Celuloid

Rozbalit box

Obsah boxu

Celuloid je název pro skupinu termoplastických materiálů vyráběných smícháním nitrocelulózy a kafru. Je považován za první úspěšný termoplast. Jeho hlavní výhodou byla snadná tvarovatelnost za tepla, relativní pevnost a možnost výroby v průhledné formě nebo v různých barvách imitujících drahé materiály jako slonovina, želvovina nebo perleť.

Celuloid hrál klíčovou roli v historii průmyslu a kultury. Jeho objev umožnil masovou výrobu levných spotřebních předmětů a především se stal základem pro vznik kinematografie, protože sloužil jako podklad pro první fotografické a filmové pásy. Jeho největší nevýhodou je extrémní hořlavost a chemická nestabilita, kvůli které byl postupně nahrazen bezpečnějšími plasty jako acetát celulózy nebo polyvinylchlorid (PVC).

📜 Historie

Historie celuloidu je příběhem inovací, průmyslové špionáže a hledání náhrad za vzácné přírodní materiály.

🧪 První objevy a Parkesine

Předchůdcem celuloidu byl materiál zvaný Parkesine, který si nechal v roce 1862 patentovat anglický vynálezce Alexander Parkes. Parkes objevil, že nitrocelulóza (tehdy známá jako střelná bavlna), rozpuštěná v alkoholu a éteru, vytváří po odpaření rozpouštědla tvrdou, průhlednou a flexibilní hmotu. Tento materiál představil na Světové výstavě v Londýně v roce 1862, kde získal bronzovou medaili. Parkesova snaha o komerční výrobu však selhala kvůli vysokým nákladům a tendenci materiálu praskat a smršťovat se. Jeho společnost Parkesine Company zkrachovala v roce 1868.

Další britský vynálezce, Daniel Spill, který s Parkesem spolupracoval, vyvinul podobný materiál nazvaný Xylonite. I on se potýkal s výrobními problémy.

🐘 Hyatt a hledání náhrady za slonovinu

Skutečný průlom přišel ve Spojených státech. V 60. letech 19. století vypsala newyorská firma Phelan and Collender odměnu 10 000 dolarů pro toho, kdo najde vhodnou náhradu za slonovinu pro výrobu biliárových koulí. Slonovina byla drahá a její zdroje omezené.

Této výzvy se ujal tiskař a vynálezce John Wesley Hyatt z Albany ve státě New York. Experimentoval s Parkesovým vynálezem a hledal způsob, jak ho vylepšit. Klíčovým objevem bylo použití kafru jako plastifikátoru (změkčovadla). Kafr, derivát z kafrovníku, umožnil zpracovávat nitrocelulózu při nižších teplotách a tlacích a výsledný produkt byl mnohem stabilnější a méně křehký. V roce 1869 si Hyatt se svým bratrem Isaiahem nechal patentovat proces výroby tohoto nového materiálu, který v roce 1870 zaregistroval pod obchodním názvem Celluloid.

Ačkoliv Hyatt nikdy nevyhrál slíbenou odměnu, jeho vynález se stal obrovským komerčním úspěchem. Založil společnost Celluloid Manufacturing Company, která začala vyrábět širokou škálu produktů, od zubních protéz přes knoflíky až po límce ke košilím.

🎞️ Vzestup a filmový průmysl

Nejvýznamnější aplikací celuloidu se stalo jeho využití ve fotografii a rodící se kinematografii. Do té doby se fotografie zaznamenávaly na těžké a křehké skleněné desky. V roce 1887 reverend Hannibal Goodwin vyvinul metodu pro výrobu tenkého, flexibilního a průhledného filmu z celuloidu. Než si však stihl svůj vynález patentovat, společnost Eastman Kodak, vedená Georgem Eastmanem, začala v roce 1889 vyrábět vlastní verzi celuloidového svitkového filmu.

Tento flexibilní filmový pás umožnil konstrukci menších a přenosnějších fotoaparátů a především se stal základem pro vynález filmové kamery a projektoru. Práce průkopníků jako Thomase Edisona a bratrů Lumièrů by bez celuloidového filmu nebyla možná. Celuloid tak stál u zrodu Hollywoodu a celého filmového průmyslu.

🔥 Úpadek a bezpečnostní rizika

Navzdory svému úspěchu měl celuloid zásadní nevýhodu: byl extrémně hořlavý. Nitrocelulóza je v podstatě nízkoenergetická výbušnina. Filmové pásy z celuloidu mohly vzplanout při teplotách kolem 150 °C, a to i bez přítomnosti plamene (samovznícení). Hořící celuloid navíc produkuje vlastní kyslík, takže ho nelze uhasit vodou ani zamezením přístupu vzduchu.

Tato vlastnost vedla k mnoha tragickým požárům v kinech, filmových archivech a skladech. S postupem času navíc celuloid chemicky degraduje, stává se křehkým a uvolňuje kyselinu dusičnou, která dále urychluje jeho rozklad a může poškodit okolní materiály.

Z těchto důvodů začal být celuloid od 30. let 20. století postupně nahrazován bezpečnějšími materiály, především tzv. "bezpečnostním filmem" na bázi acetátu celulózy. Kolem roku 1951 byla výroba celuloidového kinematografického pásu téměř úplně ukončena.

⚙️ Výroba a chemické složení

Celuloid není jediná chemická sloučenina, ale směs látek. Jeho základní složky jsou:

Nitrocelulóza (dinitrát celulózy, pyroxylin): Vzniká nitrací celulózy (např. z bavlny) pomocí směsi kyseliny dusičné a kyseliny sírové. Pro celuloid se používá méně nitrifikovaná forma než pro výrobu výbušnin.
Kafr: Působí jako plastifikátor, který dodává materiálu pružnost a umožňuje jeho tvarování. Tvoří přibližně 25–30 % hmotnosti směsi.
Rozpouštědla: Nejčastěji ethanol nebo směs ethanolu a éteru, které slouží k rozpuštění a promísení složek.
Barviva a plniva: Přidávají se pro dosažení požadované barvy a textury.

Výrobní proces zahrnuje smíchání nitrocelulózy a kafru v rozpouštědlech, dokud nevznikne gelovitá hmota. Ta se poté lisuje do bloků, desek nebo tyčí. Následně se materiál dlouhou dobu suší, aby se odpařila většina rozpouštědel. Z bloků se pak krájely tenké pláty pro výrobu filmů nebo se materiál za tepla lisoval do forem pro výrobu různých předmětů.

✨ Vlastnosti

Celuloid má několik charakteristických vlastností, které předurčily jeho využití:

Termoplasticita: Při zahřátí na teplotu kolem 100 °C měkne a stává se snadno tvarovatelným. Po ochlazení si zachovává nový tvar.
Pevnost a pružnost: Na svou dobu byl velmi pevný a odolný proti nárazu, což bylo ideální pro biliárové koule nebo filmové pásy.
Průhlednost: Lze ho vyrobit jako čirý, průhledný materiál, což bylo klíčové pro fotografické a filmové aplikace.
Snadná barvitelnost: Bylo možné ho obarvit tak, aby imitoval luxusní přírodní materiály jako slonovina, jantar, želvovina nebo mramor.
Vysoká hořlavost: Jeho největší nevýhoda. Hoří velmi rychle a intenzivně.
Chemická nestabilita: Postupem času degraduje, zejména vlivem tepla, vlhkosti a UV záření. Uvolňuje přitom plynné oxidy dusíku, které v přítomnosti vlhkosti tvoří kyselinu dusičnou. Tento proces je autokatalytický (kyselina urychluje další rozklad).

💡 Využití

Před nástupem moderních plastů měl celuloid extrémně široké využití:

Filmový a fotografický průmysl: Jako podklad pro kinematografické pásy a svitkové filmy.
Spotřební zboží: Hřebeny, kartáče, rukojeti nožů a břitev, sponky do vlasů, šperky, brýlové obruby, knoflíky.
Hračky: Panenky, chrastítka a různé figurky.
Hudební nástroje: Trsátka pro kytary, povrchové úpravy akordeonů, části dechových nástrojů.
Kancelářské a technické potřeby: Pravítka, úhloměry, rýsovací trojúhelníky, těla plnicích per.
Sportovní vybavení: Původně biliárové koule, později míčky na stolní tenis.

⚠️ Nebezpečí a degradace

Práce s celuloidem a jeho archivace vyžaduje zvláštní opatření.

Požární riziko: Kvůli extrémní hořlavosti musí být historické celuloidové filmy skladovány ve speciálních, dobře větraných a chlazených prostorách, odděleně od jiných materiálů. Promítačky pro celuloidové filmy měly speciální protipožární uzávěry, které měly zabránit prohoření filmu do cívky.
Degradace: Rozkládající se celuloid je velkým problémem pro muzea a archivy. Proces degradace má několik fází:

   1.  Materiál začne uvolňovat zápach po kafru a později štiplavý zápach po kyselině dusičné.
   2.  Stává se lepkavým a začíná se na něm tvořit lepkavý, kyselý výpotek.
   3.  Materiál křehne, smršťuje se a praská.
   4.  Nakonec se rozpadne na hnědý, křehký prášek.

Kyselina uvolňovaná během rozkladu může poškodit i jiné předměty v okolí, například kovové části nebo papírové obaly. Proto je nutné celuloidové artefakty skladovat odděleně.

🌍 Dnešní využití a náhrady

Dnes je použití celuloidu velmi omezené a byl nahrazen moderními, bezpečnějšími a stabilnějšími plasty:

Acetát celulózy a polyester nahradily celuloid ve filmovém průmyslu.
Akryláty, polykarbonáty a PVC se používají pro výrobu spotřebního zboží.

Přesto celuloid zcela nevymizel. Stále se používá v několika specifických oblastech, kde jsou jeho unikátní vlastnosti ceněny:

Míčky na stolní tenis: Po mnoho desetiletí byl celuloid standardním materiálem pro výrobu pingpongových míčků kvůli své specifické pružnosti a odskoku. Ačkoliv se od roku 2014 přechází na plastové míčky (z polypropylenu), celuloidové se stále používají v některých soutěžích a mezi rekreačními hráči.
Hudební nástroje: Stále je oblíbený pro výrobu kytarových trsátek a pro dekorativní potahy (např. na bubny nebo akordeony), kde jeho vzhled a rezonanční vlastnosti jsou považovány za žádoucí.
Luxusní zboží: V omezené míře se používá pro výrobu exkluzivních plnicích per a jiných doplňků.

🧑‍🔬 Pro laiky: Co je to termoplast?

Představte si čokoládu. Když ji zahřejete, změkne a můžete ji nalít do formičky. Když zchladne, opět ztuhne a drží nový tvar. Kdybyste ji znovu zahřáli, proces se bude opakovat.

Termoplast funguje na velmi podobném principu. Je to typ plastu, který při zahřátí na určitou teplotu změkne nebo se stane tekutým a po ochlazení opět ztuhne. Tento proces je vratný, což znamená, že ho můžeme opakovat mnohokrát. Díky tomu se termoplasty dají snadno tvarovat vstřikováním do forem, lisováním nebo vytlačováním. Celuloid byl prvním takovým materiálem, který se dal snadno průmyslově zpracovávat. Mezi další známé termoplasty patří například PET (z kterého se dělají lahve), polyethylen (igelitové sáčky) nebo PVC (novodurové trubky).

Opakem termoplastů jsou termosety (např. bakelit nebo epoxidová pryskyřice), které po prvním zahřátí a vytvrzení trvale ztuhnou a nelze je znovu roztavit a tvarovat.

Šablona:Aktualizováno