Фенольная смола сначала использовалась как легко формующийся высококачественный изолятор, защищающий от воздействия высоких температур и электрического тока, а затем стал главным материалом стиля Art Deco.
Фенолоформальдегидная смола - первая синтетическая пластмасса, «рожденная из тайны и огня», как написал о ней журнал Time. В этом году бакелиту исполняется 100 лет. Лео Бэйклэнд подал заявку на свой знаменитый патент «тепла и давления» 13 июля 1907 года и получил его в США 7 декабря 1909 года.
 Практически сразу материал стал сенсацией. Он появился как раз в тот момент, когда электрическая и автомобильная промышленность только зарождались. Производители искали изолирующий материал, который бы легко формовался и стоил недорого. Железные дороги. Телефоны. Авиация. Фотография. Все области требовали прочного высококачественного материала, который не мог быть изготовлен из имеющегося на тот момент сырья.
Первый коммерческий продукт, полученный методом прессования бакелита - торцы каркаса катушки высокого напряжения - был произведен Boonton Rubber Co. из Бонтона, Нью-Джерси.
Устойчивый к температурным воздействиям, влажности и кислотам, бакелит был практически неразрушим. Постепенно он заменил изоляторы из резины, шеллака и гуттаперчи. Вскоре его стали использовать в тостерах, кофемашинах, фенах для волос, электрических утюгах, пылесосах, ламповых патронах, наушниках и т.д. Что касается автоматики, то здесь самым значительным стало применение бакелита в крышках распределителей и радиаторов, приборных панелях, дверных ручках и классических штурвалах управления для эксплуатации в тяжелых условиях, сформованных из белого и коричневого бакелита.
Фенолоформальдегидная смола привнесла «стильность» в дизайн радио и ручек Паркер - предметов, представляющих сегодня большую ценность для коллекционеров.
Бакелит не был первой пластмассой. В зависимости от трактовки слова, пластмассой могут быть названы и кости животных, поскольку в размягченном виде им можно придать любую форму. С середины 1880-х некоторые компании стали использовать прессы плунжерного типа, чтобы формовать шеллак и гуттаперчу в пуговицы, расчески, ювелирные украшения и сувениры.
К 1907 году нитрат целлюлозы уже значительно устарел. Англичанин Александр Паркес получил первый патент на материал, названный парксином, между 1855 и 1865 годами, если верить книге «История пластмасс - США» Гарри Дюбуа. В 1870-м году американский изобретатель Джон Весли Хьятт запатентовал целлюлоид. Parkesine Co быстро вышла из игры - целлюлоид выиграл.
Но, в отличие от целлюлоида, бакелит не горел и не плавился, а ацетилцеллюлоза, как более безопасная альтернатива, к тому моменту еще не появилась на рынке. Кроме того, бакелит был термореактивным пластиком – однажды приняв определенную форму, он не мог быть снова расплавлен. Это сделало его износостойким материалом, отлично подходящим на роль изолятора. Муфты магнето из бакелита и другие детали позволили разработать современную систему зажигания «Делко», оставив в далеком прошлом механизм ручного завода.
Оба первых термопластических пластика, нитроцеллюлоза и ацетатцелюллюлоза, считались полусинтетическими, или «натуральными» пластмассами, поскольку в их состав входили натуральные материалы – древесная целлюлоза или хлопок, модифицированные кислотами.
Однако Бакелит был на 100% синтетическим. И повествование о том, как выходец из Бельгии пришел к его изобретению в Йонкере, штат Нью-Йорк, сочетает в себе элементы истории американской иммиграции, предпринимательского духа эпохи и долгой напряженной работы, которая в конце концов приводит к научному прорыву.
Он всегда хотел сделать что-то полезное людям.
Приезд в Америку
Лео Бэкленд родился 14 ноября в Генте, Бельгия. Семья жил очень скромно. Отец, Карел, работал сапожником, и молодой Лео также осваивал это ремесло. дальнейшего обучения, Отец был резко против его дальнейшего обучения, но мать – Розалия, работавшая служанкой, всегда считала сына очень способным (по крайней мере, если верить книге Гарольда Эванса «Они создали Америку»). Розалия добилась стипендии для обучения сына в правительственной школе, где он впоследствии достиг больших успехов.
Детское увлечение фотографией привело Лео к изучению химии. Он с отличием закончил Университет Гента, учась под руководством профессора Теодора Свартса, в чью дочку– Селин Свартс – он был без памяти влюблен.После недолгого учительствования в школе Бэкленд возвращается в свою альма матер, чтобы продолжить исследовательскую и преподавательскую работу, и снова быть рядом с Селин.
Профессор Свартс не одобрял этих отношений, однако Бэкленд все же женился на Сесиль - 8 августа 1889 года. Два дня спустя они отправились в Нью – Йорк, совмещая медовый месяц и обучение. Деньги для поездки выделил университет.
В Бельгии Бэкленд был восходящей звезды, но он никогда не сожалел о том, что покинул родную землю, отказавшись от столь почетного «титула». Все свои знаменитые открытия он сделал в США.
В Генте Бэкленда ожидала бы спокойная работа и стабильная финансовую поддержка. Но в Америке прогрессивные идеи прикладной науки и торговли служили экономическому процветанию, развивая дух соперничества. И Нью-Йорк был его эпицентром.
«Он чувствовал, что атмосфера Нью-Йорка больше соответствует его образу мыслей и его светлым мечтам создать что-то необыкновенное», говорит Хью Карракер, правнук Лео Бэкленда.Карракер, живущий в Коннектикуте, посвятил себя популяризации достижений Бэкленда в год столетнего юбилея открытого им бакелита.
Повинуясь своей любви к фотографии, Бэкленд начал работать химиком на предприятии фотопромышленности. Десять лет спустя он стал партнером в компании, которая разработала фотобумагу Velox. В 1899 году Джордж Истмэн, чья корпорация Eastman Kodak «доносила» разработки в области фотографии до населения, выкупил Velox за 1 млн долларов.
Едва достигнув 36-летнего фозраста, Бэкленд уже был миллионером. Он с семьей переезжает в имение Снаг Рок в Йонкере с видом на Гудзон. Бэйкленду можно было больше и не утруждать себя работой, но, по словам его правнука, знаменитый химик и не думал о том, чтобы так рано выйти на пенсию. Заработанные деньги он направлял на финансирование независимых исследований в области, которой занимался еще в Гентском университете: химические реакции между фенолами и формальдегидами.
Бэкленд был не из тех, кто довольствуется тем, что имеет. Неутомимый исследователь, он подвергал сомнению все истины, не останавливаясь в своем поиске замены шеллаку.
Великий химик не любил жизнь высшего общества. «Он всю жизнь боролся с пагубным влиянием денег, презирая все проявления роскоши», говорит Карракер. « Он считал всех богачей бездельниками и не хотел ни в коем случае разделять их судьбу. У Бэкленда было совершенно однозначное отношение к тем, кто придает слишком большое значение деньгам».
Бэкленд организовал небольшую лабораторию недалеко от дома.
Лучше, чем жучки
Конечно, в своем поиске лучшего изолятора Бэкленд был не одинок. Использование шеллака являло собой одну из самых насущных тем в химических исследованиях на стыке двух столетий. Единственным источником шеллака были экскременты женской особи лакового червеца, распространенного только в Индии и Юго-Западной Азии.
«Они создали Америку» подчеркивает, что для производства всего лишь одного фунта смолы была необходима деятельность 15 тысяч самок червеца в течение шести месяцев.
Другие исследователи также работали над смешиванием фенола и формальдегида, приводившим к появлению клейкого полиэфира, наполненный стекловолокном. Изначальная целью Бэкленда было найти замену шеллаку, которая, после нанесения на древесину благодаря химической реакции застывала в нерастворимый материал.
На протяжении нескольких лет, когда на горизонте уже забрезжил грядущий 20-й век, Бэкленд методически записывал результаты своих опытов с бесчисленными комбинациями различных условий – добавлением растворителей, агентов и наполнителей, изменением уровня тепла и давления. Снова и снова его попытки заканчивались неудачами.
Наконец он обнаружил, что повышение температуры ускоряет скорость химической реакции, а давление сдерживает ее.
В своем дневнике он записал, что материал, созданный им, « нерастворим во всех растворителях и не размягчается ». Он дал веществу имя, которое может понравиться только химику: оксибензилметиленгликольангидрид. К счастью, в его записях встречается и более благозвучное название – «бакелит». Вскоре о бакелите узнают миллионы людей по всему миру.
Для изготовления материала Бэкленд разработал яйцевидный сосуд высокого давления, названный им «Бакелайзером» и прозванный работниками «Старым другом». Сейчас Бакелайзер хранится в Национальном музее американской истории Смитсонианского института в Вашингтоне.
«Старый друг» был установлен в гараже Бэкеленда, прилегающем в лаборатории. « После того, как в лаборатории случился серьезный пожар, доктор решил, пусть лучше он потеряет гараж, чем лабораторию», рассказывает один из его ассистентов, Лоуренс Бик, чьи слова приводятся в книге «История пластмасс - США».
Поскольку линии электропередач еще не были протянуты к дому, для того, чтобы запустить мешалку, Бэкленд использовал паровой двигатель из старого «Уайта».
Вот как Бик описывает трудности ключевого процесса технологии:
« В производстве первого глянцевого покрытия добавление алкоголя в нужный момент должно было осуществляться быстрее, чем это позволял небольшой ручной насос, таким образом алкоголь выбрасывался на горячую смолу через открытый люк ручками поршней насосов. Это всегда было волнительным, я бы даже сказал, будоражащим моментом. Льюис Тэйлор производил это действие на безопасном расстоянии, в окружении своих соратников, наблюдавших за процессом – среди них часто была и семья Бэкленда. Пожары, вызванные алкогольными парами, были нередким явлением и тушились захлопыванием дверцы люка, что перекрывало доступ кислорода. Огонь часто перебрасывался на конденсатор, приводя к небольшим пожарам в хранилище на втором этаже гаража».
Вот так в 1909-м году и был получен первый бакелит для коммерческого использования.
Благодаря своей методичной, усердной работе по поиску подходящей комбинации Бэкленд был удостоен медали Перкина – высшей награды в области прикладной химии, в 1916-м году, спустя два года после того, как эту же награду получил Хьятт.
Как рассказывается в «Истории пластмасс: США», вручая медаль счастливому обладателю, С.Ф. Чэндлер произнес следующее: «Когда в обычных условиях фенол взаимодействует с формальдегидом, в результате может получиться что угодно, только не бакелит».
Новая бизнес-модель
Бэкленд представил свое изобретение общественности 5-го февраля 1909 года, выступая перед Нью-йоркским подразделением Американского химического общества
Его изначальным планом была продажа лицензий компаниям, желающим производить бакелит.
К сожалению, зарубежные производители наделали слишком много ошибок, так что к 1910-му году Бэкленд открыл собственную фабрику, General Bakelite Co. в Перт Амбой, Нью-Джерси. Продажи росли быстро, с 700000 фунтов в 1913 году до 8,8 миллионов в 1922, как свидетельствует автор «Они создалиАмерику».
Бэкленд строил фабрики в Европе и Японии, выдавал лицензии на производство бакелита, постепенно распространяя его по всему миру.
Большую важность имело получение патента на использование бакелита вместо шеллака в шлифовальных кругах. Это дало толчок массовому производству автомобилей.
Поскольку бакелит был совершенно новым изобретением, General Bakelite выпустила серию бюллетеней, объясняющих потребителям его сущность и значение «Это не просто «смесь», или так называемый «компаунд», как большинство смоляных композитов, например, резина-шеллак, но самостоятельное химическое вещество, обладающее специфическими свойствами и являющееся важным членом семейства пластмасс».
Фенолформальдегидная смола может быть получена из порошка методом прессования в форме или спрессована в преформу, а затем отлита под давлением. Компания также производила жидкие смолы.
Бизнес местных переработчиков набирал обороты. Некоторые, такие как Chicago Molded Products Co. и General Industries Co. из Охио, превратились в большие корпорации, начав производить автомобильные сигнальные кнопки из бакелита методом прессования в формах.
Kurz-Kasch Inc., основанная в Дайтоне, Охио, в 1916-м году, продолжает оставаться одним из ведущих переработчиков термореактивного пластика методом формования. Первым продуктом, выпущенным компанией, стали бутылочные крышки.
Бэкленд решительно отстаивал свои патенты. После нескольких «битв» он выдал лицензии обеим компаниям. В 1922 году он инициировал слияние General Bakelite, Remanol и Condensite, ставшими Bakelite Corp.
В 20-х и 30-х годах вся страна переживала «радиоманию». Бакелит пришел в миллионы домов как компонент радиоприемников, став своеобразным символом современной жизни.
Bakelite Corp. в тесном сотрудничестве с конструкторами-проектировщиками работала над продвижением пластика на рынке. Свои плоды принесло размещение серии рекламных объявлений о том, как использование бакелита и внедрение современных дизайнерских разработок может вывести страну из Великой депрессии.
В 1939 году Бэкленд продал компанию Union Carbide Corp. Он переезжает во Флориду и ведет довольно размеренный образ жизни, катаясь на яхте, занимаясь садовничеством и работая над написанием книга. Великий химик умер в 1944 году в возрасте 80 лет.
В 1924 году Бэкленд появился на обложке журнала Time. В статье говорилось следующее: «Те, кто имеет представление о возможностях бакелита, утверждают, что через несколько лет он будет использоваться в любом производственном оборудовании».
С термореактивной фенолоальдегидной смолой этого не случилось. Однако журналист Time не мог предвидеть взрыва популярности термопластмасс, ставших использоваться повсеместно после 1952 года, когда Вильям Виллерт изобрел машина для литья под давлением с возвратно-поступательным ходом шнека, заменившую старое поршневое оборудование.
Сегодня безусловным лидером отрасли являются термопластмассы. Термореактивная пластик – лишь небольшой сегмент этого рынка. Однако бакелит продолжает выпускаться, имея самый широкий спектр применения.
«Практически все автомобильные тормоза, общественный транспорт и даже летательные аппараты изготавливается из фенольных смол», говорит Джулия Харп, вице-президент Hexion Specialty Chemicals Inc. Hexion образовалась в 2005 году после слияния Borden Chemical Inc., Bakelite AG и двух других компаний. Немецкая Bakelite AG ведет свою историю с 1910 года, когда Лео Бэкленд объединил ее с Rütgers AG.
Бакелит до сих пор используется в таких «классических» областях, как автомобильная и электрическая продукция, и, по словам Харпа, в космических «челноках».
«Sumitomo Bakelite Co. Ltd, японский производитель фенолоальдегидных смол, не употребляет в обозначении своих материалов торговую марку «бакелит», рассказывает пресс-секретарь компании, - однако остается верным нескольким известным названиям - Durez, Vyncolit и Rogers».
Термореактивный пластик, возможно, переживает нелучшие времена. Однако в год 100-летия фенолформальдегидных смол, производители оглядываются назад, в те дни, когда термореактивные пластмассы были на высоте.
«Именно бакелит является «основателем» индустрии синтетических пластмасс, и 100 лет спустя мы продолжаем совершенствовать продукты, основываясь на разработках великого химика», - говорит Курт Своггер, вице-президент бизнес-подразделения Dow Chemical Co. Dow выкупил Union Carbide в 1999 году
Своггер, который раньше занимал пост вице-президента Dow Chemical Co. по производству пластмасс и химикатов, говорит, что современной Америке недостает трудолюбия и целеустремленности неутомимого бельгийца. «Если бы больше людей отличались такой же бурной жаждой деятельности, как доктор Бэкленду, наше общество стало бы много лучшим».
|
