ANÁLISIS E IDENTIFICACIÓN DE MATERIALES FÍLMICOS DERIVADOS DE LA CELULOSA MEDIANTE ESPECTROSCOPIA INFRARROJA TRANSFORMADA DE FOURIER (FTIR)

Los materiales fílmicos o película han sido el soporte exclusivo de las creaciones audiovisuales hasta casi mediados del siglo xx. Aunque la actitud respecto a estos documentos es su digitalización, los profesionales de las filmotecas tienen claro que la conservación de estas las obras en sus soportes originales es una de las prioridades. Los plásticos fílmicos derivados de la celulosa muestran una tendencia natural a la degradación, conocer su naturaleza y composición permite identificarlos y gestionar su conservación en las condiciones de almacenamiento que precisen. La espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (ftir) es una técnica empleada en la identificación de los grupos funcionales presentes en una muestra y plenamente aplicable al estudio de estos materiales plásticos.

Espectre d’infrarojos

1. Introducción

En la actualidad se pueden aplicar numerosas técnicas al estudio de los materiales plásticos. La espectrometría infrarroja por transformada de Fourier (ftir) constituye una de las técnicas más útiles para estudiar la composición de los plásticos derivados de la celulosa.

La espectrometría de infrarrojos es una técnica de espectrometría de absorción que utiliza la región infrarroja del espectro electromagnético. Se basa en el hecho de que los enlaces químicos de una sustancia determinada tienen unas frecuencias de vibración específicas que corresponden a unos determinados niveles de energía de la molécula. Estas frecuencias dependen de varios factores: forma de la molécula, de la superficie de energía potencial, la geometría molecular, de las masas atómicas y de los tipos de enlaces, entre otros.

Si la frecuencia de la luz que incide tiene la misma energía que la que precisa esa molécula para vibrar de algún modo, esa luz será absorbida y aparecerá en el espectro de infrarrojo si además, durante la vibración la molécula, tiene un cambio dipolar.

Con la espectrometría infrarroja por transformada de Fourier (ftiv) obtenemos un espectro de infrarrojos más rápidamente y de mayor nitidez. En lugar de registrar los datos variando la frecuencia de la luz infrarroja monocromática, se guía una luz, con todas las longitudes de onda de la pista, a través de un interferómetro pasando a través de la muestra y generando un interferograma. Al realizar una transformada de Fourier de la señal recogida obtenemos un espectro normal de infrarrojos. [1]

2. Materiales plásticos derivados de la celulosa

Los plásticos derivados de la celulosa fueron los primeros utilizados en la industria del cine y se obtenían modificando la estructura de la celulosa al sustituir los grupos hidroxilos (oh) de sus anillos por grupos nitro o acetato junto a la adicción de un plastificante, normalmente alcanfor para los nitratos y ftalato de dimetilo, triacetina y trifenil fosfato para los acetatos. Aunque estos materiales presentan unes características ideales para la proyección cinematográfica, son muy poco estables debido a la dificultad de ajustar el grado de sustitución (nitración y acetilación) y a la pérdida del plastificante.

2.1. El nitrato de celulosa o celuloide

El nitrato de celulosa o celuloide fue uno de los primeros plásticos artificiales y tiene unas cualidades mecánicas y ópticas ideales para los soportes fílmicos. es muy resistente a la tracción, la compresión y al desgaste pero es extremadamente inestable químicamente y muy inflamable, incluso auto inflamable y muy alterable con la luz solar. Este material procede de la reacción del ácido nítrico con el algodón en presencia también del ácido sulfúrico.

Molécula de nitrato de celulosa

2.2. Los acetatos o “safety film”

Los acetatos o “safety film” fueron los sustitutos del celuloide en la industria cinematográfica. El primer acetato, el diacetato, se obtenía con la sustitución del ácido nítrico por anhídrido acético, aunque este material tenía una gran tendencia a la absorción de humedad que provocaba la perdida de sus propiedades mecánicas. Fue en los años 40, cuando los fabricantes consiguieron unos materiales más estables: los triacetatos.

2.3. Diferenciación de los soportes fílmicos: nitratos y acetatos

Una correcta diferenciación de los distintos soportes plásticos es una labor muy importante y tremendamente necesaria para una adecuada conservación del patrimonio fílmico.

En principio no es una tarea sencilla, aunque muchas veces solo requiere una simple observación directa y una comparación con los conocimientos y los datos en la historia de la fabricación de película cinematográfica. No obstante, su elaboración y uso es una historia bastante confusa y no muy bien conocida que además presenta aspectos diferenciales en cada país.

En general, para separar adecuadamente soportes inflamables y de seguridad, los archivos deben partir de estudios fiables de los diferentes periodos de tránsito entre materiales y realizar un examen organoléptico rollo a rollo, atendiendo también a cada uno de los elementos montados en cada empalme.

Es más fácil diferenciar los nitratos de otros soportes celulósicos ya que existen diversos procedimientos para distinguirlos.

Para los distintos soportes plásticos de seguridad, el único procedimiento para su identificación, es la realización de un análisis químico.

Es totalmente necesaria la separación de los soportes de nitrato y acetato, estos soportes deben ser acondicionados y conservados en archivos diferenciados y en condiciones de conservación muy diferentes.

Los productos de degradación desprendidos por un determinado tipo de plástico pueden producir la degradación del resto dentro de un mismo archivo. [2]

3. Técnicas analíticas

Hay numerosas técnicas analíticas aplicables al estudio e identificación de estos materiales plásticos. Con estos estudios podemos identificar su composición y prever su comportamiento a medio y largo plazo.

Grupos característicos del nitrato de celulosa

Entre las técnicas más destacadas están la cromatografía de gases-espectrometría de masas (gc-ms) y la pirolisis cromatográfica de gases-espectrometría de masas (py-gc-ms), técnicas combinadas que permiten la separación e identificación de muestras complejas. También las técnicas de espectroscopia vibracional (ftir y ra- man), inaccesibles hasta hace poco para muchas instituciones, son mucho más precisas a la hora de identificar polímeros y otras sustancias como aditivos y cargas. aunque la espectroscopia raman es una técnica más limitada debido a la fluorescencia que presentan estas sustancias, con la espectroscopia ft- raman se ha intentado corregir estas interferencias y podemos considerar a las dos como técnicas complementarias.

Grupos característicos del acetato de celulosa

3.1. La espectroscopia ftir

Esta técnica, como se ha comentado, se basa en el estudio de los distintos modos de vibración de las moléculas provocados por la absorción de la radiación infrarroja, para esta técnica es del rango de 4000 a 400 cm-1.

Estas vibraciones que modifican la longitud y los ángulos del enlace pueden ser debidas a tensiones y/o deformaciones de estos enlaces de la molécula. La radiación debe ser la apropiada para producir la excitación y la correspondiente vibración de los distintos enlaces y además producir una variación de la carga, es decir, una modificación del momento dipolar.

El espectro de infrarrojos obtenido se debe comparar en una librería o archivo espectral y podremos, de esta forma, asociar una serie de bandas a cada uno de los grupos químico determinados sobretodo en la zona de alta energía y el resto de la estructura del compuesto en la zona fingerprint.

La espectroscopia infrarroja transformada de Fourier es, además, una técnica muy adecuada para la caracterización de materiales plásticos ya que tiene una mayor resolución espectral y precisa de una cantidad de muestra muy pequeña que no se deteriora en los análisis, por lo que la podremos utilizar varias veces.

La radiación debe pasar a través de la muestra y si eso no es posible tiene que ser convenientemente preparada. Normalmente se tritura en mortero de ágata en bromuro de potasio y se comprime en una pastilla de unos 13mm de diámetro. Cuando el material plástico tiene un comportamiento que impide esta técnica podemos disolver el polímero y mezclarlo con el kbr, una vez se haya disuelto el disolvente, y formar la pastilla con el analito.

Otra técnica alternativa, que no requiere preparación de muestra, es la espectroscopía infrarroja con reflexión total atenuada (ftir-atr). Aunque obtendremos un análisis superficial, es adecuado también para identificar los distintos materiales plásticos y otras sustancias como plastificantes y aditivos. [3]

4. Conclusiones

La identificación y diferenciación de los diferentes materiales plásticos utilizados en la industria cinematográfica es esencial a la hora de aplicar las correctas estrategias de conservación ya que, como sabemos, estos materiales pueden ser tremendamente inestables y además pueden generar productos de degradación que afectan a los demás elementos almacenados en el mismo lugar.

La correcta identificación del tipo de material plástico es importante, también, porque aporta datos e información sobre lo que hay registrado en él. La utilización de un determinado plástico nos permite situarlo en un determinado contexto cronológico.

REFERENCIAS

[1] pastor, j. jawhari, t y merino, j.c. caracterización de materiales polímeros mediante la utilización de la microespectroscopia vibracional (raman, ftir y ft-raman). revista iberoamericana de polímeros. vol. 4, septiembre 2003. departamento de física de la materia condensada escuela técnica superior de ingenieros industriales. universidad de valladolid. 47011. valladolid. españa.

[2] del amo, a. clasificar para preservar. madrid: filmoteca española. ministerio de educación y cultura., 2006.

[3] garcía fernández-villa, s. memoria para optar al grado de doctor bajo la dirección de la doctora margarita san andrés moya. los plásticos en el arte y el diseño hasta 1945: historia, tecnología, conservación e identificación. facultad de bellas artes. departamento de pintura. universidad complutense de madrid, 2010.

Bibliografía

catalina, f.; del amo, a. los soportes de la cinematografía/motion picture film stock. cuadernos de la filmoteca. núm. 6. madrid: filmoteca española. ministerio de eduación y cultura, 1999.

del amo, a. inspección técnica de materiales en el archivo de una filmoteca. cuadernos de la filmoteca española. núm. 3. madrid: filmoteca española. ministerio de eduación y cultura, 1996.

del amo, a. clasificar para preservar. madrid: filmoteca española. ministerio de educación y cultura., 2006.