ANÀLISI I IDENTIFICACIÓ DE MATERIALS FÍLMICS DERIVATS DE LA CEL·LULOSA MITJANÇANT ESPECTROSCÒPIA INFRAROJA TRANSFORMADA DE FOURIER (FTIR)

Els materials fílmics o pel·lícula han estat el suport exclusiu de les creacions audiovisuals fins gairebé a mitjans del segle XX. Tot i que l’actitud general envers aquests documents és la seva digitalització, els professionals de les filmoteques tenen clar que la conservació d’aquestes obres en els seus suports originals és una de les prioritats. Els plàstics fílmics derivats de la cel·lulosa presenten una tendència natural a la degradació, i conèixer-ne la natura i composició permet identificar-los i gestionar-ne la conservació segons les condicions d’emmagatzematge que requereixin. L’espectroscòpia infraroja amb transformada de Fourier (FTIR) és una tècnica emprada per identificar els grups funcionals presents en una mostra, i és plenament aplicable a l’estudi d’aquests materials plàstics.

Espectre d’infrarojos

1. Introducció

Actualment es poden aplicar numeroses tècniques a l’estudi dels materials plàstics. L’espectrometria infraroja per transformada de Fourier (FTIR) constitueix una de les tècniques més útils per estudiar la composició dels plàstics derivats de la cel·lulosa.

L’espectrometria d’infraroigs és una tècnica d’espectrometria d’absorció que utilitza la regió infraroja de l’espectre electromagnètic. Es basa en el fet que els enllaços químics d’una substància determinada tenen unes freqüències de vibració específiques que corresponen a determinats nivells d’energia de la molècula. Aquestes freqüències depenen de diversos factors: forma de la molècula, superfície d’energia potencial, geometria molecular, masses atòmiques i tipus d’enllaços, entre d’altres.

Si la freqüència de la llum incident té la mateixa energia que la que necessita una molècula per vibrar d’una manera determinada, aquesta llum serà absorbida i apareixerà en l’espectre d’infraroig, sempre que, durant la vibració, la molècula presenti un canvi de moment dipolar.

Amb l’espectrometria infraroja per transformada de Fourier (FTIR), obtenim un espectre d’infraroigs de manera més ràpida i amb més nitidesa. En lloc de registrar les dades variant la freqüència d’una llum infraroja monocromàtica, es guia una llum amb totes les longituds d’ona a través d’un interferòmetre, que passa per la mostra i genera un interferograma. En realitzar una transformada de Fourier de la senyal recollida, s’obté un espectre normal d’infraroigs. [1]

2. Materials plàstics derivats de la cel·lulosa

Els plàstics derivats de la cel·lulosa van ser els primers utilitzats en la indústria del cinema i s’obtenien modificant l’estructura de la cel·lulosa substituint els grups hidroxil (OH) dels seus anells per grups nitro o acetat, juntament amb l’addició d’un plastificant: normalment càmfora per als nitrats, i ftalat de dimetil, triacetina i fosfat de trifenil per als acetats. Tot i que aquests materials presenten característiques ideals per a la projecció cinematogràfica, són molt poc estables a causa de la dificultat d’ajustar el grau de substitució (nitració i acetilació) i a la pèrdua del plastificant.

2.1. El nitrat de cel·lulosa o cel·luloide

El nitrat de cel·lulosa o cel·luloide va ser un dels primers plàstics artificials, i té unes qualitats mecàniques i òptiques ideals per als suports fílmics. És molt resistent a la tracció, la compressió i al desgast, però és extremadament inestable químicament i molt inflamable, fins i tot auto inflamable i molt sensible a la llum solar. Aquest material prové de la reacció de l’àcid nítric amb el cotó, en presència també d’àcid sulfúric.

Molècula de nitrat de cel·lulosa

2.2. Els acetats o “safety film”

Els acetats, o “safety film”, van ser els substituts del cel·luloide en la indústria cinematogràfica. El primer acetat, el diacetat, s’obtenia substituint l’àcid nítric per anhídrid acètic, tot i que aquest material tenia una gran tendència a absorbir humitat, cosa que provocava la pèrdua de les seves propietats mecàniques. Va ser als anys 40 quan els fabricants van aconseguir uns materials més estables: els triacetats.

2.3. Diferenciació dels suports fílmics: nitrats i acetats

Una correcta diferenciació dels diferents suports plàstics és una tasca molt important i absolutament necessària per a una conservació adequada del patrimoni fílmic.

En principi, no és una tasca senzilla, tot i que moltes vegades només cal una simple observació directa i una comparació amb els coneixements i les dades sobre la història de la fabricació de la pel·lícula cinematogràfica. No obstant això, la seva elaboració i ús constitueixen una història bastant confusa i poc coneguda, amb diferències segons el país.

En general, per separar correctament els suports inflamables dels de seguretat, els arxius han de partir d’estudis fiables sobre els diferents períodes de transició entre materials, i realitzar un examen organolèptic rotlle a rotlle, atenent també a cada un dels elements muntats a cada empalmament.

És més fàcil diferenciar els nitrats dels altres suports cel·lulòsics, ja que existeixen diversos procediments per distingir-los.

Per als diferents suports plàstics de seguretat, l’únic procediment per identificar-los és la realització d’una anàlisi química.

És totalment imprescindible la separació dels suports de nitrats i acetats. Aquests suports han de ser acondicionats i conservats en arxius diferenciats i en condicions de conservació molt diferents.

Els productes de degradació alliberats per un determinat tipus de plàstic poden provocar la degradació de la resta si es conserven en un mateix arxiu. [2]

3. Tècniques analítiques

Hi ha nombroses tècniques analítiques aplicables a l’estudi i identificació d’aquests materials plàstics. Amb aquests estudis podem identificar-ne la composició i preveure el seu comportament a mig i llarg termini.

Grups característics del nitrat de cel·lulosa

Entre les tècniques més destacades hi ha la cromatografia de gasos-espectrometria de masses (GC-MS) i la piòlisi cromatogràfica de gasos-espectrometria de masses (Py-GC-MS), tècniques combinades que permeten la separació i identificació de mostres complexes. També les tècniques d’espectroscòpia vibracional (FTIR i Raman), fins fa poc inaccessibles per a moltes institucions, són molt més precises a l’hora d’identificar polímers i altres substàncies com additius i càrregues. Tot i que l’espectroscòpia Raman és una tècnica més limitada a causa de la fluorescència que presenten aquestes substàncies, amb l’espectroscòpia FT-Raman s’ha intentat corregir aquestes interferències, i podem considerar ambdues com a tècniques complementàries.

Grups característics de l’acetat de cel·lulosa

3.1. L’espectroscòpia FTIR

Aquesta tècnica, com ja s’ha comentat, es basa en l’estudi dels diferents modes de vibració de les molècules provocats per l’absorció de la radiació infraroja, que en aquest cas es troba en el rang de 4000 a 400 cm⁻¹.

Aquestes vibracions, que modifiquen la longitud i els angles dels enllaços, poden ser degudes a tensions i/o deformacions dels enllaços de la molècula. La radiació ha de tenir la energia adequada per produir l’excitación i la vibració corresponent dels enllaços, i a més, generar una variació de la càrrega, és a dir, una modificació del moment dipolar.

L’espectre d’infraroigs obtingut s’ha de comparar amb una biblioteca o arxiu espectral, i així es poden associar una sèrie de bandes a cadascun dels grups químics determinats, especialment a la zona d’alta energia, i identificar la resta de l’estructura del compost a la zona fingerprint.

L’espectroscòpia infraroja per transformada de Fourier és, a més, una tècnica molt adequada per a la caracterització de materials plàstics, ja que ofereix una resolució espectral alta i només requereix una quantitat molt petita de mostra, que no es deteriora durant l’anàlisi, per la qual cosa pot reutilitzar-se diverses vegades.

La radiació ha de passar a través de la mostra, i si això no és possible, cal preparar-la adequadament. Normalment es trituren les mostres en un morter d’àgata amb bromur de potassi (KBr) i es comprimeixen en una pastilla d’uns 13 mm de diàmetre. Quan el material plàstic té un comportament que impedeix aquesta tècnica, es pot dissoldre el polímer i mesclar-lo amb KBr un cop evaporat el dissolvent, per formar la pastilla amb l’analit.

Una tècnica alternativa, que no requereix preparació de mostra, és l’espectroscòpia infraroja amb reflexió total atenuada (FTIR-ATR). Tot i que ofereix una anàlisi superficial, també és adequada per a la identificació de materials plàstics i d’altres substàncies com plastificants i additius. [3]

4. Conclusions

La identificació i diferenciació dels diferents materials plàstics utilitzats en la indústria cinematogràfica és essencial a l’hora d’aplicar les estratègies de conservació adequades, ja que, com sabem, aquests materials poden ser molt inestables i, a més, poden generar productes de degradació que afecten la resta d’elements emmagatzemats al mateix lloc.

La correcta identificació del tipus de material plàstic també és important perquè aporta dades i informació sobre el que s’hi ha registrat. L’ús d’un determinant plàstic ens permet situar-lo en un context cronològic determinat.

REFERÈNCIES

[1] Pastor, J.; Jawhari, T.; Merino, J.C. Caracterización de materiales polímeros mediante la utilización de la microespectroscopía vibracional (Raman, FTIR y FT-Raman). Revista Iberoamericana de Polímeros. Vol. 4, setembre 2003. Departament de Física de la Matèria Condensada. Escola Tècnica Superior d’Enginyers Industrials. Universitat de Valladolid. 47011. Valladolid. Espanya.

[2] Del Amo, A. Classificar per preservar. Madrid: Filmoteca Espanyola. Ministeri d’Educació i Cultura, 2006.

[3] García Fernández-Villa, S. Memòria per optar al grau de doctor sota la direcció de la doctora Margarita San Andrés Moya. Els plàstics en l’art i el disseny fins al 1945: història, tecnologia, conservació i identificació. Facultat de Belles Arts. Departament de Pintura. Universitat Complutense de Madrid, 2010.

Bibliografia

Catalina, F.; Del Amo, A. Els suports de la cinematografia / Motion Picture Film Stock. Quaderns de la Filmoteca. Núm. 6. Madrid: Filmoteca Espanyola. Ministeri d’Educació i Cultura, 1999.

Del Amo, A. Inspecció tècnica de materials a l’arxiu d’una filmoteca. Quaderns de la Filmoteca Espanyola. Núm. 3. Madrid: Filmoteca Espanyola. Ministeri d’Educació i Cultura, 1996.

Del Amo, A. Classificar per preservar. Madrid: Filmoteca Espanyola. Ministeri d’Educació i Cultura, 2006.