Wachsfertigung

Die unterschiedlichen Wachsarten lassen sich in der Regel in drei Hauptgruppen unterscheiden:

1. Mineralische Wachse bzw. fossile Wachse , machen den Großteil des Weltmarkts aus und werden aus nichterneuerbaren Rohstoffen wie Kohle oder Rohöl gewonnen.

• Paraffinwachs bzw. Erdölwachs ist eine der gebräuchlichsten Formen von Wachs und wegen seiner Reinheit und Konsistenz beliebt. Das weiche farblose Wachs wird aus Erdöl, Kohle oder Ölschiefer gewonnen und unter anderem in Kerzen, Kosmetik, Papierbeschichtungen, Lacken, Schmiermitteln und Elektroisolierungen verwendet. 
• Mikrokristallines Wachs wird durch die Entölung von Erdöl im Rahmen des Raffinationsvorgangs hergestellt und ist im Allgemeinen dunkler, elastischer und klebriger als Paraffinwachs. Es wird in Kerzen, Klebstoffen und Kosmetik eingesetzt sowie zur Verringerung von Reibung in Sportarten wie Eishockey und Snowboarding. In Kombination mit Paraffinwachs wird es außerdem oft zur Herstellung von Kunststoff, Gummi und Reifen verwendet.
• Montanwachs bzw. Bergwachs ist ein Hartwachs, das aus Braunkohle und Torf gewonnen wird. Montanwachs kann wie Karnaubawachs und Bienenwachs zur Herstellung von Abriebfestigkeit, Wasserabweisung und Hochglanzoberflächen genutzt werden, ist aber preisgünstiger. Rund ein Drittel der gesamten Montanwachsproduktion wird für Autopolitur verwendet. Auch Schuhputzmittel und Politur für Musikinstrumente, Lacke sowie Schmierstoff zur Papier- und Kunststoffumformung werden aus Montanwachs hergestellt.
• Torfwachs ist eine dunkle Substanz, die als Nebenprodukt bei der Torfteerproduktion anfällt. Ihre Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten sind sehr ähnlich zu denen von Montanwachs.

2. Synthetische Wachse werden künstlich aus Materialien wie Erdgas und Ethylen hergestellt.

• Fischer-Tropsch-Wachs wird mithilfe der Fischer-Tropsch-Synthese, einer Reihe chemischer Reaktionen, aus Erdgas gewonnen. Es hat in der Regel eine niedrige Viskosität und wird zur Herstellung matter, kratzfester Beschichtungen verwendet. Oft werden auch Schmierstoffe, Druckertinte und Klarlacke daraus gemacht.
• Polyolefinwachs ist ein Hartwachs und kann Polyethylenwachs, Polypropylenwachs und Polyamidwachs sein. Es wird meist als Zusatzstoff zur Veränderung von Dickflüssigkeit und Viskosität von Flüssigkeiten, Cremes und anderen Wachsen verwendet.
• Hydroxyliertes Wachs ist wasserlöslich und wird oft für den Aufbau von Stützstrukturen beim Modellieren, Gießen oder 3D-Druck verwendet.
• UV-härtbares Wachs wird flüssig angewendet und verfestigt sich unter UV-Licht. Es wird in manchen rutschfesten Beschichtungen, oft aber auch im Modellbau und 3D-Druck eingesetzt.
• Polyethylenwachs (PE-Wachs) ist wärme- und chemikalienbeständig und weist eine hohe Dichte auf. PE-Wachs wird hauptsächlich als Farbstoff für Kunststoffe verwendet. Auch in Buntstiften, Farben, Tinten und als Formtrennmittel findet es Anwendung.

3. Natürliche oder biobasierte Wachse werden aus Pflanzen und Tieren gewonnen. Sie machen einen kleinen, aber rasch wachsenden Anteil am Weltmarkt aus, da Hersteller, Einzelhändler und Verbraucher sich immer häufiger für umweltfreundliche Materialien und Produkte entscheiden.

• Bienenwachs ist ein Ausscheidungsprodukt aus den Drüsen der Honigbiene und findet in den unterschiedlichsten Anwendungen Einsatz, zum Beispiel zur Herstellung von Kerzen, Kosmetik, Polituren und als Lebensmittelzusatz. 
• Lanolin bzw. Wollwachs ist das Sekret aus den Talgdrüsen von Schafen. Seine Textur ist fettähnlich, es ist wasserabweisend und hat einen feuchtigkeitsspendenden Effekt auf die Haut. Lanolin findet man in Kosmetik und Gesundheitsprodukten sowie in verschiedenen Schmiermitteln, Rostschutzbeschichtungen und Polituren.
• Sojawachs wird durch die Umwandlung flüssigen Sojabohnenöls in ein festes bzw. halbfestes Fett (Hydrierung) gewonnen. Es wird vorwiegend zur Kerzenherstellung und als biologisch abbaubare Alternative zu Paraffinwachs verwendet. Sojawachs ist weicher und hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als traditionelle Wachse, sodass Kerzen aus Sojawachs in der Regel in einem Behältnis verkauft werden.
• Candelillawachs ist ein hartes, sprödes Wachs, das aus den Blättern des Candelilla-Buschs gewonnen wird, der in den USA und Mexiko wächst. Es wird als Alternative zu Carnauba- und Bienenwachs sowie in einigen Klarlacken und Kosmetika, z. B. in Lippenbalsam und Lotionen verwendet. Am häufigsten wird es als Bindemittel für Kaugummis eingesetzt.
• Carnaubawachs bzw. Brasilianisches Wachs/Palmenwachs wird aus den Blättern der in Brasilien heimischen Carnaubapalme gewonnen. Das Wachs ist hypoallergen, feuchtigkeitsspendend und erzeugt eine glänzende Oberfläche, wodurch es sich ideal für die Nutzung in Kosmetika und Polituren eignet. Es wird auch als Formtrennmittel bei der Fertigung faserverstärkter Kunststoffe eingesetzt und in der Kombination mit Bienenwachs als wasserfeste Beschichtung für Lederprodukte.

Die Techniken zur Wachsproduktion hängen von den verwendeten Rohstoffen und Mengen ab. Die Verfahren zur Herstellung von Bienenwachs und Paraffinwachs sind wohl am repräsentativsten:

Bienenwachs

Bienenwachs ist ein Ausscheidungsprodukt aus den Drüsen der Honigbiene. Die Bienen kauen das Wachs, um es fester zu machen und verwenden es dann als Baumaterial für Waben.

1. Der Imker entnimmt das Wachs, mit dem die Bienen jede einzelne Zelle verschließen aus dem Bienenstock bzw. aus einer alten Wabe.
2. Das Material wird dann in eine Zentrifuge gegeben, um eventuelle Honigrückstände zu entfernen.
3. Heißes Wasser wird hinzugefügt, um größere Verunreinigungen zu beseitigen. 
4. Kleinere Verunreinigungen werden entfernt, indem das Wachs unter Druck durch mehrere Filter geführt wird.
5. In den meisten Fällen wird das Wachs anschließend gebleicht, bis es ganz weiß ist. Manche Hersteller verwenden aber lieber sanftere Reinigungslösungen, sodass das Wachs seine Honigfarbe und den charakteristischen Duft behält.
6. Dann wird das Wachs entweder in flüssiger oder fester Form verkauft – meist als Granulat, Barren oder Flocken.

Paraffinwachs 

Paraffinwachse werden aus Rohöl raffiniert, das je nach Qualität und Ursprung zwischen 2 % und 30 % festes Wachs enthalten kann.

1. Rohöl ist ein Gemisch, das viele verschiedene Kohlenwasserstoffe enthält, die voneinander getrennt werden müssen. Das erreicht man mit fraktionierter Destillation, einem Verfahren, das sich die unterschiedlichen Siedepunkte der Verbindungen zunutze macht. 
2. Das Wachs befindet sich in mehreren der durch die Destillation gewonnenen Öle. Um es zu extrahieren wird das Öl mit verschiedenen Lösungsmitteln gemischt.
3. Das Gemisch wird erwärmt, bis eine einzelne Flüssigkeit mit einem gleichmäßigem Erscheinungsbild entsteht.
4. Dann wird es in einer Kühlanlage abgekühlt, bis sich Kristalle bilden, die ausgeschabt werden. Lösungsmittel und Öl verbleiben in der Kühlanlage, das Wachs wird in kristalliner Form entnommen.
5. Die Wachskristalle werden durch ein Vakuumfiltersystem geleitet und mit Lösungsmittel gereinigt, um eventuelle Ölrückstände zu entfernen.
6. Dann wird das Wachs entweder in flüssiger oder fester Form verkauft, meist als Granulat, Barren oder Flocken.

Im Anschluss wird das Wachs je nach geplantem Einsatzgebiet meist noch weiterverarbeit. So können zum Beispiel Farb- und Duftstoffe hinzugefügt oder entfernt oder andere Wachse und Zusatzstoffe zur Veränderung der Eigenschaften beigemischt werden.

Die drei gebräuchlichsten Verfahren zur Wachsverarbeitung sind:

• Wachsausschmelzen oder Feingießen ist eine sehr alte Technik, mit der komplizierte Metallformen möglich sind, die auf andere Weise zu schwierig, zu teuer oder gar nicht herstellbar wären. Zunächst wird das Objekt aus einem weichen Material wie Ton oder Wachs modelliert. Von dem Modell wird mit einer Form, die außen hart und innen mit weicher Einbettmasse ausgelegt ist, ein Abdruck genommen, der das exakte Negativ des Originalmodells ist. Dann wird geschmolzenes Wachs in die Form gegossen, entweder bis sie vollständig gefüllt ist oder nur die Innenseiten bedeckt.

Wenn das Wachs ausgehärtet ist, wird das Wachsmodell aus der Form entnommen und mit mehreren Schichten eines feuerfesten, gispähnlichen Materials überzogen. Nach dem Trocknen wird es umgekehrt in einen Ofen gestellt, wo das Wachs wegschmilzt und ein Formhohlraum entsteht, der die exakte Form und Größe des Originalobjekts hat. In diesen Formhohlraum wird Metall gegossen. Nach dem Abkühlen wird die Gipshülle per Sandstrahlen oder Hammer entfernt. Der entstandene Gussrohling kann im Anschluss geschliffen, gefeilt und poliert werden.

• Spritzgießen funktioniert im Grunde ähnlich wie bei den meisten Kunststoffarten. Der Wachs-Spritzguss wird vor allem genutzt, um Modelle für das Wachsausschmelzen zu produzieren, während mit Kunststoff-Spritzguss Endprodukte hergestellt werden. Wachsgranulat wird geschmolzen und hydraulisch in einen temperierten Werkzeughohlraum eingespritzt. Dann wird das Werkzeug geschlossen und abgekühlt, bis das Wachs in der endgültigen Form ausgehärtet ist und entformt werden kann.

• Nano-Emulgierung ist ein Verfahren, mit dem nichtwasserlösliche Wachse mit wasserbasierten Inhaltsstoffen gemischt werden können. Es wird für verschiedene Wachsanwendungen eingesetzt, zum Beispiel bei Lebensmitteln, Arzneimitteln, Polituren und Schutzbeschichtungen. Man kann es auch nutzen, um festen Wachsprodukten wie Kerzen wasserbasierte Duft- und Farbstoffe hinzuzufügen.

Eine Wachs-Nanoemulsion wird hergestellt, indem man das Wach speziellen Chemikalien oder Ultraschallwellen aussetzt. Dadurch wird es in mikroskopische Partikel aufgebrochen, die klein genug sind, dass sie sich mit Wasser mischen und glatte, stabile Flüssigkeiten oder Gele bilden. 

Es gibt mehrere Gründe dafür, dass Wachs weltweit immer noch regelmäßig verwendet wird:

1. Vielfalt – Es gibt viele verschiedene Arten von Wachs, die jeweils ganz eigene Eigenschaften aufweisen. 
2. Wachsmischungen – Wenn ein Wachs nicht die nötige Festigkeit mitbringt, kann es durch die Kombination mit anderen Wachsen, Zusatzstoffen, Farb- oder Duftstoffen ganz einfach verbessert werden. 
3. Produzierbarkeit – Wachs ist einfach zu verarbeiten, und man kann die unterschiedlichsten Formen und Größen aus Wachs modellieren. Außerdem kann es in wenigen Schritten für die Verarbeitung vorbereitet werden, ohne dass dafür teures Spezialzubehör notwendig ist.
4. Feste Struktur – Die meisten Wachse haben zwar einen niedrigen Schmelzpunkt, sind bei Umgebungstemperatur aber verformbare Feststoffe. Manche haben sogar eine so weiche Oberfläche, dass sie sich gut als Politur oder Schmiermittel eignen. 
5. Wasserabweisend – Wenn sie dick aufgetragen werden, bilden die meisten Wachse eine wasserfeste Oberfläche, mit der Materialien geschützt oder Farben und Klebstoffe optimiert werden können.

Wachs hat aber auch einige Nachteile:

1. Haltbarkeit – Wachs wird seit langer Zeit zur Herstellung wasserfester Schutzoberflächen verwendet. Moderne Alternativen sind inzwischen allerdings kostengünstiger in der Herstellung und bieten einen härteren und dauerhafteren Schutz.
2. Ruß – Beim Verbrennen von Wachs entstehen feine Rußpartikel. In manchen Fällen, vor allem bei fossilen Wachsen, können dadurch geringe Mengen an chemischen Giften freigesetzt werden.
3. Eignung für das Gießen großer Objekte – Auch wenn es noch regelmäßig genutzt wird, ist das Wachsausschmelzen aufgrund der schlechten strukturellen Integrität des Werkstoffs nicht für die Produktion von großen, sperrigen Gegenständen geeignet. 
4. Nichterneuerbare Ressourcen – Wachse, die aus nichterneuerbaren Rohstoffen wie Kohle, Rohöl oder Erdgas gewonnen werden, machen den größten Teil des weltweiten Wachsverbrauchs aus. Alternativen wie Sojawachs und Bienenwachs sind zwar generell umweltfreundlicher, dafür aber teurer, und die Produktion im industriellen Maßstab muss nachhaltig erfolgen.