Celluloïde - Celluloid

Les celluloïdes sont une classe de matériaux produits en mélangeant de la nitrocellulose et du camphre , souvent avec des colorants et d'autres agents ajoutés. Autrefois beaucoup plus courant pour son utilisation comme film photographique avant l'avènement de méthodes plus sûres, les utilisations contemporaines courantes du celluloïd sont les balles de tennis de table , les instruments de musique, les peignes, le matériel de bureau et les médiators .

Histoire

Le celluloïd est né en 1856, lorsqu'Alexander Parkes a créé la Parkesine, généralement considérée comme le premier thermoplastique . En 1869, Daniel Spill , qui avait repris l'entreprise de Parkes, rebaptisa Parkesine en Xylonite. La même année, John Wesley Hyatt l'a breveté au US Patent Office sous le nom de Celluloid. Le celluloïd était facile à mouler et à façonner, et il a d'abord été largement utilisé pour remplacer l' ivoire .

L'utilisation principale était dans les industries du film et de la photographie, qui n'utilisaient que du film celluloïd avant l'adoption du film de sécurité en acétate dans les années 1950. Le celluloïd est hautement inflammable, difficile et coûteux à produire et n'est plus largement utilisé.

Nitrocellulose

Les plastiques à base de nitrocellulose sont légèrement antérieurs au celluloïd. Le collodion , inventé en 1848 et utilisé comme pansement et émulsion pour les plaques photographiques, est séché en un film de type celluloïd.

Alexandre Parkes

Vieux films celluloïd

Le premier celluloïd en tant que matériau en vrac pour former des objets a été fabriqué en 1855 à Birmingham , en Angleterre, par Alexander Parkes , qui n'a jamais pu voir son invention se concrétiser, après la faillite de son entreprise en raison des coûts de mise à l'échelle. Parkes a breveté sa découverte sous le nom de Parkesine en 1862 après s'être rendu compte qu'un résidu solide restait après l'évaporation du solvant du collodion photographique.

Parkes l'a breveté comme imperméabilisant de vêtements pour tissus tissés la même année. Plus tard, Parkes a présenté Parkesine à l'Exposition internationale de 1862 à Londres, où il a reçu une médaille de bronze pour ses efforts. L'introduction de la Parkesine est généralement considérée comme la naissance de l' industrie des plastiques . La parkésine était fabriquée à partir de cellulose traitée avec de l'acide nitrique et un solvant . Il est souvent appelé ivoire synthétique. La société Parkesine a cessé ses activités en 1868. Les photos de Parkesine sont détenues par la Plastics Historical Society de Londres. Il y a une plaque sur le mur du site de Parkesine Works à Hackney , Londres.

John Wesley Hyatt

Dans les années 1860, un Américain, John Wesley Hyatt , acquiert le brevet de Parkes et commence à expérimenter le nitrate de cellulose dans le but de fabriquer des boules de billard , qui jusque-là étaient en ivoire . Il a utilisé du tissu , de la poussière d'ivoire et de la gomme laque et, le 6 avril 1869, a breveté une méthode pour recouvrir les boules de billard avec l'ajout de collodion. Avec l'aide de Peter Kinnear et d'autres investisseurs, Hyatt a formé l' Albany Billiard Ball Company (1868-1986) à Albany, New York , pour fabriquer le produit. En 1870, John et son frère Isaiah ont breveté un procédé de fabrication d'un « matériau semblable à une corne » avec l'inclusion de nitrate de cellulose et de camphre. Alexander Parkes et Daniel Spill (voir ci-dessous) ont répertorié le camphre lors de leurs expériences précédentes, appelant le mélange résultant « xylonite », mais ce sont les frères Hyatt qui ont reconnu la valeur du camphre et son utilisation comme plastifiant pour le nitrate de cellulose. Isaiah Hyatt a surnommé son matériau « celluloïd » en 1872.

Daniel Spill et litiges juridiques

Newark, New Jersey, complexe de production industrielle de la Celluloid Company (vers 1890)

L'inventeur anglais Daniel Spill avait travaillé avec Parkes et formé la Xylonite Co. pour reprendre les brevets de Parkes, décrivant les nouveaux produits en plastique comme de la Xylonite . Il s'est opposé aux réclamations des Hyatt et a poursuivi les frères dans un certain nombre d'affaires judiciaires entre 1877 et 1884. Initialement, le juge a donné raison à Spill, mais il a finalement été jugé qu'aucune des parties ne détenait de réclamation exclusive et que le véritable inventeur du celluloïd/ la xylonite était Alexander Parkes, en raison de sa mention du camphre dans ses expériences et brevets antérieurs. Le juge a décidé que toute fabrication de celluloïd pouvait continuer à la fois dans la société britannique de xylonite de Spill et dans la société de fabrication de celluloïd de Hyatts.

Stylo celluloïd et argent sterling .

Le nom Celluloid a en fait commencé comme une marque de commerce de Celluloid Manufacturing Company, d'abord d'Albany, NY, et plus tard de Newark, New Jersey , qui fabriquait les celluloïdes brevetés par John Wesley Hyatt. Hyatt a utilisé la chaleur et la pression pour simplifier la fabrication de ces composés. Au fil des ans, le celluloïd est devenu le terme d'usage courant utilisé pour ce type de plastique. En 1878, Hyatt a été en mesure de breveter un procédé de moulage par injection de thermoplastiques, bien qu'il ait fallu encore cinquante ans avant qu'il puisse être réalisé commercialement, et plus tard, le celluloïd a été utilisé comme base pour les films photographiques .

La photographie

Le photographe anglais John Carbutt a fondé la Keystone Dry Plate Works en 1879 avec l'intention de produire des plaques sèches en gélatine. La Celluloid Manufacturing Company a été engagée pour ce travail, qui a été effectué en tranchant finement des couches de blocs de celluloïd, puis en supprimant les marques de coupe avec des plaques de pression chauffées. Après cela, les bandes de celluloïd ont été enduites d'une émulsion de gélatine photosensible. On ne sait pas exactement combien de temps il a fallu à Carbutt pour normaliser son processus, mais cela s'est produit au plus tard en 1888. Une feuille de 15 pouces de large (380 mm) du film de Carbutt a été utilisée par William Dickson pour les premières expériences cinématographiques d' Edison . sur un cinétographe à tambour cylindrique. Cependant, la base de film celluloïd produite par ce moyen était encore considérée comme trop rigide pour les besoins de la photographie cinématographique.

En 1889, des celluloïdes plus flexibles pour les films photographiques ont été développés, et Hannibal Goodwin et la Eastman Kodak Company ont obtenu des brevets pour un produit cinématographique. ( Ansco , qui a acheté le brevet de Goodwin après sa mort, a finalement obtenu gain de cause dans une action en contrefaçon de brevet contre Kodak). Cette capacité à produire des images photographiques sur un matériau souple (par opposition à une plaque de verre ou de métal) a été une étape cruciale pour rendre possible l'avènement du cinéma.

Les usages

Poupée celluloïd
balles de tennis de table
Une pendule de cheminée noire Seth Thomas , un style américain typique de la fin du 19ème siècle. La "serpentine" et la "pierre" des piliers sont en celluloïd collé sur du bois.

La plupart des films cinématographiques et photographiques avant le passage généralisé aux films en acétate dans les années 1950 étaient en celluloïd. Sa haute inflammabilité était légendaire puisqu'il s'auto-explose lorsqu'il est exposé à des températures supérieures à 150°C devant un faisceau chaud de projecteur de cinéma. Alors que le film celluloïd était standard pour les productions théâtrales 35 mm jusque vers 1950, les films cinématographiques à usage amateur, tels que les films 16 mm et 8 mm, étaient sur une « base de sécurité » en acétate, au moins aux États-Unis.

Le celluloïd est utile pour produire des bijoux moins chers, des boîtes à bijoux, des accessoires pour cheveux et de nombreux articles qui auraient auparavant été fabriqués à partir d'ivoire, de corne ou d'autres produits animaux coûteux. Il était souvent appelé « ivoirien » ou « ivoire français ». Pour cet usage, une forme de celluloïd a été développée en France qui avait des lignes pour le faire ressembler à de l' ivoire . Il était également utilisé pour les coiffeuses, les poupées, les cadres, les breloques, les épingles à chapeau, les boutons, les boucles, les pièces d'instruments à cordes, les accordéons , les stylos-plumes, les manches de couverts et les articles de cuisine. Le principal inconvénient du matériau était qu'il était inflammable. Elle fut bientôt dépassée par la bakélite et la cataline . Les balles de tennis de table étaient fabriquées à partir de celluloïd jusqu'en 2014. " Parker Brothers ... a fabriqué certaines versions [de diabolos ] à partir de celluloïd creux - qui, en raison de ses propriétés " sans friction ", tournait encore plus vite que l'acier. "

Les horloges et autres meubles étaient souvent recouverts de celluloïd d'une manière similaire au placage . Ce celluloïd a été imprimé pour ressembler à du bois coûteux ou à des matériaux comme le marbre ou le granit. La société d'horlogerie Seth Thomas a appelé son matériau d'horloge en celluloïd « adamantin ». Le celluloïd a permis aux horlogers de fabriquer le style typique de la fin de l' ère victorienne de l' horloge de cheminée noire de telle sorte que la caisse en bois semble être du marbre noir et que les divers piliers et autres éléments décoratifs de la caisse ressemblent à de la pierre semi-précieuse.

Motif celluloïd flamboyant sur un accordéon.

Le celluloïd était également un matériau populaire dans la construction de règles à calcul . Il était principalement utilisé pour recouvrir les faces des règles à calcul en bois, comme dans les premières règles AW Faber , ainsi que les extrémités de curseur, comme dans les règles Keuffel et Esser .

Le celluloïd reste utilisé pour les instruments de musique, en particulier les accordéons et les guitares. Le celluloïd est très robuste et facile à mouler dans des formes difficiles, et a d'excellentes performances acoustiques en tant que couverture pour les cadres en bois car il ne bloque pas les pores naturels du bois. Les instruments recouverts de celluloïd sont facilement reconnaissables au motif flamboyant typique du matériau, semblable à de la nacre . Les panneaux de celluloïd épais sont cuits au bain-marie qui les transforme en une substance semblable au cuir. Les panneaux sont ensuite tournés sur un moule et laissés durcir pendant trois mois.

Formulation

Une formulation typique de celluloïd peut contenir 70 à 80 parties de nitrocellulose nitrée à 11% d' azote , 30 parties de camphre , 0 à 14 parties de colorant , 1 à 5 parties d'alcool éthylique , ainsi que des stabilisants et d'autres agents pour augmenter la stabilité et réduire l'inflammabilité.

Production

Le celluloïd est fabriqué à partir d'un mélange de produits chimiques tels que la nitrocellulose, le camphre, l'alcool, ainsi que des colorants et des charges selon le produit souhaité. La première étape consiste à transformer la cellulose brute en nitrocellulose en réalisant une réaction de nitration . Ceci est réalisé en exposant les fibres de cellulose à une solution aqueuse d'acide nitrique ; les groupes hydroxyle (-OH) seront alors remplacés par des groupes nitrate (-ONO 2 ) sur la chaîne cellulosique. La réaction peut produire des produits mixtes, selon le degré de substitution de l'azote, ou le pourcentage de teneur en azote sur chaque molécule de cellulose ; Le nitrate de cellulose contient 2,8 molécules d'azote par molécule de cellulose. Il a été déterminé que l'acide sulfurique devait également être utilisé dans la réaction afin de catalyser d'abord les groupes acide nitrique afin qu'il puisse permettre la substitution sur la cellulose, et deuxièmement, permettre aux groupes de se fixer facilement et uniformément au fibres, créant une nitrocellulose de meilleure qualité. Le produit doit ensuite être rincé pour éliminer les acides libres qui n'ont pas réagi avec les fibres, séché et malaxé. Pendant ce temps, une solution à 50 % de camphre dans l'alcool est ajoutée, qui modifie alors la structure macromoléculaire de la nitrocellulose en un gel homogène de nitrocellulose et de camphre. La structure chimique n'est pas bien comprise, mais il est déterminé qu'il s'agit d'une molécule de camphre pour chaque unité de glucose. Après le mélange, la masse est pressée en blocs à haute pression puis est fabriquée pour son usage spécifique.

La nitration de la cellulose est un processus extrêmement inflammable dans lequel même les explosions d'usine ne sont pas rares. De nombreuses usines occidentales de celluloïd ont fermé après des explosions dangereuses, et seules deux usines en Chine restent en activité.

Dangers environnementaux

Détérioration

Une diapositive photographique endommagée par des champignons

De nombreuses sources de détérioration du celluloïd existent, telles que thermiques, chimiques, photochimiques et physiques. Le défaut le plus inhérent est qu'à mesure que le celluloïd vieillit, les molécules de camphre sont « expulsées » de la masse en raison de la pression insoutenable utilisée dans la production. Cette pression amène les molécules de nitrocellulose à se lier les unes aux autres ou à se cristalliser, ce qui entraîne l'expulsion des molécules de camphre du matériau. Une fois exposé à l'environnement, le camphre peut subir une sublimation à température ambiante, laissant le plastique sous forme de nitrocellulose cassante. De plus, en cas d'exposition à une chaleur excessive, les groupes nitrate peuvent se détacher et exposer des gaz azotés, tels que l'oxyde nitreux et l'oxyde nitrique , à l'air.

Un autre facteur pouvant causer cela est l'excès d'humidité, qui peut accélérer la détérioration de la nitrocellulose avec la présence de groupes nitrate, soit nouvellement fragmentés par la chaleur, soit encore piégés sous forme d'acide libre lors de la production. Ces deux sources permettent l'accumulation d'acide nitrique. Une autre forme de détérioration, la détérioration photochimique, est grave dans le celluloïd car il absorbe bien la lumière ultraviolette . La lumière absorbée entraîne une rupture de chaîne et un raidissement.

Chez les collectionneurs d'antiquités, la détérioration du celluloïd est généralement connue sous le nom de « pourriture du celluloïd ». Les processus chimiques impliqués ne sont pas parfaitement compris, mais il est largement admis que les gaz libérés par une pièce subissant la pourriture du celluloïde peuvent déclencher la pourriture du celluloïde dans les articles voisins en celluloïd qui étaient auparavant intacts.

Voir également

Les références

Liens externes