BAKELITE

BAKELITE

. Il chimico americano L.H. Baekeland ha chiamato bakeliti i tre gruppi (A, B, C) di prodotti che si ottengono per condensazione dei fenoli con le aldeidi in presenza di un catalizzatore o agente condensatore (acido o alcalino). Il Baekeland studiò accuratamente questi prodotti, riuscendo a portarli a utilizzazione pratica tra il 1907 e il 1909. In pratica per bakelite s'intende il prodotto finale (C) a cui si arriva partendo dalle prime due fasi intermedie, che ne costituiscono, sia come vernici (corpi del gruppo A), sia come masse plastiche (corpi del gruppo B), le materie prime.

Caratteristica di questo gruppo di prodotti finali è la sua resistenza agli agenti fisici e chimici, la maggiore o minore trasparenza, la facilità a essere colorito in massa, a essere lavorato, ad acquistare politura, ecc., e, soprattutto, l'elevato potere dielettrico o isolante. Molti sono i nomi che i prodotti di tale gruppo hanno in commercio; il più diffuso è quello di bakelite; altri di essi ricordano per lo più l'uso o l'aspetto del prodotto, o le materie prime che sono state usate, o il produttore: Cerit, Dekorit, Faturan, Formite, Illvelith, Metakalm, Moldensite, Novolak, Redmanol, Resan, Resin, Resinite.

Nel processo industriale per ottenere la bakelite si possono distinguere due fasi: 1. la preparazione delle sostanze dei gruppi A e B, che sono fornite al consumo o come resine per vernici, o come polveri da trasformare per stampaggio in oggetti diversi; 2. la trasformazione di tali sostanze per riscaldamento, con o senza pressione, nel prodotto definitivo.

Materie prime. - Le materie prime per la fabbricazione della bakelite sono i fenoli e le aldeidi; tra i fenoli hanno importanza l'acido fenico, o fenolo propriamente detto, ricavato dal catrame di carbon fossile sia direttamente, sia per trasformazione del benzolo (solfonazione con acido solforico concentrato e poi trattamento con soda caustica), i cresoli od ossitoluoli, essi pure ricavati dal catrame di carbon fossile; comunemente si usano le miscele dei tre cresoli (orto, meta, para) contenenti una maggior percentuale degli ultimi due.

Tra le aldeidi ha importanza pratica la formaldeide, che si ottiene per combustione incompleta dell'alcool metilico.

Delle altre aldeidi forse l'acetaldeide e il furfurolo, ricavato abbondantemente negli Stati Uniti dal mais con speciali fermentazioni e distillazione, sembrano adatti alla produzione di bakeliti o di simili prodotti. Come catalizzatori o condensatori si possono usare acidi, alcali, o sali metallici; in pratica si usano specialmente ammoniaca, soda caustica, carbonato ammonico o acido cloridrico, acido ossalico; i catalizzatori acidi dànno prodotti che per fusibilità e solubilità si avvicinano piuttosto alla gomma-lacca.

Fabbricazione della resina solubile (A). - La condensazione del fenolo con l'aldeide si fa in caldaie di ghisa smaltata provviste di doppio fondo per il riscaldamento a vapore; si usano anche apparecchi di rame, quando non occorra un prodotto incolore; col ferro si arriva addirittura al rosso-cupo. Le caldaie sono provviste di dispositivi per eliminare i vapori che si svolgono. La miscela di fenolo o di cresoli con formaldeide (al 30% in volume) e con uno 0,2% di soda caustica o ammoniaca (catalizzatore) è portata all'ebollizione per avviare la reazione; dopo circa un'ora, questa è compiuta, e dà un prodotto oleoso che si raccoglie sul fondo sotto uno strato acquoso contenente ancora un po' di formaldeide, che si elimina per decantazione o per distillazione nel vuoto. Per riscaldamento a 120°-140° tale prodotto oleoso dà una resina, solida a freddo, a frattura cristallina, quasi incolore, trasparente; essa è solubile in alcool etilico, alcool metilico, acetone, etere solforico, solfuro e tetracloruro di carbonio, poco nella benzina e nel benzolo, affatto nella trementina.

Si possono ottenere resine solubili nell'olio di lino, operando similmente, ma in presenza di una forte percentuale di colofonia.

Caratteristiche ed uso delle vernici di bakelite. - Le resine ottenute, sciolte in solvente adatto, ad esempio alcool etilico, dànno come già fu detto, vernici trasparenti, brillanti, colorabili a piacere con coloranti adatti; esse possono essere applicate, come quelle di gomma-lacca, su legno, cartone, metallo: si essiccano rapidamente e diventano dure e inalterabili agli olî, alla trementina, ecc. L'essiccamento si può fare sia naturalmente, sia per riscaldamento in forno o stufa a 100°-150° C. con o senza pressione. Con opportuni accorgimenti, per l'aggiunta dei cosiddetti plastificanti, quali ftalati organici, olio di ricino, ecc., tali vernici possono riuscire anche plastiche, cioè non facili a screpolarsi. Dato l'elevato potere isolante e l'inattaccabilità a molte sostanze presentata dalla bakelite, essa trova largo uso in campi diversi, sia applicata esternamente (verniciatura), sia per imbibizione. Si usa anche per impregnare avvolgimenti elettrici (bobine di motori, trasformatori, ecc.), o materiali porosi (legno, carta, cartone, tele, ecc.), producendo materiale ad ottimo isolamento. Invece di trattare oggetti già rifiniti, si possono preparare in tal modo, partendo da tela, carta, ecc., tubi, anche di forte diametro, lastre, blocchi, ecc. Come la gomma-lacca, questa resina serve anche a fabbricare mole speciali, funzionando da legante del granuli di abrasivo.

Fabbricazione delle polveri per stampaggio. - Si usa a questo scopo una resina che differisce dalla precedente. Tale resina si prepara nello stesso modo della precedente, tranne che, al momento di procedere all'eliminazione dell'acqua, vi si aggiunge ancora un po' di catalizzatore, per agevolare il passaggio alla forma insolubile, ma l'essiccamento si fa a bassa temperatura e nel vuoto, ad evitare che tale trasformazione progredisca troppo.

Questa resina a caldo diviene plastica; per stampaggio in forme adatte se ne foggiano oggetti da usare sia nelle industrie elettrotecniche e meccaniche, sia per apparecchi o strumenti di chimica, per cliniche, ecc.

Fabbricazione delle masse di bakelite. - Queste masse sono ottenute in forme svariate d'uso corrente (bacchette tonde o quadre, piastre, blocchi, ecc.), che consentono ulteriori lavorazioni, al tornio, con frese, mole, ecc., oppure vengono già preparate nelle forme definitive per cui occorrono solo brevi operazioni di finitura. Esse vengono tinte in colori fantasia, oppure imitano l'avorio, l'ebano, l'ambra. La condensazione del fenolo con l'aldeide si ottiene come per le resine per vernice, tranne che si spinge più avanti usando il catalizzatore in proporzione ancora maggiore; si elimina l'acqua, si cola la sostanza rapidamente e con cautela in stampi caldi paraffinati (di vetro, acciaio, rame, ecc.).

Per ottenere poi la trasformazione in bakelite stabile, si ricorre al riscaldamento prolungato degli oggetti colati; ciò si fa tanto in autoclave, quanto in stufa.