Selluloosa-asetaatti

Meera Senthilingam

Tällä viikolla elokuvateollisuuden sankari – siis kulissien takana. Lisätietoja selittää Brian Clegg.

Brian Clegg

Aikanaan valokuvausfilmi oli vaarallinen väline. Kuvia kantava perusmateriaali, itse ”filmi”, oli selluloidi, joka perustui selluloosanitraattiin tai nitroselluloosaan, joka tunnetaan myös nimellä guncotton. Tämä on erittäin helposti syttyvää materiaalia, joka voi syttyä itsestään, jos sitä säilytetään vääriin olosuhteisiin – tuskinpa se on sopivaa tavaraa kuumassa elokuvaprojektorissa. Elokuvateollisuuden pelastaja oli toinen varhainen luonnonmuovi, selluloosa-asetaatti.

Selluloosa on polysakkaridi, glukoosimolekyyleistä koostuva luonnollinen polymeeri, jota esiintyy viherkasvien soluseinämissä – se on ollut paperin tärkeimpiä ainesosia reilun 2 000 vuotta. Vuonna 1865 ranskalainen kemisti Paul Schützenberger havaitsi, että etikkahappoanhydridi reagoi puumassasta peräisin olevan selluloosan kanssa muodostaen uuden yhdisteen, selluloosa-asetaatin. Aluksi tämä ei ollut juuri muuta kuin lovi yhdisteen löytäjän sängyssä, mutta Sveitsissä työskentelevä veljespari teki selluloosa-asetaatista paljon merkittävämmän.

Baselissa asuvat Camille ja Henri Dreyfus etsivät uutta ihmetuotetta ja noin 15 vuotta Schützenbergerin löydön jälkeen he päätyivät selluloosa-asetaattiin. Sen ansiosta, että polymeeriä voitiin liuottaa asetoniin ja muodostaa siitä uusia rakenteita, he olivat ensimmäisen maailmansodan alkuun mennessä löytäneet yhdisteelle kolme erilaista merkittävää käyttötarkoitusta. Tuttua filmimuotoa käytti ensimmäisen kerran selluloidin turvallisena korvaajana ranskalainen Pathé Frères -elokuvantekijä. Yhdisteestä voitiin kuitenkin tehdä myös kuituja, joita voitiin sisällyttää vaatteisiin, aluksi silkkiin sekoitettuna, sekä lakkaa tai ”dopea”, joka osoittautui suosituksi lentokoneiden siipien ja rungon kankaiden kiristämiseen vastikään kukoistaneessa ilmailuteollisuudessa.

Dreyfusin työryhmä menestyi menestyksekkäästi niin Euroopassa kuin Amerikassakin, mutta he eivät olleet ainoita, jotka hyppäsivät mukaan kasvavaan selluloosa-asetaatin kelkkaan. Jo vuonna 1894 brittiläiset Charles Cross ja Edward Bevan saivat patentin yhdisteen valmistukseen, ja muutkin olivat työskennelleet tekniikoiden parissa, joita tarvittiin sen suulakepuristamiseen kuiduiksi, jo paljon ennen Dreyfusin veljeksiä – mutta ranskalaispariskunta näyttäisi olleen ensimmäinen, joka todella ymmärsi tämän uuden materiaalin merkityksen.

Selluloosa-asetaattilangan valmistaminen oli riippuvainen siitä, että oli löydettävä sopiva liuotin – käytettiin sekä asetonia että sveitsin reagenssiksi kutsuttua yhdistettä. Keinokuitua käytettiin aluksi silkin kanssa pitämään herkät moiré-kuviot vakaina, mutta myöhemmin sitä yhdistettiin sekoituksiin puuvillan ja muiden materiaalien kanssa, jotta saataisiin edullinen, kestävä ja vähän rypistyvä materiaali. Selluloosa-asetaatti on yksi monista selluloosamuoveista, jotka tunnetaan yleisesti nimellä rayon, vaikka muissa muodoissaan selluloosa-asetaatti on tunnettu myös nimillä selloni, rodoidi ja sellaneesi.

Vaikka meillä on tapana ajatella, että selluloosa-asetaatilla on ensisijaisesti käyttökohteita, joissa joustavuus on tärkeää, mukaan lukien aikoinaan välttämättömät piirtoheitinkalvot, jotka usein tunnetaan yksinkertaisesti nimellä ”asetaatit”, paksumpina levyinä se on melko jäykkää, ja sitä käytettiin 1940-luvulta lähtien lentokoneiden ikkunoiden ja kaasunaamareiden silmälasien valmistukseen, ja se pysyi suosittuna kevyenä turvallisuusvaihtoehtona lasille, kunnes se korvattiin suurelta osin akryylillä. Sitä käytetään edelleen silmälasien kehyksissä ja napeissa, ja sitä käytettiin jopa Lego-palikoiden valmistukseen näiden tuttujen lelujen ensimmäisten 15 tuotantovuoden ajan.

Selluloosa-asetaatin kiinteä muoto on edelleen markkinoilla silloin, kun siitä valmistettuja esineitä kosketetaan usein – esimerkiksi työkalujen kahvoissa ja silmälasien kehyksissä – koska sen katsotaan olevan miellyttävämmän tuntuinen ja luonnollisemman tuntuinen kuin uudenaikaisemmat kestomuovityypit. Selluloosa-asetaatti oli ensimmäinen ruiskuvalumuovi, jota varten kehitettiin muoviteollisuuden standardiksi muodostunut menetelmä. Sitä on myös käytetty kaikkeen savukkeensuodattimista pelikortteihin.

Suuri osa nykyään valmistettavista kiinteistä asetaattikomponenteista sisältää muita muunnoksia, erityisesti selluloosa-asetaattibutyraattia ja selluloosa-asetaattiproprionaattia. Toista versiota, selluloosa-asetaattiftalaattia (jossa yhdiste on reagoinut ftaalihapon kanssa), käytetään usein kalvopäällysteiden muodostamiseen, jotka suojaavat tabletteina olevia lääkkeitä ja estävät kaikenlaisen vuorovaikutuksen ruuansulatuskanavan kanssa ennen kuin tabletti pääsee suolistoon.

Selluloosa-asetaatti on osoittautunut vuosien varrella huomattavan monipuoliseksi, paljon monipuolisemmaksi kuin Dreyfus’n veljekset saattoivat kuvitellakaan alkaessaan ensimmäisen kerran tutkia kaupallisia sovelluksia. Se on nykyään korvattu filmimateriaalina polyesterikalvolla (joka itsessään on nyt suurelta osin menossa romukoppaan digitaalisen kuvankäsittelyn ansiosta), koska selluloosa-asetaattikalvo voi pilaantua, kun se altistuu hapoille tai kuumuudelle, ja siitä vapautuu etikkahappoa, joka on antanut filmimateriaalin hajoamiselle nimityksen ”etikkasyndrooma”. Se ei kuitenkaan estänyt kokonaista sukupolvea kameramiehiä ja elokuvantekijöitä kiittämästä sydämellisesti elokuvasta, jolla ei ollut taipumusta syttyä tuleen.

Meera Senthilingam

No, luojan kiitos siitä! Tiedekirjailija Brian Clegg sammuttamassa tulipaloa siellä selluloosa-asetaattiyhdisteellä. Ensi viikolla on curryn aika, lääkinnällisiin tarkoituksiin tietenkin…

Simon Cotton

Normaalisti curryn mausteita ajatellessa tulee mieleen kapsaisiini, chilipaprikan sisältämä molekyyli, joka on vastuussa curryn erottuvasta ”tulisuudesta”. Mutta muutkin curryssä käytetyt mausteet ovat tärkeitä, eikä vain niiden luomien miellyttävien aromien vuoksi, vaan niitä tutkitaan yhä enemmän niiden mahdollisten lääkinnällisten ominaisuuksien vuoksi. Useilla, kuten kanelilla ja korianterilla, on antibakteerisia ominaisuuksia, jotka todennäköisesti johtuvat niiden sisältämistä aldehydeistä.

Mutta eniten kiinnostusta herättänyt mauste on kurkuma sen sisältämän kurkumiiniksi kutsutun molekyylin vuoksi.

Meera Senthilingam

Tutustu siihen, miten tämä yhdiste mahdollistaa tällaiset hyödyt, seuraamalla Simon Cottonia ensi viikolla ilmestyvässä Kemian alkeissa. Siihen asti kiitos kuuntelemisesta, olen Meera Senthilingam.