Celuloide

Introducción
El celuloide es el nombre comercial del material plástico nitrato de celulosa (plastificado), que se obtiene usando nitrocelulosa y alcanfor. Es un derivado de un polímero natural, la celulosa.

La celulosa es uno de los muchos polímeros encontrados en la naturaleza. La madera, el papel y el algodón contienen celulosa. La celulosa es una excelente fibra. La madera, el algodón y la cuerda de cáñamo están constituidos de celulosa fibrosa. La celulosa está formada por unidades repetidas de monómero glucosa.

Estructura química de la celulosa

El celuloide fue patentado en 1872 por John Wesley Hyatt. En el año 1868, Hyatt adquiriría la patente británica de Parkes sobre la parkesina.

En 1887, Hannibal Williston Goodwin utilizó el material como soporte para película fotográfica, revolucionando el campo de la fotografía y abriendo el camino al nacimiento del cine. Es por esa razón que se conoce al cine, popularmente, como "el celuloide".

El celuloide fue usado como soporte cinematográfico hasta el año 1940. A partir de ese año se comienza a usar triacetato de celuloide, con lo que se evitó el alto peligro de incendio en los cines y en los almacenes de películas. En la actualidad el triacetato de celuloide está siendo sustituido por el poliéster por ser este material más económico, aunque reduce la calidad de la imagen y de la proyección.

Composición

Una formulación típica del celuloide puede contener 70 a 80 porciones nitrocelulosa (nitrado al 10.7 - 11.2% de nitrógeno), 30 porciones alcanfor, 0 a 14 porciones de tinte, 1 a 5 porciones alcohol etílico, más estabilizadores y otros agentes para aumentar estabilidad y para reducir la inflamabilidad.

Nitrocelulosa:

La nitrocelulosa, fulmicotón o algodón pólvora fue sintetizado por primera vez en el año 1845 por Christian Schönbein. Es un sólido parecido al algodón, o un líquido gelatinoso ligeramente amarillo o incoloro con olor a éter. Se emplea en la elaboración de explosivos, propulsores para cohetes, celuloide y como materia prima en la elaboración de pinturas, lacas, barnices, tintas, selladores y otros productos similares. Es famoso su uso tradicional como laca nitrocelulósica aplicada como acabado sobre la madera en guitarras eléctricas de calidad como ocurre con las guitarras Gibson

Se sintetiza a base de algodón, Ácido nítrico y ácido sulfúrico, los mismos utilizados en la nitroglicerina. De esta manera, forma principalmente nitrato de celulosa.

Para obtenerla se hace una mezcla de 1 volumen de ácido nítrico (HNO₃) y tres volúmenes de ácido sulfúrico (H₂SO₄), pues la reacción de la celulosa con el ácido nítrico, además de formar la nitrocelulosa, produce agua, la cual diluye rápidamente al ácido nítrico. Al ser el ácido sulfúrico higroscópico, éste toma el exceso de agua en la reacción sin diluir al ácido nítrico.

Cuando la mezcla de ambos ácidos está fría, se introduce el algodón y deja durante unos 15 minutos estabilizando la temperatura (enfriando, ya que la reacción es muy exotérmica), después de lo cual se lava en acetona y se seca. Opcional al lavado con acetona es un lavado rápido con agua y bicarbonato de sodio (NaHCO₃), que eliminará posibles residuos de ácido; aunque hará que la nitrocelulosa obtenida se seque más lentamente, ya que el agua es menos volátil que la acetona.

Una vez fabricada conserva el aspecto de algodón ordinario, aunque la nitrocelulosa es más áspera al tacto.

Nitrocelulosa

La obtención descrita anteriormente genera una nitrocelulosa altamente explosiva y peligrosa, con un grado altísimo de pureza; por lo que se recomienda variar las proporciones con respecto al ácido sulfúrico si se desea hacer demostraciones sencillas. Cuanto menos ácido sulfúrico sea usado (Con respecto a la proporción 1HNO₃:3H₂SO₄), menor grado de pureza tendrá la nitrocelulosa.

Una vez seco, es soluble en el dietiléter, acetona y el éter acético. Se enciende a 120ºC. Al arder produce dióxido de carbono, monóxido de carbono, agua y nitrógeno.

La nitrocelulosa se obtiene, a nivel industrial, por nitración de alfa-celulosa de algodón o pulpa de madera.

Estructura química de la nitrocelulosa

Alcanfor:

El alcanfor es una sustancia semisólida cristalina y cerosa con un fuerte y penetrante olor acre. Es un terpenoide con la fórmula química C₁₀H₁₆O. Se encuentra en la madera del árbol Alcanforero. Puede también ser sintetizado del aceite de trementina.

El alcanfor fue sintetizado por vez primera por Gustav Komppa en 1903. Komppa comenzó su producción industrial en Tainionkosky (Finlandia) en 1907, siendo la primera síntesis totalmente industrial.

Los usos modernos lo incluyen como plastificante del nitrato de celulosa, como repelente de la polilla, como una sustancia antimicrobiana, como bálsamo, y en la pirotecnia.

Propiedades

Es un material flexible, transparente y resistente a la humedad, pero también es extremadamente inflamable, característica que limita su uso.

Las nitrocelulosas contienen grandes cantidades de oxigeno en su estructura y no precisan del oxígeno exterior ni para alimentar su combustión sin llama ni para su inflamación. Temperatura de auto-inflamación: 160ºC

El celuloide admite técnicas finales de corte y mecanizado (evitando sobrecalentamiento); se puede segar, cepillar, cortar, laminar, plegar, perforar, estirar, tornear, estampar a presión, cocida, enclavada, o engrapada, también se puede modelar calentándola simplemente con agua caliente o aire caliente; se puede encolar y decorar en superficie. En cambio no se puede someter a inyección ni a compresión ni tampoco trabajarla con el extrusor ya que se descompone

El celuloide se disuelve en acetona y acetato de amilo

No es un buen aislante eléctrico

Es atacado por los ácidos y bases (poca resistencia química). Se endurece al envejecer y es atacado por la radiación solar. Es inflamable, con deflagración. Los productos emitidos en la degradación térmica son tóxicos.

Usos

El celuloide encontró su principal uso como soporte para película fotográfica, pero la combinación del nitrato inflamable y de los bulbos calientes del proyector de películas, acabó por causar incendios en muchas salas cinematográficas, siendo reemplazado en 1940 por el triacetato de celulosa.

Rollos de cintas cinematográficas

Cinta cinematográfica

Otros usos típicos del celuloide son: juguetes, artículos sanitarios, objetos para la casa y en las artes para imitar el marfil, la concha y el coral.

La primera producción de muñecas en celuloide se realizó en Estados Unidos hacia 1860, patentado por la Celluloid Novelty Company.

En Europa, los grandes fabricantes compraron licencias para producirlo. En Alemania el primero fue la Rheinische Gummi & Celluloid Fabrik, (Schildkrot)

Muñeca hecha de celuloide

El nitrato de celulosa también fue utilizado para elaborar un polímero conteniendo un material compuesto, el vidrio de seguridad. Este era un sándwich hecho de una lámina de nitrato de celulosa entre dos capas de vidrio. La lámina de nitrato de celulosa mantenía unido al vidrio, en caso de que éste se rompiera. Esto fue ideal para los parabrisas de automóvil. En caso de accidente, el vidrio de hecho podía romperse, pero los fragmentos permanecerían adheridos a la lámina de nitrato de celulosa, en lugar de proyectarse e incrustarse en la cara de los pasajeros.

Los productos todavía hechos del celuloide incluyen pelotas de tenis de mesa y algunos accesorios y piezas de instrumento musicales: púas para guitarras y pickguards. 
Tambien es muy común la utilización de nitrocelulosa en la elaboración de filtros membrana para tareas de filtrado en laboratorios. Estas membranas son de naturaleza hidrofílica, con una microestructura muy uniforme, lo que permite excelentes niveles de retención de partículas y un comportamiento perfecto en tareas microbiológicas.

Pelotas de ping-pong

Púas para guitarra

Pickguard de guitarra eléctrica

Filtro membrana

Fuente:

Química orgánica básica y aplicada: de la molécula a la industria, Volumen 2  Escrito por Eduardo Primo Yúfera

pslc.ws/spanish/index.htm

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www.mcu.es
www.jjimeno.com