Cellulosaacetat
Meera Senthilingam
Denna vecka är filmindustrins hjälte – bakom kulisserna, alltså. Förklarar mer är Brian Clegg.
Brian Clegg
En gång i tiden var filmen för fotografering ett farligt medium. Grundmaterialet som bar bilderna, själva ”filmen”, var celluloid, baserat på cellulosanitrat eller nitrocellulosa, även känt som vapenbomull. Detta är ett dramatiskt lättantändligt material som kan självantända om det förvaras under fel förhållanden – knappast rätt sak att sätta in i en het filmprojektor. Filmindustrins räddare var en annan tidig naturplast, cellulosaacetat.
Källa: ©
Cellulosa är en polysackarid, en naturlig polymer som består av glukosmolekyler och som finns i cellväggarna hos gröna växter – den har varit en av de viktigaste beståndsdelarna i papper i drygt 2 000 år. Men 1865 upptäckte den franske kemisten Paul Schützenberger att ättiksyraanhydrid reagerade med cellulosa från trämassa för att bilda en ny förening, cellulosaacetat. Till en början var detta inte mycket mer än ett tecken på en upptäckt, men ett par bröder som arbetade i Schweiz skulle göra cellulosaacetat mycket mer betydelsefullt.
Camille och Henri Dreyfus, som hade sitt säte i Basel, var på jakt efter en ny mirakelprodukt och kom cirka 15 år efter Schützenbergers upptäckt fram till cellulosaacetat. Tack vare upptäckten att polymeren kunde lösas upp i aceton för att formas till nya strukturer, hade de vid tiden för första världskriget fastställt tre olika viktiga användningsområden för föreningen. Den välkända filmformen användes först som säkerhetsersättning för celluloid av de franska filmskaparna Pathé Frères. Men föreningen kunde också göras till fibrer som kunde ingå i kläder, till en början blandat med silke, och som ett lack eller ”dope” som skulle visa sig vara populärt för att dra åt tyget på vingar och kroppar på flygplan i den nyligen blomstrande flygindustrin.
Dreyfus-teamet var framgångsrikt i Europa och Amerika, men de var inte de enda som hoppade på det växande cellulosaacetat-tåget. Redan 1894 beviljades det brittiska paret Charles Cross och Edward Bevan ett patent för att tillverka föreningen, medan andra hade arbetat med de tekniker som krävdes för att extrudera den som fibrer långt före bröderna Dreyfus – men det franska paret tycks ha varit de första som verkligen förstod betydelsen av detta nya material.
För att kunna tillverka garn av cellulosaacetat var det viktigt att hitta ett bra lösningsmedel – man använde sig av både aceton och den förening som kallades Schweizer’s reagens. Den konstgjorda fibern användes först tillsammans med silke för att hålla känsliga moiré-mönster stabila, men senare skulle den kombineras i blandningar med bomull och andra material för att producera ett billigt, robust och veckfritt material. Cellulosaacetat är en av ett antal cellulosaplaster som generiskt kallas rayon, även om cellulosaacetat i andra former också har varit känt som cellon, rhodoid och celanese.
Källa: Även om vi tenderar att tänka oss att cellulosaacetat främst har tillämpningar där flexibilitet är viktigt, inklusive de en gång oumbärliga overheadprojektionsfolier som ofta bara kallas ”acetater”, är det i tjockare ark ganska styvt och användes från 1940-talet för att tillverka flygplansfönster och glasögon för gasmasker, och förblev ett populärt lättviktsalternativ till glas tills det till stor del ersattes av akryl. Det används fortfarande för glasögonbågar och knappar och användes till och med för att tillverka Lego-klossar under de första 15 åren av tillverkningen av de välkända leksakerna.
Cellulosaacetat i fast form fortsätter att ha en marknad där det föremål som tillverkas av det ofta kommer att beröras – t.ex. i verktygshandtag och glasögonbågar – eftersom man anser att det har en behagligare och mer naturlig känsla än de modernare typerna av termoplaster. Cellulosaacetat var den första plast som formsprutades – den process som har blivit en standard inom plastindustrin utvecklades för den. Den har också funnit sin väg in i allt från cigarettfilter till spelkort.
En stor del av de fasta acetatkomponenter som tillverkas idag använder sig av andra varianter, särskilt cellulosaacetatbutyrat och cellulosaacetatproprionat. Ytterligare en variant, cellulosaacetatftalat (där föreningen har reagerat med ftalsyra), används ofta för att bilda de filmbeläggningar som skyddar läkemedel i tablettform och förhindrar all interaktion med matstrupen innan tabletten når tarmarna.
Cellulosaacetat har visat sig vara anmärkningsvärt mångsidigt under årens lopp, långt mer än vad bröderna Dreyfus någonsin kunde föreställa sig när de först började titta på kommersiella tillämpningar. Den har nu ersatts som filmmaterial av polyesterfilm (som i sin tur är på väg mot skrothögen tack vare digital bildbehandling), eftersom cellulosaacetatfilm kan försämras när den utsätts för syror eller värme och avger ättiksyra, vilket har gett nedbrytningen av filmmaterialet benämningen ”vinäger-syndromet”. Men det hindrade inte en hel generation av kameramän och filmvisare från att tacka hjärtligt för en film som inte hade en tendens att brinna upp.
Meera Senthilingam
Ja, tack och lov för det! Vetenskapsskribenten Brian Clegg släcker elden där med föreningen cellulosaacetat. Nästa vecka är det dags för curry, i medicinskt syfte förstås…
Simon Cotton
Normalt när man tänker på kryddor i en curry tänker man på capsaicin, molekylen i chilipeppar som är ansvarig för den utmärkande ”hettan” i en curry. Men andra kryddor som används i curryrätter är viktiga, och inte bara för de trevliga aromer som de skapar; de studeras alltmer för sina eventuella medicinska egenskaper. Flera har antibakteriella egenskaper, som kanel och koriander, vilket sannolikt beror på de aldehyder de innehåller.
Men den krydda som har väckt mest intresse är gurkmeja, på grund av den molekyl som den innehåller och som kallas curcumin.
Meera Senthilingam
Och ta reda på hur denna förening möjliggör sådana fördelar genom att följa Simon Cotton i nästa veckas avsnitt av Kemi i sitt element. Tack för att du lyssnar tills dess, jag heter Meera Senthilingam.
Leave a Reply