Свечи и свечное производство

Свечи и свечное производство. Материалами для производства свечей служат воск, парафин, стеарин, спермацет и сало. Производство сальных и восковых свечей известно было уже в глубокой древности и в течение долгого времени имело характер домашнего производства. Восковые свечи употреблялись в  церквах, а сальные в общежитии. Как отрасль фабричного производства, свечное дело возникло только после классических работ Шевреля, который вместе с другим знаменитым французским химиком Гей-Люссаком взял в 1825 г. первый патент на производство стеариновых свечей. Дальнейшие усовершенствования были внесены Камбасересом (плетеные светильни), Милли (известковое обмыливание) и Тильманом, Бертло и Мельзеном (кислое обмыливание жиров). Производство парафиновых свечей возникло по инициативе шотландца Юнга (1850). В настоящее время главными материалами для производства свечей являются стеарин, парафин и воск.

Сальные свечи готовятся из говяжьего или бараньего сала и чаще маканием, чем отливкой. Для производства сальных свечей маканием подготовленные рыхлые фитили, укрепленные в рамы, опускаются в расплавленное сало, температура которого поддерживается близкой к температуре его застывания. Сало пропитывает фитиль и остается ровным слоем на его поверхности, причем по выемке рамы застывает; повторяя этот процесс «макания» несколько раз подряд, наращивают на фитили необходимый и достаточный слой. Отделка готовых свечей состоит в выравнивании толщины свечей, для чего их пропускают через жестяное отверстие определенного диаметра и обрезают до определенной длины. Отливка производится в станках и формах, подобных тем, которые употребляются для отливки стеариновых свечей.

Литье восковых свечей представляет большие затруднения, так как воск сильно пристает к формам; кроме того, так как коэффициент расширения воска весьма значителен, и при охлаждении объем его сильно сокращается, часто при отливке наблюдаются раковины и пустоты. Тонкие восковые свечи готовятся протягиванием фитиля через расплавленный воск, который сматывается с одного барабана перед ванной с расплавленным воском на другой, расположенный за ванной. Когда светильня с одного  вала вся совьется, ее протаскивают в обратном направлении, причем она проходит каждый раз через одно из круглых отверстий направляющего кружка, расположенного непосредственно над ванной, регулирующего толщину слоя воска; при работе этот кружок переставляется то на один, то на другой конец ванны. Более толстые восковые свечи делаются катанием: для этой цели над сосудом с расплавленным воском укрепляется фитиль в наклонном положении, и при постоянном сучении светильни ее обливают расплавленным воском. Когда на светильне осядет достаточное его количество, то ее подвешивают в противоположном направлении и продолжают обливание, пока на светильне не будет слой воска определенной толщины. Затем, чтобы свечи придать более правильную форму, ее после обливания катают; для этого еще слегка теплую свечу заворачивают в сукно и катают помощью гладкой доски по мраморной плите. С одного раза обливанием сколько-нибудь толстую свечу приготовить нельзя, и потому обливание и следующее за ним катание производят последовательно несколько раз, до получения желаемой толщины. Вследствие этого восковые свечи состоят из нескольких концентрических слоев, указывающих число обливаний. Самые большие свечи, впрочем, приготовляются обыкновенно из двух половин, двух полуцилиндров, отливаемых в жестяных полуцилиндрических формах. В каждом полуцилиндре делают как раз по оси его выемку, вкладывают в нее пропитанный воском фитиль, складывают обе половины и катанием свечи сращивают. Иногда практикуется еще следующий прием производства восковых свечей; воск размягчается, и из него тянут ленту, которую и обвивают вокруг светильни; легким нагреванием и катанием свеча оканчивается.

Иногда все-таки производят отливку восковых свечей; в этом случае ее ведут так же, как и при производстве спермацетовых и парафиновых свечей, т. е. во избежание пустот, в два приема.

Отливной станок.

Парафин представляет в сущности очень хороший свечной материал; но различные сорта его имеют очень различную температуру плавления, и поэтому различают мягкие и твердые парафины. Только парафины с t° плавления не ниже 56°С и t° застывания 54°С употребляются для производства свечей, тогда как мягкие употребляются в спичечном производстве, при выделке непромокаемых тканей и т. п. Литье свечей производится в цилиндрических формах, в центре которых по вертикальной оси закрепляются светильни, и в которые заливается расплавленный осветительный материал, при охлаждении застывающий в свечу. Формы должны быть сделаны из материала, хорошо проводящего теплоту, к которому бы не прилипал жир, и который мог бы давать вполне гладкую, полированную поверхность. В настоящее время материалом для форм является сплав свинца и олова, большей частью 2 части олова на 1 часть свинца. Существенно важно, чтобы светильня совпадала с вертикальной осью формы. На мелких заводах прежде часто употреблялись формы с отрезанной светильней, теперь почти везде, за исключением кустарных заводов, употребляются отливные станки (см. рис.), внизу которых помещается до 100 шпулей с намотанными на них светильнями, а вверху — до 100 подвижных форм, которые в верхнем кожухе станка могут обогреваться и охлаждаться, и в которых отливка, таким образом, может происходить непрерывно. Работа в этих станках идет следующим образом: сперва заправляют светильни внутрь форм и верхний конец их укрепляют в штативе, затем ящик с формами разогревается теплой водой в 45°—60°С до необходимой и достаточной температуры (различной для различных материалов: стеарина, парафина, спермацета), а затем в формы наливается расплавленный материал. Когда все формы заполнены, закрывают приток пара, и в кожух, в котором находятся формы, впускается холодная вода. По застывании готовые свечи выдавливаются при помощи рычага из форм и закрепляются в верхней части штатива, что делается совершенно автоматически и что связано с единовременным проходом светильни, сматывающейся со шпулей в формы. Готовые свечи затем обрезаются, а формы вновь заготовляются для отливки. При отливке стеариновых свечей, для того, чтобы устранить кристаллизацию, расплавленный стеарин, перед выливанием в формы, охлаждают при постоянном помешивании почти до застывания, так что образуется густая сметанообразная масса, так называемое «стеариновое молочко».

Преимущества твердых жирных кислот по сравнению с глицеридами для свечного дела заключаются в том, что кислоты, сравнивая, конечно, равный вес, обладают большей силой света, чем глицериды, так как в них содержится по весу больше углерода; кроме того, твердые жирные кислоты обладают большей твердостью и высшей температурой плавления по сравнению с соответствующими глицеридами. Продажный стеарин для свечного дела представляет смесь стеариновой и пальмитиновой кислот; такая смесь представляет для производства свечного дела большое преимущество, так как одна стеариновая кислота легко кристаллизуется, смесь же стеариновой и пальмитиновой дает аморфную массу. После отливки свечи обрезаются и полируются или лощатся. Лощение обыкновенно производится вручную или на особых лощильных машинах, где свечи перетираются сукном, смоченным винным спиртом. Иногда еще производится беление воздухом и светом.

При отливке спермацетовых свечей, ввиду легкой способности спермацета кристаллизоваться, к нему прибавляют 3% воска или парафина. В общем отливка спермацетовых свечей идет так же, как и стеариновых, с той только разницей, что спермацет нагревается до 60°С с той целью, чтобы он не так быстро остывал в формах. Ввиду того, что при охлаждении он очень сильно сжимается, вследствие чего вокруг светильни образуются пустоты, для заполнения их формы должны быть еще раз заполнены расплавленным спермацетом, так что отливка этих свечей всегда идет в два приема. То же самое справедливо и для парафина. Кроме того, так как различные сорта парафина имеют различную t° плавления, то очень необходимо для каждого сорта парафина отыскать соответствующую, наиболее благоприятную для заливки, температуру. Неудобство парафина, как свечного материала, состоит в том, что свечи, приготовленные из одного парафина, мягки и гнутся. Обычно прибавляют 5—15% стеарина. С целью придать парафиновым свечам непрозрачность, вместо стеарина прибавляют небольшое количество бетанафтола.

Светильня в свечке имеет очень большое практическое значение; она играет роль капиллярной трубки, по которой поднимается расплавленный материал, и для правильного горения свечи он должен непременно подавать совершенно определенное количество расплавленного материала. При горении свечи этот расплавленный материал подвергается сухой перегонке с выделением паров и газов, которые и горят, выделяя свет и тепло, необходимое для непрерывного плавления. В сущности всякая свеча представляет газовый завод в миниатюре. Если светильня будет поднимать излишек расплавленного материала, то свеча будет коптить, если сна поднимает слишком мало, сравнительно с количеством расплавляемого материала, то свеча будет оплывать. Поэтому капиллярность и толщина светильни должны быть выбраны в зависимости от плавкости осветительного материала и от степени его жидкости в расплавленном состоянии. Для свечей из сала и воска, материалов в расплавленном состоянии малоподвижных, светильня делается более рыхлой и толстой; для стеариновой кислоты, которая в расплавленном состоянии представляет очень подвижную жидкость, делается тугоплетеной. Так как рыхлая или толстая светильня сальных свечей не сгорает начисто, то время от времени приходится снимать со свечки, во избежание нагара. Светильня стеариновых же свечей, а также парафиновых и спермацетовых сгорает начисто, что облегчается тем, что светильни пропитываются солями: селитрой, хлорно-калиевой солью, борной кислотой или сернокислым аммонием. Чаще употребляется смесь сернокислого аммиака и борной кислоты. Этот состав действует так, что борная кислота вытесняет при высокой t° серную, которая и способствует разрушению светильни; кроме того, борная кислота, соединяясь с минеральными, зольными частями светильни, образует легкоплавкое стекло, которое время от времени скапывает.

Соли, пропитывающие светильню, способствуют также сгоранию выделяющегося на фитиле углерода, который в противном случае засоряет фитиль и уменьшает его капиллярность. Для светильни употребляется почти исключительно хлопок, теперь также искусственный шелк; для сальных и восковых свечей светильни употребляются крученые или, если плетеные, то исключительно рыхло плетеные. Наоборот, для стеариновых, спермацетовых и парафиновых свечей употребляются исключительно тугоплетеные светильни. Толщина светильни, т. е. число и размерь нитей, изменяется в  широких размерах в зависимости от материала, из которого делается свеча. Для крученой светильни сальных свечей употребляют хлопчатобумажную пряжу № 8—12, для рыхло плетеных - №16,Ю для тугоплетеных — № 36—40. Число ниток в светильнях изменяется от 40 до 108. Предложены были также светильни из бумаги, которые скручиваются из бумажных лент. Световая сила различных свечей не одинакова: одинаковую силу света имеют свечи, приготовленные из

10 частей спермацета

14 воска  

15  стеарина  

19   сала,

т.  е. спермацет дает наивысшую силу света. Большой интерес представляют попытки готовить свечи из отверделого винного спирта, которые обладают значительною световой силой и значительно дешевле других. Отверделый спирт готовится растворением в нем мыла, приготовленного из твердых жирных кислот, например, стеариновой. Для этой цели 100 частей 96%-го спирта нагревают до 60°С, растворяют в нем 1 часть стеарина, по возможности, с высокой температурой плавления и помешивании прибавляют 30% раствора едкого натра до тех пор, пока проба этого спирта не начнет окрашиваться от фенолфталеина в красный цвет. Чтобы придать отверделому спирту еще большую твердость, в нем растворяют немного отбеленного шеллака. Для отвердения спирта употребляется также триацетат целлюлозы. Весьма вероятно, что некоторые высокоплавные жиры (см. сало искусственное), приготовляемые гидрогенизацией из различных жидких жиров, могли бы служить материалом для производства свечей непосредственно, без расщепления их на кислоты и глицерин.

А. Лидов.