Nitrocelulosa

• Los filtros de membrana hechos de una malla de hilos de nitrocelulosa con diversas porosidades se utilizan en procedimientos de laboratorio para la retención de partículas y la captura de células en soluciones líquidas o gaseosas y, a la inversa, para obtener filtrados libres de partículas. ^{[ 14 ]}
• Una lámina de nitrocelulosa , membrana de nitrocelulosa o papel de nitrocelulosa es una membrana adhesiva que se utiliza para inmovilizar ácidos nucleicos en Southern blots y Northern blots . También se utiliza para la inmovilización de proteínas en Western blots y microscopía de fuerza atómica ^{[ 15 ]} debido a su afinidad no específica por los aminoácidos . La nitrocelulosa se utiliza ampliamente como soporte en pruebas de diagnóstico donde se produce la unión antígeno-anticuerpo; por ejemplo, pruebas de embarazo , pruebas de albúmina en orina y pruebas de PCR . La glicina y los iones cloruro hacen que la transferencia de proteínas sea más eficiente.
• Las pruebas de radón para detectar grabados de trazas alfa utilizan nitrocelulosa.
• Adolph Noé desarrolló un método para pelar bolas de carbón utilizando nitrocelulosa. ^{[ 16 ]}
• Se utiliza para recubrir naipes y para unir grapas en grapadoras de oficina .

• En 1846, se descubrió que la celulosa nitrada era soluble en éter y alcohol . La solución se denominó colodión y pronto se utilizó como apósito para heridas. ^{[ 17 ] [ 18 ]}
• En 1851, Frederick Scott Archer inventó el proceso de colodión húmedo como sustituto de la albúmina en las primeras emulsiones fotográficas , uniendo haluros de plata fotosensibles a una placa de vidrio. ^{[ 19 ]}
• El papel ignífugo que usan los magos son hojas de papel compuestas de nitrocelulosa pura, que arden casi instantáneamente con un destello brillante, sin dejar ceniza ni humo.
• Como soporte para claves criptográficas de un solo uso , hacen que la eliminación de la clave sea completa, segura y eficiente.
• Se aplica laca de nitrocelulosa mediante centrifugación sobre discos de aluminio o vidrio, y luego se corta un surco con un torno para crear discos de vinilo únicos, que se utilizan como matrices para la prensada o para su reproducción en discotecas. Se les conoce como discos de acetato .
• Según el proceso de fabricación, la nitrocelulosa se esterifica en distintos grados. Las pelotas de tenis de mesa , las púas de guitarra y algunas películas fotográficas tienen niveles de esterificación bastante bajos y arden relativamente despacio, dejando algunos residuos carbonizados.

Hacia 1846, Christian Friedrich Schönbein , un químico germano-suizo, descubrió una formulación más práctica. ^{[ 23 ]} Mientras trabajaba en la cocina de su casa en Basilea , derramó una mezcla de ácido nítrico (HNO₃ ₎ y ácido sulfúrico (H₂SO₄ ) _{sobre la mesa. Tomó el paño más cercano, un delantal de algodón, y lo limpió. Colgó el delantal en la puerta de la estufa para que se secara, y tan pronto como estuvo seco, se produjo un destello al encenderse el delantal. Su} método de preparación fue el primero en ser ampliamente utilizado.

El método consistía en sumergir una parte de algodón fino en quince partes iguales de una mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico. Tras dos minutos, se retiraba el algodón y se lavaba con agua fría para ajustar el nivel de esterificación y eliminar cualquier residuo ácido. A continuación, el algodón se secaba lentamente a una temperatura inferior a 40  °C (104  °F). Schönbein colaboró ​​con el profesor de Frankfurt Rudolf Christian Böttger , quien había descubierto el proceso de forma independiente ese mismo año.

Por coincidencia, un tercer químico, el profesor de Brunswick FJ Otto, también había producido algodón pólvora en 1846 y fue el primero en publicar el proceso, para gran decepción de Schönbein y Böttger. ^{[ 24 ]}

John Hall & Son obtuvo los derechos de patente para la fabricación de algodón pólvora en 1846, y la producción industrial del explosivo comenzó un año después en una fábrica construida expresamente para ello en Marsh Works , Faversham, Kent . El proceso de fabricación no se comprendía bien y se implementaron pocas medidas de seguridad. Una grave explosión en julio, que causó la muerte de casi dos docenas de trabajadores, provocó el cierre inmediato de la planta. La fabricación de algodón pólvora cesó durante más de 15 años hasta que se pudo desarrollar un procedimiento más seguro. ^{[ 25 ]}

El químico británico Frederick Augustus Abel desarrolló el primer proceso seguro para la fabricación de algodón pólvora, que patentó en 1865. Los tiempos de lavado y secado de la nitrocelulosa se extendieron a 48 horas y se repitieron ocho veces. La mezcla de ácidos se modificó a dos partes de ácido sulfúrico por una de ácido nítrico. La nitración se puede controlar ajustando las concentraciones de ácido y la temperatura de reacción. La nitrocelulosa es soluble en una mezcla de etanol y éter hasta que la concentración de nitrógeno supera el 12 %. La nitrocelulosa soluble, o una solución de la misma, a veces se denomina colodión . ^{[ 26 ]}

El algodón pólvora que contenía más del 13 % de nitrógeno (a veces llamado nitrocelulosa insoluble) se preparaba mediante la exposición prolongada a ácidos calientes y concentrados ^{[ 26 ]} para un uso limitado como explosivo de voladura o para ojivas de armas submarinas como minas navales y torpedos . ^{[ 27 ]} La ​​producción segura y sostenida de algodón pólvora comenzó en las fábricas de pólvora Waltham Abbey Royal Gunpowder Mills en la década de 1860, y el material se convirtió rápidamente en el explosivo dominante, convirtiéndose en el estándar para las ojivas militares, aunque seguía siendo demasiado potente para ser utilizado como propulsor. Finalmente se prepararon mezclas de colodión más estables y de combustión más lenta utilizando ácidos menos concentrados a temperaturas más bajas para la pólvora sin humo en armas de fuego . La primera pólvora sin humo práctica hecha de nitrocelulosa, para armas de fuego y munición de artillería, fue inventada por el químico francés Paul Vieille en 1884.

Julio Verne veía con optimismo el desarrollo del algodón pólvora. Hizo referencia a esta sustancia varias veces en sus novelas. Sus aventureros portaban armas de fuego que utilizaban este material. En su obra De la Tierra a la Luna , el algodón pólvora se usó para lanzar un proyectil al espacio.

Debido a su aspecto esponjoso y casi blanco, los productos de nitrocelulosa a menudo se denominan algodones, por ejemplo, algodón lacado, algodón celuloide y algodón pólvora. ^{[ 4 ]}

El algodón pólvora se fabricaba originalmente con algodón (como fuente de celulosa), pero los métodos actuales utilizan celulosa altamente procesada procedente de pulpa de madera . Si bien el almacenamiento del algodón pólvora es peligroso, los riesgos que presenta pueden minimizarse almacenándolo humedecido con diversos líquidos, como alcohol. Por este motivo, los registros sobre el uso del algodón pólvora que datan de principios del siglo XX se refieren a él como «algodón pólvora húmedo».

La potencia del algodón pólvora lo hacía idóneo para las explosiones. Como propulsor, generaba aproximadamente seis veces más gases que un volumen igual de pólvora negra , además de producir menos humo y menos calor.

El algodón pólvora se utilizó en minas navales y cargas explosivas durante la Guerra Civil Estadounidense . Su uso limitado durante la guerra se debió a que no se desarrollaron métodos de producción seguros hasta después del conflicto. Además, el algodón pólvora podía descomponerse durante su almacenamiento, con consecuencias desastrosas.

Durante la Primera Guerra Mundial , las autoridades británicas tardaron en introducir nuevas granadas , y los soldados en el frente improvisaron llenando latas de raciones con algodón pólvora , chatarra y una mecha básica. ^{[ 28 ]}

Investigaciones posteriores indicaron la importancia de lavar el algodón acidificado. La nitrocelulosa sin lavar (a veces llamada pirocelulosa) puede incendiarse y explotar espontáneamente a temperatura ambiente , ya que la evaporación del agua produce una concentración de ácido sin reaccionar. ^{[ 27 ]}

Los incendios desastrosos relacionados con el celuloide o "película de nitrato" se convirtieron en sucesos regulares en la industria cinematográfica durante la era del cine mudo y durante muchos años después de la llegada del cine sonoro . ^{[ 31 ]} Los incendios de proyectores y la combustión espontánea de metraje de nitrato almacenado en bóvedas de estudios y en otras estructuras fueron a menudo culpados durante la primera mitad del siglo XX de destruir o dañar gravemente los cines, infligiendo muchas lesiones graves y muertes, y de reducir a cenizas los negativos maestros y las copias originales de decenas de miles de títulos de pantalla, ^{[ 32 ]} convirtiendo muchos de ellos en películas perdidas . Incluso cuando el material de nitrato no iniciaba el incendio, las llamas de otras fuentes se propagaban a grandes colecciones de películas cercanas, produciendo incendios intensos y altamente destructivos.

En 1914 —el mismo año en que Goodwin Film recibió $5,000,000 de Kodak por infracción de patente— incendios de películas de nitrato incineraron una parte significativa de la historia temprana del cine de los Estados Unidos. Solo en ese año, ocurrieron cinco incendios muy destructivos en cuatro estudios importantes y una planta de procesamiento de películas. Millones de pies de película se quemaron el 19 de marzo en la Eclair Moving Picture Company en Fort Lee, Nueva Jersey . ^{[ 33 ]} Más tarde ese mismo mes, muchos más rollos y latas de película de negativos y copias también se quemaron en Edison Studios en la ciudad de Nueva York, en el Bronx. El 13 de mayo, un incendio en la "fábrica de películas" Colonial Hall de Universal Pictures en Manhattan consumió otra extensa colección. ^{[ 34 ] [ 35 ]} Una vez más, el 13 de junio en Filadelfia, un incendio y una serie de explosiones se produjeron dentro de la bóveda de películas de 186 metros cuadrados (2000 pies cuadrados) de la Lubin Manufacturing Company y rápidamente destruyeron prácticamente todo el catálogo de ese estudio anterior a 1914. ^{[ 36 ]} Luego, un segundo incendio afectó a la Edison Company en otra ubicación el 9 de diciembre, en su complejo de procesamiento de películas en West Orange, Nueva Jersey . Ese incendio catastrófico comenzó dentro de un edificio de inspección de películas y causó más de $7,000,000 en daños a la propiedad ($ 225,000,000 en la actualidad). ^{[ 37 ]} Incluso después de que la tecnología cinematográfica cambió, los archivos de películas antiguas siguieron siendo vulnerables; el incendio de la bóveda de MGM de 1965 quemó muchas películas que tenían décadas de antigüedad.

El uso de película de nitrocelulosa volátil para películas llevó a muchos cines a ignifugar sus salas de proyección con revestimientos de pared de amianto . Estas adiciones tenían como objetivo prevenir o al menos retrasar la propagación de las llamas más allá de las áreas de proyección. Un vídeo de formación para proyeccionistas incluía imágenes de la ignición controlada de una bobina de película de nitrato, que continuó ardiendo incluso completamente sumergida en agua. ^{[ 38 ]} Una vez encendida, es extremadamente difícil de extinguir. A diferencia de la mayoría de los demás materiales inflamables, la nitrocelulosa no necesita una fuente de aire para seguir ardiendo, ya que contiene suficiente oxígeno en su estructura molecular para mantener la llama. Por esta razón, sumergir la película en llamas en agua puede no extinguirla, e incluso podría aumentar la cantidad de humo producido. ^{[ 39 ]} Debido a las precauciones de seguridad pública, el Ejecutivo de Salud y Seguridad del Reino Unido prohíbe hasta el día de hoy el transporte de película de nitrato por correo o transporte público, así como su eliminación con la basura doméstica. ^{[ 40 ]}

Los incendios en cines causados ​​por la ignición de películas de nitrocelulosa también eran frecuentes. En Irlanda, en 1926, se le atribuyó la tragedia del cine Dromcolliher en el condado de Limerick, donde murieron 48 personas. En 1929, en el cine Glen de Paisley, Escocia , un incendio relacionado con una película causó la muerte de 69 niños. Hoy en día, la proyección de películas de nitrato es poco común y normalmente está muy regulada, requiriendo amplias precauciones, incluyendo capacitación adicional en seguridad e higiene para los proyeccionistas. Un proyector especial certificado para películas de nitrato presenta numerosas modificaciones, entre ellas, el alojamiento de los carretes de alimentación y recogida en gruesas cubiertas metálicas con pequeñas ranuras para permitir el paso de la película. El proyector también se modifica para alojar varios extintores con boquillas dirigidas a la compuerta de la película. Los extintores se activan automáticamente si un trozo de película cerca de la compuerta comienza a arder. Si bien esta activación probablemente dañaría o destruiría una parte importante de los componentes del proyector, contendría el fuego y evitaría daños mucho mayores. También puede ser necesario que las salas de proyección cuenten con cubiertas metálicas automáticas para las ventanas de proyección, evitando así la propagación del fuego al auditorio . Actualmente, el Teatro Dryden del Museo George Eastman es uno de los pocos teatros del mundo capaces de proyectar películas de nitrato de forma segura y las exhibe regularmente al público. ^{[ 41 ] [ 42 ]} El BFI Southbank de Londres es el único cine del Reino Unido con licencia para proyectar películas de nitrato. ^{[ 43 ]}

El uso de la película de nitrato y su potencial inflamable no eran problemas limitados al ámbito del cine o la fotografía comercial. La película también se utilizó durante muchos años en medicina, donde su peligrosidad era más acuciante, especialmente en su aplicación a la radiografía . ^{[ 8 ]} En 1929, varias toneladas de película de rayos X almacenada se incendiaron por el vapor de una tubería de calefacción rota en la Clínica Cleveland en Ohio . Esa tragedia cobró 123 vidas durante el incendio y más muertes varios días después, cuando las víctimas hospitalizadas fallecieron por inhalar cantidades excesivas de humo de la película en llamas, que estaba impregnada de gases tóxicos como dióxido de azufre y cianuro de hidrógeno . ^{[ 44 ] [ 45 ]} Incendios similares en otras instalaciones médicas impulsaron el creciente desuso de la película de nitrocelulosa para rayos X en 1933, casi dos décadas antes de que se suspendiera su uso para películas cinematográficas en favor de la película de acetato de celulosa , más conocida como "película de seguridad".

Se descubrió que la nitrocelulosa se descomponía gradualmente, liberando ácido nítrico y catalizando aún más la descomposición (hasta convertirse en un polvo inflamable). Décadas más tarde, se descubrió que el almacenamiento a bajas temperaturas era un medio para retrasar estas reacciones indefinidamente. Muchas películas producidas a principios del siglo XX se perdieron debido a esta desintegración acelerada y autocatalizada o a incendios en los almacenes de los estudios, y muchas otras fueron destruidas deliberadamente para evitar el riesgo de incendio. La recuperación de películas antiguas es un problema importante para los archivistas cinematográficos (véase conservación de películas ).

La película de nitrocelulosa fabricada por Kodak se puede identificar por la presencia de la palabra "nitrate" en letras oscuras a lo largo de un borde; la palabra solo en letras claras sobre un fondo oscuro indica que proviene de un negativo original o una copia de proyección de nitrato, pero la película en sí puede ser una copia posterior o un negativo de copia, realizada en película de seguridad. La película de acetato fabricada durante la época en que todavía se usaban películas de nitrato estaba marcada como "Safety" o "Safety Film" a lo largo de un borde en letras oscuras. Las películas de 8 , 9,5 y 16  mm , destinadas a uso amateur y otros usos no cinematográficos, nunca se fabricaron con una base de nitrato en Occidente, pero existen rumores de que  se produjo película de nitrato de 16 mm en la antigua Unión Soviética y China. ^{[ 46 ]}

El nitrato dominó el mercado de la película cinematográfica de 35 mm de uso profesional  desde los orígenes de la industria hasta principios de la década de 1950. Si bien la película de seguridad a base de acetato de celulosa, en particular el diacetato de celulosa y el propionato de acetato de celulosa, se producía en el calibre para uso a pequeña escala en aplicaciones de nicho (como la impresión de anuncios y otros cortometrajes para permitir su envío por correo sin necesidad de precauciones de seguridad contra incendios), las primeras generaciones de base de película de seguridad tenían dos grandes desventajas en comparación con el nitrato: era mucho más caro de fabricar y considerablemente menos duradero en proyecciones repetidas. El costo de las precauciones de seguridad asociadas con el uso de nitrato era significativamente menor que el costo de usar cualquiera de las bases de seguridad disponibles antes de 1948. Estos inconvenientes fueron finalmente superados con el lanzamiento de la película a base de triacetato de celulosa por Eastman Kodak en 1948. ^{[ 47 ]} El triacetato de celulosa reemplazó al nitrato como la base principal de la industria cinematográfica muy rápidamente. Aunque Kodak había descontinuado algunos tipos de película de nitrato anteriormente, dejó de producir varias películas en rollo de nitrato en 1950 y cesó la producción de  película cinematográfica de nitrato de 35 mm en 1951. ^{[ 48 ]}

La ventaja crucial del triacetato de celulosa sobre el nitrato era que no presentaba mayor riesgo de incendio que el papel (a menudo se le denomina "no inflamable": esto es cierto, pero es combustible, aunque no de forma tan volátil ni peligrosa como el nitrato), a la vez que su coste y durabilidad eran prácticamente iguales. Se mantuvo en uso casi exclusivo en todos los grosores de película hasta la década de 1980, cuando la película de poliéster / PET comenzó a sustituirlo en la impresión intermedia y de liberación. ^{[ 49 ]}

El poliéster es mucho más resistente a la degradación del polímero que el nitrato o el triacetato. Aunque el triacetato no se descompone de una manera tan peligrosa como el nitrato, está sujeto a un proceso conocido como desacetilación, a menudo apodado "síndrome del vinagre" (debido al olor a ácido acético de la película en descomposición) por los archivistas, que hace que la película se encoja, se deforme, se vuelva quebradiza y finalmente inutilizable. ^{[ 50 ]} El PET, como el mononitrato de celulosa, es menos propenso a estirarse que otros plásticos disponibles. ^{[ 49 ]} A finales de la década de 1990, el poliéster había reemplazado casi por completo al triacetato para la producción de elementos intermedios e impresiones de liberación.

El triacetato sigue utilizándose para la mayoría de los negativos de cámara porque se puede empalmar de forma "invisible" con disolventes durante el montaje del negativo, mientras que la película de poliéster se suele empalmar con parches de cinta adhesiva, que dejan marcas visibles en la zona del fotograma. Sin embargo, el empalme ultrasónico en la zona de la línea del fotograma puede ser invisible. Además, la película de poliéster es tan resistente que no se rompe bajo tensión y puede causar daños graves a los costosos mecanismos de la cámara o el proyector en caso de atasco de la película, mientras que la película de triacetato se rompe fácilmente, reduciendo el riesgo de daños. Muchos se oponían al uso de poliéster para las copias de estreno por este motivo, y porque las empalmadoras ultrasónicas son muy caras, fuera del alcance de muchos cines pequeños. En la práctica, sin embargo, esto no ha resultado ser un problema tan grave como se temía. De hecho, con el creciente uso de sistemas automatizados de larga duración en los cines, la mayor resistencia del poliéster ha supuesto una ventaja significativa para reducir el riesgo de que una proyección se vea interrumpida por una rotura de la película.

A pesar de sus riesgos de autooxidación, el nitrato sigue siendo muy valorado, ya que la solución madre es más transparente que las soluciones madre de reemplazo, y las películas antiguas utilizaban plata más densa en la emulsión. La combinación da como resultado una imagen notablemente más luminosa con una alta relación de contraste. ^{[ 51 ]}