Kaarsen

Informatie over kaarsen

Kaars

Een kaars is een lichtbron. Het is meestal een cilindrische staaf van een bij kamertemperatuur vaste, vetachtige stof als bijenwas of stearine, met door het midden een katoenen koord: de pit - in de volksmond 'lont' genoemd. Als men deze pit aansteekt smelt het vet bij de pit en wordt het door de capillaire werking in het koord gezogen. In de hogere delen van de pit wordt dit vet door verdamping en ontleding gasvormig en verbrandt onder het uitstralen van warmte en licht. Kaarsen zijn met olielampen en toortsen, na het houtvuur, de oudste hulpmiddelen van de mens voor de verlichting. Met een kaarsendover wordt de vlam van een kaars gedoofd. Vooral rond kerstmis worden veel kaarsen gebrand. De SI-basiseenheid candela is afgeleid aan het licht van ongeveer 1 kaars. Candela is het Latijnse woord voor kaars en ook het woord kandelaar is daar etymologisch aan verwant.

Geschiedenis

Uitvinding De Etrusken, een ontwikkeld volk in Midden-Italië, (nu Toscane), enkele eeuwen voor Christus, gebruikten als verlichting een touw gedrenkt in pek, olie of vet. Er zijn aanwijzingen dat al veel eerder kaarsen voor verlichting werden gebruikt. In de graftombe van Toetanchamon (14e eeuw voor Chr.) zijn kandelaars (of toortshouders) aangetroffen. In de Romeinse tijd verschijnt de kaars definitief ten tonele. Vet of was diende als brandstof. Middeleeuwen In de middeleeuwen was de kaars de voornaamste bron van kunstverlichting. Kaarsenmakers waren verenigd in het Kaarsenmakersgilde. Goedkope kaarsen werden gemaakt van vet (talg), duurdere van bijenwas. De vetkaarsen brandden niet zo mooi als de waskaarsen. Een vetkaars was zacht, walmde, gaf roet, droop altijd wat en gaf geen aangename geur (als gevolg van het ontstaan van acroleïne). De pit was gemaakt van getwijnde katoendraden, waarvan het verkoolde uiteinde van tijd tot tijd afgeknipt (gesnoten) moest worden. Vanwege het brandgevaar (maar ook vanwege de slechtere kwaliteit van het uitgevoerde werk) was het gebruik van kaarsen als kunstverlichting voor het avondlijk werk vaak aan banden gelegd. De kaarsen brandden regelmatig genoeg om als een klok gebruikt te worden. Er waren 12- en 24-uurskaarsen verkrijgbaar met horizontale ringen die de uren aangaven. Tegenwoordig ziet men nog wel kaarsen met een urenverdeling op de zijkant. Dit zijn vaak opdrukken van papier, dit papier kan als lont gaan werken, waardoor de kaars tevens aan de buitenkant kan gaan branden. Technologische vernieuwing Eind 18e eeuw komt de visserij op de potvis met een alternatief voor vet en was. Kaarsen konden worden bereid uit een vettige stof uit de kop van de potvis, spermaceti of walschot genoemd, die voornamelijk bestaat uit cetylpalmitaat. Deze stof werd bereid door uitgekookt walvisvet bij koud weer (6 graden C) te laten uitkristalliseren. Hiervan produceerde men de duurdere typen smeerkaars. Daarnaast ging men ook kaarsen toepassen voor het meten van tijd, waarvoor men een aantal kaarsen van gelijke lengte gebruikte. Iedere kaars werd gemerkt met strepen op onderling gelijke afstand, waarbij de afstand tussen elke merkstreep overeen kwam met een door ervaring verkregen tijdsperiode. De kaarsenmakerij was het onderdeel van de chemische industrie dat in de negentiende eeuw qua schaal het meest veranderde. Aan het begin van die eeuw werden de kaarsen in Nederland vooral gemaakt door kleinschalige ambachtslui in eenmansbedrijfjes, terwijl er enkele decennia later een drietal zeer grote kaarsenfabrieken waren in: Amsterdam, Schiedam en Gouda, met een afzet van miljoenen kaarsen. Stearinekaarsen De kaarsenfabricage maakt in de 19e eeuw een grote ontwikkeling door, die begon met de ontdekking van stearine. In 1823 werd stearine, een mengsel van stearinezuur en palmitinezuur, ontdekt door de Fransman Eugène Chevreul. Hij onderzocht allerlei vetten en toonde aan dat deze verbindingen zijn van een vloeistof (glycerol) en van een mengsel van min of meer vaste stoffen (vetzuren). Van de vetzuren scheidde hij door persen een vaste harde fractie af, stearine genaamd. Stearine is een kunstwas, een vast vet ontstaan door het uitpersen van verzeepte dierlijke vetten. Stearine had veel gunstiger brandeigenschappen dan het vet dat tot dan toe gebruikt werd voor de kaarsenbereiding. De stearinekaars brandde met een heldere vlam, zonder walm; hij droop niet en werd niet slap als hij warm werd. Dit had tot gevolg dat de stearinekaars op den duur de oudere smeerkaars geheel verving. Stearine was ook geschikt om machinaal in vormen gegoten te worden. Dit leidde tot mechanisatie en concentratie in de industrie. Enkele jaren later verving Cambacères de oude getwijnde pit door een gevlochten katoenen pit. Dat was het einde van het kaarsensnuiten. Aangezien de pit gebogen brandde, door de manier van vlechten van de katoengarens, werd deze automatisch op lengte gehouden, een zelf-snuitende kaars. Enige jaren later werd door raffinage van aardolie een witte stof, paraffine, afgescheiden. Deze ging naast stearine een plaats in de kaarsenindustrie innemen. Paraffine blijkt namelijk een hogere lichtintensiteit te hebben dan stearine, maar paraffine wordt eerder zacht. Na 1850 verdwenen meer traditionele vormen van kaarsenmakerij ten gunste van stearine, maar ook als gevolg van de opkomst van gaslampen. Door de uitvinding van de elektrische lamp levert de kaars in onze tijd vooral het romantische licht. De kaars kan ook een rustgevende werking hebben.

Opbouw van een kaars

e kaars bestaat uit een pit van katoen met daaromheen stearine, paraffine of een mengsel van beide (composietkaarsen) en soms bijenwas. Tegenwoordig worden er ook kaarsen geproduceerd uit sojawas. De pit wordt gevlochten van gebleekte of ongebleekte katoenen garens, variërend van 4 tot 45 draden. Het vlechten vindt zodanig plaats dat de pit tijdens het branden naar één kant ombuigt en daardoor in het buitenste deel van de vlam verbrandt en zo op lengte wordt gehouden. Niet alleen is het van belang dat de pit gebogen brandt, ook gaat het om de snelheid, waarmee de pit brandt ten opzichte van de stearine of de was. Om te snel branden van de pit te voorkomen wordt de pit behandeld met een mengsel van zouten, zogenoemde brandvertragende middelen. Ook verhinderen de genoemde zouten het nagloeien van de pit doordat zij deze afsluiten van de lucht. Verder dient de pit de stearine, paraffine en was goed op te zuigen. De meest gebruikte grondstoffen voor het vette deel van kaarsenmateriaal zijn stearine en paraffine. Paraffine heeft, zoals gezegd, het voordeel boven stearine dat het bij verbranding meer licht geeft. Bovendien is paraffine goedkoper dan stearine. Het nadeel van een paraffinekaars is dat deze eerder druipt en gemakkelijker kromtrekt dan een stearinekaars. Stearine is een mengsel van stearinezuur (octadecaanzuur, C17H35-COOH) en palmitinezuur (hexadecaanzuur (C15H31-COOH)) en wordt bereid uit dierlijke vetten, plantaardige oliën en vistraan. Het vet of de olie wordt bij hoge temperatuur (260 °C) en druk (50 atm) gehydrolyseerd tot glycerol en een mengsel van vetzuren. Dit proces heet hydrolyse. De vetzuren worden gezuiverd via de traditionele methode Chevreul of een modernere methode. Bij de methode Chevreul worden de vetzuren gescheiden door deze na afkoeling middels persen te scheiden van het oliezuur. Het oliezuurgehalte wordt na harding (additie van waterstof) tot beneden de 1% gebracht. Destillatie onder lage druk levert voldoende zuivere stearine. Bij de modernere methode wordt het vetzuurmengsel door kristallisatie bij lage temperatuur gescheiden in oliezuur en stearine. Daarna volgt harding en destillatie. De oleochemie is de wetenschap die de bewerking van natuurlijke oliën en vetten beschrijft. Paraffine wordt als restproduct verkregen bij de zuivering van ruwe aardolie. De fractie smeerolie bevat vaak zoveel hoogstollende paraffine, dat ze niet als smeerolie bruikbaar is. De paraffine wordt afgescheiden door uitvriezen. De zo verkregen paraffine heeft een oliegehalte beneden 0,5%. Voor gebruik in de kaarsenindustrie dient het smelttraject 52-54 °C te zijn. Veelal wordt aan paraffine een deel stearine toegevoegd (5-25%) om een betere weerstand tegen druipen en een verhoogde vormvastheid te verkrijgen. Compositiekaarsen bestaan meestal uit een mengsel van stearine en paraffine; soms uit andere mengsels, bijvoorbeeld bijenwas en paraffine. Stearine voegt men niet alleen toe aan paraffine vanwege de verbetering van de brandeigenschappen, maar ook om paraffinekaarsen beter uit de gietvorm te kunnen verwijderen; stearine krimpt namelijk meer bij afkoeling.

Het branden van een kaars

Een kaars wordt aangestoken door met een vlam de pit zodanig te verhitten dat het daarin aanwezige kaarsvet smelt, verdampt en ontbrandt. Door de warmte van deze kaarsvlam zal het kaarsvet onder de pit gaan smelten. Het vloeibare vet, dat de vorm krijgt van een kommetje, wordt door de capillaire werking van de pit hierin opgezogen tot in de top. Dicht in de buurt van de vlam is het zo sterk verhit dat het verdampt en kan branden. Het gedeelte van de pit waar het kaarsvet vloeibaar is kan niet branden, het moet eerst in gas overgaan. In de vlam vinden in diverse zones verschillende chemische processen plaats, getuige de verschillen in kleur en temperatuur per zone:

• 1. In de blauwe zone aan de basis vindt bij een temperatuur van 1200 - 1400 °C het kraakproces èn een gedeelte van de verbranding plaats.
• 2. De donkere zone in het midden, met de laagste temperatuur, 800 - 1000 °C, bestaat uit kraakgassen, koolstofdioxide, koolstofmonoxide, een beetje zuurstof en vrij veel stikstof.
• 3. In de gele zone vindt bij een temperatuur van 1200 °C het grootste gedeelte van de ontleding van de gassen plaats. De gloeiende koolstofdeeltjes die bij onvolledige verbranding vrijkomen geven de vlam als lichtbron haar typische gele kleur.
• 4. De vlammantel heeft een geringe lichtsterkte ten opzichte van de intense gele zone, door overvloed aan zuurstof ontstaat hier bij 1400 °C in volledige verbranding koolstofdioxide en waterdamp.
• 5. De vlam heeft een thermisch vermogen van ca 77W en 13 Lumen licht.

Het maken van een kaars

De klassieke methode van het maken van kaarsen is het dompelen. In de vijftiende eeuw wordt in Parijs het gieten van kaarsen geïntroduceerd. Tegenwoordig worden kaarsen meestal gegoten of geperst, maar ook het dompelen en handmatig vormen van kaarsen wordt nog toegepast. Dompelen De oudste methode om kaarsen te maken is het dompelen, ook wel tonken genoemd. De pit wordt in gesmolten was of vet gedompeld en omhoog getrokken. Na enige tijd uitharden volgt een tweede onderdompeling in de was of vet, waarna het opnieuw uithardt (het stolt). Dit proces wordt net zo lang herhaald tot de kaars de gewenste of vereiste dikte heeft gekregen. De dompelmethode gaat terug naar de Romeinse tijd en was de belangrijkste methode om kaarsen te maken in de Middeleeuwen en lang daarna. Deze methode werd wel verbeterd. Aan een rek werd een aantal pitten evenwijdig aan elkaar bevestigd en tegelijkertijd in het vloeibare vet (of de was) gedompeld. Door het dompelen kunnen de uiteinden wat onregelmatig en puntig uitlopen, daarom worden die afgeknepen of afgesmolten. Vroege gietmethoden In de vijftiende eeuw wordt voor het eerst in Parijs een gietvorm geïntroduceerd. Eerst gebruikte men houten vormen, later kwamen er vormen van tin of ijzer. Deze werden op een rijtje geplaatst, net als een rij orgelpijpen. Huidige gietmethoden De meeste kaarsen worden machinaal gegoten in metalen vormen. Bij het gieten zijn twee typen machines in gebruik, de opdruk- en de optrekmachine. De stearine (of een mengsel van stearine en paraffine) wordt gesmolten en in een grote bak gekoeld én geroerd, zogenaamd "koudgeroerd". Er ontstaat een kristalbrij, die door het roeren niet één grote klont kaarsvet wordt. Door deze methode worden fraai uitziende kaarsen verkregen. Opdrukmachine Een opdrukmachine bestaat uit een grote platte bak met daarin de gietvormen. Om de vormen heen stroomt eerst warm, daarna koud water. De onderkant van de gietvormen is afgesloten door een zuiger (piston), die op en neer kan worden bewogen. Door de zuiger, die hol is, loopt de pit. Het gieten van kaarsen bij de opdrukmachine gaat als volgt:

• 1. De vormen worden voorverwarmd met warm water.
• 2. Met de zuigers in de onderste stand worden ze volgegoten met kaarsvet. Het kaarsvet krimpt bij afkoelen; daarom wordt extra vet op de vormen gegoten.
• 3. Hierna vervangt de kaarsenmaker het warme water door koud. Het kaarsvet wordt vast; het teveel aan vet wordt met een mes verwijderd.
• 4. Als de kaarsen voldoende gestold zijn worden de zuigers omhooggetrokken. De zojuist gegoten kaarsen worden uit de vormen gedrukt en boven de machine vastgezet in een klemraam.
• 5. Tegelijkertijd worden nieuwe pitten van de klossen omhooggetrokken.
• 6. De pitten worden vastgeklemd, de kaarsen afgesneden en nadat de zuigers weer in de onderste stand zijn gebracht kan het proces opnieuw beginnen.

Kaarsen video's