Patente de la baquelita

El 7 de diciembre de 1909, Leo Baekeland de Yonkers, Nueva York, recibió las primeras patentes estadounidenses de un plástico artificial termoestable que llamó baquelita. La patente (Nº 942.699) para “una mejora de los métodos de fabricación de productos de condensación insolubles de fenol-formaldehído” se denomina comúnmente la patente de “calor y presión”. (Patentes relacionadas Nº 942.700 y -809).

Infografía baquelita

La baquelita dio origen a la moderna industria del plástico. Utilizando el dinero de su primer invento, el papel fotográfico Velox, estableció un laboratorio, donde sintetizó la Baquelita, un material no inflamable que era más barato y versátil que otros plásticos conocidos. La baquelita se ha utilizado desde entonces en todo, desde piezas de motores hasta joyas y electrónica.

Leo Baekeland y la invención de la baquelita

En 1899, la invención del papel fotográfico Velox ya había hecho de Leo Baekeland un hombre rico. En su finca de Snug Rock en Yonkers, Nueva York, mantenía un laboratorio casero donde él y su asistente, Nathaniel Thurlow, se involucraban en una variedad de proyectos.

Leo Hendrick Baekeland (1863-1944).
Leo Hendrick Baekeland (1863-1944).
Cortesía The Edgar Fahs Smith Memorial Collection, The University of Pennsylvania Libraries.

Como otros científicos de su época, Baekeland y Thurlow comprendían el potencial de las resinas de fenol-formaldehído. La literatura química incluía informes escritos décadas antes por el químico alemán Adolf von Baeyer y por su estudiante, Werner Kleeberg.

Von Baeyer había informado que cuando mezclaba el fenol, un desinfectante común, con el formaldehído, formaba un material duro e insoluble que arruinaba el equipo de su laboratorio, porque una vez formado, no podía ser eliminado.

Kleeburg informó de una experiencia similar, describiendo la sustancia que produjo como una masa amorfa dura, infusible e insoluble y, por lo tanto, de poca utilidad.

La escasez de laca, clave para la invención

En 1902, el químico alemán Adolf Luft patentó una resina hecha modificando la composición de Kleeburg con la esperanza de que pudiera competir comercialmente con el celuloide. Al menos otros siete científicos probaron combinaciones de fenol y formaldehído en su intento de crear un compuesto de moldeo plástico comercialmente viable. Pero nadie fue capaz de crear un producto útil.

Con la esperanza de aprovechar la escasez de laca natural -utilizada para aislar los cables eléctricos en los primeros años del siglo XX- Baekeland y Thurlow, así como varios otros investigadores, estaban experimentando con resinas solubles. (La laca se fabricaba con una resina secretada por el insecto laca del este de Asia; se cosechaba mediante el proceso intensivo de raspar los depósitos endurecidos de los árboles en los que habitaban estos insectos).

Eventualmente, desarrollaron una laca fenol-formaldehído llamada Novolak, pero no fue un éxito comercial. A principios del verano de 1907, Baekeland cambió su enfoque de tratar de crear una capa de madera a tratar de fortalecer la madera impregnándola con una resina sintética.

Estructura simplificada de la bakelita
Estructura simplificada de la bakelita

Investigación sobre resinas de Baekeland

El 18 de junio de 1907, Baekeland comenzó un nuevo cuaderno de laboratorio (ahora en el Centro de Archivos del Museo Nacional de Historia Americana del Smithsonian) documentando los resultados de las pruebas en las que aplicó una mezcla de fenol y formaldehído a varias piezas de madera. Una anotación hecha al día siguiente dice:

Todas estas pruebas se llevaron a cabo en un digestor horizontal concentrado y el aparato era razonablemente apretado. Sin embargo, la superficie de los bloques de madera no se siente dura, aunque una pequeña parte de la goma que ha rezumado es muy dura. Comencé a pensar que el formaldehído se evapora antes de que pueda actuar y que la forma adecuada sería impregnarse con el líquido viscoso que se obtiene hirviendo CH2O+C6H5OH juntos sin un agente catalítico. Para determinar en qué medida esto es posible he calentado en tubos sellados una porción de este líquido para determinar si hay una mayor separación de H2O o si se trata simplemente de una solución de la goma dura en exceso de fenol, entonces por simple evaporación al aire libre seré capaz de lograr el endurecimiento mientras que no tendré éxito en los tubos cerrados sellados.

También he calentado un tubo abierto apisonado con una mezcla de fibra de amianto y líquido.

También un tubo sellado apisonado con una mezcla de fibra de amianto y líquido. Todo se calentó durante 4 horas a 140° C -159° C.

La descripción en el cuaderno del último experimento de ese día dice:

Asbesto + A en un tubo sellado. Encontré un tubo roto quizás en expansión irregular pero las reacciones parecen haber sido satisfactorias porque el palo resultante era muy duro y debajo de donde había algo de líquido sin mezclar A había un extremo (?) de materia solidificada amarillenta y dura y totalmente similar al producto obtenido por el simple calentamiento de A solo en tubo sellado. Esto parece prometedor y valdrá la pena determinar en qué medida esta masa que llamaré D es capaz de hacer materiales moldeados, ya sea solos o en conjunción con otros materiales sólidos como por ejemplo amianto, caseína, óxido de zinc (sic), almidón, diferentes polvos inorgánicos y negro de lámpara y así hacer un sustituto del celuloide y del caucho duro.

Un día después, Baekeland enumeró cuatro productos diferentes, designados A, B, C y D. La sustancia D era “insoluble en todos los disolventes, no se ablanda”. La llamo Bakalita y se obtiene calentando A o B o C en recipientes cerrados”. Baekeland decidió más tarde que “C” y “D” eran equivalentes.

El Baquelizador, un recipiente de presión de vapor usado por Leo Hendrik Baekeland para comercializar su descubrimiento de la Baquelita - el primer plástico completamente sintético del mundo.
El Baquelizador, un recipiente de presión de vapor usado por Leo Hendrik Baekeland para comercializar su descubrimiento de la Baquelita – el primer plástico completamente sintético del mundo.

La clave para llegar al producto final “C” de “A” o “B” fueron las máquinas que sometieron las etapas anteriores al calor y la presión. Baekeland llamó a estas máquinas “Baquelizadores”.

Anuncio de la baquelita

Baekeland hizo el primer anuncio público de su invento el 8 de febrero de 1909, en una conferencia ante la sección de Nueva York de la Sociedad Química Americana. Las reacciones anteriores habían dado lugar a procesos lentos y productos frágiles, dijo; luego continuó “…mediante el uso de pequeñas cantidades de bases, he logrado preparar un producto sólido de condensación inicial, cuyas propiedades simplifican enormemente todas las operaciones de moldeo…”

  • radio baquelita

La primera patente de Baekeland en este campo fue concedida en 1906; en total, obtuvo más de 400 patentes relacionadas con la fabricación y las aplicaciones de la baquelita. Comenzó la producción semicomercial en su laboratorio y, en 1910, cuando la producción diaria había alcanzado los 180 litros, (la mayor parte para aislantes eléctricos), formó una empresa para fabricar y comercializar su nuevo material industrial. En 1930, la Corporación Baquelita ocupó una planta de 128 acres en Bound Brook, Nueva Jersey.

Para más información Leo Hendrick Baekeland and the Invention of Bakelite