La baquelita ( / ˈ b eɪ k əl aɪ t / BAY -kə-lyte ), formalmente polioxibencilmetilenglicolanhídrido, es una resina de fenol formaldehído termoendurecible, formada a partir de una reacción de condensación de fenol con formaldehído . El primer plástico elaborado a partir de componentes sintéticos, fue desarrollado por Leo Baekeland en Yonkers, Nueva York , en 1907, y patentado el 7 de diciembre de 1909. [3]
La baquelita fue uno de los primeros materiales similares al plástico que se introdujo en el mundo moderno y fue popular porque podía moldearse y luego endurecerse en cualquier forma.
Debido a sus propiedades de no conductividad eléctrica y resistencia al calor, se convirtió en un gran éxito comercial. Se utilizó en aisladores eléctricos , carcasas de radios y teléfonos, y en productos tan diversos como utensilios de cocina, joyas, vástagos de tuberías, juguetes para niños y armas de fuego.
El atractivo retro de los antiguos productos de baquelita los ha hecho coleccionables. [4]
La creación de un plástico sintético fue revolucionaria para la industria química, que en ese momento obtenía la mayor parte de sus ingresos de los tintes para telas y los explosivos. El éxito comercial de la baquelita inspiró a la industria a desarrollar otros plásticos sintéticos. Como el primer plástico sintético comercial del mundo , la baquelita fue nombrada Monumento Químico Histórico Nacional por la Sociedad Química Estadounidense . [5]
La baquelita fue producida por primera vez en 1872 por Adolf von Baeyer , aunque en ese momento no se consideró su uso como producto comercial. [6]
Leo Baekeland ya era rico gracias a su invención del papel fotográfico Velox cuando comenzó a investigar las reacciones del fenol y el formaldehído en el laboratorio de su casa. Los químicos habían comenzado a reconocer que muchas resinas y fibras naturales eran polímeros . La intención inicial de Baekeland era encontrar un sustituto de la goma laca , un material de suministro limitado porque se elaboraba de forma natural a partir de la secreción de insectos de la laca (específicamente Kerria lacca ). Produjo una goma laca soluble de fenol-formaldehído llamada Novolak , pero no tuvo éxito en el mercado, [5] a pesar de que todavía se utiliza hoy en día (p. ej., como fotorresistente ).
Luego comenzó a experimentar para fortalecer la madera impregnándola con una resina sintética en lugar de recubrirla. [5] Al controlar la presión y la temperatura aplicadas al fenol y al formaldehído , produjo un material duro y moldeable al que llamó baquelita, en su honor. [7] [8] Fue el primer plástico termoendurecible sintético producido, y Baekeland especuló sobre "los mil un... artículos" para los que podría usarse. [9] : 58–59 Consideró las posibilidades de utilizar una amplia variedad de materiales de relleno, incluidos algodón, bronce en polvo y polvo de pizarra, pero tuvo más éxito con madera y fibras de amianto, [9] aunque el amianto fue abandonado gradualmente por todos. fabricantes debido a leyes medioambientales más estrictas. [10] : 9
Baekeland presentó un número sustancial de patentes relacionadas. [5] Baquelita, su "método para fabricar productos insolubles de fenol y formaldehído", fue presentado el 13 de julio de 1907 y concedido el 7 de diciembre de 1909. [11] También solicitó protección de patente en otros países, incluida Bélgica, Canadá, Dinamarca, Hungría, Japón, México, Rusia y España. [12] Anunció su invento en una reunión de la Sociedad Química Estadounidense el 5 de febrero de 1909. [13]
Baekeland inició la producción semicomercial de su nuevo material en el laboratorio de su casa, comercializándolo como material para aisladores eléctricos. En el verano de 1909 concedió la licencia de los derechos europeos continentales a Rütger AG. La filial fundada entonces, Bakelite AG, fue la primera en producir baquelita a escala industrial.
En 1910, Baekeland estaba produciendo suficiente material en Estados Unidos para justificar la expansión. Formó la General Bakelite Company de Perth Amboy, Nueva Jersey, como una empresa estadounidense para fabricar y comercializar su nuevo material industrial, e hizo conexiones en el extranjero para producirlo en otros países. [5]
La Bakelite Company produjo resina fundida "transparente" (que no incluía relleno ) para un pequeño mercado durante las décadas de 1910 y 1920. [14] : 172–174 Se mecanizaron y tallaron bloques o varillas de resina fundida, también conocidos como "ámbar artificial", para crear elementos como tallos de pipas , boquillas para cigarrillos y joyas . [14] [15] Sin embargo, la demanda de plásticos moldeados llevó a la empresa a concentrarse en el moldeo en lugar de moldear resinas sólidas. [14] : 172-174
Bakelite Corporation se formó en 1922 después de un litigio de patentes favorable a Baekeland, a partir de la fusión de tres empresas: General Bakelite Company de Baekeland; la Condensite Company, fundada por JW Aylesworth; y Redmanol Chemical Products Company , fundada por Lawrence V. Redman . [16] Bajo el director de publicidad y relaciones públicas, Allan Brown, quien llegó a Bakelite procedente de Condensite, la baquelita se comercializó agresivamente como "el material de mil usos". [9] : 58–59 [17] El 25 de agosto de 1925 se presentó una solicitud de marca registrada con la letra B encima del símbolo matemático del infinito y se afirmaba que la marca estaba en uso a partir del 1 de diciembre de 1924. Una amplia variedad de Los usos se enumeraron en sus solicitudes de marcas. [18]
El primer número de la revista Plastics , de octubre de 1925, presentó baquelita en su portada e incluyó el artículo "Bakelita: qué es" de Allan Brown. La gama de colores disponibles incluía "negro, marrón, rojo, amarillo, verde, gris, azul y combinaciones de dos o más de estos". [19] El artículo enfatizó que la baquelita se presentó en varias formas.
La baquelita se fabrica en varias formas para satisfacer diferentes requisitos. En todas estas formas la base fundamental es la resina de Baquelita inicial. Esta variedad incluye material transparente, para joyería, artículos de fumador, etc.; cemento, para sellar bombillas eléctricas con bases metálicas; barnices, para impregnar bobinas eléctricas, etc.; lacas para proteger la superficie de herrajes; esmaltes para dar revestimiento resistivo a equipos industriales; Baquelita laminada, utilizada para engranajes silenciosos y aislamientos; y material de moldeo, a partir del cual se forman innumerables artículos de utilidad y belleza. El material de moldeo se prepara normalmente mediante la impregnación de sustancias celulósicas con la resina inicial "sin curar". [17] : 17
En un informe de 1925, la Comisión Arancelaria de los Estados Unidos elogió la fabricación comercial de resina fenólica sintética como "claramente un logro estadounidense" y señaló que "la publicación de cifras, sin embargo, sería una divulgación virtual de la producción de una empresa individual". . [20]
En Inglaterra, Bakelite Limited, una fusión de tres proveedores británicos de resina de fenol formaldehído (Damard Lacquer Company Limited de Birmingham , Mouldensite Limited de Darley Dale y Redmanol Chemical Products Company de Londres ), se formó en 1926. Se abrió una nueva fábrica de baquelita en Tyseley . Birmingham, alrededor de 1928. [21] Fue el "corazón de la producción de baquelita en el Reino Unido" hasta que cerró en 1987. [22]
En 1931 se inauguró una fábrica para producir resinas fenólicas y precursores en Bound Brook, Nueva Jersey . [9] : 75
En 1939, las empresas fueron adquiridas por Union Carbide y Carbon Corporation .
En 2005, el fabricante alemán de baquelita Bakelite AG fue adquirido por Borden Chemical de Columbus, Ohio, ahora Hexion Inc. [23]
Además del material de baquelita original, estas empresas acabaron fabricando una amplia gama de otros productos, muchos de los cuales se comercializaron bajo la marca "plásticos de baquelita". Estos incluían otros tipos de resinas fenólicas fundidas similares a Catalin y resinas de urea-formaldehído, que podían fabricarse en colores más brillantes que el polioxibencilmetilenglicolanhídrido. [4] [9]
Una vez que las patentes de calor y presión de Baekeland expiraron en 1927, Bakelite Corporation enfrentó una seria competencia de otras empresas. Debido a que la baquelita moldeada incorporaba rellenos para darle resistencia, tendía a fabricarse ocultando colores oscuros. [9] En 1927, la empresa Catalin produjo cuentas, brazaletes y aretes , mediante un proceso diferente que les permitió introducir 15 nuevos colores. Joyas translúcidas, fichas de póquer y otros artículos hechos de resinas fenólicas fueron introducidos en las décadas de 1930 o 1940 por la empresa Catalin bajo el nombre de Prystal. [24] [25] La creación de resinas fenólicas marmoleadas también puede ser atribuible a la empresa Catalin. [ cita necesaria ]
Hacer baquelita es un proceso de varias etapas. Comienza con el calentamiento de fenol y formaldehído en presencia de un catalizador como ácido clorhídrico, cloruro de zinc o la base amoniaco. Esto crea un producto de condensación líquido, denominado baquelita A , que es soluble en alcohol, acetona o fenol adicional. Si se calienta más, el producto se vuelve parcialmente soluble y aún puede ablandarse con el calor. El calentamiento sostenido da como resultado una "goma dura insoluble". Sin embargo, las altas temperaturas requeridas para crear esto tienden a provocar una formación violenta de espuma en la mezcla cuando se hace a presión atmosférica estándar, lo que da como resultado que el material enfriado sea poroso y quebradizo. El paso innovador de Baekeland fue colocar su "último producto de condensación" en un "Bakelizer" con forma de huevo. Al calentarlo bajo presión, a unos 150 °C (300 °F), Baekeland pudo suprimir la formación de espuma que de otro modo se produciría. La sustancia resultante es extremadamente dura y al mismo tiempo infusible e insoluble. [4] : 67 [9] : 38–39
La baquelita moldeada se forma en una reacción de condensación de fenol y formaldehído, con harina de madera o fibra de asbesto como relleno, bajo alta presión y calor en un lapso de unos pocos minutos de curado . El resultado es un material plástico duro. [26] El amianto fue abandonado gradualmente como relleno porque muchos países prohibieron su producción. [10] : 9
El proceso de moldeado de baquelita tenía varias ventajas. La resina de baquelita podría proporcionarse en forma de polvo o en forma de trozos preformados parcialmente curados, lo que aumenta la velocidad de la fundición. Las resinas termoendurecibles como la baquelita requerían calor y presión durante el ciclo de moldeo, pero podían retirarse del proceso de moldeo sin enfriarse, lo que nuevamente hacía que el proceso de moldeo fuera más rápido. Además, debido a la superficie lisa y pulida resultante, los objetos de baquelita requerían menos acabado. [27] Se podrían duplicar millones de piezas de forma rápida y relativamente económica. [9] : 42–43
Otro mercado para la resina de baquelita fue la creación de materiales laminados fenólicos. Una lámina fenólica es un material duro y denso que se obtiene aplicando calor y presión a capas de papel o tela de vidrio impregnadas con resina sintética. [9] : 53 Papel, tejidos de algodón, tejidos sintéticos, tejidos de vidrio y tejidos no tejidos son todos los materiales posibles utilizados en la laminación. Cuando se aplican calor y presión, la polimerización transforma las capas en plástico laminado industrial termoestable . [28]
La lámina fenólica de baquelita se produce en muchos grados comerciales y con diversos aditivos para satisfacer diversos requisitos mecánicos, eléctricos y térmicos. Algunos tipos comunes incluyen: [29]
La baquelita tiene una serie de propiedades importantes. Se puede moldear muy rápidamente, disminuyendo el tiempo de producción. Las molduras son lisas, conservan su forma y son resistentes al calor, rayones y solventes destructivos. También es resistente a la electricidad y apreciado por su baja conductividad. No es flexible. [9] : 44–45 [27] [30]
Los productos de resina fenólica pueden hincharse ligeramente en condiciones de humedad extrema o humedad perpetua. [31] Cuando se frota o se quema, la baquelita tiene un olor distintivo, acre, empalagoso o a pescado. [32]
Las características de la baquelita la hicieron particularmente adecuada como compuesto de moldeo, adhesivo o aglutinante, barniz y capa protectora, así como para las emergentes industrias eléctrica y automovilística debido a su extraordinariamente alta resistencia a la electricidad, el calor y los productos químicos. acción. [9] : 44–45
El primer uso comercial de la baquelita en la industria eléctrica fue el moldeado de pequeños casquillos aislantes, fabricados en 1908 para Weston Electrical Instrument Corporation por Richard W. Seabury de Boonton Rubber Company. [9] : 43 [33] La baquelita pronto se utilizó para partes no conductoras de teléfonos, radios y otros dispositivos eléctricos, incluidas bases y casquillos para bombillas y tubos de electrones (tubos de vacío), soportes para cualquier tipo de componentes eléctricos, tapas de distribuidores de automóviles y otros aislantes. [9] [34] Para 1912, ya se utilizaba para fabricar bolas de billar, ya que su elasticidad y el sonido que emitía eran similares al marfil. [35] [36]
Durante la Primera Guerra Mundial, la baquelita se utilizó ampliamente, particularmente en sistemas eléctricos. Proyectos importantes incluyeron el motor del avión Liberty , [37] el teléfono inalámbrico y el radioteléfono, [38] y el uso de hélices de micarta-baquelita en el bombardero NBS-1 y el avión DH-4B . [39] [40]
La disponibilidad de la baquelita y la facilidad y velocidad de moldeado ayudaron a reducir los costos y aumentar la disponibilidad del producto, de modo que los teléfonos y las radios se convirtieron en bienes de consumo domésticos comunes. [9] : 116–117 [41] [42] También fue muy importante para la industria del automóvil en desarrollo. [43] Pronto se encontró en muchos otros productos de consumo, desde boquillas y botones de pipas hasta boquillas de saxofón, cámaras, las primeras ametralladoras y carcasas de electrodomésticos. La baquelita también se utilizó con mucha frecuencia en la fabricación de paneles de empuñadura moldeados en pistolas, como muebles para metralletas y ametralladoras, los clásicos cargadores de baquelita para rifles Kalashnikov, así como numerosos mangos de cuchillos y "escamas" durante la primera mitad del siglo XX. [44]
A partir de la década de 1920, se convirtió en un material popular para la joyería. [45] La diseñadora Coco Chanel incluyó pulseras de baquelita en sus colecciones de bisutería. [46] : 27–29 Diseñadores como Elsa Schiaparelli lo utilizaron para joyería y también para botones de vestir especialmente diseñados. [47] [48] Más tarde, Diana Vreeland , editora de Vogue , se mostró entusiasmada con la baquelita. [49] La baquelita también se utilizó para fabricar cajas de presentación para relojes Breitling . [50]
En 1930, el diseñador Paul T. Frankl consideraba la baquelita una "Materia Nova", "expresiva de nuestra propia época". [9] : 107 En la década de 1930, la baquelita se utilizaba para piezas de juegos como piezas de ajedrez , fichas de póquer , [51] dominó , [52] y juegos de mahjong . [53] [54] Los utensilios de cocina fabricados con baquelita, incluidos botes y vajillas, fueron promocionados por su resistencia al calor y al astillado. [55] [56] A mediados de la década de 1930, Northland comercializó una línea de esquís con una base negra de "Ebonita", un revestimiento de baquelita. [57] [58] En 1935, se utilizaba en guitarras eléctricas de cuerpo sólido . A artistas como Jerry Byrd les encantaba el tono de las guitarras de baquelita, pero les resultaba difícil mantenerlas afinadas. [59]
Charles Plimpton patentó BAYKO en 1933 y lanzó sus primeros juegos de construcción para la Navidad de 1934. Llamó al juguete Bayko Light Constructional Sets , siendo las palabras "Bayko Light" un juego de palabras con la palabra "baquelita". [60]
Durante la Segunda Guerra Mundial, la baquelita se utilizó en una variedad de equipos de guerra, incluidas gafas de piloto y teléfonos de campaña. [61] También se utilizó para joyería patriótica en tiempos de guerra. [62] [63] En 1943, la resina fenólica termoendurecible incluso se consideró para la fabricación de monedas, debido a la escasez de material tradicional. Se probó el uso de baquelita y otros materiales no metálicos para la moneda de un centavo en los EE. UU. antes de que la Casa de la Moneda se decidiera por el acero recubierto de zinc . [64] [65]
Durante la Segunda Guerra Mundial, los botones de baquelita formaban parte de los uniformes británicos. Estos incluían botones marrones para el ejército y botones negros para la RAF . [66]
En 1947, el falsificador de arte holandés Han van Meegeren fue condenado por falsificación, después de que el químico y curador Paul B. Coremans demostrara que un supuesto Vermeer contenía baquelita, que Van Meegeren había utilizado como endurecedor de pintura. [67]
La baquelita se utilizaba a veces en la empuñadura de pistola, en el protector de mano y en la culata de las armas de fuego. Con frecuencia se identifica erróneamente que el AKM y algunos de los primeros rifles AK-74 usan baquelita, pero la mayoría se fabricaron con AG-4S. [68]
A finales de la década de 1940, los materiales más nuevos estaban reemplazando a la baquelita en muchas áreas. [43] Los fenólicos se utilizan con menos frecuencia en productos de consumo general hoy en día debido a su costo y complejidad de producción y su naturaleza frágil. Todavía aparecen en algunas aplicaciones donde se requieren sus propiedades específicas, como pequeños componentes moldeados con precisión, cilindros de freno de disco moldeados, mangos de cacerolas, enchufes eléctricos, interruptores y piezas para planchas eléctricas, placas de circuitos impresos , así como en el área de Juegos de mesa y de mesa económicos producidos en China, Hong Kong y la India. Artículos como bolas de billar, dominó y piezas para juegos de mesa como ajedrez, damas y backgammon están fabricados con baquelita por su apariencia, durabilidad, pulido fino, peso y sonido. [ cita necesaria ] Los dados comunes a veces están hechos de baquelita por su peso y sonido, pero la mayoría están hechos de un polímero termoplástico como el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). La baquelita se sigue utilizando para aislamiento de cables, pastillas de freno y componentes automotrices relacionados, y aplicaciones industriales relacionadas con la electricidad. La baquelita todavía se fabrica y produce en forma de láminas, varillas y tubos para aplicaciones industriales en las industrias electrónica, de generación de energía y aeroespacial, y bajo una variedad de marcas comerciales. [43]
Las resinas fenólicas se han utilizado comúnmente en escudos térmicos ablativos. [69] Los escudos térmicos soviéticos para las ojivas nucleares de los misiles balísticos intercontinentales y la reentrada de las naves espaciales consistían en textolita de amianto, impregnada con baquelita. [70] La baquelita también se utiliza en el montaje de muestras de metal en metalografía . [71]
Los artículos de baquelita, en particular joyas y radios, se han convertido en objetos de colección populares. [43]
El término baquelita se utiliza a veces en el mercado de reventa como un término general para varios tipos de plásticos antiguos, incluidos Catalin y Faturan , que pueden tener colores brillantes, así como artículos hechos de verdadero material de baquelita. [42] [72]
La Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos concedió a Baekeland una patente para un "Método para fabricar productos insolubles de fenol y formaldehído" el 7 de diciembre de 1909. [11] La producción de productos de condensación de fenoles y formaldehído duros, compactos, insolubles e infusibles marcó el Inicio de la industria moderna del plástico . [73]
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