Zelluloseacetat

Meera Senthilingam

Diese Woche: Der Held der Filmindustrie – hinter den Kulissen, versteht sich. Mehr dazu von Brian Clegg.

Brian Clegg

Es gab eine Zeit, da war der Film für die Fotografie ein gefährliches Medium. Das Trägermaterial für die Bilder, der eigentliche „Film“, war Zelluloid auf der Basis von Cellulosenitrat oder Nitrocellulose, auch bekannt als Schießbaumwolle. Dabei handelt es sich um ein hochentzündliches Material, das sich bei falscher Lagerung selbst entzünden kann – kaum das Richtige, um es in einen heißen Filmprojektor zu stecken. Der Retter der Filmindustrie war ein anderer früher natürlicher Kunststoff, Celluloseacetat.

Cellulose ist ein Polysaccharid, ein natürliches Polymer aus Glukosemolekülen, das in den Zellwänden grüner Pflanzen vorkommt – seit gut 2.000 Jahren ist es einer der Hauptbestandteile von Papier. Doch 1865 entdeckte der französische Chemiker Paul Schützenberger, dass Essigsäureanhydrid mit der aus Zellstoff gewonnenen Cellulose zu einer neuen Verbindung, dem Celluloseacetat, reagieren würde. Zunächst war diese Entdeckung nicht viel mehr als eine Randnotiz, aber ein Brüderpaar in der Schweiz machte Celluloseacetat viel bedeutender.

Camille und Henri Dreyfus in Basel waren auf der Suche nach einem neuen Wundermittel und kamen etwa 15 Jahre nach Schützenbergers Entdeckung auf Celluloseacetat. Dank der Entdeckung, dass sich das Polymer in Aceton auflösen und zu neuen Strukturen formen lässt, konnten sie bis zum Ersten Weltkrieg drei verschiedene wichtige Verwendungsmöglichkeiten für die Verbindung finden. Die bekannte Filmform wurde zunächst von den französischen Filmemachern Pathé Frères als Sicherheitsersatz für Zelluloid verwendet. Die Verbindung konnte aber auch zu Fasern verarbeitet werden, die in Kleidungsstücke eingearbeitet werden konnten, zunächst gemischt mit Seide, und als Lack oder „Dope“, der sich in der neu aufblühenden Luftfahrtindustrie als beliebtes Mittel zur Straffung des Gewebes auf den Flügeln und Körpern von Flugzeugen erwies.

Das Dreyfus-Team war in Europa und Amerika erfolgreich, aber es war nicht das einzige Team, das auf den wachsenden Celluloseacetat-Zug aufsprang. Bereits 1894 erhielten die beiden Briten Charles Cross und Edward Bevan ein Patent für die Herstellung der Verbindung, während andere schon lange vor den Gebrüdern Dreyfus an den Techniken arbeiteten, die für die Extrusion von Celluloseacetat in Form von Fasern erforderlich waren – aber die beiden Franzosen scheinen als erste die Bedeutung dieses neuen Materials wirklich erkannt zu haben.

Um Celluloseacetatgarn herstellen zu können, musste ein gutes Lösungsmittel gefunden werden – sowohl Aceton als auch die als Schweizer Reagenz bekannte Verbindung wurden verwendet. Die Kunstfaser wurde zunächst zusammen mit Seide verwendet, um empfindliche Moiré-Muster stabil zu halten, später wurde sie in Mischungen mit Baumwolle und anderen Materialien verwendet, um ein kostengünstiges, robustes und knitterarmes Material herzustellen. Celluloseacetat ist einer von mehreren Cellulosekunststoffen, die allgemein als Rayon bezeichnet werden, obwohl Celluloseacetat in anderen Formen auch als Cellon, Rhodoid und Celanese bekannt ist.

Auch wenn wir bei Zelluloseacetat in erster Linie an Anwendungen denken, bei denen es auf Flexibilität ankommt, wie z. B. bei den einst unverzichtbaren Overhead-Projektor-Folien, die oft einfach als „Acetate“ bezeichnet werden, ist es in dickeren Platten doch recht starr und wurde ab den 1940er Jahren zur Herstellung von Flugzeugfenstern und Gasmaskenbrillen verwendet und blieb eine beliebte leichte Sicherheitsalternative zu Glas, bis es weitgehend durch Acryl ersetzt wurde. Es wird immer noch für Brillengestelle und Knöpfe verwendet und diente in den ersten 15 Jahren der Produktion dieses bekannten Spielzeugs sogar zur Herstellung von Legosteinen.

Die feste Form von Celluloseacetat findet nach wie vor dort Absatz, wo die daraus hergestellten Gegenstände häufig berührt werden sollen – zum Beispiel bei Werkzeuggriffen und Brillengestellen -, weil es sich angenehmer und natürlicher anfühlt als die moderneren thermoplastischen Kunststoffe. Celluloseacetat war der erste Kunststoff, der spritzgegossen wurde – das Verfahren, das zum Standard der Kunststoffindustrie geworden ist, wurde für ihn entwickelt. Es wurde von Zigarettenfiltern bis hin zu Spielkarten verwendet.

Viele der heute hergestellten festen Acetatbauteile bestehen aus anderen Varianten, insbesondere Celluloseacetatbutyrat und Celluloseacetatproprionat. Eine weitere Variante, Celluloseacetatphthalat (bei der die Verbindung mit Phthalsäure umgesetzt wurde), wird häufig zur Herstellung von Filmüberzügen verwendet, die Medikamente in Tablettenform schützen und jegliche Wechselwirkung mit der Speiseröhre verhindern, bevor die Tablette den Darm erreicht.

Celluloseacetat hat sich im Laufe der Jahre als bemerkenswert vielseitig erwiesen, weit mehr als sich die Gebrüder Dreyfus je hätten vorstellen können, als sie begannen, kommerzielle Anwendungen zu untersuchen. Als Filmmaterial wurde es inzwischen durch Polyesterfilm ersetzt (der dank der digitalen Bildverarbeitung ebenfalls auf dem absteigenden Ast ist), denn Zelluloseacetatfilm kann sich bei Einwirkung von Säuren oder Hitze zersetzen und Essigsäure freisetzen, was dem Zerfall des Filmmaterials die Bezeichnung „Essigsyndrom“ eingebracht hat. Aber das hat eine ganze Generation von Kameraleuten und Filmvorführern nicht davon abgehalten, sich herzlich für einen Film zu bedanken, der nicht dazu neigt, in Flammen aufzugehen.

Meera Senthilingam

Tja, Gott sei Dank! Der Wissenschaftsautor Brian Clegg löscht hier das Feuer mit der Verbindung Celluloseacetat. Nächste Woche ist es Zeit für ein Curry, natürlich zu medizinischen Zwecken…

Simon Cotton

Wenn man an Gewürze in einem Curry denkt, denkt man normalerweise an das Capsaicin, das Molekül in Chilischoten, das für die charakteristische „Schärfe“ eines Currys verantwortlich ist. Aber auch andere Gewürze, die in Currys verwendet werden, sind wichtig, und zwar nicht nur wegen der schönen Aromen, die sie erzeugen; sie werden zunehmend auf ihre möglichen medizinischen Eigenschaften hin untersucht. Einige haben antibakterielle Eigenschaften, wie Zimt und Koriander, die wahrscheinlich auf die in ihnen enthaltenen Aldehyde zurückzuführen sind.

Aber das Gewürz, das das meiste Interesse auf sich gezogen hat, ist Kurkuma, wegen eines Moleküls namens Curcumin.

Meera Senthilingam

Und entdecken Sie, wie diese Verbindung solche Vorteile ermöglicht, indem Sie Simon Cotton in der nächsten Woche in Chemie in ihrem Element begleiten. Bis dahin, danke fürs Zuhören, ich bin Meera Senthilingam.