Bakelit

Rozbalit box

Obsah boxu

Bakelit (chemicky polyoxybenzylmethylenglykolanhydrid) je jeden z prvních syntetických plastů. Jedná se o termoset (reaktoplast), který vzniká polykondenzací fenolu s formaldehydem. Vynalezl jej belgicko-americký chemik Leo Baekeland v New Yorku v roce 1907.

Jeho patentování v roce 1909 odstartovalo éru moderního plastikářského průmyslu. Díky svým unikátním vlastnostem – především vysoké odolnosti vůči teplu a elektrické nevodivosti – se bakelit rychle rozšířil a získal přezdívku "materiál tisíce použití". Stal se klíčovým materiálem v elektrotechnickém průmyslu, automobilovém průmyslu a při výrobě spotřebního zboží v první polovině 20. století. Dnes je z velké části nahrazen modernějšími plasty, ale zůstává ikonou průmyslového designu a technologického pokroku.

📜 Historie

Vynález bakelitu je neoddělitelně spjat s jeho tvůrcem, Leem Hendrikem Baekelandem (1863–1944). Tento v Belgii narozený chemik emigroval do Spojených států a již předtím zbohatl na vynálezu fotografického papíru Velox, který prodal Georgi Eastmanovi a jeho firmě Kodak. S nově nabytým kapitálem si zařídil vlastní laboratoř v Yonkers, New York, kde se zaměřil na řešení jednoho z velkých chemických problémů své doby: nalezení syntetické náhrady za šelak.

Šelak, přírodní pryskyřice získávaná z výměšků hmyzu, byl na počátku 20. století klíčovým materiálem pro elektrotechnický průmysl, kde se používal jako izolant. Jeho cena však byla vysoká a dodávky nestabilní.

🏛️ Objev a patent

Baekeland věděl, že reakcí mezi fenolem a formaldehydem vzniká tvrdá, nerozpustná hmota podobná pryskyřici. Tento proces byl znám již od 70. let 19. století díky práci Adolfa von Baeyera, ale výsledný produkt byl nestabilní a těžko zpracovatelný. Baekeland se systematicky věnoval kontrole této reakce.

Klíčovým průlomem bylo použití tlaku a tepla v zařízení, které nazval "Bakelizer". Tento autokláv mu umožnil přesně řídit reakci a zabránit tvorbě bublin a pórů v materiálu. V roce 1907 úspěšně vytvořil stabilní, tvrdý a tvarovatelný materiál, který nazval Bakelite. Dne 7. prosince 1909 získal na svůj vynález klíčový patent (U.S. Patent 942,699), který popisoval "metodu výroby nerozpustných produktů z fenolu a formaldehydu".

🏭 Komerční úspěch

V roce 1910 Baekeland založil společnost General Bakelite Company. Materiál se stal okamžitým hitem. Jeho schopnost odolávat vysokým teplotám, elektrickému proudu a chemikáliím z něj učinila ideální volbu pro:

Elektrotechniku: Kryty rádií, telefonů, zásuvky, vypínače, izolátory.
Automobilový průmysl: Rozdělovače, cívky, součásti interiéru.
Domácnost: Rukojeti hrnců a pánví, kuchyňské náčiní, knoflíky, bižuterie.
Průmysl: Ozubená kola, ochranné laky, brusné kotouče.

Bakelit umožnil masovou výrobu cenově dostupného a odolného zboží. Jeho popularita vyvrcholila ve 30. a 40. letech 20. století, kdy se stal synonymem pro moderní design, zejména ve stylech Art Deco a Streamline Moderne.

📉 Ústup ze slávy

Po druhé světové válce začal bakelit ztrácet na popularitě. Na trh vstoupily nové, levnější a snadněji zpracovatelné termoplasty jako polyvinylchlorid (PVC), polyethylen nebo polystyren. Tyto materiály nabízely širší paletu barev a nebyly tak křehké. Bakelit se však nadále používal pro specifické aplikace vyžadující vysokou tepelnou a elektrickou odolnost. Dnes je ceněným sběratelským artiklem, zejména v podobě starých rádií, telefonů a šperků.

🧪 Chemie a výroba

Bakelit je produktem kondenzační polymerace, což je typ reakce, při které se monomery spojují za odštěpení malé molekuly, v tomto případě vody.

Základními surovinami jsou: 1. Fenol (C₆H₅OH): Aromatická sloučenina získávaná z uhelného dehtu nebo ropy. 2. Formaldehyd (CH₂O): Jednoduchý aldehyd, obvykle používaný ve formě vodného roztoku (formalín).

Reakce probíhá za přítomnosti katalyzátoru, kterým může být kyselina (kyselina chlorovodíková) nebo zásada (amoniak, hydroxid sodný).

⚙️ Tři stupně pryskyřice

Výrobní proces probíhá ve třech fázích, které Baekeland označil písmeny A, B a C:

Bakelit A (Resol): Počáteční kapalná nebo polotuhá pryskyřice. Je rozpustná v alkoholu nebo acetonu a lze ji použít jako lak nebo lepidlo. Vzniká při nižších teplotách.
Bakelit B (Resitol): Meziprodukt, který vzniká dalším zahříváním resolu. Je to pevná látka, která při zahřátí měkne a stává se tvárnou. V této formě se pryskyřice dodává jako lisovací prášek, často smíchaný s plnivy (např. dřevěná moučka, bavlna, azbest). Tento prášek se lisuje do forem.
Bakelit C (Resit): Konečný, plně vytvrzený produkt. Vzniká lisováním resitolu za vysoké teploty (cca 150–175 °C) a tlaku. V této fázi dojde k vytvoření husté trojrozměrné sítě kovalentních vazeb, která dává materiálu jeho finální vlastnosti. Bakelit C je již netavitelný a nerozpustný.

Plniva se přidávala nejen pro snížení ceny, ale také pro zlepšení mechanických vlastností, jako je pevnost a odolnost proti nárazu. Dřevěná moučka byla nejběžnější a dávala bakelitu typickou hnědou barvu.

💡 Vlastnosti a aplikace

Bakelit se vyznačoval kombinací vlastností, která byla na počátku 20. století revoluční.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Elektrický izolant: Má vysoký elektrický odpor, což ho předurčilo pro použití v elektrotechnice.
Tepelná odolnost: Je nehořlavý a odolává vysokým teplotám bez tavení (degraduje až při velmi vysokých teplotách).
Tvrdost a pevnost: Je velmi tvrdý a odolný proti poškrábání.
Křehkost: Jeho hlavní nevýhodou je nízká rázová houževnatost, je poměrně křehký.
Chemická odolnost: Odolává většině kyselin, rozpouštědel a olejů.
Rozměrová stálost: Po vytvrzení si drží tvar a rozměry.
Barva: Čistá fenolformaldehydová pryskyřice je jantarově zbarvená, ale kvůli chemickým procesům a plnivům byla většina výrobků tmavě hnědá nebo černá.

Příklady aplikací

Díky svým vlastnostem našel bakelit uplatnění v široké škále produktů:

Elektrické součástky: Těla telefonů (např. Ericsson Dialog), kryty rádií, zásuvky, vypínače, zástrčky, desky s plošnými spoji, izolační panely.
Automobilové díly: Víčka rozdělovačů, rotory, cívky, rukojeti řadicích pák.
Domácí potřeby: Rukojeti na hrnce, pánve a žehličky, těla fénů, pouzdra na fotoaparáty, knoflíky, popelníky.
Šperky a bižuterie: Náramky, náhrdelníky, brože a další módní doplňky, zejména ve 30. letech.
Hračky a hry: Dominové kostky, šachové figurky, kulečníkové koule (jako náhrada drahé slonoviny).
Zbraně: Pažbičky a rukojeti pistolí a pušek (např. u AK-47).
Průmyslové lamináty: Vrstvením papíru nebo tkaniny impregnované bakelitovou pryskyřicí vznikaly materiály jako Micarta nebo Formica, používané na pracovní desky a ozubená kola.

🏛️ Kulturní význam a odkaz

Bakelit nebyl jen dalším materiálem; stal se symbolem moderní doby, masové výroby a technologického optimismu. Jeho hladký, lesklý povrch a tmavé barvy dokonale zapadaly do estetiky designových směrů Art Deco a Streamline Moderne. Designéři mohli vytvářet elegantní, aerodynamické tvary, které byly dříve s materiály jako dřevo nebo kov těžko dosažitelné.

Dnes jsou výrobky z bakelitu, zejména ty z období Art Deco, vyhledávaným sběratelským artiklem. Jejich hodnota spočívá nejen v historickém významu, ale i v kvalitě zpracování a nadčasovém designu. Identifikace pravého bakelitu se často provádí jednoduchými testy, například třením, které uvolňuje charakteristický formaldehydový zápach.

🧑‍🏫 Pro laiky

Představte si, že smícháte dvě speciální tekutiny (fenol a formaldehyd) a tuto směs zahřejete pod tlakem ve formě, například ve tvaru krytu na rádio. Tyto tekutiny se chemicky spojí a vytvoří úplně novou, extrémně tvrdou a pevnou hmotu. Jakmile jednou ztvrdne, už ji nikdy nelze znovu roztavit – podobně jako když upečete koláč, nemůžete z něj znovu udělat tekuté těsto.

Tato hmota, bakelit, byla prvním plastem, který lidé kompletně vytvořili v laboratoři, aniž by k tomu potřebovali přírodní suroviny jako kaučuk nebo šelak. Protože nevedl elektřinu a odolával teplu, byl ideální pro výrobu bezpečných elektrických spotřebičů, jako jsou telefony, zásuvky nebo rukojeti na horké hrnce. Byl to revoluční materiál, který v první polovině 20. století změnil podobu průmyslu i domácností.

Šablona:Aktualizováno