Celluloseacetaat

Cellulose is een polysaccharide, een natuurlijk polymeer dat bestaat uit glucosemoleculen en wordt aangetroffen in de celwanden van groene planten – het is al zo’n 2000 jaar een van de belangrijkste bestanddelen van papier. Maar in 1865 ontdekte de Franse scheikundige Paul Schützenberger dat azijnzuuranhydride met cellulose uit houtpulp kon reageren tot een nieuwe verbinding, celluloseacetaat. Aanvankelijk was dit niet veel meer dan een aantekening op de bedpost van de ontdekker van de verbinding, maar een paar in Zwitserland werkende broers zouden celluloseacetaat veel belangrijker maken.

De in Bazel gevestigde Camille en Henri Dreyfus waren op zoek naar een nieuw wonderproduct en zo’n 15 jaar na de ontdekking van Schützenberger kwamen zij uit bij celluloseacetaat. Dankzij de ontdekking dat het polymeer in aceton kon worden opgelost om nieuwe structuren te vormen, hadden zij tegen de tijd van de eerste wereldoorlog drie verschillende belangrijke toepassingen voor de verbinding vastgesteld. De bekende filmvorm werd voor het eerst gebruikt als veiligheidsvervanging voor celluloid door de Franse filmmakers Pathé Frères. Maar de verbinding kon ook worden verwerkt tot vezels die in kleding konden worden verwerkt, aanvankelijk gemengd met zijde, en als een lak of ‘dope’ die populair zou blijken voor het spannen van de stof op de vleugels en rompen van vliegtuigen in de pas bloeiende luchtvaartindustrie.

Het Dreyfus-team had succes in Europa en Amerika, maar zij waren niet de enigen die op de groeiende celluloseacetaat-bandwagon sprongen. Reeds in 1894 werd aan het Britse paar Charles Cross en Edward Bevan een octrooi verleend voor het maken van de verbinding, terwijl anderen reeds lang vóór de gebroeders Dreyfus aan de technieken hadden gewerkt die nodig waren om het als vezels te extruderen – maar het Franse paar schijnt de eersten te zijn geweest die het belang van dit nieuwe materiaal werkelijk inzagen.

Het kunnen produceren van celluloseacetaatgaren hing af van het vinden van een goed oplosmiddel – zowel aceton als de verbinding bekend als het reagens van Schweizer werden gebruikt. De kunstvezel werd eerst samen met zijde gebruikt om delicate moirépatronen stabiel te houden, maar zou later worden gecombineerd in mengsels met katoen en andere materialen om een goedkoop, robuust en kreukarm materiaal te produceren. Celluloseacetaat is een van een aantal cellulosekunststoffen die algemeen bekend staan als rayon, hoewel celluloseacetaat in andere vormen ook bekend staat als cellon, rhodoid en celaan.

Hoewel we de neiging hebben aan celluloseacetaat te denken als hoofdzakelijk met toepassingen waar flexibiliteit belangrijk is, met inbegrip van de eens-essentiële overheadprojectortransparanten die vaak eenvoudigweg “acetaten” worden genoemd, in dikkere bladen is het vrij stijf en werd het vanaf de jaren 1940 gebruikt om vliegtuigramen en gasmaskeroculairen te maken, waarbij het een populair lichtgewicht veiligheidsalternatief voor glas bleef tot het grotendeels door acryl werd vervangen. Het wordt nog steeds gebruikt voor brilmonturen en knopen, en werd zelfs gebruikt om Legoblokjes te maken gedurende de eerste 15 jaar van de productie van dit bekende speelgoed.

De vaste vorm van celluloseacetaat heeft nog steeds een markt waar het voorwerp dat ervan is gemaakt vaak moet worden aangeraakt – in handgrepen voor gereedschap en brilmonturen, bijvoorbeeld – omdat men vindt dat het aangenamer en natuurlijker aanvoelt dan de modernere thermoplastische soorten. Celluloseacetaat was de eerste kunststof die werd gespuitgiet – het proces, dat een standaard is geworden in de kunststofindustrie, werd ervoor ontwikkeld. Het werd ook gebruikt in allerlei producten, van sigarettenfilters tot speelkaarten.

Veel van de vaste acetaatonderdelen die tegenwoordig worden geproduceerd, maken gebruik van andere varianten, met name celluloseacetaat-butyraat en celluloseacetaat-proprionaat. Een andere variant, celluloseacetaat-ftalaat (waarbij de verbinding is gereageerd met ftaalzuur), wordt vaak gebruikt om de filmlaagjes te vormen die geneesmiddelen in tabletvorm beschermen en elke interactie met de slokdarm voorkomen voordat de tablet de darmen bereikt.

Celluloseacetaat is in de loop der jaren opmerkelijk veelzijdig gebleken, veel meer dan de gebroeders Dreyfus zich ooit hadden kunnen voorstellen toen zij zich voor het eerst met commerciële toepassingen gingen bezighouden. Het is nu vervangen als filmvoorraad door polyesterfilm (zelf nu grotendeels op weg naar de schroothoop dankzij digitale beeldvorming), omdat celluloseacetaatfilm kan verslechteren wanneer het wordt blootgesteld aan zuren of hitte, waarbij azijnzuur vrijkomt dat de afbraak van de filmvoorraad het etiket “azijnsyndroom” heeft gegeven. Maar dat weerhield een hele generatie cameramannen en projectionisten er niet van om hartelijk te danken voor een film die niet de neiging had om in vlammen op te gaan.

Meera Senthilingam

Wel, godzijdank daarvoor! Wetenschapsschrijver Brian Clegg dooft het vuur met de verbinding celluloseacetaat. Volgende week is het tijd voor een curry, voor medicinale doeleinden natuurlijk…

Simon Cotton

Normaal gesproken denk je bij specerijen in een curry aan de capsaïcine, het molecuul in chilipepers dat verantwoordelijk is voor de kenmerkende ‘heetheid’ van een curry. Maar andere specerijen die in curry’s worden gebruikt, zijn belangrijk, en niet alleen vanwege de lekkere aroma’s die ze creëren; ze worden ook steeds meer bestudeerd op hun mogelijke medicinale eigenschappen. Verscheidene hebben antibacteriële eigenschappen, zoals kaneel en koriander, die waarschijnlijk te danken zijn aan de aldehyden die ze bevatten.

Maar de specerij die de meeste belangstelling heeft getrokken is kurkuma, vanwege een molecuul dat het bevat, curcumine genaamd.

Meera Senthilingam

Ontdek hoe deze verbinding zulke voordelen mogelijk maakt door Simon Cotton te vergezellen in Chemistry in its Element van volgende week. Tot dan, bedankt voor het luisteren, ik ben Meera Senthilingam.