Fabricación con cera

Los distintos tipos de cera se suelen dividir en tres grupos principales:

1. Las ceras minerales o las ceras con base fósil, forman la mayor parte del mercado mundial y se obtienen de materias primas no renovables, como el carbón o el crudo.

• La parafina o cera de parafina es uno de los tipos más comunes de cera y es popular por su pureza y consistencia. Esta cera blanda e incolora se deriva del petróleo, el carbón o el esquisto bituminoso y sus aplicaciones incluyen velas, cosméticos, revestimiento de papel, pintura, lubricación y aislamientos eléctricos. 
• La cera microcristalina se produce mediante el desaceitado del petróleo, como parte del proceso de refinado, y suele ser más oscuro, más elástico y más pegajoso que la parafina. Sus usos son: velas, adhesivos, cosméticos y la reducción de fricción en deportes como el hockey sobre hielo y el snowboarding. Cuando se combina con la parafina, también se usa en la fabricación de plásticos, gomas y neumáticos.
• La cera de montana, o cera de lignito es una cera sólida que se extrae del lignito y la turba. Como la cera de carnaúba y la cera de abejas, ayuda a proporcionar resistencia al raspado, resistencia al agua y un acabado muy brillante, pero la cera de lignito es más económica. Cerca de un tercio de la cera de lignito que se produce se usa en los ceras para coches. También se usa en betún de zapatos e instrumentos musicales, pinturas y como un lubricante para moldear papel y plásticos.
• La cera de turba es una sustancia oscura que se extrae como subproducto de la producción de alquitrán de turba. Tiene propiedades y usos muy similares a la cera de lignito.

2. Las ceras sintéticas se crean artificialmente a partir de materiales como el gas natural y el etileno.

• La cera Fischer-Tropsch  se elabora a partir de gas natural, con diversas reacciones químicas, como el proceso Fischer-Tropsch. Tiende a tener una baja viscosidad y se utiliza para aplicar una superficie mate y resistente a los arañazos. Se suele usar para fabricar lubricantes, tintas de impresión y barnices.
• La cera de poliolefina es una cera sólida y puede incluir cera de polietileno, cera de polipropileno y cera de poliamida. Se suele usar como aditivo para modificar el espesor y la viscosidad de líquidos, cremas y otras ceras.
• La cera hidroxilada se disuelve en agua y suele usarse para construir estructuras de soporte temporal para el modelado, la colada o la impresión 3D.
• La cera endurecible con UV se aplica en forma líquida y se solidifica por la exposición a la luz UV. Se usa en algunos revestimientos antideslizantes y tiene diversos usos para las aplicaciones de modelado e impresión 3D.
• La cera de polietileno (PE) es termoestable, resistente a las sustancias químicas y densa. El uso principal de la cera de PE es como colorante de plásticos. También se usa en ceras de colorear, pinturas, tintas y como agente de desmoldeo.

3. Las ceras naturales o de base biológica, se obtienen de plantas y animales. Representan una cuota de mercado modesta, pero que está creciendo con rapidez, a medida que los fabricantes, minoristas y consumidores eligen cada vez productos y materiales más respetuosos con el medioambiente.

• La cera de abeja se produce en las glándulas de las abejas y se utiliza en un gran abanico de aplicaciones, desde la fabricación de velas y cosméticos hasta esmaltes y aditivos alimentarios. 
• La lanolina o cera de lana, es una secreción de las glándulas sebáceas de los animales productores de lana, sobre todo las ovejas. Tiene una textura similar a la de la grasa, repele el agua y tiene propiedades hidratantes al aplicarla a la piel. La lanolina se encuentra en cosméticos y productos sanitarios, así como en distintos lubricantes, revestimientos antióxido y esmaltes.
• La cera de soja se obtiene de convertir el aceite de soja líquido en una grasa sólida o semisólida (hidrogenación). Se utiliza de forma predominante en la fabricación de velas como una alternativa biodegradable a la parafina. La cera de soja tiene un punto de fusión más bajo y suave que las ceras tradicionales, por lo que las velas que se fabrican con esta cera suelen presentarse en contenedores.
• La cera de candelilla es una cera sólida, quebradiza, extraída de las hojas del arbusto  Candelilla  que se encuentra en Estados Unidos y México. Se utiliza como alternativa a la cera de carnaúba y la cera de abejas, y se puede encontrar en algunos barnices y cosméticos, como bálsamos labiales y lociones. Su principal uso es como aglutinante en los chicles.
• La cera de carnaúba, o cera de palma de Brasil se extrae de las hojas de la palma carnaúba, nativa de Brasil. La cera es hipoalergénica, hidratante y crea un acabado brillante, lo que hace que sea perfecta para usarla en cosméticos y esmaltes. También se usa como agente de desmoldeo para fabricar plásticos reforzados con fibra y, combinado con la cera de abejas, como revestimiento impermeable para productos de cuero.

Las técnicas utilizadas para producir una cera depende de la materia prima utilizada y el volumen que se fabrique. Los procesos usados en la producción de cera de abejas y parafina son los más comunes:

Cera de abejas

La cera de abejas la secretan en las glándulas del abdomen de las abejas. Las abejas mastican la cera para darle una textura más firme y la usan como material para construir un panal.

1. Un apicultor retira la cera del panal, normalmente en forma de tapones que las abejas utilizan para sellar cada celda del panal, o de un panal antiguo.
2. Este material se coloca en una centrifugadora para retirar el resto de la miel.
3. El agua caliente se añade para separar las impurezas de gran tamaño. 
4. Las impurezas más pequeñas se retiran, pasando la cera por varios filtros bajo presión.
5. En la mayoría de los casos, la cera se blanquea después hasta que queda totalmente blanca. Sin embargo, algunos fabricantes prefieren utilizar soluciones de limpieza más suaves para que la cera conserve su color y aroma a miel.
6. La cera se vende en estado líquido o sólido, generalmente en forma de gránulos o escamas.

Parafina 

Las parafinas se refinan a partir del crudo, que puede contener entre un 2 y un 30 % de cera sólida, en función de la calidad y el origen.

1. El crudo es una mezcla que contiene diversos hidrocarburos que hay que separar. Esto se hace a través de un destilado parcial, un proceso que aprovecha los distintos puntos de ebullición de los compuestos. 
2. La cera residen en varios aceites generados en la destilación. Para extraerla, el aceite se mezcla con distintos disolventes.
3. Esta mezcla se calienta hasta formar un líquido único de aspecto uniforme.
4. A continuación, se enfría en un enfriador diseñado para retirar los sólidos a medida que se formen. El disolvente y el aceite permanecen en el enfriador y la cera se recoge en forma de cristales.
5. Los cristales de cera pasan por un sistema de filtrado por vacío y se lavan con disolvente para retirar el resto del aceite.
6. A continuación, la cera se vende en estado líquido o sólido, generalmente en forma de gránulos o escamas.

Tras estos pasos, la cera seguirá siendo procesada, en función de la aplicación para la que se vaya a utilizar. Esto puede incluir la adición o eliminación de colores y aromas, o la combinación con otras ceras y aditivos para modificar sus propiedades.

Las tres técnicas de fabricación de cera más usadas son:

• La fundición a cera perdida, o fundición de precisión, es una técnica muy antigua que se usa para producir formas metálicas intricadas que sería difícil, caro o imposible mecanizar de otra forma. El objeto primero se esculpe con un material suave, como la arcilla o la cera. Se realiza un molde de la escultura que contiene un molde interior blando, que es la imagen negativa exacta del modelo original y una carcasa exterior rígida. La cera fundida se vierte en el molde, ya sea lo suficiente para llenarlo por completo o para cubrir las superficies interiores.

Una vez endurecida, esta versión de cera se retira del molde y se reviste con varias capas de material ignífugo y similar al estuco. Cuando se seca, se coloca invertida en un horno, donde la cera se funde y se expulsa para dejar un vacío con la forma y el tamaño del objeto original. Se vierte metal fundido en este hueco y, cuando se enfría, la carcasa de estuco se limpia con chorro de arena o por martilleo para revelar una colada en bruto que después se puede lijar, limar o pulir.

• El moldeo por inyección sigue el mismo proceso, en líneas generales, que se utiliza con muchos tipos de plástico. El moldeo por inyección de cera se suele usar para hacer maquetas para una fundición a cera perdida, en tanto que el moldeo por inyección de plástico se usa para fabricar productos terminados. Los gránulos de cera se funden y se inyectan hidráulicamente en una cavidad de molde de temperatura controlada. Este molde se cierra y se enfría para que el plástico se endurezca ya con su forma definitiva.

• La nanoemulsión es un método que permite que las ceras no hidrosolubles se mezclen con ingredientes con base de agua. Se usa en diversas aplicaciones de cera, incluidos revestimientos alimentarios, farmacéuticos, pinturas, esmaltes y recubrimientos protectores. También se usa para añadir colores y aromas con base de agua a productos de cera sólida, como velas.

La nanoemulsión de cera se elabora mediante la exposición de la cera a sustancias químicas concretas u ondas ultrasónicas. Esto se divide en partículas microscópicas lo suficientemente pequeñas para mezclarse con agua y formar líquidos fluidos y estables o geles. 

Hay varios motivos para seguir usando cera en todo el mundo:

1. Versatilidad: hay muchos tipos de ceras, cada uno con sus propiedades y características;
2. Combinaciones de ceras:  si una cera carece de la resistencia necesaria, esta característica se puede mejorar si se combina con otras ceras, aditivos, colorantes o aromas. 
3. Fabricabilidad: la cera se trabaja con facilidad y se le pueden dar muchas formas y tamaños. También se puede preparar para usarla en pocos pasos, sin necesidad de una maquinaria cara o especializada.
4. Estructura sólida: la mayoría de las ceras tienen un punto de fusión bajo, pero siguen siendo sólidos maleables a temperatura ambiente. Algunas incluso tienen una superficie lisa que las hace ideales para usar como esmaltes o lubricantes. 
5. Repelente al agua: cuando se aplican en capas gruesas, la mayoría forman una superficie impermeable que se puede usar para proteger la superficie de materiales o añadirse a pinturas y adhesivos.

La cera tiene varias desventajas:

1. Durabilidad: la cera se ha utilizado históricamente como superficie impermeable y protectora. Sin embargo, las alternativas modernas son más económicas de fabricar y ofrecen una protección más duradera y resistente.
2. Hollín: cundo se quema, la cera deja un residuo de hollín fino. En algunos casos, en particular las ceras con base fósil, esto puede liberar pequeñas cantidades de toxinas químicas.
3. Idoneidad para la colada de objetos grandes: aunque se utiliza a menudo, la baja integridad estructural del material significa que la fundición a cera perdida no es adecuada para la fabricación de objetos grandes y aparatosos. 
4. Fuentes no renovables: las ceras derivadas de materias no renovables, como el carbón, el crudo o el gas natural cubren la cuota más grande de todos los usos que se le dan a la cera en el mundo. Las alternativas, como la cera de soja o la cera de abejas suelen ser mejores para el medioambiente, pero también son más caras y producirlas a escala industrial requiere unos mecanismos sostenibles.