Plasty pro stavebnictví a architekturu 17 Fenolické pryskyřice 100 let bakelitu 8. 5. 2008, IVANA VEJRAŽKOVÁ Právě před 100 lety objevil americký chemik belgického původu Leo Baekeland první čistě syntetický polymer fenolformaldehydovou pryskyřici, kterou nazval bakelit. Přestože zlatou éru si bakelit odbyl ve 20. až 30. letech, je to materiál dodneška oblíbený, především pro svou vynikající tepelnou odolnost. Dekorativní lamináty z této pryskyřice se v poslední době dokonce stávají módním materiálem. Rozvoj výroby moderních plastů byl na počátku 20. století výrazně motivován potřebou lepších izolantů pro elektrotechnický průmysl. V dávných dobách elektrotechniky se pro izolace elektrických vodičů používaly sklo, porcelán, mramor, voskovaný papír, šelak a gutaperča (přírodní makromolekulární látka připravovaná z výronu tropických rostlin podobně jako přírodní kaučuk). Tyto izolátory umožnily rozvoj telegrafu a vcelku vyhověly i v jednoduchých domácích rozvodech elektrického proudu. Porcelánové vypínače v některých starých domech ještě dodneška slouží. Problémy však nastaly, když se začaly stavět velké elektrické stroje, dynama, generátory a motory, které pracovaly se silnými proudy. Šelakové izolační laky se při vyšších teplotách tavily, takže v určitém období se dokonce vyráběly generátory elektrického proudu s vodním chlazením. V tomto okamžiku se však jako na zavolanou objevil bakelit. Baekeland hledal novou izolační látku cílevědomě a systematicky. Prováděl experimenty s nekonečnou kombinací reakčních podmínek přidával různá rozpouštědla, činidla a plniva, měnil teploty a tlaky. Po dlouhá léta bez úspěchu. Pro výrobu pryskyřice vyvinul Baekaland tlakovou nádobu, kterou nazval bakelizér. Po jednom vážném požáru Baekalandovy laboratoře byl bakelizér přemístěn do garáže. Lawrence Byck, jeden z asistentů, popsal kritické momenty výrobního procesu: Do bakelizéru bylo nutné rychle přilévat alkohol. Protože ruční pumpa byla pomalá, alkohol byl vléván do horké pryskyřice ručně pomocí kbelíků. To byl vždy velmi zajímavý a téměř radostný okamžik. Celou akci obvykle prováděl Lewis Tailor a z bezpečné vzdálenosti ho sledovali všichni zaměstnanci včetně Beakalandovy rodiny. Vzplanutí alkoholových par bylo všední záležitostí, páry byly uhašeny jednoduše uzavřením poklopu bakelizátoru a tím bylo zabráněno v přístupu kyslíku. Hořící páry však občas způsobovaly požáry ve druhém patře garáže. Rádio Talisman 307U vyrobené firmou Tesla v roce 1943
Minirádio D 25 vyrobené firmou Crosley (USA) v roce 1949 Objev bakelitu Jednoho dne se podařilo vyrobit materiál, který podle Baekelandových vlastních poznámek je nerozpustný ve všech rozpouštědlech a neměkne působením tepla. Látku nazval oxybenzylethylenglykolanhydrid. Naštěstí později zvolil uživatelsky příjemnější označení Bakelite. Tuto obchodní značku brzy znaly milióny lidí po celém světě. Bakelit zasáhl s nebývalou energií celou širokou paletu průmyslových výrobků, pozměnil jejich tvářnost a vytěsnil dosud používané dřevo, keramické hmoty nebo tvrzené papíry. První pozoruhodnou aplikací byl knoflík rychlostní páky luxusního Rolls-Royce z roku 1917, který se stal symbolem pokroku. Když pak v roce 1926 vypršel základní Baekelandův patent z roku 1909, nic nebránilo tomu, aby se nový polymerní materiál rozšířil po celém světě jako lavina. Figurka na chladič auta, Belgie 1929
Telefon, Francie 1960 Při pohledu na předměty z třicátých let 20. století se zdá, že nastala přímo doba bakelitová. Vášeň pro novou hmotu postihla popelníky, cigártašky, stojany na tužky, strojky na holení, mlýnky na kávu, avšak největší využití nalezl bakelit v elektrotechnice, a to především pro svoje dokonalé izolační vlastnosti. Kalkulátor s tiskárnou vyrobený firmou Dynmait AG (Německo) v roce 1948 Objevily se první bakelitové vysoušeče vlasů, lampy, žehličky, telefony, projektory, fotoaparáty a především rádia. Nové objekty, charakterizované hladkými, zaoblenými nebo organickými tvary, si novou estetikou podmanily publikum a nahradily dosavadní těžkopádné předměty složitě montované ze dřeva a kovu. Nepopiratelnou eleganci zdůrazňovala ještě hedvábná černá barva, která vzhledem k možnostem tónování bakelitové hmoty často nabývala i temně rudého nádechu. Termoplasty vs. reaktoplasty Z fenolformaldehydových licích pryskyřic se vytvářely odlitky vytvrzováním reakční směsi ve formě. Pro zlepšení vlastností lisovacích hmot se přidávala plniva, která mohla být buď organická (dřevěná moučka, vlákna, útržky tkanin), nebo anorganická (břidličná moučka, skleněná vlákna apod.). Bakelit tedy patřil do skupiny reaktoplastů, polymerů, které vytvářejí prostorovou trojrozměrnou síť až při tvarování. Jakmile bylo zesíťování dokončeno, nebylo další tváření možné. Ani opětovným dodáváním tepelné energie se hmota netaví.
Ve 30. letech minulého století se objevil nový typ plastů, tzv. termoplasty, které měly schopnost opakovaně ohřevem měknout (převádět se do plastického stavu) a ochlazením tuhnout. To usnadňovalo zpracování (tvarování) a výrazně se tak zvýšila produktivita výroby. Termoplasty (PE, PVC a později další) začaly vytlačovat bakelit z většiny aplikačních oblastí. Současné aplikace Bakelit a následně další typy fenolických pryskyřic se začaly orientovat na speciální aplikace, kde se využívala jejich vysoká odolnost proti ohni, vysoká tepelná odolnost, malý vývin kouře a omezování plamene při hoření. PRINT HPL dekorativní lamináty firmy Abet Laminati Exponát z výstavy Happy Materials v NTM v Praze zahradní houpací křeslo z HPL laminátu firmy Abet Laminati Překližky a lamináty Běžně se dnes fenolické pryskyřice používají jako základ lepidel pro laminování dřeva a cca 60 % celkové produkce fenolických pryskyřic je používáno při výrobě překližky a laminovaných papírových panelů. Vysokotlaké dekorativní lamináty jsou materiály vyrobené z vrstev vláknitého materiálu (např. papír) impregnovaného fenolickými pryskyřicemi, vytvrzené teplem za vysokého tlaku a s pohledovou vrstvou z melaminových pryskyřic. Toto složení zajišťuje vysokou odolnost proti poškrábání, houževnatost a odolnost proti vodě a působení jiných chemikálií. Velké využití nachází tato pryskyřice při výrobě brzdových destiček a jiných frikčních součástí, jako jsou například brusné kotouče, ve kterých je fenolická pryskyřice pojivem vlastních brusných částic. Použití fenolických matric při výrobě pultrudovaných kompozitních profilů vede k materiálům, které mají výrazně sníženou hořlavost a vysokou retenci vlastností při působení
vysoké teploty. Typickou aplikací jsou profily, které se používají při výrobě pochozích roštů. Tyto rošty odolávají teplotě až 900 C po dobu 40 minut, aniž by došlo k výraznějšímu snížení jejich pevnosti a tuhosti. V tomto ohledu kompozity na bázi sklem vyztužených fenolických pryskyřic výrazně převyšují vlastnosti oceli. Nejčastěji jsou takové rošty používány při stavbě vrtných plošin a v jiných oborech chemického průmyslu, kde je požadována velmi vysoká požární bezpečnost. Když na začátku minulého století Leo Baekeland vytvořil první syntetický polymer, ani netušil, jaké popularity se plasty dočkají. Na základě jeho objevu došlo k prudkému rozvoji plastikářského průmyslu, který totálně změnil celou společnost a zasáhl do života všech lidí. foto archiv Happy Materials Zdroj: www.plastiquarian.com, Ing. Ivana Vejražková (*1967) absolvovala VŠCHT v Praze. Pracuje ve firmě Happy Materials, která se zabývá konzultační činností v oblasti polymerních materiálů a která vytváří databáze materiálů.