Historia de los polímeros: usos del celuloide

El material moldeable de John Welsey Hyatt, el primer termoplástico verdadero, se basó en el nitrato de celulosa mercurial. Una aplicación como las bolas de billar hechas de un material inflamable y a veces explosivo era, obviamente, problemática.

Material moldeable nitrato de celulosa

El impacto involucrado en el juego producía un sonido similar al disparo de un arma, lo que no era una cualidad deseable al jugar billar en los salones del oeste, donde todos estaban armados. La adición de alcanfor como disolvente preferido para controlar las propiedades mecánicas del material no hizo nada para reducir los peligros asociados con el material.

Pero Hyatt y su hermano Isaiah reconocieron el potencial del nuevo material para competir con el caucho. En los cincuenta años que transcurrieron entre el momento en que el caucho natural fue disuelto en disolventes y se utilizó para producir ropa impermeable y el momento de la invención del celuloide, el caucho pasó de ser una curiosidad a convertirse en un material que ofrecía una vía rápida para el desarrollo de nuevos mercados.

En 1822 la demanda mundial de caucho era de 31 toneladas; para 1870 había crecido a 9100 toneladas. Si bien esto era minúsculo en comparación con lo que sucedería cuando la industria automotriz comenzó a adoptar el caucho para neumáticos a principios de siglo, este nivel inicial de crecimiento dio lugar a una organización de productores de caucho, que logró ponerse de acuerdo en el propósito de establecer precios muy altos para el material y los productos que se fabricaban a partir de él.

La innovación del celuloide en la industria dental

Uno de estos productos eran las placas dentales para hacer dentaduras postizas. Los hermanos Hyatt trataron de que las compañías de caucho se interesaran por el uso de celuloide.

Mientras que en el mundo de hoy pensamos que el caucho y los plásticos están estrechamente relacionados, en la década de 1870 la industria del caucho vio el nuevo termoplástico como una amenaza significativa para su dominio en el mercado.

Métodos de procesamiento del celuloide

Con el fin de introducir el celuloide en la práctica dental, los Hyatt tuvieron que competir en lugar de cooperar con las compañías de caucho. Para hacer productos a partir de celuloide, John Wesley Hyatt creó varios métodos de procesamiento para formar el material, incluido el moldeo por compresión y la extrusión de pistón.

Pero tal vez el método de procesamiento más importante inventado por Hyatt fue el dispositivo diseñado específicamente para hacer placas dentales. Esta máquina consistía en un cilindro que se estrechaba en un extremo a una boquilla.

Este cilindro estaba rodeado por una camisa llena de aceite y calentada con gas. El extremo opuesto del cilindro contenía un pistón y un tornillo que se podía girar con una palanca para forzar el material fundido a través de la boquilla calentada. En otras palabras, una máquina de moldeo por inyección.

Rivalidad y retos en la adopción del celuloide

La competencia entre el gremio del caucho y la naciente industria termoplástica se centró en el hardware dental. Ambos materiales poseían inconvenientes que los condenarían al fracaso en nuestra era moderna.

Dentaduras postizas de caucho con sabor al azufre utilizado para curar el material; celuloide con sabor de alcanfor, que se usaba para controlar su viscosidad y propiedades mecánicas. El celuloide prometía romper el oligopolio del caucho y bajar los precios drásticamente.

Pero el celuloide era susceptible a la deformación a temperaturas elevadas asociadas con las bebidas calientes, un problema de rendimiento obvio que la industria del caucho estaba muy feliz de explotar. Y cada vez que el mercado del caucho parecía estar amenazado por el nuevo material, el gremio del caucho circulaba rumores sobre problemas de salud con el celuloide, matices de las tácticas de miedo actuales con respecto a la percepción pública de los materiales plásticos. Pero a diferencia de la publicidad negativa de hoy, estos ataques vinieron desde dentro de la industria de los polímeros.

A pesar de los desafíos que enfrentaba el celuloide, algunos inversores de Nueva York mostraron interés en respaldar su desarrollo, con la condición de que Hyatt trasladara su operación de Albany al área de la ciudad de Nueva York. La nueva planta se estableció en Newark en 1872. Tres años más tarde, la conocida volatilidad del material se puso de manifiesto cuando la fábrica se incendió y ardió hasta los cimientos en cuestión de pocas horas.

A pesar de este revés y las consecuencias publicitarias aseguradas por la industria del caucho, el celuloide encontró un mercado como sustituto de los materiales tradicionalmente utilizados en joyería como hueso, mármol, carey, cuerno y marfil, y en productos de cuidado personal como peines y soportes para cepillos. Una aplicación muy exitosa se encontró en los cuellos y puños de camisa.

La moldeabilidad del material permitió que se presionara contra una tela para replicar el patrón de la tela en la superficie del polímero blanco. Luego podría convertirse en sustitutos menos costosos para cuellos y puños de lino reales.

Esto, por supuesto, dio lugar a historias apócrifas y quizás verdaderas que circularon por la industria del caucho sobre personas que se acercaban demasiado a un fuego o tocaban su puño con un cigarrillo o cigarro encendido, con resultados desastrosos.

El rayón, una tela a base de nitrocelulosa formada en filamentos delgados, fue otra creación de finales del siglo 19 que puso de manifiesto los peligros de este primer polímero cuando se usa en prendas de vestir.

El rayón original era tan inflamable que obtuvo el nombre irónicamente humorístico y no tan políticamente correcto de “seda de suegra”. El nombre rayón persiste hoy y el material todavía se basa en celulosa; sin embargo, se procesa de una manera diferente y ya no es inflamable.

Del colodión a la fotografía: transformando la industria

El conflicto entre la utilidad y la volatilidad de las químicas basadas en el nitrato de celulosa tomó otras formas. Uno de los primeros usos del colodión, la forma de nitrato de celulosa disuelto en éter y alcohol, fue como película para proteger las placas fotográficas de vidrio.

Alexander Parkes había concebido la idea de hacer una estructura autoportante que pudiera producir fotografías sin la necesidad de la placa de vidrio.

A través de una serie de desarrollos durante las siguientes cuatro décadas, George Eastman y sus colegas desarrollaron la química para una película autoportante, con las propiedades mecánicas necesarias basadas en el colodión, mediante los avances en química originados dentro de la Compañía Celuloide, de Hyatt.

Por supuesto, estas historias nunca son tan sencillas como parecen a primera vista. Eastman solicitó su patente sobre la película flexible en marzo de 1889 y fue otorgada un mes después. Sin embargo, en 1887, un sacerdote episcopal llamado Hannibal Goodwin, persona sin formación científica o educación en química, se había acercado a la Compañía Celuloide, vecina de su iglesia, en busca de ayuda para reemplazar las diapositivas de vidrio para sus conferencias regulares sobre temas religiosos en su iglesia de Newark, Nueva Jersey.

Sus esfuerzos produjeron una película viable hecha de celuloide y solicitó una patente para ella dos años antes de que Eastman presentara la suya. Sin embargo, por razones perdidas en la historia, la patente solo fue emitida hasta 1898.

Esto provocó el inevitable conflicto. Goodwin demandó a Eastman por una parte de las ganancias que la compañía Eastman Kodak había obtenido por la venta de su película durante casi una década.

Aunque Eastman era de origen humilde, para entonces disponía de recursos económicos y mantuvo el pleito en los tribunales hasta 1914. Entre tanto, Goodwin había vendido la empresa Goodwin Film and Camera Company, fundada por él, y había fallecido en 1900. Pero el juicio se resolvió a favor de Goodwin, en beneficio de sus herederos y de la empresa a la que había vendido los derechos de patente.

La película de celuloide fue adoptada por Thomas Edison y otros como el material de elección para imágenes en movimiento cuando el siglo 19 llegaba a su fin.

La inflamabilidad del nitrato de celulosa fue una vez más evidente. Los primeros años del cine están llenos de incidentes en los que las luces brillantes y calientes de los proyectores encendían la película atascada en el proyector.

Los primeros cines ardían con frecuencia, y muchas personas morían en el incendio o por el pánico que provocaba. El comentario hecho en 1919 por el juez del Tribunal Supremo, Oliver Wendell Holmes, Jr., sobre gritar “¡fuego!” en una sala de cine abarrotada de gente, probablemente se relacionaba con el hecho de que estos sucesos estaban muy presentes en la mente de la gente de aquella época.

Los materiales a base de celulosa representaron un primer paso importante en la historia de los polímeros, y volveremos a ellos en una entrega posterior. Si bien representaban una manipulación ingeniosa de una química natural, todavía no constituían un verdadero material sintético. En nuestro próximo artículo discutiremos ese desarrollo.