專利名稱：：基于部分?；视王サ纳锵?、由其制得的生物蠟燭及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明是關于一種生物蠟(biowax)，其主要成份為部分?；视王?PAG)，本發(fā)明也包含一種由該生物蠟所制成的生物蠟燭，及制造該蠟燭的方法。
背景技術：
：目前在市場上已發(fā)展出許多種類的蠟燭，傳統(tǒng)上這些蠟燭是由石蠟和/或天然蠟所制成。這些典型蠟燭按其形狀和用途可分為杯型蠟燭(containercandle)、祈禱用蠟燭(votivecandle)、柱狀蠟燭(pillarcandle)、錐形蠟燭(tapercandle)、電子蠟燭(tea-lightcandle)和旋風式蠟燭(hurricanecandle)。長久以來，由自然界所取得的蠟，如蜂蠟(棕櫚酸蜂花酯)和鯨蠟(棕櫚酸鯨蠟酯)等，一直是作為制造蠟燭的主要原料蠟。近期，隨著石油精煉工業(yè)的發(fā)展，石油蠟，如石蠟等，逐漸成為制造蠟燭的基本原料。當今，基于石蠟的蠟已成為制造蠟燭的最主要原料，該石蠟是由石油精煉后所留下的殘余物制得，制成蠟燭時可完全燃燒，只是在燃燒時，通常會釋放出黑煙和產(chǎn)生令人不悅的氣味。棕櫚硬脂(palmstearin)是棕櫚油精制工業(yè)的副產(chǎn)物，每年棕櫚硬脂的產(chǎn)量非常龐大，且其價格遠比石蠟便宜，目前已有人嘗試使用棕櫚硬脂作為蠟燭蠟的成分。然而，由于棕櫚硬脂的較低熔點性質，使其在蠟燭蠟中的摻合百分比受到限制，且難以控制。雖然棕櫚硬脂可被氫化成較高熔點的棕櫚硬脂，但由其制得的蠟燭反而變得易脆且缺乏延展性(malleability)。因此，以棕櫚硬脂作為蠟燭蠟的應用仍然受到許多限制。為提供具有更干凈燃燒特性的蠟燭，已有許多人對含有低石蠟含量的蠟燭蠟進行廣泛的研究，例如美國專利案號6,503,285、6,645,261、6,770,104、6,773,469、6,797,020和6,824,572所揭示的基于三?；视王サ南灎T蠟，特別是由各種動物和/或植物來源(如植物油源)所衍生的蠟燭蠟。然而，由基于植物油材料所調配得的蠟燭蠟，經(jīng)常會產(chǎn)生許多問題。與基于石蠟的蠟燭相比較，用基于植物油的蠟燭有下列許多缺點，例如龜裂、形成氣穴(airpocket)，和伴隨原始材料的天然產(chǎn)物氣味，例如黃豆味。此外，基于黃豆油的蠟也具有下述性能相關的問題火焰大小、蠟和燭芯的匹配問題、最大燃燒時間、產(chǎn)品顏色整合性和/或產(chǎn)品儲存壽命等。因此，為使產(chǎn)品的外觀和功能均能符合消費者所要求的質量，就需再開發(fā)更新穎的基于植物油的替代蠟。因此，在開發(fā)新一代的蠟燭材料時，該替代的蠟材料除具有干凈的燃燒性質外，也希望該蠟燭基質材料具有特定的物理特性例如容易形成具有令人愉悅的外觀和/或觸感、以及合適的熔點、硬度和/或延展性等。同時為符合當今環(huán)保意識，也希望該類材料為可生物分解和衍生自可再生原料。另外，近年來許多國家都已相繼簽署京都協(xié)議書，其目的為"穩(wěn)定大氣中溫室氣體的濃度，以防止人為因素危險的干擾氣候系統(tǒng)(anthr叩ogenic)"。為遵守該協(xié)議，勢必限制石化燃料的使用量；而化石燃料最近也出現(xiàn)來源短缺，油價持續(xù)飆漲的現(xiàn)象，這種因素加重了生物燃料(biomassfUel)在再生能源供給鏈中所扮演的角色，進而促成生物柴油的快速發(fā)展。在快速發(fā)展的生物柴油(biodiesel)供給鏈中，副產(chǎn)品甘油的過剩反而變成亟需解決的迫切問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一方面是提供一種基于部分酰基甘油酯(PAG)的生物蠟，該基于PAG的生物蠟可由生物柴油供給鏈中過剩的甘油來制得，其有助于解決甘油過量生產(chǎn)的問題。本發(fā)明的具體實施例中，消耗甘油用以制造基于PAG的生物蠟，和使用該生物蠟制成環(huán)保蠟燭，這均有助于地球上碳循環(huán)系統(tǒng)的正常發(fā)展。本發(fā)明的另一方面是用基于PAG的生物蠟制造生物蠟燭。以火焰長度而言，基于PAG的生物蠟燭，其燃燒特性與石蠟制成的商業(yè)蠟燭相似，且不會有令人不悅的氣味。與石蠟相比，該生物蠟具有較優(yōu)異的特性，包括低黑煙排放和高的添加劑兼容性，因此基于PAG的生物蠟將可有效地替代石蠟。本發(fā)明的再一方面是提供一種生物蠟燭，其包含生物蠟和燭芯，其中該生物蠟包含部分?；视王?。而且，該蠟燭也由基于PAG的生物蠟制成，該生物蠟可含有石蠟和/或硬脂作為額外的成分。由其制得的蠟燭通常表現(xiàn)出均勻的組成、半透明和細晶粒結晶構造，該蠟燭通?？筛蓛羧紵歪尫懦鰳O少量的黑煙。由于低黑煙排放性與生物可分解性的組合，再加上是由再生原料所制造的蠟燭，使得本發(fā)明蠟燭將成為特別有利于環(huán)保的產(chǎn)品。本發(fā)明的又一方面是提供一種制造生物蠟燭的方法，包括將基于PAG的生物蠟加熱至熔融狀態(tài)；將該熔融的生物蠟引入模具中，該模具中包含設置其中的燭芯；將模具中的熔融生物蠟冷卻，以固化該生物蠟；和將該固化的生物蠟從模具中移去；該生物蠟包含選自單?；视王ァ⒍；视王ズ退鼈兊慕M合的部分?；视王?。本發(fā)明的又一方面是提供一種制造生物蠟燭的方法，包含將基于PAG的生物蠟加熱至熔融狀態(tài)，噴灑冷卻該生物蠟，以形成直徑為0.5-1.2毫米的珠粒；和將該生物蠟珠粒壓制到模具中，以形成蠟燭。利用本發(fā)明的方法，可形成各種類型的生物蠟燭，例如杯型蠟燭、蠟燭珠粒等。本發(fā)明的優(yōu)點，可由下面進一步的說明和參照附圖，進行更完整的了解，其中圖1顯示實施例13的GMP的氣相色譜分析結果。圖2顯示實施例8的部分?；视王?定義為GMS^.o)的氣相色譜分析結果。圖3顯示實施例10的部分?；视王?定義為GMS^^)的氣相色譜分析結果。圖4顯示實施例11的部分?；视王?定義為GMSw,)的氣相色譜分析結果。圖5顯示實施例12的部分?；视王?定義為GMSw-3。)的氣相色譜分析結果。發(fā)明的詳細說明在本發(fā)明的具體實施例中，生物蠟包含部分?；视王?PAG)，在本發(fā)明的特定的實施例中，該生物蠟包含約20重量％至100重量%，特別是30重量％至100重量％的PAG(以生物蠟的總重量計)。在本說明書和隨附的權利要求書中，術語"生物蠟"應意指由衍生自生物柴油供給鏈的原料所制得的蠟；除非本文中另有規(guī)定。術語"部分?；视王?應意指一種甘油酯，包含單?；视王?MAG)、二?；视王?DAG)和它們的組合；除非本文中另有規(guī)定。該部分酰基甘油酯可由甘油分子與一種或二種中等鏈長或長鏈脂肪酸的酯化反應而制得。術語"中等鏈長脂肪酸"應意指具有6至10個碳的飽和或不飽和脂肪酸或它們的混合物；除非本文中另有規(guī)定。在本文中，術語"長鏈脂肪酸"應意指具有14至24個碳的飽和或不飽和脂肪酸或它們的混合物，除非本文中另有規(guī)定。該酰基可具有C16、C18、C18:l、C18:2的直鏈。在本發(fā)明的各種具體實施例中，部分?；视王タ蓡为毷褂没蚺c三?；视王ズ?或其它成分混合使用。在本文中，術語"生物蠟燭"應意指由生物蠟制得的蠟燭，除非本文中另有規(guī)定。在本發(fā)明的特定具體實施例中，生物蠟可哮一步包含三?；视王?TAG)、硬脂或石蠟、或它們的組合物作為額外的成分。在本發(fā)明的示例性的具體實施例中，該生物蠟包含單酰基甘油酯(MAG)、二?；视王?DAG)和三?；视王?TAG)。單酰基甘油酯的量可為約10-75重量％，特別是約40-70重量％的量，(以生物蠟的重量計)。以生物蠟的重量計，該二?；视王?DAG)的量可為約10-50重量%，特別是約10-35重量％的量。生物蠟也可以選擇性地使用三?；视陀现?TAG)，其量以生物蠟的重量計為約5-50重量％，特別是10-40重量％的量。在本發(fā)明的特定具體實施例中，生物蠟可選擇性地加入少量的其它添加劑，以改善該蠟性材料的性質?？刹⑷氡景l(fā)明生物蠟中的添加劑包括著色劑、香料(例如香精油)、抗氧化劑、UV光吸收劑和移動抑制劑、及其它類似物。理想的情況是該生物蠟可與天然的著色劑完全摻合，以提供一種均勻單色分布。生物蠟的熔點約為40-62""C。在一具體實施例中，該生物蠟具有約0.2至35的碘值。在本發(fā)明的特定具體實施例中，生物蠟可制成所希望的形狀。根據(jù)一示例性的具體實施例，生物蠟可研磨成粉末狀或將生物蠟加熱為熔融態(tài)，之后噴灑冷卻該熔融的生物蠟而制成顆粒狀，或由購自承德油脂股份有限公司(ChantOilCo.,Ltd)(中國臺灣)的珠粒制造設備的技術制得。在本發(fā)明的示例性實施例中，該生物蠟可被成型為直徑約0.5-1.2毫米的珠粒。如上所述類型的生物蠟可適合作為制造生物蠟燭的原料。因此，本發(fā)明的具體實施例也包括一種生物蠟燭，其包含生物蠟和燭芯，其中該生物蠟包含部分?；视王?PAG)。這種生物蠟燭基本上為固體、穩(wěn)定而不脆，通常有延展性，無可目視到的游離油。在本發(fā)明的特定具體實施例中，該生物蠟燭可由熔融-加工方法而制成所希望形狀的蠟燭，例如柱狀蠟燭、電子蠟燭等。為了能從環(huán)保安全方面更完整地從基于PAG的生物蠟受益，理想的是使用不具有金屬核芯(例如鉛或鋅核芯)的燭芯。適合的燭芯材料實例為辮子形棉芯。燭芯也可采用其它蠟(例如石蠟和/或蜂蠟)常用的標準燭芯。如上所述的生物蠟燭可由下述方式制得將基于PAG的生物蠟加熱至熔融狀態(tài)，將該熔融的生物蠟引入模具中，該模具已先將燭芯設置其中；將模具中的熔融生物蠟冷卻，以固化該生物蠟；最后將固化的生物蠟燭從模具中移去?；蛘?，如上所述的生物蠟燭可由下述方式制得將基于PAG的生物蠟加熱至熔融狀態(tài)，噴灑冷卻該生物蠟，以制成0.5-1.2毫米的珠粒；將該生物蠟珠粒壓制到模具中，以成蠟燭。上所述的生物蠟燭也可以用其它方式制得，而本發(fā)明并不受限于任何制造該生物蠟燭的特定的方式。在生物蠟燭的制備過程中，為防止不溶的顆粒阻塞燭芯中的生物蠟流，理想的是著色劑(若存在)需完全溶解于基于PAG的生物蠟中。通常，受阻塞的生物蠟流會產(chǎn)生不良的蠟燭燃燒。而且，生物蠟的色澤也可能影響色料的染色性能。大部分的香料可用于生物蠟，以改善所制得的生物蠟燭的性能，如穩(wěn)定性、反應性、色澤等。如上述類型的生物蠟燭通?？筛蓛羧紵?，只釋放出非常少量的黑煙。應注意的是在說明書和權利要求書中的所有實例中，代表的成分量、性質等的所有數(shù)字是以"約"字修飾，和在說明書和權利要求書中的所有實例中的所有份數(shù)和百分比，意指以重量計，除非另有指定。以下說明數(shù)個示例性的具體實施例，這些實施例不意欲以任何方式限制本發(fā)明的范圍，雖然設于大范圍的數(shù)字范圍和參數(shù)范圍是近似值，但已盡可能精確地記錄設定在特定的實施例中的數(shù)值。然而，任何測量數(shù)值都有一定的偏差，這為在各種試驗檢測中必然會產(chǎn)生的標準偏差的結果。具體實施例方式實施例A.PAG的氣相色譜(GC)分析GC型號YOUNGLINACME6000MGCGC條件1.管柱QUADREX熔合二氧化硅毛細管柱；007-65HT-25W-0.1F,0.32匪內(nèi)徑2.檢測器FID3.承載氣體氮氣4.烘箱溫度1)80。C(維持1分鐘)，和以20。C/分鐘的速率到達240°C2)240°C，和以4。C/分鐘的速率到達360'C3)36(TC(維持11分鐘)5.注入器溫度280°C6.檢測器溫度360°C7.測量范圍6xl03mV樣品的制備均勻混合0.2克的樣品與5毫升的氯仿。分析條件1.樣品量0.2微升2.分析時間50分鐘B.用于制備蠟的成分成份1:石蠟，供應自臺灣蠟品股份有限公司(TaiwanWaxCo.，Ltd.)，具有如表l所示的物理性質。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>成分2:脂肪酸S1801，供應自P.T.MUSIMMAS.，具有如表2所列示的物理性質。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>成分4:二種類型的脫色精制(RBD)棕櫚硬脂，供應自P.T.MUSIMMAS.，具有如表4所列示的物理性質。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>成分5:硬化油脂F(xiàn)081，由RBD棕櫚硬脂(類型2，成分4)在溫度170-200°C、壓力3千克和鎳催化劑(0.2%)的存在下，進行氫化反應4小時而制得，其具有如表5所列示的物理性質。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>成分6:定義為GMP的部分?；视王?，由200克的脂肪酸1698(成分3)與72克的甘油在250'C反應5小時而制得，其具有如表6a所列示的物理性質，GC分析結果與數(shù)據(jù)分別示于圖1和表6b。表6a<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>MAG:單?；视王AG:二?；视王AG:三酰基甘油酯表6b<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>FFA:游離脂肪酸GMP:單棕櫚酸甘油酯GDP:二棕櫚酸甘油酯GTP:三棕櫚酸甘油酯成分7:定義為GMSn^.o的部分?；视王ィ?00克的脂肪酸S1801(成分2)與72克的甘油在25(TC反應5小時而制得，其具有如表7a所列示的物理性質，GC分析結果與數(shù)據(jù)分別示于圖2和表7b。表7a<table>complextableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>成分8:定義為GMS^^的部分?；视王?，F(xiàn)081(成分5)與RBD棕櫚硬脂(類型2，成分4)等量混合，然后取200克混合物與40克的甘油在250。C反應8小時而制得，其具有如表8a所列示的物理性質，GC分析結果與數(shù)據(jù)分別示于圖3和表8b。表8a<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表8b<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>成分9:定義為GMSIV=2Q的部分?；视王?，由200克的RBD棕櫚硬脂(類型l,成分4)與40克的甘油在250C反應8小時而制得，其具有如表9a所列示的物理性質，GC分析結果與數(shù)據(jù)分別示于圖4和表9b。表9a<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表9b<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>成分10:定義為GMS1V=3()的部分酰基甘油酯，由200克的RBD棕櫚硬脂(類型2，來自成分4)與40克的甘油在25(TC反應8小時而制得，其具有如表10a所列示的物理性質，GC分析結果與數(shù)據(jù)分別示于圖5和表10b。表10a<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表10b<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>C.待試驗的杯型蠟燭的制備(如表11所列示)將等量的不同蠟成分混合和熔融，然后將熔融的蠟倒入鋁杯中，鋁杯高為15毫米、直徑為37.5毫米，杯子中間配置有23毫米長的辮子狀棉芯。所產(chǎn)生的蠟燭經(jīng)冷卻和固化，以供燃燒試驗用。實施例1至13根據(jù)表11所列示的成分和含量制備杯型蠟燭。D.燃燒試驗由基于部分?；视王?PAG)的生物蠟所制得的生物蠟燭，其燃燒性能由下述步驟進行測試-1.將各個含有不同蠟成分的杯型蠟燭編號和稱重；2.將杯型蠟燭放在實驗臺上，以100毫米間距相隔放置；3.將石膏板放在桌臺上方75毫米高處，以觀察在燃燒時由蠟燭釋放出的黑煙；4.點燃杯型蠟燭并開始計時；當各燭芯周圍熔有一圈蠟液時(約5-6分鐘)，盡快地測量各杯型蠟燭的火焰高度；5.每隔1小時再測量一次火焰高度；6.在燃燒60分鐘后，測量各杯型蠟燭的內(nèi)焰最高點的火焰溫度;7.在任何一個蠟燭即將完全燃燒盡時，全部熄火，將各杯型蠟燭稱重；之后計算各杯型蠟燭的燃燒速率。杯型蠟燭的燃燒試驗結果如表11所示。表11<table>complextableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>表11所示，本發(fā)明的生物蠟可搭配平衡用量的石蠟和/或硬脂以制成生物蠟燭，這種蠟燭燃燒時，用肉眼觀察均表現(xiàn)出優(yōu)異的蠟流經(jīng)燭芯的特性。同時本發(fā)明的生物蠟燭也顯示良好的外觀(例如色澤、香氣和清澈度)、穩(wěn)定的燃燒速率和在燃燒時僅釋放出低量的黑煙，并有良好的氣味。雖然本文中已詳述本發(fā)明各種示例性的具體實施例，但應注意的是本發(fā)明也可以用其它特定的形式，在不偏離本發(fā)明的精神與范圍下，進行各種改變和改良。因此，本發(fā)明所述的具體實施例，在所有領域中只視為說明性而非限制的，本發(fā)明的范圍由隨附的權利要求書的范圍指明，所有落在等同物的意義與范圍的改變均涵蓋其中。權利要求1.一種生物蠟，包含部分?；视王ィ霾糠瞩；视王ミx自單?；视王ァ⒍；视王ズ退鼈兊慕M合。2.根據(jù)權利要求1的生物蠟，其中所述部分酰基甘油酯基于所述生物蠟的總重量以20重量％至100重量％的量存在。3.根據(jù)權利要求1的生物蠟，其中所述部分?；视王セ谒錾锵灥目傊亓恳?0重量％至100重量％的量存在。4.根據(jù)權利要求l的生物蠟，其還包含三?；视王?。5.根據(jù)權利要求4的生物蠟，其中基于所述生物蠟的重量，所述單?；视王サ牧繛榧s10-75重量％，所述二?；视王サ牧繛榧s10-50重量％，所述三?；视王サ牧繛榧s5-50重量％。6.根據(jù)權利要求5的生物蠟，其中基于所述生物蠟的重量，所述三?；视王サ牧繛榧s10-40重量％。7.根據(jù)權利要求l、2、3、4、5或6中任一項的生物蠟，其還包含著色劑、抗氧化劑、香料、紫外線吸收劑和移動抑制劑中的至少一種。8.根據(jù)權利要求7的生物蠟，其被制成直徑為約0.5-1.2毫米的珠粒。9.根據(jù)權利要求l、2、3、4、5或6中任一項的生物蠟，其熔點為約40-62°C。10.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5或6中任一項的生物蠟，其碘值為約0.2至35。11.一種生物蠟燭，包含生物蠟，所述生物蠟包含選自單?；视王ァ⒍；视王ズ退鼈兊慕M合物的部分?；视王ィ缓蜖T芯。12.根據(jù)權利要求11的生物蠟，其中所述部分?；视王セ谒錾锵灥目傊亓恳?0重量％至100重量％的量存在。13.根據(jù)權利要求11的生物蠟，其中所述部分?；视王セ谒錾锵灥目傊亓恳?0重量％至100重量％的量存在。14.根據(jù)權利要求11的生物蠟，其還包含三?；视王ァ?5.根據(jù)權利要求14的生物蠟，其中基于所述生物蠟的重量，所述單酰基甘油酯的量為約10-75重量％，所述二?；视王サ牧繛榧s10-50重量％，所述三?；视王サ牧繛榧s5-50重量％。16.根據(jù)權利要求15的生物蠟，其中基于所述生物蠟的重量，所述三?；视王サ牧繛榧s10-40重量％。17.—種制造生物蠟燭的方法，該方法包含下列步驟1)將基于PAG的生物蠟加熱至熔融狀態(tài)；2)將該熔融的生物蠟引入模具中，該模具中已先將燭芯設置其中；3)將所述模具中的所述熔融生物蠟冷卻、固化；4)之后將固化的所述生物蠟燭從所述模具中移去；其中所述生物蠟包含部分酰基甘油酯，所述部分?；视王ミx自單?；视王?、二酰基甘油酯和它們的組合。18.—種制造生物蠟燭的方法，該方法包含下列步驟1).將基于PAG的生物蠟加熱至熔融狀態(tài)；2).噴灑冷卻該熔融的生物蠟，以形成直徑為0.5-1.2毫米的珠粒；3).將所述生物蠟珠粒壓制到模具中，以形成蠟燭。全文摘要本發(fā)明涉及包含部分酰基甘油酯的生物蠟，所述部分?；视王ミx自單?；视王?、二?；视王ズ退鼈兊慕M合；本發(fā)明也涉及包含生物蠟和燭芯的生物蠟燭；以及制造所述蠟燭的方法。文檔編號C08L91/06GK101205369SQ200710110300公開日2008年6月25日申請日期2007年6月8日優(yōu)先權日2006年12月18日發(fā)明者李義發(fā)申請人:承德油脂股份有限公司