La baquelita ( / ˈb eɪ k əl aɪ t / BAY -kə-lyte ), formalmente polioxibencilmetilenglicolanhidrido, 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 introdujeron en el mundo moderno y fue popular porque podía moldearse y luego endurecerse en cualquier forma.
Debido a su no conductividad eléctrica y sus propiedades de resistencia al calor, se convirtió en un gran éxito comercial. Se utilizó en aislantes eléctricos , carcasas de radio y teléfonos y productos tan diversos como utensilios de cocina, joyas, boquillas para pipas, juguetes para niños y armas de fuego.
El atractivo retro de los viejos productos de baquelita los ha convertido en objetos 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 primer plástico sintético comercial del mundo , la baquelita fue nombrada Monumento Histórico Químico 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 debido a su invención del papel fotográfico Velox cuando comenzó a investigar las reacciones del fenol y el formaldehído en su laboratorio casero. Los químicos habían comenzado a reconocer que muchas resinas y fibras naturales eran polímeros . La intención inicial de Baekeland era encontrar un reemplazo para la goma laca , un material en suministro limitado porque se fabricaba de forma natural a partir de la secreción de los insectos de la laca (específicamente Kerria lacca ). Produjo una goma laca soluble en fenol-formaldehído llamada Novolak , pero no fue un éxito de mercado, [5] a pesar de que todavía se usa hasta el día de hoy (por ejemplo, como fotorresistente ).
Luego comenzó a experimentar en el fortalecimiento de 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 y un ... artículos" que podría usarse para hacer. [9] : 58–59 Consideró las posibilidades de usar una amplia variedad de materiales de relleno, incluido el algodón, el bronce en polvo y el polvo de pizarra, pero tuvo más éxito con las fibras de madera y asbesto, [9] aunque el asbesto fue abandonado gradualmente por todos los fabricantes debido a leyes ambientales más estrictas. [10] : 9
Baekeland presentó una cantidad sustancial de patentes relacionadas. [5] La baquelita, su "método para fabricar productos insolubles de fenol y formaldehído", fue presentada el 13 de julio de 1907 y concedida el 7 de diciembre de 1909. [11] También solicitó protección por patente en otros países, incluidos Bélgica, Canadá, Dinamarca, Hungría, Japón, México, Rusia y España. [12] Anunció su invención 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 aislantes eléctricos. En el verano de 1909, cedió los derechos para Europa continental a Rütger AG. La filial que se formó en ese momento, Bakelite AG, fue la primera en producir baquelita a escala industrial.
En 1910, Baekeland producía suficiente material en los EE. UU. como para justificar la expansión. Formó la General Bakelite Company de Perth Amboy, Nueva Jersey, como empresa estadounidense para fabricar y comercializar su nuevo material industrial, y estableció contactos en el extranjero para producirlo en otros países. [5]
La Bakelite Company produjo resina fundida "transparente" (que no incluía relleno ) para un mercado pequeño durante las décadas de 1910 y 1920. [14] : 172–174 Los bloques o varillas de resina fundida, también conocida como "ámbar artificial", se mecanizaban y tallaban para crear artículos como boquillas para 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 en resinas sólidas fundidas. [14] : 172–174
La Bakelite Corporation se formó en 1922 después de un litigio de patentes favorable a Baekeland, a partir de una fusión de tres empresas: Baekeland's General Bakelite Company; la Condensite Company, fundada por JW Aylesworth; y la Redmanol Chemical Products Company , fundada por Lawrence V. Redman . [16] Bajo la dirección de publicidad y relaciones públicas de Allan Brown, que llegó a Bakelite desde 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 que presentaba la letra B sobre el símbolo matemático del infinito y se afirmaba que la marca estaba en uso a partir del 1 de diciembre de 1924. En sus solicitudes de marca registrada se enumeraron una amplia variedad de usos. [18]
El primer número de la revista Plastics , de octubre de 1925, mostraba la baquelita en su portada e incluía el artículo "Bakelite – What It Is" de Allan Brown. La gama de colores disponibles incluía "negro, marrón, rojo, amarillo, verde, gris, azul y mezclas de dos o más de estos". [19] El artículo enfatizaba que la baquelita venía en varias formas.
La baquelita se fabrica en diversas formas para satisfacer diferentes necesidades. En todas estas formas, la base fundamental es la resina de baquelita inicial. Esta variedad incluye material transparente, para joyería, artículos para fumadores, etc.; cemento, para sellar bombillas eléctricas en bases metálicas; barnices, para impregnar bobinas eléctricas, etc.; lacas, para proteger la superficie de los herrajes; esmaltes, para dar un revestimiento resistivo a los equipos industriales; baquelita laminada, utilizada para engranajes silenciosos y aislamiento; y material de moldeo, a partir del cual se forman innumerables artículos de utilidad y belleza. El material de moldeo se prepara ordinariamente mediante la impregnación de sustancias de celulosa 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 "un logro claramente 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. Una nueva fábrica de baquelita abrió 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 en Bound Brook, Nueva Jersey , una fábrica para producir resinas fenólicas y precursores. [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 original de baquelita, estas empresas acabaron fabricando una amplia gama de otros productos, muchos de los cuales se comercializaron bajo la marca "plásticos de baquelita". Entre ellos se encontraban otros tipos de resinas fenólicas fundidas similares a Catalin y resinas de urea-formaldehído, que podían fabricarse en colores más brillantes que el polioxibencilmetilenglicolanhidrido. [4] [9]
Una vez que las patentes de calor y presión de Baekeland expiraron en 1927, Bakelite Corporation enfrentó una competencia seria de otras compañías. Debido a que la baquelita moldeada incorporaba rellenos para darle resistencia, tendía a fabricarse en colores oscuros que ocultaban la oscuridad. [9] En 1927, la compañía Catalin produjo cuentas, brazaletes y aretes mediante un proceso diferente que les permitió introducir 15 colores nuevos. La joyería translúcida, las fichas de póquer y otros artículos hechos de resinas fenólicas fueron introducidos en la década de 1930 o 1940 por la compañía Catalin bajo el nombre de Prystal. [24] [25] La creación de resinas fenólicas jaspeadas también puede atribuirse a la compañía Catalin. [ cita requerida ]
La fabricación de 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 cinc o amoníaco como base. Esto crea un producto de condensación líquido, conocido como baquelita A , que es soluble en alcohol, acetona o fenol adicional. Si se calienta más, el producto se vuelve parcialmente soluble y aún se puede ablandar con calor. El calentamiento sostenido da como resultado una "goma dura insoluble". Sin embargo, las altas temperaturas necesarias para crearla tienden a provocar una violenta formación de espuma en la mezcla cuando se realiza a presión atmosférica estándar, lo que hace que el material enfriado sea poroso y frágil. El paso innovador de Baekeland fue colocar su "último producto de condensación" en un "bakelizador" con forma de huevo. Al calentarlo bajo presión, a unos 150 °C (302 °F), Baekeland pudo suprimir la formación de espuma que de otro modo se produciría. La sustancia resultante es extremadamente dura y a la vez 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 amianto como relleno, bajo alta presión y calor en un período de tiempo de curado de unos pocos minutos . 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 moldeo de la baquelita tenía una serie de ventajas. La resina de baquelita podía suministrarse en forma de polvo o en forma de bloques preformados parcialmente curados, lo que aumentaba 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 aceleraba el proceso de moldeo. Además, debido a la superficie lisa y pulida resultante, los objetos de baquelita requerían menos acabado. [27] Se podían duplicar millones de piezas de manera 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 fabrica aplicando calor y presión a capas de papel o tela de vidrio impregnadas con resina sintética. [9] : 53 El papel, las telas de algodón, las telas sintéticas, las telas de vidrio y las telas no tejidas son todos materiales posibles que se pueden utilizar en la laminación. Cuando se aplica calor y presión, la polimerización transforma las capas en plástico laminado industrial termoendurecible . [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 varias propiedades importantes. Se puede moldear muy rápidamente, lo que reduce el tiempo de producción. Las molduras son lisas, mantienen su forma y son resistentes al calor, a los arañazos y a los disolventes destructivos. También es resistente a la electricidad y es apreciada 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, empalagosamente dulce o a pescado. [32]
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Las características de la baquelita la hicieron particularmente adecuada como compuesto de moldeo, agente adhesivo o aglutinante, barniz y revestimiento protector, así como para las emergentes industrias eléctrica y automovilística debido a su extraordinariamente alta resistencia a la electricidad, el calor y la acción química. [9] : 44–45
El primer uso comercial de la baquelita en la industria eléctrica fue el moldeo de pequeños casquillos aislantes, fabricados en 1908 para la Weston Electrical Instrument Corporation por Richard W. Seabury de la 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 electrónicos (tubos de vacío), soportes para cualquier tipo de componentes eléctricos, tapas de distribuidores de automóviles y otros aislantes. [9] [34] En 1912, se utilizaba para fabricar bolas de billar, ya que su elasticidad y el sonido que producía eran similares al marfil. [35] [36]
Durante la Primera Guerra Mundial, la baquelita se utilizó ampliamente, particularmente en sistemas eléctricos. Entre los proyectos importantes se incluyen 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 su facilidad y velocidad de moldeo 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 automotriz en desarrollo. [43] Pronto se encontró en una gran cantidad de otros productos de consumo, desde boquillas y botones de pipas hasta boquillas de saxofón, cámaras, ametralladoras tempranas y carcasas de electrodomésticos. La baquelita también se usó muy comúnmente para hacer paneles de empuñadura moldeados en pistolas, como mobiliario 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 usaron para joyería y también para botones de vestir especialmente diseñados. [47] [48] Más tarde, Diana Vreeland , editora de Vogue , se entusiasmó con la baquelita. [49] La baquelita también se usó para hacer cajas de presentación para relojes Breitling . [50]
En 1930, el diseñador Paul T. Frankl consideró a la baquelita una "Materia Nova", "expresiva de nuestra propia época". [9] : 107 En la década de 1930, la baquelita se utilizó para piezas de juegos como piezas de ajedrez , fichas de póquer , [51] dominó , [52] y juegos de mahjong . [53] [54] Los utensilios de cocina hechos con baquelita, incluidos botes y vajillas, se promocionaron 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 de "ebonita" negra, un revestimiento de baquelita. [57] [58] En 1935, se utilizó en guitarras eléctricas de cuerpo sólido . A los 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 Navidad de 1934. Llamó al juguete Bayko Light Constructional Sets , las palabras "Bayko Light" son 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, incluyendo 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. La baquelita y otros materiales no metálicos se probaron para su uso en 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. Entre ellos se encontraban los botones marrones para el ejército y los 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 la pistola, el guardamanos y la culata de las armas de fuego. El AKM y algunos de los primeros rifles AK-74 suelen confundirse con baquelita, pero la mayoría se fabricaban 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 con formas de 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 e India. Los artículos como bolas de billar, dominó y piezas para juegos de mesa como ajedrez, damas y backgammon están construidos de baquelita por su apariencia, durabilidad, pulido fino, peso y sonido. [ cita requerida ] 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 sigue utilizándose para el aislamiento de cables, pastillas de freno y componentes automotrices relacionados, y para aplicaciones eléctricas industriales. La baquelita todavía se fabrica y produce en forma de láminas, varillas y tubos para aplicaciones industriales en las industrias de la electrónica, la generación de energía y la 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 ojivas de misiles balísticos intercontinentales y para el reingreso de 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 ser de colores brillantes, así como artículos hechos de verdadero material de baquelita. [42] [72]
El 7 de diciembre de 1909, la Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos concedió a Baekeland una patente para un "Método de fabricación de productos insolubles de fenol y formaldehído". [11] La producción de productos de condensación duros, compactos, insolubles e infusibles de fenoles y formaldehído marcó el comienzo de la industria moderna de los plásticos . [73]
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