Целулоид

Благороден почеток на еден експлозивен материјал: Спас за слоновите

Куп од илјадници бивни запленети од ловокрадци

Ерата на пластиката започна како обид да се спасат слоновите. До почетокот на 19 век, илјадници слонови биле убивани годишно заради нивните бивни, кои служеле како вреден суров материјал за изработка на билијардски топки, клавиши на клавири, дршки на ножеви, чешли и дури и вештачки заби. Била тоа раскошна, но крвава трговија.

Кога производителите на билијардски топки објавиле награда од 10.000 долари за евтина и одржлива замена за слоновата коска, еден американски пронаоѓач го прифатил предизвикот.

Првиот чекор кон синтетичка замена го направил британскиот хемичар Александер Паркс, кој во 1862 година ја претставил Паркезинот – материјал добиен од нитрирана целулоза. Иако бил кршлив и нестабилен, претставувал прв обид за комерцијална пластика.

 
Александер Паркс и предмети изработени од паркезин

Џон Весли Хајат и откривањето на целулоидот

До 1850-тите, нитрирањето на целулозата – природен полимер составен од неколку молекули глукоза – било добро познато како guncotton и се користело како експлозив. Целулозата е полисахарид што се наоѓа во клеточните ѕидови на зелените растенија и се користи за производство на хартија повеќе од 2000 години. Таа е нерастворлива во вообичаени растворувачи, но со нитрирање станува целулозен нитрат, кој полесно се раствора во мешавини од етанол и етер (во однос 50:50, познат како колодиум), ацетон, етил ацетат, бутил ацетат итн. Една од неговите први примени, околу 1840-тите, била како облога за рани и хируршки сеченици, како и во фотографијата.

Нитрирање на целулозата

Нитрирањето  на целулозата резултира со добивање на нитроцелулоза (позната и како пироксилин или, во зависност од степенот на нитрираност, како гранулозен барут или guncotton). Тоа е естер на целулозата, кој може да содржи една до три нитро-групи по гликозна единица, во зависност од условите. Колку повеќе нитро-групи, толку повеќе е запаливиексплозивен. Високо нитрираната форма се користи како експлозив а помалку нитрираната се користи за лакови, филм, пластика (целулоид), колодиум итн.

Хемиски процес:

Целулозата (C₆H₁₀O₅)n содржи хидроксилни (-OH) групи кои при третман со мешавина од концентрирана азотна (HNO₃) и сулфурна киселина (H₂SO₄) се естерифицираат во нитро-групи (-ONO₂):

Така започнува приказната за Џон Весли Хајат (John Wesley Hyatt, 1837–1920) – човекот што ќе ја измени историјата на материјалите. Во 1870 година, заедно со својот брат Исаија, тој добива патент за нов материјал наречен целулоид – првата комерцијална, синтетичка пластика.

Хемиски состав и добивање на целулоид

Целулоидот на Хајат се базирал на нитрирана целулоза (т.н. пироксилин), која настанува со обработка на природна целулоза (од памук или дрво) со мешавина од концентрирана сулфурна киселина (H₂SO₄) и азотна киселина (HNO₃). Реакцијата што се одвива е естерификација, при што хидроксилните групи на целулозата се заменуваат со нитро-групи:

C₆H₇O₂(OH)₃   +   3HNO₃   →     C₆H₇O₂(ONO₂)₃    +     3H₂O

Овој производ, нитроцелулоза, е високо запалив. За да се добие цврст, но флексибилен материјал, Хајат додава камфор (C₁₀H₁₆O) – природна супстанца добиена од дрвото Cinnamomum camphora. Камфорот делува како пластификатор, омекнувајќи ја нитроцелулозата и правејќи ја погодна за обликување.

Смесата се раствора во мешавина од алкохол и етер, се лие во калапи или се вала во листови, а по испарувањето на растворувачите се добива цврст, проѕирен и лесен материјал – целулоидот.

• Примена и златниот век на целулоидот
• Во доцниот 19 и раниот 20 век, целулоидот доживеал вистински процут. Неговата проѕирност, лесно обликување и ниска цена го направиле идеален за:
• производството на чешли, кутии, копчиња, кукли, рачки за ножеви и очила;
• фотографски филм – првиот флексибилен филм за фотоапарати и камери (развиен од Џорџ Истмен од Kodak во 1889 г.);
• филмски ленти – сè до 1950-тите, сите филмови се снимале на целулоидна лента;
• вештачки материјали што имитираат слонова коска, кордон, оклоп од желки итн.

Џон Весли Хајат и билијардска топка изработена од целулоид

Целулоидот бил симбол на модерноста, на новата ера во која човекот може да создаде сопствени материјали наместо да ги зема од природата.

Целулоидот како опасност – запаливи филмски соништа

Но оваа иновација имала и темна страна. Поради присуството на нитро-групи, целулоидот е високо запалив и термички нестабилен. Лентите од целулоид лесно се самозапалуваат при изложување на топлина, триење или дури и светлина. Пожари предизвикани од филмски ленти биле честа појава во кинематеките и киносалите.

Овој опасен аспект драматично е прикажан во филмот „Неславни копилиња“ (Inglourious Basterds) на Квентин Тарантино. Во сцената кога филмските ленти експлодираат и палат цело кино, режисерот не фантазира – целулоидот навистина гори како динамит. Тоа не е случајност: нитроцелулозата е хемиски слична на експлозивите, а камфорот дополнително ја поттикнува согорувачката реакција.

Замена и забрана

Поради својата нестабилност, целулоидот постепено бил заменет со побезбедни синтетички пластики – како ацетат, полистирен и полиетилен. До средината на 20 век, филмските студија веќе се префрлиле на целулозен ацетат, кој не е запалив и е постабилен.

Сепак, целулоидот останува симбол на првата индустриска револуција во областа на материјалите – кога пластиката била ветување за подобар свет, создадена не за профит, туку за да се спаси дивиот свет.

Заклучок

Целулоидот е повеќе од првa пластика. Тој е одраз на човечката генијалност, на надежта дека технологијата може да решава етички дилеми. Во својата суштина – запалив, нестабилен, но и револуционерен – тој е вистинска метафора за 20 век. Од билијардските маси до кино-платната, целулоидот ги поврза науката, индустријата и уметноста  и тоа со еден експлозивен почеток.