شمع

Cetyl palmitate, a typical wax ester.

Commercial honeycomb foundation, made by pressing beeswax between patterned metal rollers.

الشموع waxes مواد صلبة، مختلفة الألوان، تتألف من ليبيدات بسيطة واستيرات الحموض الدسمة ذات الأعداد الشفعية لذرات الكربون، وطويلة السلاسل مع الأغوال، وأحادية الهيدروكسيل طويلة السلاسل، ذات الأعداد الزوجية لذرات الكربون.

تاريخ

ظهرت الشموع في بلاد الصين في مجالس العبادة والطقوس الدينية والصلوات، وكانت تعد مقدسة لرائحتها العطرية عند الاحتراق، واستخدمها المصريون القدماء في تحنيط الموتى، وإضاءة المعابد والمساكن، وصنع التماثيل، وفي الطقوس والعبادات، والزينة والتجميل، والمراهم والدواء. واستخدمها سكان بلاد الرافدين والفينيقيون في صناعة المنسوجات والجلود المقاومة للمياه والتآكل، وانتقلت صناعتها إلى روسيا ورومانيا وأمريكا. وفي بلاد الهند استخرج العنبر المستخدم في الدواء والتجميل من حوت العنبر. واشتهرت أمريكا اللاتينية (وخاصة البرازيل والمكسيك) بالشموع النباتية، كما اشتهر الوطن العربي بالشمع المستخرج من حشائش الإسبارتوEsparto التي تعيش في ليبيا وتونس والجزائر وجنوب إسبانيا. وينتج شمع فاكهة التوت في اليابان وشمع قصب السكر في فرنسا. وقد تطورت صناعة الشموع بتطور صناعة النفط منذ منتصف القرن الثامن عشر، وظهرت أنواع شموع جديدة من أصل معدني، ولجأ الإنسان إلى إنتاج الشموع الصناعية لصعوبة الحصول على الشموع الطبيعية وعمليات تنقيتها من الشوائب وارتفاع أسعارها وقلة مردودها، خلافاً للشموع الصنعية التي تتمتع بنقاوة عالية وأسعار منافسة، وقدرة ذاتية على الاستحلاب، وشدة واضحة في البريق واللمعان.

مصادر الشمع

ويقسم الشمع إلى عدة انواع :

معدني
نفطي
نباتي
كيماوي
حيواني
صوفي

الشمع المعدني

يستخرج معظم الشمع من النفط. حيث تُستخدم عمليات كيميائية لفصل الزيت عنه. وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من شمع النفط: 1- شمع البرافين2- الشمع المتبلر 3-الفازلين. وتختلف هذه الأنواع من الشمع من ناحية اللون والصلابة ودرجة الانصهار.

ويقاوم شمع النفط الرطوبة والكيميائيات، وليس له طعم أورائحة. ويشكل طبقة مقاومة للماء لمنتجات ورقية مثل علب كرتون اللبن والورق المشمع. ويستخدم شمع النفط كذلك في خلق المواد الملمعة للسيارات والأرضيات والأثاث. وهوغير موصل للكهرباء ولذلك يستخدم عازلاً كهربائيًا. ويستخدم أصحاب المصانع قوالب الشمع في سبك المجوهرات وأجزاء الآلات. وتصنع معظم الشموع من شمع البارافين. أما الشمع الدقيق التبلور فيستخدم في الأغلب في خلق الورق الخاص بالطرود. ويُستخدم الفازلين ـ الذي يسمى أيضا هلام النفط ـ في خلق مستحضرات التجميل والأدوية.

وتضم الأنواع الأخرى من الشمع المعدني،شمع الحبل الذي يستخرج من الفحم الحجري، والأوزوكيريت الذي يصنع من الطَّفل، وشمع الخُث الذي يُصنع من الخث. ويستخرج الشمع الاصطناعي من الجليكول، وهومادة كيميائية تستخرج من النفط. وعادة ما تُخلط هذه الأنواع من الشمع بشمع النفط.

الشمع الحيواني

يستخدم وحده أويخلط بشمع النفط، لصنع الشموع والمواد الملمعة والمنتجات الأخرى. وينتج النحل شمع النحل عندما يكوِّن قرص العسل. ويستخرج شمع الصوف من طبقة شحمية توجد على الصوف غير المعالج. ويستخدم دهن صوف الغنم ـ وهونوع من شمع الصوف ـ في خلق مستحضرات التجميل.

الشمع النباتي

لكثير من النباتات طبقة شمع طبيعية تحميها من الحرارة والرطوبة. وتكتسي أوراق نخيل الكرنوبية الشمع الكرنوبي وهومن أصلب أنواع الشمع النباتي وأكثرها استخداما. ويظل هذا الشمع صلبا في الجوالحار. وهوأحد المكونات المهمة في شمع السيارات وغيره من الملمعات. وتضم الأنواع الأخرى من الشمع الغار الشمعي وشمع كانديليلا وشمع اليابان وشمع قصب السكر.

الهجريب العام للشموع

إن الشموع ليبيدات بسيطة، وهي مواد صلبة ذات ألوان مختلفة بيضاء أوصفراء أوخضراء تبعاً لمصدرها. وتحتوي الشموع الطبيعية إضافة إلى الاستيرات على بعض كميات من الكحولات والحموض العالية الحرة وقليل من الهدروكربونات ذات العدد الفردي من ذرات الكربون (من 27 ـ 33) وقليل من المواد الصبغية والعطرية والشوائب قد تصل إلى 50%. تحوي جزيئة الشمع ارتباطاً استيرياً واحداً وتكون صيغتها العامة:(شكل 21)

(شكل 21)

حيث إذا R\ – R من رتبة 16 ـ 36 ذرة كربون طولاً.

يدخل في هجريب الشموع عدة عشرات من الحموض الدهنية والكحولات سواء في الحالة الحرة أوعلى شكل استيرات. يوجد ضمن هجريب شمع النحل والشمع الذي يغطي سطوح الأوراق النباتية والفواكه كحولات وحموض ذات جزيئات من 32 و34 ذرة كربون.

استخدامات الشموع وتطبيقاتها

1ـ في مجال الطب والعلاج والتجميل: تستخدم الشموع في الصناعات الدوائية وتحضير الفيتامينات والهرمونات وتغليف الحبوب والمراهم وأطقم الأسنان ومواد التجميل والكريمات وأقلام أحمر الشفاه وتجميل العين وتبييض الشعر وغيرها.

2ـ في مجال البناء والكهرباء والميكانيك: يستخدم في صناعة السيراميك والبلاستيك والسباكة وسحب الأسلاك والكوابل والإنارة والتزييت والتشحيم وغيرها.

3ـ في مجال الكيمياء: تستخدم الشموع في صناعة المطاط والحبر والورق واللدائن ومركبات تلميع الأحذية والأثاث والعربات وشرائط اللصق وأشرطة الإنضمام الصوتي والثقاب والمفرقعات والألعاب النارية المواد المقاومة للتآكل والماء وغيرها.

4ـ في مجال الغذاء والأطعمة والزراعة: تستخدم الشموع في حفظ الأطعمة وتغليف الفواكه ومبيدات الحشرات والفطريات.

5ـ في مجال النسيج والجلود والأصبغة: تستخدم الشموع في معالجة الأقمشة القطنية والحرارية والمنسوجات وصناعة الجلود المقاومة للماء والأصبغة.

6ـ في مجال فنون الرسم والحفر والزخرفة: تستخدم الشموع في صناعة أشكال الزينة والهدايا والتحف والإنارة وأعمال الحفر على الزجاج وصناعة الزهور والفواكه والدمى الاصطناعية وغيرها.

7ـ متاحف الشمع وهي متاحف مخصصة كلياً أوجزئياً لعرض شخوص مصنوعة من الشمع الملون تمثل مشاهير عالميين أومحليين في بيئاتهم الطبيعية وقد تترافق بالصوت والضوء لإعطاء الزائري فكرة بينة عن الشخصيات التي تمثلها، ومن أشهرها متحف الشمع المعروف باسم متحف مدام توسّوTussaud في لندن ومتاحف الشموع في باريس وبغداد وحلوان وغيرها.

أنماط الشمع

شموع حيوانية وحشرية

شمع النحل Beeswax - من نحل العسل
شمع صيني Chinese wax -
شمع شيلاك
Spermaceti
لانولين (شمع الصوف)

شموع نباتية

Bayberry wax
Candelilla wax
شمع الخارنوبا Carnauba wax
شمع الخروع Castor wax - المهدرج صناعيا زيت الخروع
شمع إسبارتوEsparto wax - منتج ثانوي لصناعة الورق من عشبة الإسبارتو
شمع اليابان Japan wax
زيت الجوجوبا Jojoba oil
Ouricury wax
Rice bran wax

شموع معدنية

شمع سيريسين Ceresin wax
شمع مونتان Montan wax
Ozocerite
Peat wax

شموع نفطية

شمع البارافين - Paraffin wax
شمع دقيق التبلور Microcrystalline wax

شموع صناعية

شمع بولي إيتيلين Polyethylene wax
شمع فيشر-تروبش Fischer-Tropsch wax
شمع معدل كيميائيا Chemically modified wax
شموع مبادلة الأميد substituted amide wax
polymerized α-olefins

Wax candle.
A typical modern wax sculpture of Cecilia Cheung at Madame Tussauds Hong Kong.
Wax-decorated Easter eggs as made in Ukraine and the Czech Republic.
A lava lamp is a novelty item that contains wax melted from below by a bulb. The wax rises and falls in decorative, molten blobs.

الخواص العامة للشموع

تعد الشموع مواد صلبة لدنة، مقاومة للماء، تمتلك خواص التلميع واللصق والملء واللدونة (البلاستيك)، وهي طيّعة التشكيل على البارد، ذوابة بالمذيبات العضوية، وتعتمد قدرة الذوبان في تلك المذيبات على اختلاف درجات الحرارة إذ تحصل الإذابة الكاملة عند درجات الحرارة القريبة من درجات حرارة انصهار الشمع أومن درجة غليان المذيب. كما تتمتع الشموع بقدرة فائقة على الخلط والتجانس بعضها مع بعض وتشكيل خلائط جديدة بنسب كبيرة ومختلفة. غالباً ما تعطي الشموع عند تصبنها بالقلويات كحولات طويلة السلاسل الكربونية، عديمة الانحلال في الماء، وتحتوي إلى جانب الاستيرات كميات قليلة من فحوم هدروجينية مشبعة وحموضاً دسمة وكحولات حرة، واستيرولات.

صناعة الشموع

يغطي الشمع بلون نهائي بكيفية التغطيس اليدوي

تدخل الشموع في صناعات مختلفة بسبب ما تتمتع به من خواص فيزيائية وكيمياوية والكثافة واللزوجة والتوافق والصلابة والانصهار،إضافة إلى تشكيل خلائط متنوعة مناسبة لصناعات متعددة المجالات0 وتضم صناعة الشموع: شموع الإضاءة ومواد تلميع الأحذية ومواد تلميع العربات والأثاث والأرضيات ومواد التغطية والتغليف والورق المغطس بالشمع والمواد اللاصقة ومواد التزييت والنسيج والأدوية والتجميل وغيرها.

1 ـ شمع الإضاءة: يصنع شمع الإضاءة من المواد الشمعية من مشتقات النفط: شمع البارافين أوخليط شمع البارافين وحمض الاستيرتيك أوبعض المواد مثل شمع المونتان وشمع العنبر وشمع السيريزين وشمع العسل وغيرها. يستخدم شمع البارافين بثلاثة أشكال: قشر الشمع الذي يستخدم في الزجاجات أوشمع البارافين ذوحرارة انصهار 50ـ 52 ْم أوشمع البارافين ذوحرارة انصهار 53ـ 57 ْم. أما الأنواع الأخرى فتخلط مع حمض الاستيرتيك الذي يزيد صلابة شمع البارافين ويحمل درجة الإضاءة ويخفض نقطة انصهاره. لصنع شمع الإضاءة المنزلي يمكن إضافة 1 ـ 2% من شمع الكرنوبا أوشمع المونتان من أجل إضاءة عالية الجودة. ويمكن إضافة شمع الكاندليلا وسيتيل الكحول وشمع البولي إثيلين وشمع النخيل وشمع الخروع لتحسين خواص التنقيط. يوفر شمع البارافين درجة عالية من البريق وقابلية سريعة لتشكيل زخارف ملونة، وقوة إضاءة مميزة دون رائحة. يصنع شمع الإضاءة عادة على شكل قضبان ذات أطوال وأقطار مختلفة بأشكال هندسية أسطوانية أومثلثية أومكعبة أوحلزونية. وفي وسط جميع منها فتيل الاشتعال.

2 ـ الشموع العطرية وتنقية الهواء: تستخدم الشموع العطرية لإضفاء الهدوء والشاعرية والرمزية عند تزيين الموائد والجلسات والزوايا. يدخل في هجريب الشموع العطرية شمع البارافين 90% وحمض الاستيرتيك والفازلين وزيوت عطرية تساعد على امتصاص الروائح الناتجة عن الرطوبة والأرضيات وروائح الطبخ.

اختبارات الشموع

[[تخضع الشموع إلى عدة اختبارات لمراقبة جودتها وهي: ]] 1ـ الاختبارات الفيزيائية: وتضم المذاق واللون والكثافة النوعية ونقطة الانصهار ونقطة الليونة والصلابة ومعامل الانكسار وجهد الشد والمرونة ونقطة الاشتعال والمحتوى من الزيوت والعزم الكهربائي ودرجة الذوبان وغيرها.

2ـ الاختبارات الكيمياوية: وتضم تعيين قيمة الحموضة والرقم اليودي وقيمة التصبن ومحتوى الرماد والمواد غير المتصبنة ورقم الهدروكسيد والهدروكربونات... وغيرها.