Resina fenólica

Aplicaciones y tecnologías industriales

Introducción

Resinas fenólicas: pasado, presente y futuro…
…¿Ha llegado el renacimiento del primer polímero sintético?

Paul Ashford, Anthesis-Caleb
Asesores regulatorios y de marketing de la Asociación Europea de Resinas Fenólicas (EPRA)

Un pasado envidiable

Hace ya más de diez años que la comunidad de las resinas fenólicas celebró el centenario de un ciudadano belga, Leo Hendrik Baekeland, quien descubrió el valor social de hacer reaccionar el fenol con el formaldehído para formar una resina fenólica. El evento se celebró en septiembre de 2007 con un simposio organizado por la Universidad de Gante, que fue el lugar donde Baekeland completó su doctorado y practicó la docencia durante varios años.

La industria europea de las resinas fenólicas estuvo bien representada en el evento, que fue parcialmente patrocinado tanto por la Asociación Europea de Resinas Fenólicas (EPRA) como por la entonces recién formada Asociación Mundial de Resinas Fenólicas (GPRA).

No obstante, ¿qué ha sido de la tecnología que Baekeland inventó después de vendérsela a Union Carbide tras jubilarse en 1938? Este artículo busca explorar esa pregunta y destacar hacia dónde podrían dirigirse las resinas fenólicas en el futuro.

Aprendiz de todo…

¡Hay ventajas significativas en ser el primero en algo! Teniendo en cuenta que ya se conocían resinas de origen natural (p. ej., la goma de laca) desde hacía muchos años, ya existían mercados bien establecidos para el producto. No obstante, ni siquiera Baekeland podía predecir el alcance de la aplicación para la que se iba a utilizar su invento, la "baquelita", especialmente cuando se utilizaba en forma de polvo para moldear.

"Mil usos" probablemente no era una exageración, ya que la introducción de la baquelita coincidió con el crecimiento incipiente de la demanda de productos eléctricos, así como de artículos más tradicionales como los utensilios de cocina.

Hoy en día, parece bastante irónico que el mero éxito de la baquelita haya hecho que se la asocie con una época pasada, hasta el punto de que más recientemente ha sido un icono del movimiento "retro". No obstante, lejos de ser una cosa del pasado, las resinas fenólicas apenas comenzaban a ser reconocidas por su potencial real.

…¡Maestro de mucho!

A medida que empezaron a surgir materiales competitivos, inicialmente en forma de otras resinas termoendurecibles sintéticas (p. ej., epoxi), pero más tarde con termoplásticos más baratos a base de aceite, se hizo evidente que las resinas fenólicas debían centrarse en aplicaciones para las que sus propiedades específicas fueran las más adecuadas. Las propiedades que se identificaron fueron su resistencia a las altas temperaturas y sus cualidades adhesivas. La siguiente lista de aplicaciones se ha convertido en sinónimo del mercado actual de las resinas fenólicas:

Construcción

  • Adhesivos para contrachapado
  • Aglomerante para aislamiento de lana mineral
  • Espumas aislantes
  • Laminados decorativos
  • Componentes para adhesivos contemporáneos
  • Abrasivos

Transporte

  • Usos bajo el capó (compuestos para moldear)
  • Materiales de fricción para frenos y embragues
  • Compuestos reforzados con fibras
  • Fundición y resinas refractarias
  • Resinas de refuerzo para caucho

Electrodomésticos y otros artículos

  • Artículos de cocina (compuestos para moldear)
  • Revestimientos para latas
  • Formulaciones de tintas
  • Laminados eléctricos

Sobre la base de estas actividades básicas, el uso de resinas fenólicas ha crecido consistentemente a lo largo de las décadas posteriores a la venta del negocio de Baekeland a Union Carbide. La demanda ha variado según la región, siendo probablemente el mejor ejemplo el predominio de los adhesivos de madera contrachapada en América del Norte, donde las técnicas de construcción con armazones de madera siguen prevaleciendo y dependen en gran medida de aglomerantes estables y resistentes al agua.

 

Según diversas fuentes de investigación de mercado, el mercado mundial de resinas fenólicas habría alcanzado cerca de 5 millones de toneladas en 2015 con un valor superior a los 10 000 millones de dólares. Se estimó que las pautas de uso eran las siguientes:

Fuente: Grand View Markets

Más importante aún, la mayoría de las evaluaciones de mercado han predicho una tasa compuesta de crecimiento anual de >5 % en el período hasta 2021, lo que indica que los fundamentos básicos del mercado para la industria siguen siendo sólidos.

El comercio entre regiones suele representar menos del 10 % de la demanda total, lo que refleja el hecho de que normalmente no se considera rentable transportar resinas (especialmente resinas líquidas) a largas distancias. Por lo tanto, la producción regional es muy similar a la demanda en la mayoría de los casos. Cuando se requiere tecnología punta en todo el mundo (p. ej., para materiales de fricción o resinas de refuerzo para caucho), ha sido común ver surgir acuerdos de licencia para hacer posible dicha transferencia. No obstante, en los últimos años han surgido una serie de fabricantes verdaderamente globales, capaces de transferir tecnologías internamente.

A nivel regional, los propios datos de la EPRA respaldan las tendencias globales observadas por los investigadores de mercado. La Asociación cubre más del 90 % del mercado libre europeo, a excepción de las resinas de fundición. Basándose en sus detalladas estadísticas, la EPRA informa de un mercado de más de 800 000 toneladas anuales, con un aumento de la actividad global del 6,1 % en 2017. Se ha registrado un crecimiento especialmente fuerte en el sector de la construcción, con un aumento del 7 % en los aglomerantes para lana mineral, del 8,2 % en los aglomerante para madera y del 13,3 % en las resinas de espuma aislante, aunque a partir de una base más baja.

Propiedades del fuego como impulsor adicional

Volviendo a los impulsores más amplios de la adopción de las resinas fenólicas, en la última parte del siglo XX comenzaron a surgir algunos de los defectos de la ruta más barata de los termoplásticos, especialmente en lo que respecta al fuego y al humo. Una serie de incendios de gran envergadura en Europa y en otros lugares pusieron de manifiesto la necesidad de materiales que demostraran todas las ventajas de los materiales poliméricos, pero sin los inconvenientes de los operadores tradicionales establecidos.

En respuesta a esta demanda de materiales de mayor rendimiento, la industria fenólica lanzó una serie de productos basados en el excelente comportamiento intrínseco al fuego de la matriz fenólica (baja propagación de la llama y emisiones de humo extremadamente bajas). Entre ellos, las espumas fenólicas y los compuestos fenólicos reforzados con fibras son quizás los más conocidos.

La espuma fenólica ha tenido un éxito particular en partes de Europa donde el comportamiento frente al fuego de los materiales del núcleo o de los elementos expuestos ha sido primordial. Esto se alinea con el crecimiento aún más significativo del uso de la espuma fenólica en Japón, donde la densidad de población y los métodos de construcción hacen del aislamiento fenólico una opción obvia.

¿Ha llegado el esperado renacimiento?

Hace diez años, en un artículo similar a éste, el autor especuló que un renacimiento en el uso de la química fenólica podría estar en camino. Ciertamente, la evidencia de los años intermedios muestra que el posicionamiento competitivo de las resinas fenólicas ha mejorado en gran medida, a pesar del impacto de la crisis financiera de 2008-09 y del crecimiento de la competencia en varios sectores (véase el siguiente párrafo). Por lo tanto, parece razonable concluir que, claramente, estamos viviendo un renacimiento.

Con la miríada de materiales competitivos de los que se dispone ahora en el mercado, generalmente hay una o más opciones competitivas disponibles para la mayoría de las aplicaciones. No obstante, debido a que el mercado mundial de resinas fenólicas pasó por un proceso de refinación tan sustancial a mediados del siglo XX, la actual cartera de aplicaciones se ha mantenido notablemente robusta y solo se ve influenciada de manera significativa si la propia aplicación se ve amenazada. Parte de la razón de ello ha sido el continuo desarrollo y perfeccionamiento de la tecnología.

Diferenciación técnica en un mundo competitivo

Dado que la regulación química mundial realmente se ha afianzado en los últimos diez años, los miembros de la EPRA han realizado grandes inversiones para garantizar el cumplimiento de la normativa mediante una mayor comprensión de las aplicaciones de los usuarios intermedios y de los escenarios de exposición relacionados con ellas. Esto ha sido especialmente importante tras la reclasificación del formaldehído y ha dado lugar a la introducción de resinas de formaldehído libre ultrabajo, que han sido bien recibidas en varios sectores.

Tal vez, lo más importante es que la presión para limitar las emisiones de formaldehído ha puesto más énfasis en el hecho de que el enlace fenol-formaldehído es muy estable y no se hidroliza. Esto garantiza unas emisiones mínimas de formaldehído durante todo el ciclo de vida de los artículos curados, lo que constituye un factor cada vez más importante en el sector de la construcción, ya que las normas de calidad del aire interior siguen aumentando.

En conclusión

Las resinas fenólicas han demostrado ser únicas a lo largo de más de un siglo de uso: ¡ningún otro polímero puede afirmar esto! Baekeland estaría muy orgulloso de ello, pero dudo que se estuviera durmiendo en los laureles. ¡Estaría buscando el próximo uso innovador para su invento!

Además, Baekeland estaría muy satisfecho al ver que su material ha experimentado un cierto renacimiento con las características clave de la química que diferencia a las resinas fenólicas de otros materiales de una manera que sigue aportando un valor único a la sociedad.

Los miembros de la EPRA tienen la responsabilidad de asegurar que este renacimiento continúe y están haciendo una inversión significativa para ofrecer las garantías que requiere una base de clientes cada vez más exigente. Esto incluye la evidencia para describir de forma apropiada el carácter inerte de la matriz totalmente curada que, como la baquelita, ha estado con nosotros por más de 100 años.

Paul Ashford – Marzo de 2018