Synthetic Wax

Synthetic Wax sind spezielle synthetische Wachse, die mithilfe einer Synthese des sogenannten Fischer-Tropsch-Verfahrens aus einer Kombination von Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid hergestellt werden. Es handelt sich dabei um Produkte auf der Basis von Erdgas, Biomasse oder Kohle.

Synthetic Wax zählen zu den temperaturbeständigeren und härteren Wachsen, was dazu führt, dass sie eine deutlich niedrigere Viskosität bei höheren Temperaturen besitzen. Zum größten Teil bestehen sie aus unverzweigten Ketten. Sie weisen eine lineare Struktur auf, haben einen hohen Erstarrungspunkt und eine ebenso hohe Kristallinität. Synthetic Wax gelten als außergewöhnlich hart und homogen, sie verfügen insgesamt über viele vorteilhafte Produkteigenschaften, die für zahlreiche unterschiedliche Anwendungsbereiche nützlich sind. So werden sie unter anderem für die Herstellung von verschiedenen Klebstoffen, Kautschuk und Industriereinigern, aber auch in der Metallverarbeitung und sogar im Straßenbau eingesetzt. In der Kosmetik haben sie seit geraumer Zeit ebenfalls eine hohe Bedeutung.

Benannt wurden diese FT-Wachse nach ihrem Herstellungsverfahren (Fischer-Tropsch-Verfahren). Die beiden Forscher Franz Fischer und Hans Tropsch haben ein nach ihnen benanntes Verfahren entwickelt, das im Jahre 1925 am Kaiser-Wilhelm-Institut für Kohlenforschung (Mühlheim an der Ruhr) erstmals zur Anwendung kam. Bei diesem Verfahren werden aus einem Synthesegas Kohlenwasserstoffe gebildet. Im Jahre 1935 begann die großtechnische Erzeugung der Synthetic Wax, doch sie waren zunächst nicht mit den klassischen Erdölprodukten konkurrenzfähig. Die Industrie gab das Verfahren daher nach dem Zweiten Weltkrieg fast komplett auf. Eine Ausnahme bildete lediglich Südafrika, ein Land, das arm an Erdöl, aber dafür reich an Kohle ist. Da es in den letzten Jahren erhebliche wirtschaftliche Veränderungen im weltweiten Erdölsektor gab, stehen Synthetic Wax wieder zunehmend im Blickpunkt.

 

Synthetic Wax in der Kosmetik und ihre Eigenschaften

In der Kosmetik werden Synthetic Wax gerne als formgebendes Basismaterial für Eyeliner und Mascara eingesetzt. Sie finden aber auch als Grundmasse für Lippenstifte Verwendung und eignen sich als Regulativ für den Schmelzpunkt in Lotionen und Cremes. Die Wachse können unterschiedliche Lieferformen haben, sie werden als Pulver, Granulat, Pastillen oder sogar in flüssiger Form eingesetzt. Auch die Materialqualitäten können je nach Anwendung und Einsatzzweck ganz verschieden aussehen, wobei die Unterschiede vorwiegend in den Erstarrungspunkten und in den Härten liegen.

Für Mensch und Umwelt wurden Synthetic Wax als unbedenklich eingestuft. Hochdruckhydrierte Wachse sind beispielsweise als Lebensmittelzusatzstoff E 905 zugelassen, außerdem entsprechen sie den Arzneibuchvorschriften sowie der Kosmetikverordnung. Gegenüber UV-Strahlung sind Synthetic Wax relativ beständig. Zu einer Oxidation der Oberfläche mit einer daraus resultierenden Vergilbung des Materials kommt es erst nach einer längeren Einwirkung. Somit zählen Synthetic Wax zu den beständigsten Wachsen überhaupt.

Auch in puncto Temperaturbeständigkeit können sie mit ihren positiven Eigenschaften punkten. Grundsätzlich handelt es sich bei Wachsen um thermoplastische Materialien, die sich bei erhöhten Temperaturen verflüssigen. Bei Synthetic Wax liegt der Schmelzpunkt bei 50 bis 115 Grad Celsius. In der jüngeren Vergangenheit wurden gerade auch interessante FT-Wachse mit niedrigeren Schmelzpunkten hergestellt, die hervorragende Eigenschaften in Kosmetika aufweisen und den Trend nach leichteren Cremes entgegenkommen.

Im Vergleich zu anderen synthetischen oder natürlichen Wachsen zeigen sich Fischer-Tropsch-Wachse im Hinblick auf die Löslichkeit grundsätzlich beständiger. In unpolaren Lösungsmitteln sind sie löslich beziehungsweise quellbar, in Wasser dagegen unlöslich.

Das Alterungsverhalten kann zudem als ausgesprochen gut angesehen werden. Sie werden weder durch Biodegradation noch durch Hydrolyse wesentlich abgebaut. Dank ihres geringen Anteils an verzweigten Alkanen und ihrer enormen Reinheit sind Synthetic Wax gegenüber einer eventuellen Oxidation deutlich beständiger als zahlreiche andere Kohlenwasserstoffwachse. Lediglich geringe Anteile (polycyclische und ungesättigte Kohlenwasserstoffe) können fotooxidativ abgebaut werden.

Synthetic Wax haben, ähnlich den mikrokristallinen Wachsen, eine feinkristalline Struktur. Mit einer makrokristallinen Struktur sind sie eher selten zu finden, sie werden dann als Mediumwaxes bezeichnet und weisen eine tendenziell tiefere mittlere Kettenlänge vor. Auch der Schmelzpunkt ist in diesem Fall entsprechend tiefer (50 bis 75 Grad Celsius). Solche FT-Mediumwaxes werden allerdings fast ausschließlich in Südafrika vertrieben. Dort finden sie ihren Einsatz in der Kerzenproduktion, wo sie als Ersatz für die mineralölbasierten Paraffine verwendet werden.

Klassische Synthetic Wax finden dagegen häufig in der Kosmetikindustrie, zum Teil aber auch in der Lebensmittelindustrie Verwendung.

 

Die Vorteile der Synthetic Wax

Dank der guten UV- und Temperaturbeständigkeit lassen sich Synthetic Wax sehr gut in kosmetischen Produkten wie beispielsweise Mascara, Lippenstiften und Lotionen verwenden. Sie sind für Mensch und Umwelt unbedenklich und entsprechen der Kosmetikverordnung. Da es durch die Veränderungen im Erdölbereich in Zukunft vermutlich zu einem deutlichen Anstieg der Nachfrage nach Synthetic Waxn kommen wird, werden sie auch in der Kosmetik einen immer höheren Stellenwert bekommen. Grundsätzlich ist dieser Trend positiv zu bewerten.

 

Quellen:

  • Uwe Wolfmeier ET AL: „Waxes“ In: „Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry“, 15 June 2000 (2000-06-15), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Seiten 111-172
  • Fischer-Tropsch-Wachse Synthese, Struktur, Eigenschaften und Anwendung, Dr. A. Kühnle, Fette-Seifen-Anstrichmittel, Volume 84, Issue 4, Seiten 156–162, 1982
  • Meyer, G. (2012). Thermische Eigenschaften von Mikrokristallinen- und Fischer-Tropsch-Wachsen fraktioniert mit der Kurzweg-Destillation. In: SOFW-Jurnal (Vol 138, S. 58-70). Augsburg: Verlag für chemische Industrie