Leo Baekeland and the Invention of Bakelite
En 1899, l’invention du papier photographique Velox avait déjà fait de Leo Baekeland un homme riche. Dans son domaine Snug Rock à Yonkers, New York, il a entretenu un laboratoire à domicile où lui et son assistant, Nathaniel Thurlow, se sont impliqués dans une variété de projets.
Comme d’autres scientifiques de leur époque, Baekeland et Thurlow compris le potentiel des résines phénol-formaldéhyde. La littérature chimique comprenait des rapports écrits des décennies plus tôt par le chimiste allemand Adolf von Baeyer et par son élève, Werner Kleeberg. Von Baeyer avait rapporté que lorsqu’il mélangeait du phénol, un désinfectant courant, avec du formaldéhyde, il formait un matériau dur et insoluble qui ruinait son équipement de laboratoire, car une fois formé, il ne pouvait pas être éliminé. Kleeburg a rapporté une expérience similaire, décrivant la substance qu’il a produite comme une masse amorphe dure, infusible et insoluble et donc de peu d’utilité.
En 1902, le chimiste allemand Adolf Luft a breveté une résine fabriquée en modifiant la composition de Kleeburg. dans l’espoir qu’il pourrait concurrencer commercialement le celluloïd. Au moins sept autres scientifiques ont essayé des combinaisons de phénol et de formaldéhyde dans leur tentative de créer un composé de moulage en plastique commercialement viable. Mais personne n’a été en mesure de créer un produit utile.
Dans l’espoir de tirer profit des pénuries de gomme laque naturelle – utilisée pour isoler les câbles électriques dans les premières années du XXe siècle – Baekeland et Thurlow, ainsi que plusieurs autres chercheurs, expérimentaient des résines solubles. (La gomme laque était fabriquée à partir d’une résine sécrétée par la punaise lac d’Asie de l’Est; il a été récolté par le processus intensif de grattage des dépôts durcis des arbres habités par ces insectes.) shellac appelé Novolak, mais ce ne fut pas un succès commercial. Au début de l’été 1907, Baekeland a changé son objectif d’essayer de créer un revêtement de bois pour essayer de renforcer le bois en l’imprégnant réellement avec une résine synthétique.
Le 18 juin 1907, Baekeland a ouvert un nouveau laboratoire cahier (maintenant au Centre des archives du Smithsonian « s National Museum of American History) documentant les résultats de tests dans lesquels il a appliqué un mélange de phénol et de formaldéhyde à divers morceaux de bois. Une entrée faite le jour suivant déclare:
Tous ces tests ont été effectués dans un digesteur horizontal concentré et l’appareil était raisonnablement étanche. Pourtant, la surface des blocs de bois ne semble pas dure bien qu’une petite partie de la gomme suinte est très dur. J’ai commencé à penser que le formaldéhyde s’évapore avant qu’il ne puisse agir et que la bonne façon serait d’imprégner avec le liquide visqueux qui est obtenu en faisant bouillir CH2O + C6H5OH ensemble sans agent catalytique. Afin de déterminer dans quelle mesure c’est poss ible j’ai chauffé dans des tubes scellés une partie de ce liquide afin de déterminer s’il y a une autre séparation de H2O ou s’il s’agit simplement d’une solution de la gomme dure en excès de phénol, alors par simple évaporation à l’air libre je pourrai pour accomplir le durcissement alors que je ne réussirai pas dans des tubes fermés et scellés.
J’ai également chauffé un tube ouvert percuté d’un mélange de fibre d’amiante et de liquide.
Également un tube scellé percuté d’un mélange de fibres d’amiante et de liquide. Tout a chauffé 4 heures à 140 ° C -159 ° C.
La description du cahier de la dernière expérience de ce jour-là indique:
Amiante + A en tube scellé. J’ai trouvé un tube cassé peut-être en expansion irrégulière mais les réactions semblent avoir été satisfaisantes car le bâton résultant était très dur et en dessous où il y avait du liquide non mélangé A, il y avait une extrémité (?) De matière solidifiée jaunâtre et dure et entièrement similaire au produit obtenu par simple chauffage de A seul dans un tube scellé. Cela semble prometteur et il vaudra la peine de déterminer dans quelle mesure cette masse que j’appellerai D est capable de fabriquer des matériaux moulés seuls ou en conjonction avec d’autres matériaux solides comme par exemple l’amiante, la caséine, l’oxyde de zinc (sic), l’amidon , différentes poudres inorganiques et noir de lampe et remplacent ainsi le celluloïd et le caoutchouc dur.
Un jour plus tard, Baekeland a répertorié quatre produits différents, désignés A, B, C et D. La substance D était » insoluble dans tous les solvants, ne ramollit pas. Je l’appelle bakalite (sic) et il est obtenu en chauffant A ou B ou C dans des récipients fermés. » Baekeland a décidé plus tard que « C » et « D » étaient équivalents.
La clé pour atteindre le produit final « C » à partir de « A » ou « B » était des machines qui ont soumis les étapes précédentes à la chaleur et à la pression. Baekeland a appelé ces machines «Bakelizers». »
Baekeland a fait la première annonce publique de son invention le 8 février 1909, lors d’une conférence devant la section new-yorkaise de l’American Chemical Society. Les réactions précédentes avaient entraîné des processus lents et des produits fragiles, a-t-il déclaré ; puis il a poursuivi « … par l’utilisation de petites quantités de bases, j’ai réussi à préparer un produit de condensation initial solide, dont les propriétés simplifient énormément toutes les opérations de moulage … »
Baekeland » s premier brevet dans le domaine avait été délivré en 1906; au total, il a déposé plus de 400 brevets liés à la fabrication et aux applications de la bakélite. Il commença la production semi-commerciale dans son laboratoire et, en 1910, alors que la production journalière atteignit 180 litres (principalement pour les isolateurs électriques), il créa une société américaine pour fabriquer et commercialiser son nouveau matériel industriel. En 1930, la Bakelite Corporation occupait une usine de 128 acres à Bound Brook, New Jersey.
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