ELS MATERIALS PLÀSTICS: EL CEL·LULOIDE O NITRAT DE CEL·LULOSA 

Negatiu de cel·luloide de principis del segle XX

Els materials plàstics van ser els únics suports de la indústria cinematogràfica fins a mitjans del segle XX. Les imatges en moviment es registraven i es reproduïen sobre unes cintes de material plàstic transparent, recobertes per una capa sòlida composta per gelatines i pels materials sensibles formadors de la imatge.

Aquests materials plàstics es poden dividir en dos grups:

• • Plàstics artificials derivats de la cel·lulosa: nitrats i acetats
  • Plàstics sintètics: polièster, policarbonat…

ELS PLÀSTICS FÍLMICS DERIVATS DE LA CEL·LULOSA

Els materials plàstics derivats de la cel·lulosa eren assequibles i abundants (la cel·lulosa és un dels elements més abundants de la natura) i presenten, a més, unes característiques molt adequades que permeten el registre i la reproducció d’imatges i so:

• • L’estabilitat dimensional d’aquestes tires de material plàstic, primes i estretes, és imprescindible per al seu pas per la maquinària de projecció i per mantenir l’estreta vinculació amb la capa d’emulsió que suporta. Quan el suport plàstic augmenta les seves dimensions, encara que sigui de forma imperceptible, es produeixen ondulacions i es perd la superfície plana. Aquesta és una situació bastant perillosa, ja que es poden produir trencaments greus si la pel·lícula circula de manera incorrecta pels rodets i guies dentades. Els efectes de contracció serien igualment perillosos.
  • Aquests plàstics també presenten una alta resistència a la tracció (uns 600 kg/cm² de secció). Aquesta qualitat és més que suficient perquè es puguin manipular correctament i tenir un moviment òptim dins de les màquines.
  • A diferència de les cintes dels posteriors sistemes magnètics, els suports fílmics requereixen un cert grau de rigidesa per suportar l’arrossegament dels rodets dentats de les màquines de projecció de forma totalment plana, i alhora resistir la calor de la làmpada en projectar-se breument cada fotograma. Aquesta rigidesa és característica de l’estructura del polímer, en combinació amb l’addició d’un plastificant en el moment de la seva fabricació.
  • Al mateix temps, la flexibilitat d’aquests plàstics permet que la cinta es pugui enrotllar sobre si mateixa, de manera que, en un espai relativament petit, podem tenir més de 3.000 metres de pel·lícula.
  • Aquest material fílmic ha de ser necessàriament transparent. Amb només un 5% de dispersió de la llum que rep i un índex de refracció d’aproximadament un 1,5%, aquestes pel·lícules presenten les qualitats òptiques indispensables, sempre que ni la degradació estructural ni l’absorció d’humitat modifiquin aquests paràmetres.

Rotlles de nitrat de cel·lulosa i pastilles de càmfora

Aquests suports van ser els primers utilitzats en la indústria del cinema i s’obtenien modificant l’estructura de la cel·lulosa en substituir els grups hidroxils (OH) dels anells moleculars per grups nitro o acetat.

La cel·lulosa és el biopolímer més abundant de la natura i es troba a les parets de les cèl·lules vegetals. És un polisacàrid estructural de les plantes, és a dir, forma part dels teixits de sosteniment. El percentatge de cel·lulosa de la fusta és aproximadament del 50%, en canvi el cotó presenta un percentatge superior al 90%. A causa de l’abundància dels grups hidroxils, la cel·lulosa hauria de ser soluble en aigua, però, gràcies a l’espaiament regular d’aquests grups, no ho és. Tot i que és lleugerament higroscòpica, els seus enllaços intermoleculars són tan forts que la fan impermeable i insoluble en aigua.

Les fonts exclusives utilitzades per obtenir cel·lulosa amb finalitats químiques són les borradures de cotó i la polpa de fusta. Les borradures de cotó utilitzades per obtenir plàstics són les fibres més curtes obtingudes de les llavors, ja que les més llargues s’utilitzen en la indústria tèxtil. En canvi, per obtenir la cel·lulosa de la polpa de fusta es necessita realitzar un procés d’extracció química.

La cel·lulosa pot degradar-se en diferents medis. La degradació hidrolítica catalitzada per un àcid condueix a la glucosa. Per oxidació es poden obtenir una gran varietat de productes oxicel·lulòsics. Aquesta oxidació pot presentar-se en diferents punts de la molècula, amb ruptura o no de la cadena.

Els productes de reacció de la cel·lulosa són els d’addició i formació d’èsters i èters. En aquests materials, els grups hidroxils es reemplacen per altres grups, i el grau de substitució és el nombre mitjà de grups substituïts per unitat de glucosa. Un derivat totalment substituït té un grau de substitució 3. Això significa que els productes comercials tindran un valor de substitució que dependrà del seu ús final, però que evidentment sempre serà inferior a tres.

La facilitat de reacció del grup hidroxil ve condicionada en gran part per la seva posició dins de la cadena i en l’estructura fibrosa. La velocitat de les reaccions ve determinada pel tipus de reactiu i és molt més gran en les zones amorfes que en les cristal·lines. També és convenient controlar les condicions perquè la substitució es faci de la manera més uniforme possible, és a dir, que tots els grups hidroxils tinguin les mateixes possibilitats de reacció. Si això no passa, les molècules que es troben a la superfície de la cel·lulosa reaccionaran substituint tots els seus grups hidroxils, mentre que a l’interior gairebé no hi haurà reacció.

EL CEL·LULOIDE O NITRAT DE CEL·LULOSA

El nitrat de cel·lulosa o cel·luloide va ser un dels primers plàstics artificials. Té unes qualitats mecàniques i òptiques ideals per als suports fílmics. Si es conforma en làmines d’unes 140 micres de gruix, deixa passar gairebé el 95% de la llum blanca. El material del cel·luloide procedeix de la reacció de l’àcid nítric amb el cotó en presència d’àcid sulfúric. És un plàstic molt resistent a la tracció, compressió i desgast, però com a contrapartida és extremadament inflamable, fins i tot auto inflamable, i també molt alterable amb la llum solar.

La nitrocel·lulosa o cotó pólvora va sorgir a partir de les investigacions dirigides a la cerca de nous explosius, i conserva gran part de la seva inestabilitat química. Va ser sintetitzada per primera vegada el 1846, tot i que anys abans ja es feien experiments amb patates i àcid nítric. Va ser Christian Friedrich Schönbein, professor de la Universitat de Basilea, qui va substituir les patates per cotó hidròfil i hi va afegir àcid sulfúric, després d’observar com cremava un drap de cotó amb què havia netejat una barreja d’àcid nítric i sulfúric.

El 1869, els fabricants de boles de billar Phelan i Collander van oferir una recompensa de 10.000 dòlars a qui trobés un substitut de l’ivori, que començava a escassejar. Els germans Hyatt, després de molts intents, van descobrir que barrejant nitrat de cel·lulosa amb càmfora s’obtenia un material termoplàstic, dur, resistent a l’aigua, als olis i als àcids, indistinguible de l’ivori original i que es podia motllejar i laminar en calent i mecanitzar en fred.

El 1889, George Eastman va començar a utilitzar cel·luloide en forma de cinta com a suport per a pel·lícules fotogràfiques i més tard per a les pel·lícules del Quinetoscopi d’Edison. Eastman Kodak va fabricar pel·lícula de cel·luloide fins a 1951 i aquest plàstic va ser abandonat com a suport fílmic, i fins i tot eliminat pels nombrosos accidents que provocava en cinemes i magatzems de pel·lícules.

A causa del seu caràcter extremadament inflamable, ha de ser emmagatzemat, transportat i eliminat seguint els codis i regulacions prescrits per la NFPA 40: Standard for the Storage and Handling of Cellulose Nitrate Film.

Nina de nitrat de cel·lulosa. Aquest tipus de nines es va prohibir a partir de 1940 pel seu caràcter inflamable.
https://vintage-celluloid-collectibles.com/

El cel·luloide s’obté mitjançant la nitració de la cel·lulosa original, encara que el grau de substitució per a la producció de pel·lícules de cel·luloide es manté en nivells baixos, al voltant de 1,9. Com a plastificant s’utilitzava habitualment càmfora, que també actua com a retardant de flama. Aquesta substància és extremadament volàtil, fet que compromet la conservació física del cel·luloide.

Abans de la nitració, cal reduir el contingut d’aigua de les bales de cotó obrint-les i fent-hi passar aire calent, per tal que el procés es dugui a terme correctament.

La fórmula estàndard per produir nitrat de cel·lulosa amb un contingut del 11% de nitrogen és la següent: 25% d’àcid nítric, 55% d’àcid sulfúric i 20% d’aigua. Les bales de cotó s’immersen en aquesta barreja i seguidament es escorren, estabilitzen, blanquegen i renten. Finalment es deshidraten amb alcohol mitjançant una premsa, se’ls afegeix càmfora i se’ls dona la forma adequada.

El cel·luloide no té bones propietats com a aïllant elèctric i és molt inestable químicament. Els efectes més perceptibles són la descomposició i la inflamabilitat. La seva descomposició produeix calor, fins al punt que pot arribar a combustionar, i el fet que contingui una gran quantitat d’oxigen en la seva estructura fa que no necessiti oxigen exterior per continuar cremant, per la qual cosa és totalment impossible apagar un rotlle de pel·lícula en flames.

A més, els gasos emesos durant la combustió i descomposició d’aquest material són tòxics i perillosos, i per tant els cel·luloides s’han d’emmagatzemar en llocs aïllats i ventilats.

La descomposició del nitrat de cel·lulosa comença des del mateix moment de la seva fabricació. Es podria dir que és una degradació endògena i que, siguin quines siguin les condicions de conservació, tots els nitrats es descompondran a llarg termini. Els enllaços N-O dels grups nitro comencen a fragmentar-se i produeixen òxids nitrósos, que en combinació amb la humitat es converteixen en àcid nítric. Encara que al principi la descomposició es desenvolupi lentament, els productes de degradació actuen com a catalitzadors, accelerant i precipitante el procés, generalment des de les espirals centrals on els gasos no poden escapar.

També pot iniciar-se una descomposició exògena, normalment associada a l’acció de la humitat i la temperatura. En aquest cas, el procés s’originarà al costat del rotlle que toca el fons de l’envàs o en empalmaments i plecs on es pot condensar la humitat.

Els arxius fílmics, després d’una observació acurada, estableixen diverses fases en el procés de descomposició d’aquest material:

• • Fase 1: Descomposició iniciada

  El material, tot i presentar un aspecte normal, és lleugerament humit al tacte. Alguns fotogrames poden estar afectats amb zones acolorides i/o esvaïdes.

  • Fase 2: Descomposició greu

  El suport és lleugerament enganxós i en girar-lo sona com si alguna cosa s’estigués desenganxant. En espirals en contacte s’observen taques i zones transparents on les imatges s’han esvaït.

  • Fase 3: Descomposició molt greu

  El suport és enganxós i les imatges tacades i/o esvaïdes s’estenen al llarg de diversos metres, i ja no seran recuperables excepte algun fotograma aïllat.

  • Fase 5: Final

  El rotlle s’ha transformat en un bloc sòlid i fràgil i acabarà convertint-se en pols.

Rotlle de nitrat en la fase final de descomposició que en dificulta la manipulació

En la descomposició dels nitrats, són determinants les condicions d’emmagatzematge, sobretot: la humitat, la temperatura i la ventilació.

La quantitat de gasos alliberats depèn directament de la temperatura: si reduïm la temperatura a 3 °C, es redueix un 90% la producció de diòxid de nitrogen.

La relació entre humitat i degradació no és tan evident com en el cas de la temperatura, però una manca de ventilació pot fer que tots els paràmetres de degradació s’accelerin i precipitin la descomposició.

Aquests materials han de separar-se de la resta de la col·lecció i emmagatzemar-se en sales climatitzades, ventilades i ignífugues, i sobretot ser inspeccionats periòdicament per començar a detectar els possibles signes de deteriorament.

Amb el test de l’alizarina vermella, descrit per Alfonso del Amo, podem determinar el temps que falta perquè s’iniciï la fase activa d’una descomposició. El procediment és el següent:

Acidificació del paper i del rotlle de nitrat per l’acció de la humitat

• • S’extreu una mostra de nitrat d’entre 6 i 10 mil·límetres de diàmetre i es col·loca en un tub d’assaig que posteriorment es tanca hermèticament.
  • S’enfonsa una tira de paper absorbent en una solució d’alizarina vermella i es deixa assecar. Es col·loca aquesta tira de paper absorbent envoltant el tap del tub de manera que penetri dins el tub i surti cap a l’exterior alhora.
  • Es col·loca el tub en un bany al vapor de xilè a 134 °C i s’observa la velocitat del canvi de color del paper, des del rosa inicial fins al groc pàl·lid.

La velocitat d’aquest canvi és l’indicadora de les perspectives de conservació d’aquell nitrat, i es poden donar tres situacions:

• • Si el canvi de color es produeix abans d’una hora, el material està en perill de descomposició i cal actuar amb urgència.
  • Si triga entre una i dues hores, convé controlar aquest material i repetir l’assaig abans de dos anys.
  • Si el canvi de color es produeix en un temps superior a dues hores, es pot considerar que el material està estable i es pot tornar a revisar abans de cinc anys. (Del Amo, 2006)

BIBLIOGRAFIA

• • DEL AMO, A. Inspección técnica de materiales en el archivo de una filmoteca. Cuadernos de la Filmoteca. Núm. 3. Madrid: Filmoteca Española. Ministerio de Educación y Cultura, 1996.
  • DEL AMO, A. Clasificar para preservar. Madrid: Filmoteca Española. Ministerio de Educación y Cultura, 2006.
  • SMITHER, R.; SUROWIEC, C. This Film is Dangerous: A Celebration of Nitrate Film. Brussels: Fédération International des Archive du Film (FIAF), 2002. ISBN 2-9600-2960-7