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PolskiQu'est-ce que la bakélite ?
Les résines thermodurcissables, qui sont comparativement produites en plus petites quantités que les résines thermoplastiques, sont souvent considérées comme un "acteur secondaire". Toutefois, saviez-vous que la première résine synthétique créée par l'homme n'était pas une résine thermoplastique mais une résine thermodurcissable ? Le nom de cette plus ancienne résine synthétique connue de l'humanité est "Bakélite". Mais qu'est-ce que la bakélite ? Nous examinerons ici les types, les caractéristiques, les avantages et les inconvénients, ainsi que les applications de la bakélite.
La bakélite est une résine thermodurcissable dotée d'un ensemble équilibré de propriétés. Elle est actuellement vendue sous forme de feuilles stratifiées où la résine est entrelacée avec un matériau de base. Contribuant continuellement à divers domaines, y compris les matériaux de pointe, la bakélite peut être considérée comme une résine qui soutient silencieusement notre vie dans les coulisses.
Qu'est-ce que la bakélite ?
La bakélite, également connue sous le nom de "résine phénolique", est une résine thermodurcissable mise au point en 1872 par le chimiste allemand Adolf Bayer. Dans les applications industrielles, il s'agit d'un matériau en forme de feuille, durci à la chaleur et appliqué sur du papier ou du tissu. En outre, la bakélite est utilisée dans les adhésifs, les revêtements et les matériaux d'isolation électrique. Ses matières premières sont le phénol et le formaldéhyde. En les chauffant avec un catalyseur acide ou basique et en ajoutant des agents de durcissement si nécessaire, on obtient de la bakélite tridimensionnelle avec une structure en treillis.
La bakélite, qui est une résine thermodurcissable relativement peu coûteuse, présente d'excellentes propriétés de résistance à la chaleur, de solidité et d'isolation électrique. Au fil du temps, il a été utilisé dans différents scénarios. Bien que l'avènement des résines thermoplastiques ait modifié son paysage, la bakélite continue d'évoluer de manière unique pour répondre aux exigences des nouveaux marchés. Aujourd'hui encore, des applications tirant parti des caractéristiques inhérentes à la bakélite sont en cours de développement, et son utilisation devrait s'étendre à l'avenir.
Types de bakélite
Actuellement, la bakélite est couramment distribuée non pas sous forme de résine autonome, mais sous forme de feuilles stratifiées formées par l'entrelacement d'une résine et d'un matériau de base (papier ou tissu). Ils sont fabriqués en appliquant de la résine sur chaque matériau de base et en la faisant durcir par un processus thermique. Les feuilles stratifiées dont le matériau de base est le papier sont appelées "Paper Bakelite", tandis que celles dont le matériau de base est le tissu sont appelées "Cloth Bakelite". Voici les caractéristiques distinctives de chaque produit :
Papier Bakélite
La bakélite en papier se caractérise par son coût inférieur (environ la moitié) et sa légèreté par rapport à la bakélite en tissu. Lorsque l'isolation électrique est primordiale, l'utilisation de la bakélite papier est recommandée. Toutefois, en raison de l'utilisation du papier comme matériau de base, il convient de noter sa forte absorption d'eau.
Tissu Bakélite
Ce type de bakélite présente des propriétés mécaniques supérieures à celles de la bakélite papier, ce qui en fait un produit idéal pour les applications où la résistance est cruciale. Cependant, comme la bakélite papier, elle présente une forte capacité d'absorption de l'eau, ce qui nécessite de l'utiliser dans des environnements à faible taux d'humidité.
Avantages de la bakélite
La bakélite présente de nombreux avantages, dont voici quelques exemples représentatifs :
Haute résistance à la chaleur
La bakélite est une résine thermodurcissable, qui se distingue par sa résistance à la chaleur. Il présente une résistance élevée à la chaleur dans une plage de température de 150 à 180°C, conservant sa solidité même à des températures élevées.
Excellente isolation électrique
Les propriétés d'isolation électrique élevées de la bakélite la rendent précieuse pour les applications dans les matériaux d'isolation électrique tels que les circuits imprimés, les disjoncteurs et les revêtements pour les tableaux de distribution.
Haute résistance mécanique
La résistance mécanique impressionnante est un avantage important de la bakélite. En particulier, la bakélite en tissu est plus résistante que la bakélite en papier et est souvent utilisée dans des applications nécessitant une résistance aux chocs.
Transformable par moulage par injection
Lorsque la bakélite est moulée en tant que résine autonome, elle peut être traitée par moulage par injection, comme les résines thermoplastiques. Après avoir été chauffée à une température juste inférieure à son point de durcissement (environ 50°C), la bakélite est injectée dans un moule, puis durcie en la chauffant à une température comprise entre 150 et 180°C.
Inconvénients de la bakélite
Lorsque l'on travaille avec la bakélite, il est essentiel d'être conscient des inconvénients suivants :
Absorption élevée de l'eau
Les feuilles stratifiées en bakélite contiennent des matériaux de base tels que du papier ou du tissu, ce qui les rend très absorbantes. Par conséquent, la bakélite ne convient pas aux environnements contenant de l'eau ou une forte humidité.
Faible résistance aux intempéries et sensibilité aux solvants alcalins
La bakélite est vulnérable aux rayons ultraviolets, il faut donc être prudent lorsqu'on l'utilise à l'extérieur. En outre, il peut se dissoudre dans les solvants alcalins, ce qui constitue une faiblesse dans certains environnements chimiques.
Principales applications de la bakélite
Depuis le début de sa production industrielle en 1907, la bakélite a été largement utilisée dans des produits d'usage courant tels que la vaisselle, les ustensiles de cuisine, les boutons, les montres et les accessoires. Toutefois, avec l'invention ultérieure de nombreuses résines thermoplastiques telles que le nylon et les résines à base de fluor, certaines applications de la bakélite ont été progressivement remplacées par des résines thermoplastiques. Bien que le moulage direct de la bakélite en tant que produit soit devenu moins courant, ses propriétés uniques continuent de susciter diverses applications.
Par exemple, grâce à son excellente isolation électrique, la bakélite trouve des applications dans les circuits imprimés, les tableaux de distribution, les disjoncteurs, etc. Les circuits imprimés sont essentiels non seulement dans les appareils informatiques tels que les ordinateurs et les tablettes, mais aussi dans divers appareils électroniques aujourd'hui. La bakélite est donc largement utilisée dans tous les domaines nécessitant de l'électricité. En outre, il sert d'adhésif, de matériau de moulage des coques et de peinture. La bakélite est utilisée comme adhésif dans des applications telles que les moules en sable pour le moulage et les liants pour les matériaux d'impression 3D . Grâce à sa solubilité dans les alcalis et à sa capacité à absorber la lumière dans la plage de 200 à 300 nm, la bakélite est également utilisée comme matériau de résine photosensible. En outre, la bakélite est utilisée comme matériau de haute performance dans divers domaines, notamment les pièces de rechange métalliques, les électrodes négatives pour les batteries lithium-ion et les matières premières pour le charbon actif pharmaceutique. En 2010, la bakélite a même été utilisée comme matériau isolant dans la capsule qui a ramené des échantillons de l'astéroïde "Itokawa".
Conclusion
La bakélite, également connue sous le nom de résine phénolique, est la première résine synthétique au monde mise au point il y a plus d'un siècle. En tant que résine thermodurcissable, elle offre un équilibre entre un coût relativement faible et une résistance à la chaleur, une solidité et une isolation électrique excellentes. Actuellement, la bakélite est disponible sous forme de feuilles laminées, incorporant un matériau de base (papier ou tissu) entrelacé avec de la résine.
La bakélite se caractérise par une résistance élevée à la chaleur, une excellente isolation électrique, une grande résistance mécanique et la possibilité de la transformer par moulage par injection. En revanche, il existe des inconvénients tels que les difficultés de recyclage, la forte absorption d'eau et la vulnérabilité aux rayons UV.
Dans les applications actuelles, la bakélite est largement utilisée dans les circuits imprimés, les tableaux de distribution, les adhésifs, les peintures, les matériaux photorésistants, les électrodes négatives pour les batteries lithium-ion, etc. Le développement de ses applications devrait se poursuivre à l'avenir.
