thumb|250px|Fórmula estructural del acetato de celulosa. El acetato de celulosa (también conocido como zyl, zylonita,frame material CellonPara la marca para acetato de celulosa fabricado por Deutsche Celluloid Fabrik, Eilenburg, Alemania, véase: y RhodoidPara la marca para acetato de celulosa fabricado por Soc. des Usines Chim. Rhone-Poulenc, Paris, France, and May & Baker Ltd., Londres, véase ), elaborado por primera vez en 1865, es el éster de acetato de celulosa. El acetato de celulosa es empleado como una base para películas de fotografía, como barniz (incluso para el sector aeroespacial en la Primera Guerra Mundial), como un componente de algunos adhesivos o explosivos y como un material en las monturas de las gafas; también es usado como fibra textil y en la fabricación de plumas estilográficas, filtros de cigarrillos, bloques lego y barajas.
Historia En 1865, Paul Schützenberger descubrió que la celulosa podía reaccionar con anhídrido acético para formar acetato de celulosa, aunque su disolución inicial requería cloroformo. Posteriormente, en 1904, George Miles halló que el acetato de celulosa hidrolizado era soluble en solventes más económicos como la acetona, y Eduard Schweizer desarrolló un reactivo capaz de disolver la celulosa.
Ese mismo año, Camille y Henri Dreyfus comenzaron a investigar los acetatos de celulosa en Basilea, desarrollando en 1905 un proceso comercial. El material se aplicó primero a películas, sustituyendo al inflamable celuloide, y más tarde a fibras textiles, dando lugar en 1924 al hilo de acetato comercializado en Estados Unidos bajo la marca Celanese.
Durante cinco años, los hermanos Camille Dreyfus y Henri Dreyfus realizaron investigaciones sistemáticas en Suiza y Francia, logrando para 1910 perfeccionar lacas y películas de acetato y establecer una fábrica en Basilea con una producción de unas tres toneladas diarias. Gran parte de esta producción se destinó a la industria del celuloide en Francia y Alemania, especialmente a Pathé Frères, mientras que una fracción creciente se empleó en la industria aeronáutica.
En 1913, tras miles de experimentos, obtuvieron muestras de hilo continuo de acetato, y en 1918 fundaron en Nueva York la American Cellulose & Chemical Manufacturing Company. La Primera Guerra Mundial retrasó la producción comercial hasta 1921, aunque impulsó la expansión de la planta de Basilea para abastecer a los Aliados. En 1927, la empresa adoptó el nombre de Celanese Corporation of America.
En 1914, el Gobierno británico invitó a Camille Dreyfus a Inglaterra para producir acetato, lo que dio lugar a la creación de la British Cellulose and Chemical Manufacturing Co., posteriormente denominada British Celanese en 1918, tras la cancelación de los contratos militares al finalizar la Primera Guerra Mundial. La empresa orientó entonces su actividad a la producción de fibras de acetato.
En 1917, el Ministerio de la Guerra de Estados Unidos solicitó a Dreyfus la instalación de una planta similar en ese país. Aunque la guerra terminó antes de completarse la fábrica de Cumberland (Maryland), el proyecto continuó y sentó las bases de la organización industrial estadounidense. Paralelamente, la filial británica culminó el desarrollo del primer hilo textil de acetato comercialmente exitoso, destinado principalmente a tejidos de ganchillo y otras aplicaciones textiles.
El hilo de acetato llegó a Estados Unidos en 1924, a la planta de Cumberland (Maryland). Aunque inicialmente encontró resistencia por parte de la industria de la seda, se consolidó rápidamente gracias a sus propiedades termoplásticas, que permitían muaré y plisados permanentes, impulsando la moda y la industria del vestido. El acetato también facilitó la mezcla con otras fibras como seda, algodón y posteriormente lana y nailon, posibilitando tejidos de menor costo y buenas prestaciones textiles. En la actualidad, sin embargo, el acetato de celulosa contribuye a la contaminación por microplásticos, ya que libera microfibras sintéticas durante el lavado de prendas y está presente también en residuos como filtros de tabaco y microperlas cosméticas, detectándose ampliamente en ambientes naturales como las playas.
Fibra de acetato y fibra de triacetato El acetato y el triacetato son erróneamente entendidos como una misma fibra; si bien son similares, sus compuestos químicos difieren. El triacetato es conocido como una descripción genérica o acetato primario que no contienen ningún grupo hidróxilo. La fibra de acetato es conocida como un acetato secundario o modificado al contar con dos o más grupos hidróxilos. Las fibras de triacetato, aunque no son ya producidas en Estados Unidos, contienen una proporción más alta de acetato de celulosa que las fibras de acetato.
Película de acetato de celulosa La película de acetato de celulosa fue introducida en 1934 como un reemplazo de las películas de nitrato de celulosa que había sido previamente el estándar. Cuando era expuesto al calor, la humedad o ácidos, la base fílmica comenzaba a deteriorarse hasta el punto de tornarse inservible, liberando ácido acético con un característico olor avinagrado y ocasionando el proceso conocido como «síndrome del vinagre»
La película de acetato todavía tiene algunas aplicaciones, como negativos fotográficos para el cine. Desde los años 1980, la película a base de poliéster (algunas veces llamada con el nombre comercial de Kodak, «Base ESTAR») se había convertido en la más usual, en particular, para usos de archivos. La película de acetato también fue usada como la base para las cintas magnéticas, antes del advenimiento de la película de poliéster.
Cinta de ordenador de acetato de celulosa La cinta magnética de acetato de celulosa fue introducida en 1952 por IBM para ser usada en su unidad de cinta IBM 726 en el ordenador IBM 701. Era mucho más ligera y más fácil de manejar que la cinta metálica introducida por UNIVAC en 1951 para ser empleada en su unidad de cinta magnética UNISERVO en el ordenador UNIVAC I. En 1956, la cinta magnética de acetato de celulosa fue reemplazada por la más estable cinta magnética de película PET para ser usada en la unidad de cinta magnética IBM 727.
Producción La Comisión Federal de Comercio define la fibra de acetato como «una fibra manufacturada en la que la sustancia formadora de la fibra es acetato de celulosa». Cuando al menos el 92 % de los grupos hidroxilo están acetilados, se puede utilizar el término «triacetato» como descripción genérica de la fibra».
El acetato se deriva de la celulosa mediante la descomposición inicial de la pulpa de madera en forma de celulosa blanca y esponjosa purificada. Para fabricar un buen producto, se utilizan pulpas con cualidades especiales, como las pulpas solubles. La reactividad desigual de la celulosa plantea un problema habitual que afecta a la calidad del producto de acetato de celulosa. Para ello, se hace reaccionar la celulosa con ácido acético y anhídrido acético en presencia de ácido sulfúrico. A continuación, se somete a una hidrólisis parcial controlada para eliminar el sulfato y el número suficiente de grupos acetato para conferir al producto las propiedades deseadas.
La unidad de anhidroglucosa es la estructura repetitiva fundamental de la celulosa y cuenta con tres grupos hidroxilo que pueden reaccionar para formar ésteres de acetato. La forma más común de fibra de acetato de celulosa tiene un grupo acetato en aproximadamente dos de cada tres hidroxilos. Este diacetato de celulosa se conoce como acetato secundario o, simplemente, «acetato».
Una vez formado, el acetato de celulosa se disuelve en acetona, formando una solución viscosa que se puede extruir a través de hiladoras (que se asemejan a un cabezal de ducha). A medida que los filamentos emergen, el disolvente se evapora en aire caliente mediante el proceso de hilado en seco, lo que produce finas fibras de acetato de celulosa.
La primera fibra de acetato comercial de EE. UU. fue producida por Celanese Corporation en 1924. En la actualidad, los productores estadounidenses de fibra de acetato son Celanese y Eastman Chemical Company.
Método Hasta la fecha, no se ha descubierto ningún proceso para la producción directa de acetatos de celulosa. Dado que los intentos de llevar a cabo una esterificación parcial de la celulosa solo dan como resultado una mezcla de celulosa no acetilada y celulosa totalmente acetilada, se emplea una síntesis en dos pasos: primero, la celulosa se convierte completamente en triacetato de celulosa y, después, mediante hidrólisis, en acetatos de celulosa con bajos grados de esterificación.
Para ello, se mezcla la celulosa purificada, procedente de la pulpa de madera o de las fibras de algodón, con ácido acético glacial, anhídrido acético y un catalizador. La mezcla envejece durante 20 horas, tiempo durante el cual se produce una hidrólisis parcial y la resina ácida se precipita en forma de copos. Estos copos se disuelven en acetona y la solución resultante se purifica mediante filtración. A continuación, la solución se extruye mediante centrifugación en una columna de aire caliente. Se recupera el disolvente. A continuación, los filamentos se estiran y se enrollan en vigas, conos o bobinas, listos para su uso. Finalmente, los filamentos se hilan para formar fibra.
La producción se divide en las siguientes etapas del proceso: Menachem Lewin (Hrsg.): Handbook of Fiber Chemistry. Third Edition. Taylor & Francis Group, Boca Raton 2007, , S. 778–784.Ludwig Bottenbruch (Hrsg.): Kunststoff-Handbuch 3/1 – Technische Thermoplaste: Polycarbonate, Polyacetate, Polyester, Celluloseester. Carl Hanser Verlag, München/Wien 1992. , S. 404–408Zakhar Aleksandrovič Rogowin: Chemiefasern: Chemie – Technologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart / New York 1982, , S. 182–186.
Acondicionamiento mecánico de la pulpa: la pulpa, que suele suministrarse en forma de rollos o láminas, se fibrila mediante diferentes tipos de trituradoras, como molinos de martillos y refinadores de disco. La disposición sucesiva de ambos tipos de trituradoras garantiza una disolución óptima.
Pretratamiento químico: la celulosa fibrilada se trata con ácido acético (y, si es necesario, con pequeñas cantidades de ácido sulfúrico) con agitación moderada a una temperatura de entre 25 °C y 50 °C durante aproximadamente una hora, lo que provoca la evaporación y la condensación continuas del ácido acético en los espacios existentes entre las partículas de fibra. Así, las partículas de celulosa se hinchan y se facilita la difusión de las partículas del disolvente en estas partículas durante la siguiente fase del proceso. Además de este pretratamiento con vapor de ácido acético, también se realiza un pretratamiento en estado de pulpa fina. En este proceso, la celulosa se introduce en grandes cantidades de agua o ácido acético diluido y se agita intensamente. Las etapas posteriores del proceso, como el prensado o la centrifugación, aumentan constantemente la concentración de celulosa en la pulpa. Al mismo tiempo, se añade ácido acético en concentraciones cada vez mayores. La ventaja de este proceso es que se evita el triturado, ya que las capas de celulosa se pueden añadir directamente al tanque agitador.