Celuloidas – plastmasių prosenelis

Kartą amerikietis tipografijos darbininkas Džonas Chejetas1) pamatė Niujorko firmos „Fellow and Collander“ skelbimą apie 10 tūkst. dolerių premiją už dirbtinės medžiagos biliardo rutuliams, galinčios pakeisti deficitinį dramblio kaulą, išradimą. Džonas prisiminė neseną atvejį, fotojuosta kai nusiplėšęs piršto odą, nuėjo į vaistinę, kad ant žaizdos užsidėtų kolodijaus*) plėvelę. Atsitiko taip, kad buteliukas nuvirto, o iš jo išsipylęs kolodijus*) sukietėjo. Ir Džonas pagalvojo, ar tos medžiagos negalima panaudoti rutulių gamybai? Ir ėmėsi ieškoti tvirtą medžiagą sudarančio nitrotirpalo. Kartu su broliu dėmesį atkreipė į kamparą – ir jiems pavyko.

Jie įsigijo A. Parkes‘o2) „parkesino“ patentą, o jau 1869 m. Dž. Chejetas1) užregistravo celuloido patentą, o po dviejų metų brolių įkurtas fabrikas pradėjo gaminti pirmąją pasaulyje plastmasę. O Džonas tebetęsė išradimus. Po 34 m. jis jau turėjo per 200 patentų, tarp kurių buvo vandens valymo, cukraus gamybos iš cukranendrių, ratukiniai padai. O Celuloidas žvilgsnį nuo biliardo nukreipė į fotomeną.

1881 m. F. Furtjė3) pasiūlė gaminti celuloidines fotojuosteles. 1887 m. H. Gudvinas4) gavo gamybos patentą, o 1888 m. D. Istmenas5) panaudojo iš celuloido pagamintą kinojuostą. Ir jau 1889 m. jis kartu su pagalbininku H. Raichenbachu6) sukūrė technologiją masinei kinojuostų gamybai. Po kurio laiko gimė ir kinematografas.

Celuloidas suvaidino savo vaidmenį ir technikos vystymesi. 1905 m. buvo užpatentuotas saugaus stiklo metodas kai du įprastinius stiklus sujungia celuloido lapas. 1912 m. E. Benediktusas7) (Spinozos palikuonis) pradėjo pramoninę „tripleksų“ gamybą. Pagrindinis nitroląstelienos trūkumas – labai lengvai užsiliepsnoja. Anglų chemikai E. Bivenas8) ir Č. Krosas9) nusprendė to išvengti ir pasinaudojo celiuliozės acetatu (acto rūgšties eteriu) ir jau 1894 m. sukūrė patogų ląstelienos acetilizavimo procesą. Jo dėka vokiečių chemikas A. Eichengriunas10) sukūrė „nedegų celuloidą“ – celoną. Celuloido laku per Pirmąjį pasaulinį karą buvo padengiami „Albatroso“ firmos lėktuvų fiuzeliažai.
Taip nuo celuloido prasidėjo įvairiausių plastmasių gamyba.

Taip pat skaitykite:
Popieriaus paslaptys
Popierius – civilizacijos atrama

*) Kolodijus (kolodionas; gr. kollodes - „tąsus, lipnus“) – degus, klampus piroksilino tirpalas eteryje arba alkoholyje, išdžiūvęs virstantis plona plėvele (dar vadinamas „nitroceliulioze“, „celiuliozės nitratu“, „užsiplieskiančiu popieriumi“, „patrankų kamšalu“). Jo yra du pagrindiniai variantai: lankstus ir nelankstus. Lankstus dažnai naudojamas medicininiams tikslams (žaizdų užklijavimui) arba pritvirtinimams. Nelankstus neretai naudojamas teatro makiažui. Atrastas 1847 m. Dž. Meinardo. 1851 m. F. Arčeris kolodijų ant stiklo panaudojo fotoatvaizdo (Ambrotipijaus) gavimui – taip atpigindams fotoplokštelių gamybą (lyginant su dagerotipu).

Kodėl popierius gelsta?

Nesunku atskirti senus laikraščius, žurnalus ar knygas nuo naujų – jie nežymiai patamsėję ar pageltę. Negi seniau popierių gamino truputį gelsvu ar su rudu atspalviu?! O gal laikui bėgant kažkas vyksta su popieriumi? Bet kas? Gal pagelsta nuo drėgmės? O gal nuo dulkių? Ar paveikia kokie nors mikroorganizmai? Aišku, visa tai turi poveikį, tačiau didžiausia priežastis kitur. Didžiausias kaltininkas – deguonis! O ore jo nei daug, nei mažai – apie 20%. Pageltusi knyga

Čia reikia prisiminti, kad popieriaus pagrindas yra celiuliozė, kurią gamina iš medienos arba makulatūros, o tai polimeras, sudarytas iš daugelio gliukozės molekulių. Iš celiuliozės gijų sudarytos augalinių ląstelių sienelės, tačiau tos gijos tiesiogiai nesijungia – jas kartu išlaiko lgninas, dar vienas gana sudėtingos struktūros polimeras. Ligninas susluoksniuoja celiuliozės gijas visomis kryptimis – ir būtent to dėka augalų ląstelių sienelės tokios patvarios ir standžios.

Gaminant popierių, medieną pirmiausia susmulkina ir apdoroja cheminias reagentais, kad celiliozės gijos atsiskirtų. Gaminant aukštos kokybės popierių stengiamasi jį išvalyti nuo lignino (ir kitų priemaišų), kad liktų tik celiuliozė, bespalvė ir gerai atspindinti šviesą. Tada į išvalytą celiuliozę deda specialių klijų, krakmolo, įvairių dervų, sutvirtinančių celiuliozės gijas, padidinančias baltumą ir užtikrinančias tvirtumą, lygumą, minkštumą ir kitas norimas savybes. Tačiau vis tik kažkiek lignino lieka. Palaipsniui jis ima oksiduotis sąlytyje su ore esančiu deguonimi.

Lignino molekulėje labai daug žiedų iš šešių anglies atomų, - ir ne paprastų, o aromatinių. Šiuose žieduose anglies atomai ne tik sujungti tarpusavyje („pagaliukais“), bet dar ir susitarę organizuoti kažką panašaus į „broliškus žiedus“. Tuo tikslu kiekvienas iš anglies atomų bendram naudojimui atidavė po vieną elektroną – dėl to ryšiai žiede tapo patvaresni ir tokį Lignino struktūra brolišką junginį tampa sunkoka pertraukti. Užtat iš šalies prie žiedo galima prijungti kokius nors kitus atomus ar molekulių fragmentus, nuo ko pats žiedas visai nenukenčia, tačiau gavus „antsvorio“, jo savybės kažkiek pakinta. Pvz., kaip molekulė su aromatiniais žiedais sąveikauja su šviesa. Tačiau kaip nuo to priklauso spalva?!

Kai mes stebime vaivorykštę, matom 7 pagrindines spalvas – būtent jos ir sudaro baltą saulės šviesą. O tada saulėtą dieną pažvelkite į baltą popieriaus lapą – aišku, jis bus baltas. O tai reiškia, kad lapas vienodai atspindėjo visas septynias sudedamąsias šviesos komponentes. O kas nutiktų, jei pavyktų iš krintančių į lapą spindulių „išimti“ vieną kurią spalvą (moksliškai kalbant, spektrą)? Tada popierius įgautų kažkokį atspalvį. O jei atimsim kokias 6 spalvas, palikę, tarkim, tik raudoną – lapas mums bus raudonos spalvos. O tuo atveju, jei lapas sugeria visas spalvas, jis mums atrodo kaip juodas.

Dabar grįžkime prie lignino molekulių su žiedais. Kai jas jau kažkiek „pakandžiojo“ deguonis, jos jau ima sugerti kai kurias spalvas (spektro dalis) - ir mes išvystame gelsvoką ar rudoką atspalvius.

Lignino oksidacijai pakanka deguonies, nes pats deguonis yra pakankamai chemiškai aktyvus. Tačiau reakcija vyksta greičiau, jei popieriaus lapas paliktas šviesoje. Ligninas gana patvari medžiaga, t.y. jame cheminiai ryšiai stabilūs, o tai reiškia, kad, susidarant cheminiams ryšiams, buvo išlaisvinta gana nemažai energijos. Ryšiai su deguonimi tampa dar stabilesniais, tačiau deguoniui, kad sudarytų naują ryšį, reikia pertraukti ankstesnį. O tam senąjį ryšį reikia „išjudinti“, sumažinti jo stabilumą. Energiją tokiam „išklibinimui“ ir suteikia šviesa, kuriai veikiant deguoniui lengviau įsiskverbti į ligniną. Todėl ir knygų, laikraščių smarkiau gelsta kraštai, viršeliai, viršutiniai puslapiai.

Dėl panašios priežasties tamsėja ir perpjautos kai kurios daržovės ar vaisiai (apie tai žr. >>>>>).
Taip pat skaitykite:
Popieriaus paslaptys
Popierius – civilizacijos atrama

Trumpos biografijos

1) Džonas Chejetas (John Wesley Hyatt, 1837-1920) – amerikiečių išradėjas, labiausiai žinomas celuloido, pirmojo pramoninio plastiko, išradimu, užpatentuotą 1869 m. Tai padarė ieškodamas pakaitalo brangiam dramblio kaului, naudojamam biliardo rutuliams. Jo išradimo ypatybė ta, kad buvo sukurtas kieta nitroceliuliozės medžiaga. 1870 m. jis įkūrė „Albany Dental Plate Co“, tarp kitų dalykų gaminusią biliardo rutulius, dirbtinius dantis ir pianino klavišus. Panašią medžiagą Anglijoje sukūrė D. Spill‘as, 1877-84 m. bylinėjęsis su Dž. Chejetu.

2) Aleksandras Parkesas (Alexander Parkes, 1813-1890) – anglų metalurgas, išradėjas, sukūręs pirmąjį dirbtinį plastiką. 1846 m. patentavo gumos vulkanizacijos procesą; 1856 m. – parkesiną, pirmąjį termoplastiką (celuloidą), pademonstruotą 1862 m. Londono parodoje ir kt. - viso 66 patentus. Jo padėjėjas D. Spill’as vėliau patobulino parkesiną sukurdamas ksilonitą.

3) Fransua Furtjė (Francois Alphonse Fortier, 1825-1882) – prancūzų fotografas, SFP įkūrėjas (1854).

4) Hanibalas Gudvinas (Hannibal Williston Goodwin, 1822-1900) – JAV dvasininkas, 1887 m. užpatentavęs skaidrios, lanksčios susukamos fotojuostelės iš nitroceliuliozės gamybos būdą. Ji naudota T. Edisono kinetoskope, skirtame judančių vaizdų rodymui. Su atradimu jis baigė ir dvasininko darbą. Patentas buvo parduotas „Ansco”, kuri 1914 m. laimėjo bylą prieš “Kodak”.

5) Džordžas Istmanas (George Eastman, 1854-1932) – amerikiečių biznierius, išradėjas, „Eastman Kodak“ įkūrėjas, filantropas (ypač pasižymėjęs pagalba stomatologijos klinikoms). Gyvenimo pabaigoje sunkiai susirgo ir nusižudė.
1880 m. pradėjo pardavinėti fotoplokšteles, o 1883 m. pasiūlė ruloninę fotojuostelę, tinkančią beveik visiems fotoaparatams, skirtiems stiklinėms plokštelėms. 1888 m. išleido pirmą „Kodak“ markės fotoaparatą – ir tais metais „Kodak“ užregistravo kaip prekės ženklą. O susukamos fotojuostelės pasekme tapo T. Edisono išrasta kinojuosta, gauta perpus perpjovus fotojuostelę.

6) Henris Reichenbachas (Henry H. Reichenbach, ) – šiuolaikinės susukamos fotojuostelės išradėjas. 1886 m. buvo rekomenduotas Dž. Istmanui, kuriam reikėjo mokslinės pagalbos kuriant naują susukumą fotojusotelę, ir po 2 m. jau pateikė sprendimą nitroceliuliozės ir medžio spirito pagrindu. 1889 m. jį užpatentavo (bei įkūrė savo PMC kompaniją), o Dž. Istmanas išsiėmė atskirą patentą. 1896 m. Reichenbachas paliko PMC įkurdamas fotoaparatų kompaniją „Alta“.

7) Eduardas Benediktusas (Edouard Benedictus, 1879- 1930) – prancūzų chemikas, išradęs laminuotą (neperšaunamą ir saugų) stiklą. Taip pat buvo dailininku, kūriusiu art deco vaizdus.
Atrado atsitiktinai 1903 m., kai lipdamas kopėčiomis nuo lentynos netyčia numetė stiklinę kolbą su celiuliozės nitratu. Kolba sudužo, tačiau šukės vis tiek laikėsi kartu, daugiau ar mažiau išlaikydamos formą – mat buvo pasidengusios išgaravusio skysčio plėvele. Jis ėmė eksperimentuoti ir netrukus sukūrė saugų stiklą (tripleksą). Tačiau juo susidomėjo tik Pirmojo pasaulinio karo metu, kai imta naudoti dujokaukių stiklų gamybai. 1919 m. jį automobiliams ėmė naudoti H. Fordas.

8) Edvardas Bivenas (Edward John Bevan, 1856-1921) – anglų chemikas. 1885 m. susipažino su Č. Krosu ir abu 1888 m. paskelbė straipsnį, tapusį standartu popieriaus gamybai. 1892 m. su K. Bidlu užpatentavo viskozę, tapusę pagrindu ir celofano gamybai. M. 1894 su Č. Krosu užregistravo patentą celiuliozės acetatui, tapusiu pagrindu pramoninei jo gamybai.

9) Čarlis Krosas (Charles Frederick Cross1855-1935, ) – britų chemikas. Susidomėjęs celiuliozę, ėmė bendradarbiauti su E. Bivenu, su kuriuo užpatentavo celiuliozės acetatą.

10) Artūras Eichengriunas (Arthur Eichengrun, 1867-1949) – žydų kilmės vokiečių chemikas, išradėjas. Sukūrė labai efektyvų vaistą nuo gonorėjos (Ptotargol), naudotą 50 m. iki antibiotikų sukūrimo. Jis prisidėjo ir peie aspirino sukūrimo, nors to nuopelnus prisiėmė F. Hofmanas. Taip pat buvo plastmasių pionieriumi, su T. Becker’iu 1903 m. sukūręs pirmą tirpų celiuliozės acetatą (celitą) ir jo gamybos procesą. Pirmojo pasaulinio karo metu sukūrė nedegų celiuuliozės acetato laką (celoną), svarbų aeronautikai. Prisidėjo fotografijai sukurdamas celiuliozės acetato juostelės gamybos procesą (patentuotą su T. Bekeriu).
Karo metu 14 mėn. praleido koncentracijos stovykloje, tačiau išgyveno.

Pusfabrikačiai
Stikliniai laidai
Metro etalonas
Kaip veikia daiktai?
Pasaulis yra netikras?
Tai matėte ne kartą...
Kompiuterių poveikis mums
Atsiradimai ir paaiškinimai
Senas, bet mielas dviratis
Popierius – civilizacijos atrama
Pasakykite tai mano avatarui
Tas saldus saldus cukrus
Elektra, kol dar nebuvo vartotojų
Kelionė po cheminių elementų lentelę
Kodėl matematikoje nežinomąjį žymi „x“?
Degtukai – trumpas, bet svarbus gyvenimas
Kodėl chemikai nemėgsta J ir Q?
Ženklo savarankiškumo doktrina
Šarvuotųjų automobilių pirmeiviai
Mokslas apie garbanas
Zingeris ir jo siuvamoji
Robotai - dirbtiniai žmonės
Laikrodžiai mūsų kūne
Kas išrado telefoną?
Garo tramdytojas
Popieriaus paslaptys
Mano sielos grobikai
Kam Elizai Internetas?
Informacijos ekologija
Vartiklis