Leo Baekeland werd geboren op 14 november 1863 in Gent en overleed op 23 februari 1944 in Beacon, New York, VS. Hij was een Belgisch-geboren Amerikaanse chemicus en uitvinder. Als zoon van Karel en Rosalie Bakeland groeide hij op in een Belgisch middenklassegezin. Hij begon al op vijfjarige leeftijd met school, rondde het lager en het openbaar middelbaar onderwijs vroeg af en volgde daarna lessen aan de Gemeentelijke Technische School van Gent. Daar behaalde hij medailles voor chemie, fysica, mechanica en economie. Dankzij een beurs van de Gentse stadsautoriteiten kon hij in 1880 aan de Universiteit Gent studeren, waar hij in 1882 afstudeerde met een Bachelor of Science en in 1884, op 21-jarige leeftijd, met onderscheiding een doctoraat behaalde. Tijdens zijn studies verdiende hij zijn eigen onderhoud met bijles en als assistent van een docent. In 1893 vond hij fotografisch papier uit en in 1909 Bakelite, de eerste goedkope en niet-ontvlambare kunststof voor algemeen gebruik.
- Welke belangrijke uitvindingen deed Leo Baekeland?
- Hoe verliep Leo Baekelands opleiding en de eerste stappen van zijn loopbaan?
- Hoe ontwikkelde Leo Baekeland zijn fotografisch papier tot een succesvol bedrijf?
- Hoe raakte Leo Baekeland betrokken bij de elektrochemie en hoe zette hij dat onderzoek verder?
- Hoe ontwikkelde Bakelands patent op bakeliet zich tot een commercieel succes?
- Hoe combineerde Leo Baekeland zijn uitvindingen met onderzoek, patenten en publieke inzet?
- Hoe leidde Baekeland zijn wetenschappelijke onderzoek tot verbeteringen in fotografie en luchtbehandeling?
- Hoe ontwikkelde Leo Baekeland zijn belangrijkste uitvindingen en industriële projecten?
- Welke onderscheidingen en functies kreeg Leo Baekeland in de wetenschappelijke wereld?
- Hoe zag het persoonlijke leven en de vrije tijd van Leo Baekeland eruit?
- Hoe zag het persoonlijke leven van Leo Baekeland eruit rond zijn reizen, jachtleven en verblijf in Florida?
Uitvindingen van Leo Baekeland
Leo Baekeland was een in België geboren Amerikaans scheikundige en uitvinder. Hij werd geboren op 14 november 1863 in Gent, België, en overleed op 23 februari 1944 in Beacon, New York, in de Verenigde Staten. In 1893 vond hij fotografisch papier uit. Later, in 1909, ontwikkelde hij Bakeliet, de eerste goedkope en niet-ontvlambare kunststof voor algemeen gebruik. Daarmee leverde hij belangrijke bijdragen aan de scheikunde en de ontwikkeling van nieuwe materialen.
Van Gent naar de chemie
Leo Baekeland werd op 14 november 1863 geboren in het Vlaamse Gent, als zoon van Karel en Rosalie Bakeland, in een Belgisch middeninkomensgezin. Hij begon al op zijn vijfde naar school te gaan en rondde het lager onderwijs en het openbaar middelbaar vroeg af. Daarna schreef hij zich in aan de Stedelijke Technische School van Gent, waar hij avondlessen volgde in chemie, fysica, mechanica en economie. In elk van die vier vakken behaalde hij een medaille. Dankzij een studiebeurs van de Gentse stadsautoriteiten kon hij verder studeren aan de Universiteit Gent, waar hij zich in 1880 op 17-jarige leeftijd inschreef. Daar gold hij als de jongste en meest getalenteerde student van zijn groep. Hij behaalde in 1882 het diploma van Bachelor of Science en promoveerde in 1884, op 21-jarige leeftijd, met onderscheiding tot doctor. Tijdens zijn universitaire jaren voorzag hij in zijn eigen onderhoud door bijlessen te geven en als assistent van een docent te werken, zodat hij zijn ouders niet langer financieel hoefde te steunen.
Hij studeerde natuurwetenschappen en specialiseerde zich in de chemie. Zijn interesse in fotografie als tiener beïnvloedde die studiekeuze. Voor zijn vroege fotografische experimenten had hij zilvernitraat(I) nodig. Om dat te verkrijgen loste hij een zilveren armband van een horloge op in salpeterzuur. Het verwijderen van koper uit de oplossing die uit die armband was ontstaan, betekende zijn eerste geslaagde chemische experiment.
Aan de Universiteit Gent studeerde hij onder professor Theodor Schwarz, die senior professor in de scheikundige wetenschappen was. August Kekule had enkele jaren voor Baekelands aankomst ook aan de universiteit gedoceerd, maar was intussen naar Bonn verhuisd. In 1887 werd Baekeland benoemd tot professor in de chemische en fysische wetenschappen aan de Rijksnormaalschool voor Wetenschappen in Brugge. Hij verliet die instelling echter al kort daarna en keerde terug naar de Universiteit Gent, waar hij assistent-professor werd. In 1889 werd hij bevorderd tot buitengewoon hoogleraar. Zijn wens om terug te keren naar Gent hing ook samen met zijn liefde voor Celine Schwarz, de dochter van chemieprofessor Theodor Schwarz en Nina (Plateau) Schwarz. Op 8 augustus 1889 trouwden Baekeland en Celine Schwarz; zijn echtgenote genoot populariteit als auteur van olieverfschilderijen.
In de chemiewedstrijd van 1887 onder afgestudeerden van vier Belgische universiteiten behaalde Baekeland de eerste plaats. Hij kreeg de titel van laureaat in de chemie, een gouden medaille en een beurs om buitenlandse onderwijsinstellingen te bezoeken. In 1889, op 26-jarige leeftijd, bezocht hij University College London, de Universiteit van Oxford en de Universiteit van Edinburgh. Daarna reisde hij met zijn jonge echtgenote naar de Verenigde Staten om onderzoek voort te zetten naar chemische processen in de fotografie. In New York ontmoette hij Richard A. Anthony van E.&N. T. Anthony and Company en werd hij voorgesteld aan professor Chandler, een chemisch adviseur bij dat bedrijf. Chandler overtuigde Baekeland om in de Verenigde Staten te blijven en zijn talent toe te passen op problemen uit de chemische industrie. Nadat hij die kans aanvaard had, telegrafeerde Baekeland zijn ontslag bij de faculteit van de Universiteit Gent. De Belgische minister van Onderwijs liet hem wel toe om de eretitel van buitengewoon hoogleraar aan de Universiteit Gent te behouden.
In 1891 bood E.&N. T. Anthony and Company hem een functie als chemicus aan, die hij aannam in de fabriek van het bedrijf. In 1893 nam Baekeland ontslag en begon hij als zelfstandig chemisch adviseur en onderzoeker. Hij was van plan tijd te besteden aan het verbeteren van de ontwikkelde chemische processen, maar in die periode kreeg hij ook te maken met een ernstige ziekte.
Van Nepera tot commercieel succes
Met de financiële en administratieve steun van Leonard Jacobi richtte Baekeland in Yonkers de Nepera Chemical Company op. Daar begon hij op kleine schaal met de productie van fotografisch papier en chemische reagentia. Vervolgens ontwikkelde hij een type fotografisch papier, Velox, dat onder rood licht kon worden ontwikkeld zonder daglicht. Dit product kreeg een brede toepassing en bracht hem financiële winst. Daardoor werd Baekeland financieel onafhankelijk en kon hij zijn onderzoek en nieuwe uitvindingen verderzetten.
Een nieuw type fotografisch papier van zijn hand kreeg aanvankelijk weinig belangstelling, onder meer door verschillen in technologie en door de economische depressie van 1893. De verkoop nam geleidelijk toe doordat amateurfotografen de drukinstructies volgden. Tegen 1899 was zijn fotografisch papierbedrijf zo succesvol dat Eastman Kodak Company aandelen en productierechten kocht voor 1 miljoen dollar. Baekeland verkocht zijn belangen in de productie van fotografisch papier voordat hij een huis en grond kocht op het landgoed Snug Rock in North Yonkers.
Elektrochemie en onderzoek
Baekeland liet zich bij zijn werk soms bijstaan door assistenten. Zijn beste assistent was zijn vrouw, die zijn verdiensten bewaarde en hem advies gaf bij problemen. Zijn belangstelling voor elektrochemie ontstond door ontmoetingen met elektrochemische verschijnselen. In zijn studententijd beperkte elektrochemie zich nog tot het afzetten van metaal uit een waterige oplossing met behulp van elektrische stroom, maar later groeide het uit tot een belangrijk onderdeel van de chemische industrie. Technologie gebaseerd op elektrochemie speelde een rol bij de extractie van aluminium uit erts, de productie van siliciumcarbide en grafiet, het bekomen van calciumcarbide, de productie van natrium en de vereenvoudiging van cyanideverbindingen. In 1900 besloot Baekeland naar Duitsland te reizen om zijn kennis van de elektrochemie te verfrissen. Hij bracht de winter door in het elektrochemisch laboratorium van het Technologisch Instituut in Charlottenburg. Daarna installeerde hij elektrochemische apparatuur in zijn laboratorium in Yonkers voor verder onderzoek. Deze gebeurtenissen vielen samen met de uitvinding van de elektrolytische cel. Later kocht hij het landgoed Coconut Grove in Florida en bracht hij daar het grootste deel van de winter door.
Bakeliet en de commerciële doorbraak
In 1909 verkreeg Leo Baekeland een patent voor bakeliet. Daarna keek hij naar de commercieel rendabele productie van dit nieuwe materiaal. Bakeliet was een hars die zacht werd bij verhitting en bij hogere temperaturen hard werd, met een hoge elektrische isolatiewaarde. Bovendien was het bestand tegen hoge temperaturen en chemische invloeden. Daardoor werd het erg gevraagd als vervanger van eboniet en amber in de elektrotechnische sector. Eboniet verloor immers zijn elektrische isolerende eigenschappen wanneer de bedrijfstemperatuur steeg, onder meer in de ontstekingsverdelers van automotoren. Bakeliet verving eboniet dan ook voor de afdekkingen van ontstekingsverdelers in automotoren. De eerste bakelietproducten werden in massa geproduceerd in Yonkers. In 1910 werd in Perth Amboy, New Jersey, de General Bakelite Company opgericht, waarvan Baekeland tot 1939 voorzitter bleef. In dat jaar fuseerde het bedrijf met Union Carbide and Carbon Corporation.
Onderzoek, patenten en openbare dienst
Door zijn organisatie en de keuze van zijn partners was Leo Baekeland grotendeels bevrijd van de dagelijkse zakelijke problemen. Dat gaf hem de ruimte om zich te richten op onderzoek en op uiteenlopende wetenschappelijke, sociale en onderwijsbehoeften. Hij verkreeg patenten voor al zijn uitvindingen, behalve voor het fotografisch papier Velox, en kwam zo uit op meer dan honderd patenten. Baekeland hechtte veel waarde aan het patentsysteem en toonde grote belangstelling voor het proces om patenten te bekomen. Hij was ook lid van het Patent Committee van de National Research Council en was er een jaar voorzitter van. Daarnaast publiceerde hij een aanzienlijk aantal artikelen over de noodzaak om het Amerikaanse patentsysteem te verbeteren.
Tijdens de Eerste Wereldoorlog nam Baekeland deel aan het verminderen van de explosieve kracht van luchtvaartbrandstof als lid van het Advisory Committee van de Navy. Hij verzette zich tegen het voorstel om cyclohexaan te produceren als basis voor verbeterde luchtvaartbrandstof, na uitgebreid motortesten met koolwaterstoffen door het laboratorium van Charles Kettering. Hij bood een houten medaille aan voor onderzoekers die een pint cyclohexaan konden produceren. Zelf probeerde hij cyclohexaan te maken via katalytische hydrogenatie van benzeen, en die poging bleek haalbaarder en succesvoller dan hij aanvankelijk had gedacht. Later overhandigde het laboratoriumpersoneel van Charles Kettering hem officieel een literfles cyclohexaan, afkomstig uit de eerste geproduceerde partij en verpakt in een redwood doos, samen met een benaderende katalytische werkwijze. Voor dat schema beloofde Baekeland opnieuw een houten medaille. De fles werd een van zijn waardevolle souvenirs en bleef lange tijd op zijn bureau staan.
Zijn tevredenheid over die verkeerde voorspelling hing samen met zijn ruime ervaring in industriële chemie en consultancy. Hij benadrukte dat men de feiten met respect moet gehoorzamen, zelfs wanneer die botsen met favoriete theorieën. Zelf schreef hij zijn onderzoekssucces toe aan verschillen tussen experimentele feiten en aanvaarde theorieën. Naast zijn werk voor patenten en onderzoek was hij jarenlang lid van de United States Navy Advisory Committee, in 1917 lid van de Nitrate Supply Commission, en jarenlang bestuurslid van het Institute of International Education. Vanaf 1925 was hij bovendien enkele jaren lid van het Advisory Committee van de Chemistry Department van het US Department of Commerce.
Onderzoek naar fotografie en luchtbehandeling
In Gent, een centrum voor de productie van droge fotografische platen sinds 1880, raakte Baekeland geinteresseerd in Monkhoven. Hij begon te experimenteren met fotografie en studeerde scheikunde. Daaruit groeide onderzoek dat leidde tot de creatie van het fotografische papier Velox. Tijdens dat werk ontdekte hij dat oxidatie en het wassen een negatieve invloed hadden op de tint en schakeringen van een zilverchloride-emulsie. Om een beter papier te maken, bereidde hij zilverchloride onder speciale colloidale omstandigheden en liet hij de laatste wasstap weg. Zo ontwikkelde hij een fotografisch papier waarmee beelden sneller konden worden afgedrukt dan met eerdere papiersoorten. Beelden werden gedrukt met korte kunstmatige lichtblootstelling en daarna ontwikkeld onder rood licht, wat het trage en onbetrouwbare proces van zonne-afdrukken verbeterde.
In de jaren 1890 was Baekeland ook fabrikant van fotografisch papier. Vanuit die praktijk werd hij een pionier in airconditioning die chemische processen beïnvloedde. Hij ontdekte dat atmosferische omstandigheden, vooral luchtvochtigheid, het productieproces van fotografisch papier sterk konden veranderen. Hij merkte op dat voordien alleen koeling of bevriezing werd gebruikt om papierlagen harder te maken, maar dat dit ook broosheid aan het oppervlak veroorzaakte. Daarom ontwikkelde hij een systeem om vocht uit de lucht te halen door lucht door een koeltoestel te laten stromen en daarna opnieuw te verwarmen. De lucht werd via evaporatieve spoelen geleid voordat zij de zone bereikte waar de coating werd aangebracht. Zo droogde de emulsie snel zonder dat het oppervlak bros werd. In de winter stelde hij nog een ander probleem vast: statische elektriciteit op het papier. Om dat op te lossen installeerde hij een systeem met zilveren kettingen die over het papier op de coatingmachines waren gespannen, zodat de elektrische lading via een frame werd afgevoerd.
Van elektrolyse tot bakeliet
Baekeland werkte aan de verbetering van een elektrolytische membraancell voor de productie van bijtende soda en chloor uit natriumchloride. Op vraag van een opdrachtgever voerde hij eerst voorbereidende research uit voor industriële toepassing van de cel. Daarna werkte hij samen met de uitvinder en met verschillende assistenten die kennis hadden van elektrolyse. Hij verbeterde de elektrolytische cel van Townsend door de levensduur van het diafragma sterk te verlengen, en haalde uit dat werk de eerste twee patenten. In 1903 droeg dit ook bij aan de oprichting van de Hooker Chemical Company en aan de bouw van de grootste elektrochemische fabriek ter wereld in Niagara Falls. Baekeland bleef nog jaren als consultant samenwerken met Hooker Chemical Company.
Voor de verdere ontwikkeling maakte hij twee volledige elektrolytische cellen met voorgestelde groepsverbeteringen, die hij een maand lang continu onder variabele omstandigheden liet werken. Op basis van die kennis ontwikkelde hij een specificatie voor de bouw van een elektrolytische installatie. Hij merkte ook op dat in het begin slechts een klein deel van de installatie kon worden opgestart, niet meteen de volledige fabriek. Om dure fouten te vermijden, voerde hij een nauwkeurig stappenplan in met kosten van 300.000 dollar. Daaruit groeide ook zijn aforisme dat het beter is veel te investeren in het voorkomen van grote fouten om zo grote winsten te behalen.
Naast zijn werk in de elektrochemie ontdekte Baekeland hoe phenolen op de juiste manier met formaldehyde konden worden behandeld en creëerde hij het materiaal bakeliet. Hij verkreeg fenol-formaldehyderesin door condensatie van formaldehydes met phenolen. Na vijf jaar intensief onderzoek ontwikkelde hij bijzondere voorwaarden om een hoogsterke ambergele bakeliet te maken. Hij analyseerde de reactie tussen formaldehyde en phenolen, verdeelde die in stadia en stelde vast dat drukregeling een belangrijke factor was. Ook ontdekte hij dat de aanwezigheid van ammoniak of een base de reactie kon verlengen en dat ze op elk stadium kon worden stopgezet door afkoeling. Zo controleerde hij de reactie stap voor stap om het nieuwe materiaal bakeliet te verkrijgen.
Erkenning en wetenschappelijke functies
Leo Baekeland kreeg in 1916 de Perkin Medal. Een jaar later, in 1917, ontving hij de eretitel van hoogleraar toegepaste chemie aan Columbia University. Hij werd lid van belangrijke wetenschappelijke genootschappen in de Verenigde Staten en daarbuiten en werd ook verkozen tot lid van de National Academy of Sciences.
Baekeland was bijzonder actief in chemische verenigingen. Hij woonde wetenschappelijke bijeenkomsten altijd bij en nam er deel aan, ongeacht zijn werkdruk. Hij was vooral betrokken bij chemische verenigingen en werd in sommige daarvan verkozen in het bestuur. In 1904 was hij voorzitter van de Chemical Club in New York, waarvan hij zelf een van de oprichters was. Daarnaast was hij voorzitter in 1909 en opnieuw in 1912.
In 1906 werd hij gekozen om Amerikaanse specialisten in de chemie te vertegenwoordigen op de herdenking van de industriële kleurstofproductie door Sir William Perkin. In 1909 trad hij op als Amerikaanse vertegenwoordiger op het International Chemical Congress. In 1912 was hij voorzitter van de plasticssectie op dat congres in de Verenigde Staten. Later werd hij ook voorzitter van de American Chemical Society in 1924.
Gezinsleven en persoonlijke gewoonten
Leo Baekeland was gelukkig in zijn eigen gezin en leefde graag eenvoudig. Zijn vrouw had een muzikale opleiding, was een getalenteerde kunstenares en een charmante gastvrouw; zij steunde hem in al zijn ondernemingen. Samen hadden zij twee kinderen: zoon George W. en dochter Nina Bake-land Vaymen. In zijn persoonlijke leven stond Baekeland bekend om zijn strikte routine: hij stond vroeg op, ging vroeg slapen en werkte zeer ijverig. Hij stelde hoge eisen aan zijn lichamelijke en geestelijke toestand en kwam meestal al op het werk aan voor zijn collega’s.
Naast zijn werk was hij een uitstekende gesprekspartner en vond hij het prettig om zich te omringen met gelijkgestemden. Hij begon zijn loopbaan als scheikundeleraar en bleef zijn hele leven belangstelling houden voor onderwijs. Spreken over uiteenlopende onderwerpen zag hij als een groot talent om een publiek vast te houden, en hij wilde graag kennis en ervaring delen, vooral met jonge mensen.
Ook in zijn vrije tijd had hij duidelijke interesses. Zijn voornaamste hobby was autorijden; hij begon al in de jaren 1890 met het besturen van een auto. In 1906 ondernam hij samen met zijn vrouw en twee kinderen een lange autotocht door Europa. Over die reis schreef hij een lang verhaal, dat in 1907 in delen verscheen in het tijdschrift Horseless Age. Dat blad bundelde de afleveringen later tot een boek met de titel Family Trip Across Europe by Dr. L. H. Bakeland. Hij was daarnaast geïnteresseerd in films en bracht vaak avonden door met het bekijken van nieuwe films in New York.
Yachten en winters in Florida
Leo Baekeland was een fervent zeiler. In 1899 kocht hij een motorboot met een benzinemotor, waarmee hij samen met Maximilian Toch van Yonkers de Hudsonrivier opvoer en de Saint Lawrence overstak. Later breidde hij zijn liefhebberij verder uit: in 1915 kocht hij een jacht van 70 voet, Ion, met een uniek ontwerp en een dieselmotor voor extra kracht.
Met de Ion maakte hij in de late zomer tochten vanuit huis stroomafwaarts over de Hudson naar Florida. Daar bracht hij een deel van de wintermaanden door, varend tussen eilanden, vissend en op verkenning. Hij kocht ook het Coconut Grove-landgoed in Florida en verbleef er het grootste deel van de winter. Op dat landgoed groeiden tropische vruchten en bloemen, en hij kreeg er steun van buurman David Fairchild. Vanuit de tuin stuurde hij zeldzame tropische vruchten naar vrienden in het noorden.