Celuloid - Celluloid

Celluloidy jsou třídou materiálů vyráběných smícháním nitrocelulózy a kafru , často s přidanými barvivy a jinými činidly. Kdysi mnohem běžnější pro použití jako fotografický film před příchodem bezpečnějších metod, běžné současné použití celuloidu jsou míčky na stolní tenis , hudební nástroje, hřebeny, kancelářské vybavení a kytarové trsátka .

Dějiny

Celluloid vznikl v roce 1856, kdy Alexander Parkes vytvořil Parkesine, obecně považovaný za první termoplast . V roce 1869 Daniel Spill , který převzal Parkesovu firmu, přejmenoval Parkesine na Xylonite. Ve stejném roce si to John Wesley Hyatt nechal patentovat na americkém patentovém úřadu jako Celluloid. Celluloid byl snadno tvarovatelný a tvarovaný a poprvé byl široce používán jako náhrada slonoviny .

Hlavní použití bylo ve filmovém a fotografickém filmovém průmyslu, který před přijetím acetátového bezpečnostního filmu v padesátých letech používal pouze celuloidový filmový materiál . Celluloid je vysoce hořlavý, obtížně a nákladně vyráběný a již se příliš nepoužívá.

Nitrocelulóza

Plasty na bázi nitrocelulózy mírně předcházejí celuloidu. Collodion , vynalezený v roce 1848 a používaný jako obvaz na rány a emulze pro fotografické desky, se suší na celuloidový film.

Alexander Parkes

Staré celuloidové filmy

První celuloid jako surovina pro výrobu tvářecích objektů byla provedena v roce 1855 v Birminghamu , Anglie, podle Alexander Parkes , který nikdy nebyl schopen vidět jeho vynález dosažení plného uskutečnění poté, co jeho firma zkrachovala kvůli nákladům měřítku-up. Parkes patentoval svůj objev jako Parkesine v roce 1862 poté, co si uvědomil, že po odpaření rozpouštědla z fotografického kolodia zůstal pevný zbytek.

Parkes si jej ve stejném roce nechala patentovat jako oděvní vodotěsnou tkaninu. Později Parkes předvedl Parkesine na mezinárodní výstavě 1862 v Londýně, kde za své úsilí získal bronzovou medaili. Zavedení Parkesine je obecně považováno za zrod plastového průmyslu. Parkesin byl vyroben z celulózy ošetřené kyselinou dusičnou a rozpouštědlem . Často se mu říká syntetická slonovina. Společnost Parkesine ukončila obchodování v roce 1868. Obrázky Parkesine jsou v držení Plastics Historical Society of London. Na zdi areálu Parkesine Works v Hackney v Londýně je plaketa .

John Wesley Hyatt

V 60. letech 19. století získal Američan John Wesley Hyatt Parkesův patent a začal experimentovat s dusičnanem celulózy se záměrem vyrábět kulečníkové koule , které se do té doby vyráběly ze slonoviny . Použil látku , prach ze slonoviny a šelak a 6. dubna 1869 si nechal patentovat způsob zakrytí kulečníkových koulí přidáním kolodia. S pomocí Petera Kinneara a dalších investorů založil Hyatt v Albany v New Yorku společnost Albany Billiard Ball Company (1868–1986) . V roce 1870 John a jeho bratr Izaiáš patentovali proces výroby „materiálu podobného rohovině“ se zahrnutím dusičnanu celulózy a kafru. Alexander Parkes a Daniel Spill (viz níže) během svých dřívějších experimentů uvedli kafr a nazvali výslednou směs „xylonit“, ale byli to bratři Hyattovi, kteří uznali hodnotu kafru a jeho použití jako změkčovadla pro dusičnan celulózy. V roce 1872 nazval Isaiah Hyatt svůj materiál „celuloid“.

Daniel Spill a soudní spory

Newark, New Jersey, průmyslový výrobní komplex společnosti Celluloid Company (c. 1890)

Anglický vynálezce Daniel Spill spolupracoval se společností Parkes a založil společnost Xylonite Co., aby převzal patenty společnosti Parkes a popsal nové plastové výrobky jako xylonit . Vzal výjimku z nároků Hyattů a pronásledoval bratry v řadě soudních případů mezi lety 1877 a 1884. Zpočátku soudce shledal Spillův prospěch, ale nakonec bylo rozhodnuto, že žádná ze stran nevlastní výhradní nárok a skutečný vynálezce celuloidu/ xylonit byl Alexander Parkes, kvůli jeho zmínce o kafru v jeho dřívějších experimentech a patentech. Soudce rozhodl, že veškerá výroba celuloidu může pokračovat jak ve Spill's British Xylonite Company, tak v Hyatts's Celluloid Manufacturing Company.

Celluloidové a stříbrné pero.

Název Celluloid ve skutečnosti začínal jako ochranná známka společnosti Celluloid Manufacturing Company, nejprve v Albany, NY a později v Newarku, New Jersey , která vyráběla celuloidy patentované Johnem Wesley Hyattem. Hyatt použil teplo a tlak ke zjednodušení výroby těchto sloučenin. V průběhu let se celuloid stal běžným termínem používaným pro tento typ plastu. V roce 1878 byl Hyatt schopen patentovat proces vstřikování termoplastů, ačkoli trvalo dalších padesát let, než mohl být komerčně realizován, a v pozdějších letech byl celuloid použit jako základ pro fotografický film .

Fotografování

Anglický fotograf John Carbutt založil Keystone Dry Plate Works v roce 1879 se záměrem vyrábět želatinové suché desky. Společnost Celluloid Manufacturing Company byla objednána na tuto práci, která byla provedena tenkým krájením vrstev z celuloidových bloků a následným odstraněním značek řezů pomocí vyhřívaných přítlačných desek. Poté byly celuloidové pásy potaženy fotocitlivou želatinovou emulzí. Není přesně jisté, jak dlouho Carbuttovi trvalo, než standardizoval svůj postup, ale došlo k tomu nejpozději v roce 1888. William Dickson použil pro prvotní experimenty s Edisonovým filmem William Dickson 15 palců široký (380 mm) list Carbuttova filmu. na válcovém bubnu Kinetograph. Celuloidová filmová základna vyrobená tímto způsobem však byla stále považována za příliš tuhou pro potřeby filmové fotografie.

V roce 1889 byly vyvinuty flexibilnější celuloidy pro fotografický film a Hannibal Goodwin i Eastman Kodak Company získaly patenty na filmový produkt. ( Ansco , který koupil Goodwinův patent poté, co zemřel, byl nakonec úspěšný v žalobě na porušení patentu proti společnosti Kodak). Tato schopnost vytvářet fotografické obrazy na pružném materiálu (na rozdíl od skleněné nebo kovové desky) byla zásadním krokem k umožnění nástupu filmů.

Využití

Celluloidová panenka
Míče na stolní tenis
Seth Thomas černá římse hodiny , typický pozdní 19. století americký styl. „Hadí“ a „kámen“ pilířů jsou vyrobeny z celuloidu lepeného na dřevo.

Většina filmů a fotografických filmů před rozšířeným přechodem k acetátovým filmům v padesátých letech byla vyrobena z celuloidu. Jeho vysoká hořlavost byla legendární, protože sama explodovala, když byla vystavena teplotám nad 150 ° C před horkým paprskem filmového projektoru. Zatímco celuloidový film byl standardem pro 35mm divadelní produkce až do doby kolem roku 1950, filmové filmy pro amatérské použití, jako 16mm a 8mm film, byly na acetátové „bezpečnostní základně“, alespoň v USA.

Celluloid je užitečný pro výrobu levnějších šperků, šperkovnic, vlasových doplňků a mnoha předmětů, které by dříve byly vyrobeny ze slonoviny, rohu nebo jiných drahých živočišných produktů. Často se mu říkalo „Ivorine“ nebo „French Ivory“. Pro toto použití byla ve Francii vyvinuta forma celuloidu, která v sobě měla čáry, aby připomínala slonovinu . To bylo také používáno pro toaletní stolky, panenky, obrazové rámy, kouzla, čepice, knoflíky, spony, strunné nástroje, harmoniky , plnicí pera, rukojeti příborů a kuchyňské potřeby. Hlavní nevýhodou materiálu bylo, že byl hořlavý. Brzy ji předběhli Bakelite a Catalin . Stolní tenisové míčky byly vyráběny z celuloidu do roku 2014. „ Parker Brothers ... vyrobili některé verze [ diabolů ] z dutého celuloidu-který se díky svým vlastnostem bez tření točil ještě rychleji než ocel.

Policové hodiny a další nábytek byly často pokryty celuloidem podobným způsobem jako dýha . Tento celuloid byl vytištěn tak, aby vypadal jako drahé dřevo nebo materiály jako mramor nebo žula. Seth Thomas hodiny společnost s názvem její celuloid hodiny materiál „neústupný“. Celluloid umožnil hodinářům vyrobit typický pozdně viktoriánský styl hodin s černým krbem takovým způsobem, že dřevěné pouzdro vypadalo jako černý mramor a různé sloupy a další ozdobné prvky pouzdra vypadaly jako polodrahokam.

Hořící celuloidový vzor na harmoniku.

Celluloid byl také oblíbeným materiálem při konstrukci posuvných pravidel . To bylo primárně používáno k potahování dřevěných kluzných ploch, jako například v raných pravidlech AW Faber , stejně jako koncových kurzorů, jako v pravidlech Keuffel a Esser .

Celluloid se nadále používá pro hudební nástroje, zejména pro akordeony a kytary. Celluloid je velmi robustní a snadno tvarovatelný v obtížných formách a má skvělý akustický výkon jako kryt dřevěných rámů, protože neblokuje přirozené póry dřeva. Nástroje pokryté celuloidem lze snadno rozpoznat podle typického plamenovitého vzoru podobného perleti . Tlusté celuloidové panely se vaří v lázni, která je promění v látku podobnou kůži. Panely se poté zapnou na formu a nechají se tvrdnout po dobu tří měsíců.

Formulace

Typický celuloidový přípravek může obsahovat 70 až 80 dílů nitrocelulózy , nitrované na 11% dusíku , 30 dílů kafru , 0 až 14 dílů barviva , 1 až 5 dílů ethylalkoholu , plus stabilizátory a další činidla ke zvýšení stability a snížení hořlavosti.

Výroba

Celluloid je vyroben ze směsi chemikálií, jako je nitrocelulóza, kafr, alkohol, stejně jako barviva a plniva v závislosti na požadovaném produktu. Prvním krokem je transformace surové celulózy na nitrocelulózu provedením nitrační reakce. Toho je dosaženo vystavením celulózových vláken vodnému roztoku kyseliny dusičné; hydroxylové skupiny (OH), pak bude nahrazen dusičnanů skupinami (-ONO 2 ) na celulózovém řetězci. Reakce může produkovat smíšené produkty v závislosti na stupni substituce dusíku nebo procentuálním obsahu dusíku na každé molekule celulózy; dusičnan celulózy má 2,8 molekuly dusíku na molekulu celulózy. Bylo stanoveno, že v reakci bude použita také kyselina sírová, aby se nejprve katalyzovala skupina kyseliny dusičné, aby mohla umožnit substituci na celulózu, a za druhé, aby se skupiny snadno a rovnoměrně připojily k vlákna, čímž se vytvoří kvalitnější nitrocelulóza. Poté musí být produkt opláchnut, aby se smyly všechny volné kyseliny, které nereagovaly s vlákny, vysušit a hnětet. Během této doby se přidá roztok 50% kafru v alkoholu, který pak změní strukturu makromolekul nitrocelulózy na homogenní gel nitrocelulózy a kafru. Chemická struktura není dobře známa, ale je stanoveno, že je to jedna molekula kafru na každou jednotku glukózy. Po smíchání je hmota lisována na bloky pod vysokým tlakem a poté je vyrobena pro své specifické použití.

Nitrace celulózy je extrémně hořlavý proces, ve kterém nejsou neobvyklé ani tovární výbuchy. Mnoho západních celuloidových továren se zavřelo po nebezpečných explozích a pouze dvě továrny v Číně zůstávají v podnikání.

Nebezpečí pro životní prostředí

Zhoršení

Fotografický snímek poškozený houbou

Existuje mnoho zdrojů poškození celuloidu, jako jsou tepelné, chemické, fotochemické a fyzikální. Nejzávažnější vadou je, jak celuloid stárne, molekuly kafru jsou „vytlačeny“ z hmoty v důsledku neudržitelného tlaku použitého při výrobě. Tento tlak způsobí, že se molekuly nitrocelulózy na sebe navzájem navážou nebo krystalizují, což má za následek vytlačení molekul kafru z materiálu. Jakmile je kafr vystaven životnímu prostředí, může podstoupit sublimaci při pokojové teplotě, přičemž plast zůstane jako křehká nitrocelulóza. Při vystavení přebytečnému teplu se mohou dusičnaté skupiny také odlomit a vystavit plynům dusíku, jako je oxid dusný a oxid dusnatý , do ovzduší.

Dalším faktorem, který to může způsobit, je přebytečná vlhkost, která může urychlit degradaci nitrocelulózy přítomností dusičnanových skupin, buď nově fragmentovaných z tepla, nebo stále zachycených jako volná kyselina z výroby. Oba tyto zdroje umožňují akumulaci kyseliny dusičné. Další forma zhoršení, fotochemické zhoršení, je v celuloidu závažná, protože dobře absorbuje ultrafialové světlo. Absorbované světlo vede k přetržení a ztužení řetězu.

Mezi sběrateli starožitností je zhoršení celuloidu obecně známé jako „celuloidová hniloba“. Chemické procesy, kterých se to týká, nejsou zcela pochopeny, ale obecně se věří, že plyny uvolňované kusem procházejícím celuloidovou hnilobou mohou vyvolat celuloidovou hnilobu v blízkých celuloidových předmětech, které byly dříve neporušené.

Viz také

Reference

externí odkazy