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왁스

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전형적인 왁스 에스터인 세틸 팔미테이트
패턴이 있는 금속 롤러 사이에 밀랍을 눌러서 만든 상업용 벌집 기초

왁스(wax)는 주위 온도에서 전성이 있는 친유성 고체인 다양한 종류의 유기 화합물이다. 여기에는 고급 알케인과 지질이 포함되며, 일반적으로 녹는점이 약 40 °C (104 °F) 이상이고 녹으면 점성도가 낮은 액체가 된다. 왁스는 물에는 용해되지 않으나 헥세인, 벤젠, 클로로포름과 같은 비극성 유기 용매에는 용해된다. 다양한 유형의 천연 왁스가 식물과 동물에 의해 생성되며 석유에서도 발견된다.

화학

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20세기 전반의 바닥 및 가구용 세롤린(Ceroline) 브랜드 왁스. Museo del Objeto del Objeto 소장품.

왁스는 특징적으로 긴 지방족 알킬기 사슬로 구성된 유기 화합물이지만, 방향족 화합물도 존재할 수 있다. 천연 왁스는 불포화 결합을 포함할 수 있으며 지방산, 일차 및 이차 알코올, 케톤, 알데하이드 및 지방산 에스터와 같은 다양한 작용기를 포함한다. 합성 왁스는 종종 작용기가 없는 긴 사슬 지방족 탄화수소(알케인 또는 파라핀)의 동족 계열로 구성된다.[1]

동식물 왁스

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왁스는 식물과 동물 모두에 의해 생합성된다. 동물 유래 왁스는 일반적으로 다양한 지방산과 카복실 알코올에서 유도된 왁스 에스터로 구성된다. 식물 유래 왁스에서는 에스터화되지 않은 탄화수소의 특성 혼합물이 에스터보다 우세할 수 있다.[2] 성분은 종뿐만 아니라 유기체의 지리적 위치에 따라서도 달라진다.

동물 왁스

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가장 잘 알려진 동물 왁스는 벌집의 벌집 구조를 만드는 데 사용되는 밀랍이지만, 다른 곤충들도 왁스를 분비한다. 밀랍의 주요 성분은 트라이아콘탄올과 팔리미트산의 에스터인 미리실 팔미테이트이다. 녹는점은 62–65 °C (144–149 °F)이다. 경랍은 향고래의 머리 기름에 대량으로 존재한다. 주요 성분 중 하나는 지방산과 지방 알코올의 또 다른 에스터인 세틸 팔미테이트이다. 라놀린은 양모에서 얻은 왁스로, 스테롤의 에스터로 구성된다.[1]

식물 왁스

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식물은 증발, 젖음성 및 수분 공급을 조절하기 위한 방법으로 큐티클 내부와 표면에 왁스를 분비한다.[3] 식물의 에피큐티클 왁스는 알케인, 알킬 에스터, 지방산, 일차 및 이차 알코올, 다이올, 케톤 및 알데하이드를 포함하는 치환된 긴 사슬 지방족 탄화수소의 혼합물이다.[2] 상업적 관점에서 가장 중요한 식물 왁스는 브라질 야자수 Copernicia prunifera에서 얻은 단단한 왁스인 카나우바 왁스이다. 미리실 세로테이트 에스터를 함유하고 있으며, 제과 및 기타 식품 코팅, 자동차 및 가구 광택제, 치실 코팅, 서프보드 왁스 등 용도가 다양하다. 다른 더 전문적인 식물성 왁스로는 호호바 오일, 칸데릴라 왁스, 우리큐리 왁스 등이 있다.

변성 동식물 왁스

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식물 및 동물 기반의 왁스나 오일은 미변성 원료보다 더 바람직한 특성을 갖는 왁스를 생산하기 위해 선택적인 화학적 변성을 거칠 수 있다.[4] 이러한 접근 방식은 올레핀 복분해 및 효소 반응을 포함한 녹색 화학 접근 방식에 의존해 왔으며, 식물성 기름과 같은 저렴한 원료로부터 왁스를 생산하는 데 사용될 수 있다.[5][6]

석유 유래 왁스

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많은 천연 왁스가 에스터를 포함하고 있지만, 파라핀 왁스는 탄화수소이며 대개 사슬 길이가 동족 계열인 알케인의 혼합물이다. 이러한 재료는 석유의 상당 부분을 차지한다. 이들은 감압 증류를 통해 정제된다. 파라핀 왁스는 포화 노멀(n-) 및 이소 알케인, 나프텐, 그리고 알킬기 및 나프텐으로 치환된 방향족 화합물의 혼합물이다. 전형적인 알케인 파라핀 왁스의 화학적 조성은 헨트라이아콘테인(C31H64)과 같이 일반식 CnH2n+2를 갖는 탄화수소로 구성된다. 가지의 정도는 특성에 중요한 영향을 미친다. 마이크로크리스탈린 왁스는 이소파라핀(가지형) 탄화수소와 나프텐 탄화수소의 비율이 더 높은, 생산량이 적은 석유 기반 왁스이다.

매년 수백만 톤의 파라핀 왁스가 생산된다. 이들은 식품(껌 및 치즈 포장 등), 양초 및 화장품, 비점착 및 방수 코팅, 광택제 등에 사용된다.

몬탄 왁스

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몬탄 왁스는 석탄과 갈탄에서 추출한 화석화된 왁스이다.[7] 포화 지방산과 알코올의 농도가 높아 매우 단단하다. 진한 갈색이며 냄새가 나지만, 정제 및 표백을 통해 상업적으로 유용한 제품을 만들 수 있다.

폴리에틸렌 및 관련 유도체

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1995년 기준년 기준, 연간 약 2억 킬로그램의 폴리에틸렌 왁스가 소비되었다.[3]

폴리에틸렌 왁스는 다음 세 가지 방법 중 하나로 제조된다.

  1. 공단량체를 포함할 수 있는 에틸렌의 직접 중합
  2. 고분자량 폴리에틸렌 수지의 열분해
  3. 고분자량 수지 생산에서 저분자량 분획의 회수

각 생산 기술은 특성이 약간 다른 제품을 생성한다. 저분자량 폴리에틸렌 왁스의 주요 특성은 점성도, 밀도 및 녹는점이다.

폴리에틸렌 수지 스트림의 분해 또는 회수 방식으로 생산된 폴리에틸렌 왁스에는 사용 중 휘발 및 잠재적 화재 위험을 방지하기 위해 제거해야 하는 매우 낮은 분자량의 물질이 포함되어 있다. 이 방법으로 제조된 폴리에틸렌 왁스는 대개 인화점이 >500 °F (>260 °C)가 되도록 저분자량 분획을 제거한다. 많은 폴리에틸렌 수지 공장에서는 종종 저중합체 왁스(LPW)라고 불리는 저분자량 스트림을 생성한다. LPW는 정제되지 않았으며 휘발성 올리고머, 부식성 촉매를 포함하고 있으며 다른 이물질과 물을 포함할 수 있다. 폴리에틸렌 왁스를 생산하기 위한 LPW의 정제에는 올리고머와 유해 촉매의 제거가 포함된다. FDA 또는 기타 규제 인증이 필요한 용도에 사용될 때 폴리에틸렌 왁스를 생산하기 위한 적절한 LPW 정제는 특히 중요하다.

용도

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왁스는 주로 코팅용 복합 제형의 성분으로서 산업적으로 소비된다. 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 왁스의 주요 용도는 플라스틱용 착색제 제형이다. 왁스는 페인트에 무광택 효과(즉, 광택이 없는 마감 처리)와 내마모성을 부여한다. 폴리에틸렌 왁스는 마찰을 줄이기 위해 분산액 형태로 잉크에 포함된다. 이들은 이형제로 사용되며, 가구의 활제(slip agents)로 쓰이고 부식 방지 효과를 부여한다.[3]

고대

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왁스는 입상, 인형,[8] 꼭두각시 머리,[9] 밀랍 조각 등을 만드는 데 사용될 수 있다. 루브르 박물관의 이집트 유물부에는 많은 인간이나 동물 또는 신 모양의 입상, 가짜 미이라(E 21)뿐만 아니라 밀랍 입상 틀(N 1557), 남자를 집어삼키는 개를 묘사한 마법 입상(E 27079), 그리고 "파뉴티온의 공책(cahier de Papnoution)"으로 알려진 밀랍으로 덮여 쓰기 슬레이트로 사용된 밀랍 서판(E 10498, MND 552) 등이 전시되어 있다.

양초

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밀랍 양초

파라핀이나 밀랍과 같은 왁스, 탤로와 같은 단단한 지방은 조명과 장식에 사용되는 양초를 만드는 데 사용된다. 양초 제조에 사용되는 또 다른 연료 유형으로는 콩이 있다. 소이 왁스는 대두유를 사용하는 수소화 공정으로 만들어진다.

목재 제품

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왁스는 목재 제품의 마감재 및 코팅제로 사용된다.[10] 밀랍은 목재 간의 접촉이 일어나는 서랍 슬라이드에서 윤활제로 자주 사용된다.

기타 용도

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왁스 코팅이 이 마닐라삼을 방수로 만든다.
용암등은 전구에 의해 아래에서 녹은 왁스가 들어 있는 참신한 물건이다. 왁스는 장식적이고 녹은 덩어리 형태로 오르내린다.

봉랍은 중세 시대에 중요한 서류를 봉인하는 데 사용되었다. 밀랍 서판은 필기용 표면으로 사용되었다. 중세에는 네 가지 종류의 왁스(라구사, 몬테네그로, 비잔티움, 불가리아), 스페인, 폴란드, 리가의 "일반" 왁스, 정제되지 않은 왁스 및 유색 왁스(빨간색, 흰색, 녹색) 등 다양한 유형의 왁스가 있었다.[11][12] 왁스는 왁스지를 만들거나, 종이와 카드보드에 침투 및 코팅하여 방수 처리를 하거나 얼룩에 강하게 만들고 표면 특성을 수정하는 데 사용된다. 왁스는 또한 구두약, 목재 광택제, 자동차 광택제, 몰드 제작 시의 이형제, 많은 치즈의 코팅제, 가죽 및 직물의 방수 처리에 사용된다. 왁스는 고대부터 금, 은 및 기타 재료의 로스트 왁스 주조에서 일시적이고 제거 가능한 모델로 사용되어 왔다.

색소가 들어간 유색 왁스는 밀랍화의 매체로 사용되어 왔으며 오늘날 크레용, 차이나 마커 및 색연필 제조에 사용된다. 타자기로 작성된 문서의 복사본을 만드는 데 사용되는 먹지는 일반적으로 몬탄 왁스인 왁스에 현탁된 카본 블랙으로 코팅되었으나, 현재는 복사기와 컴퓨터 프린터로 대체되었다. 다른 맥락에서 립스틱과 마스카라는 색소로 착색된 다양한 지방과 왁스의 혼합물이며, 밀랍과 라놀린은 다른 화장품에도 사용된다. 스키 왁스는 스키와 스노보드에서 사용된다. 또한 서핑과 스케이트보드[13] 스포츠에서도 성능을 향상시키기 위해 종종 왁스를 사용한다.

일부 왁스는 식품에 안전한 것으로 간주되어 나무 도마 및 식품과 접촉하는 다른 물품을 코팅하는 데 사용된다. 루마니아, 우크라이나, 폴란드, 리투아니아, 체코에서는 밀랍이나 착색된 합성 왁스를 사용하여 부활절 달걀을 장식한다. 파라핀은 초콜릿을 입힌 과자를 만드는 데 사용된다.

왁스는 또한 모의 훈련 보조 도구로 사용되는 밀랍 탄환과 밀랍 조각 제작에도 사용된다.

구체적인 예

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동물 왁스

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식물성 왁스

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광물 왁스

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석유 왁스

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각주

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  1. 1 2 Wilhelm Riemenschneider1 and Hermann M. Bolt (2005). "Esters, Organic". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a09_565.pub2.
  2. 1 2 EA Baker (1982) Chemistry and morphology of plant epicuticular waxes. In The Plant Cuticle. Ed. DF Cutler, KL Alvin, CE Price. Academic Press. ISBN 0-12-199920-3
  3. 1 2 3 Uwe Wolfmeier, Mr. Hans Schmidt, Franz-Leo Heinrichs, Georg Michalczyk, Wolfgang Payer, Wolfram Dietsche, Klaus Boehlke, Gerd Hohner, Josef Wildgruber "Waxes" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2002. doi:10.1002/14356007.a28_103.
  4. ↑ Floros, Michael C.; Raghunanan, Latchmi; Narine, Suresh S. (2016년 11월 1일). 《A toolbox for the characterization of biobased waxes》 (영어). 《European Journal of Lipid Science and Technology》 119. n/a쪽. doi:10.1002/ejlt.201600360. ISSN 1438-9312.
  5. ↑ Schrodi, Yann; Ung, Thay; Vargas, Angel; Mkrtumyan, Garik; Lee, Choon Woo; Champagne, Timothy M.; Pederson, Richard L.; Hong, Soon Hyeok (2008년 8월 1일). 《Ruthenium Olefin Metathesis Catalysts for the Ethenolysis of Renewable Feedstocks》 (영어). 《CLEAN – Soil, Air, Water》 36. 669–673쪽. Bibcode:2008CSAW...36..669S. doi:10.1002/clen.200800088. ISSN 1863-0669.
  6. ↑ Petersson, Anna E. V.; Gustafsson, Linda M.; Nordblad, Mathias; Börjesson, Pål; Mattiasson, Bo; Adlercreutz, Patrick (2005년 11월 17일). 《Wax esters produced by solvent-free energy-efficient enzymatic synthesis and their applicability as wood coatings》 (영어). 《Green Chemistry》 7. 837쪽. doi:10.1039/b510815b. ISSN 1463-9270. 2019년 12월 9일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2016년 12월 6일에 확인함.
  7. ↑ Ivanovsky, Leo (1952). 《Wax chemistry and technology》 (영어).
  8. ↑ 레이크스 미술관에 소장된 페트로넬라 뒤누아(Petronella Dunois)를 위해 만들어진 인형의 집용 작은 밀랍 인형(익명, 약 1676년)과 같은 인형, BK-14656:
  9. ↑ Marseille : Mucem, Ph.1944.129.61.
  10. ↑ “Minwax® Paste Finishing Wax | Specialty Products”. Minwax.com. 2012년 1월 31일. 2012년 11월 5일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 12월 15일에 확인함.
  11. ↑ The rational arts of living: Ruth and Clarence Kennedy Conference in the Renaissance, 1982, page 187, Studies in History, No 50, Alistair Cameron Crombie, Nancy G. Siraisi, Dept. of History of Smith College, 1987.
  12. ↑ Cosman, Madeleine Pelner; Jones, Linda Gale (2008). 《Handbook to Life in the Medieval World》 2. Facts On File, Infobase Publishing. 202쪽. ISBN 978-0-8160-4887-8. LCCN 2007000887. OCLC 77830539. OL 11359718M.
  13. ↑ Russell (2021년 7월 28일). “How To Make Skateboard Wax: A Home DIY Guide”. 《www.blackspell.co.uk》. 2021년 9월 22일에 확인함.

외부 링크

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