ガスを供給し、容器内のガス圧を０．９Ｍｐａに維持しつつマグネット式撹拌装置で撹拌しながら２時間３０分水素添加反応を行った後、ろ紙を用い減圧濾過してニッケル触媒を除去して得られた硬化油を比較例１とした。
また、同じ条件で３時間反応させて得られた硬化油を実施例１とし、４時間反応させて得られた硬化油を実施例２とし、６時間反応させて得られた硬化油を実施例３とし、７時間反応させて得られた硬化油を実施例４とし、８時間反応させて得られた硬化油を比較例２とした。

各実施例及び比較例で製造された硬化油のヨウ素価、融点とそれら原料としてを用いたローソクの成形性、燃焼性及びローソクとしての評価を［表−１］に示す。

比較例１は融点が４０℃と低いため、気温の高い夏場に溶融するおそれがあり、しかも、比較例１の硬化油で製造したローソクは柔らかくて、べとつき、油脂臭も残っており、燃焼の際には油煙が発生するためローソク用の硬化油（ワックス）としては不適である。
比較例２の硬化油で製造したローソクは、油脂臭なく燃焼の際の油煙が発生しないものの、硬化油は硬く成形時に激しいクラックを発生するためローソク用ワックスとしては不適である。

実施例１の硬化油で製造したローソクは、燃焼時にやや油煙が発生するものの、ワックスはやや柔らかく良好な成形性を示すため容器入りローソク用のワックスとして好ましく使用できる。
実施例２及び実施例３の硬化油で製造したローソクは、成形性が良好で燃焼時の油煙もないため、通常の大型ローソクにも使用できる。
実施例４の硬化油で製造したローソクは、水冷下で成形した場合は、少々クラックを生じるものの、通常の空冷下の成形においてはクラックを生じず、また燃焼の際の油煙なく、ローソク用のワックスとして使用できる。

実施例５〜実施例６
粗精製のジャトロファ油５０ｇをニッケル触媒（ＳＯ−８５０：堺化学製）０．１５ｇと活性白土（Ｇａｌｌｅｏｎ Ｅａｒｔｈ Ｖ２：水澤化学工業製）２．５ｇともにて１００ｍＬ容量のステンレス製小型圧力反応容器に入れ、窒素ガスで３回パージし、１９０℃に加熱した後、水素ガスを注入し、容器内の水素ガス圧を０．９５Ｍｐａに維持しつつ、マグネット式撹拌装置で撹拌しながら７時間水素添加反応を行った後、ろ紙を用い減圧濾過してニッケル触媒と活性白土を除去して硬化油を得た。得られた硬化油のヨウ素価は２７、融点は５７℃であり、脱色され硬化臭はほとんどなかった。

次に、溶融状態の硬化油をローソク原料配合槽に移し、硬化油１００重量部に対して２０重量部のステアリン酸と溶融混合した約８０℃のローソク配合原料を、芯を配置したローソク金型に注入し燃焼剤を冷却固化して、図−２に示すような直径５０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの円筒形状のローソク１５を製造した。１６は燃焼芯である。このローソクを実施例５とする。

実施例５のローソクは、硬化油のわずかにくすんだ色合いが市販の白色ステアリン酸を配合することで落ち着いた色合いとなり、完全に飽和脂肪酸とした硬化油は硬くて、冷却固化させる際に亀裂を生じやすいがステアリン酸を配合することで成型性を高めることができる。
次に、芯に点火し燃焼性を観察したところ、油煙や煤の発生もなく、良好な燃焼状態を保った。また、ローソクの上面外周部が堰となって燃焼中のロウが垂れることもなく、燃焼に伴う悪臭も認められなかった。

実施例５で用いたローソク原料配合槽内の溶融状態の硬化油に、等量の１３５°Ｆパラフィンワックスを溶融混合し、公知の造粒手段で造粒した。該造粒体を金型に入れて圧縮成形したローソク１７の中心に芯１８を装着して図−３に示す直径３６ｍｍ、高さ２０ｍｍのローソクを製造した。このローソクを実施例６とする。

一般に硬化油だけで造粒されたローソク原料は圧縮成形に不向きであることが多いが、実施例６のローソクは、圧縮成形に向くパラフィンワックスを等量配合することで、圧縮成形が可能であった。成形されたローソク１７の中心に設けられた孔に芯１８を装通し、その芯の下端をスチール製の座金で固定した。
次に実施例６のローソクを、内径３８ｍｍ深さ２４ｍｍのポリカーボネート製カップ内に入れて、芯に点火し４時間燃焼性を観察したところ、油煙や煤の発生や臭いもなく良好な燃焼状態であった。

本発明のローソクは、植物性油脂より製造された溶融状態の硬化油をローソクの原料とするもので、炭酸ガス発生による地球温暖化問題を解決することができる。とりわけ、非食用のジャトロファ油は、食用の植物性油脂と競合しない、世界的な食料不足問題にも対応した環境にやさしいローソク用ワックス及び該ワックスを原料としたローソクが提供できる。
昨今の石油高騰によりローソクの主たる原料であるパラフィンワックスの供給不安を払拭する代替ワックスとしての硬化油を用いた環境にやさしいローソクである。

本発明のローソク用ワックスである硬化油の製造システムの一実施例を示すシステムフロー図である。 本発明のローソクの一実施例を示すローソクの正面図である。 本発明の他のローソクの一実施例を示すローソクの正面図である。

１・・反応槽
２・・水素ボンベ
３・・窒素ボンベ
４・・バンドヒーター
５・・撹拌機
６・・水素ガス導入口
７・・窒素ガス導入口
８・・原料油投入口
９・・硬化油排出口
１０・・ろ過手段
１１・・ボトムバルブ
１５、１７・・ローソク
１６、１８・・燃焼芯

Claims (4)

1. 植物性油脂を水素添加して得られた、融点が４５〜６５℃、ヨウ素価が５〜４５の硬化油からなるローソク用ワックス。
2. ジャトロファ油を植物性油脂とする請求項１の記載のローソク用ワックス。
3. 植物性油脂を原料とし、金属触媒および活性白土の存在下で水素添加して製造された、請求項１記載のローソク用ワックスの製造方法。
4. 請求項１記載のローソク用ワックスから製造されることを特徴とするローソク。

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