FT-Wachse

FT-Wachse und das Fischer-Tropsch-Verfahren

FT-Wachse 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.

FT-Wachse zählen zu den temperaturbeständigeren und härteren Wachsen, was dazu führt, dass sie eine deutlich niedrigere Viskosität besitzen. Zum größten Teil bestehen sie aus unverzweigten Ketten. Sie weisen eine lineare Struktur auf, haben einen hohen Erstarrungspunkt und eine ebenso hohe Kristallinität. FT-Wachse 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 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 FT-Wachse, 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 FT-Wachse wieder zunehmend im Blickpunkt.

 

FT-Wachse in der Kosmetik und ihre Eigenschaften

In der Kosmetik werden FT-Wachse 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 FT-Wachse als unbedenklich eingestuft. Hochdruckhydrierte Wachse sind beispielsweise als Lebensmittelzusatzstoff E 905 zugelassen, außerdem entsprechen sie den Arzneibuchvorschriften sowie der Kosmetikverordnung. Gegenüber UV-Strahlung sind FT-Wachse relativ beständig. Zu einer Oxidation der Oberfläche mit einer daraus resultierenden Vergilbung des Materials kommt es erst nach einer längeren Einwirkung. Somit zählen FT-Wachse 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 FT-Wachsen liegt der Schmelzpunkt bei 100 bis 115 Grad Celsius.

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 FT-Wachse gegenüber einer eventuellen Oxidation deutlich beständiger als zahlreiche andere Kohlenwasserstoffwachse. Lediglich geringe Anteile (polycyclische und ungesättigte Kohlenwasserstoffe) können fotooxidativ abgebaut werden.

FT-Wachse 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 FT-Wachse finden dagegen häufig in der Kosmetikindustrie, zum Teil aber auch in der Lebensmittelindustrie Verwendung. In Kosmetika sind FT-Wachse als „Synthetic Wax“ deklariert. Die häufigste Verwendung finden FT-Wachse in Lippenstifte, Haarwachs und Stylingprodukte. Wir nutzen auch die stabilisierenden Eigenschaften dieser Wachse in Cremes und W/O-Salben.

 

Die Vorteile der FT-Wachse

Dank der guten UV- und Temperaturbeständigkeit lassen sich FT-Wachse sehr gut in kosmetischen Produkten 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 FT-Wachsen 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