Cellulose Acetate

Další názvy: Acetylcellulose, acetát celulózy

Co je cellulose acetate a proč se s ním setkáváme tak často?

Cellulose acetate, známý také jako acetát celulózy nebo octan celulózy, je organická sloučenina ze skupiny esterů celulózy. Patří mezi polosyntetické bioplasty a často se uvádí pod zkratkami jako CA nebo pod anglickým názvem cellulose acetate. Prvně byl vyvinut na přelomu 19. a 20. století jako alternativa k hořlavému celuloidu. Dnes se s tímto materiálem setkáme například v brýlových obroučkách, textiliích, hygienických filtrech nebo biofilmech. Jeho CAS číslo je 9004-35-7.

Chemické vlastnosti octanu celulózy

Cellulose acetate je esterifikovaný derivát celulózy, přirozeně se vyskytujícího polysacharidu, který se získává nejčastěji z bavlny nebo dřevní buničiny. Systematický název této sloučeniny (podle IUPAC) je 1,2,3-propántriol triacetát celulózy (v závislosti na úrovni substituce). Její přesný chemický vzorec se liší podle podílu acetylovaných skupin, které nahrazují hydroxylové skupiny v molekule celulózy, ale běžně se uvádí obecný vzorec jako (C6H7O2(OOCCH3)3)n.

Fyzikálně jde o průsvitný až nažloutlý termoplastický materiál, bez výrazného zápachu, s relativně nízkým bodem tání (asi 230 °C, závisí na míře acetylace). Je nerozpustný ve vodě, ale dobře se rozpouští v acetonu, etylacetátu a dalších organických rozpouštědlech, což je výhodné při zpracování materiálu do filmů a vláken.

Využití a aplikace

Cellulose acetate se využívá v celé řadě odvětví, a to především díky své kombinaci mechanických, vizuálních a biologických vlastností.

Jedním z nejznámějších využití je výroba acetátových fólií, které slouží k výrobě fotografických a kinematografických filmových pásů. I když tyto aplikace nahradily digitální technologie, v umělecké fotografii a archivnictví se stále uplatňují speciální formy acetátu celulózy díky své dlouhé životnosti a stabilitě.

V textilním průmyslu se z cellulose acetate vyrábějí acetátová vlákna – jemná, lesklá a snadno barvitelná. Tyto materiály jsou oblíbené v módním průmyslu pro šaty, podšívky nebo luxusní tkaniny.

Další zásadní oblastí použití jsou filtry do cigaret, kde cellulose acetate tvoří vláknité struktury zvané „tow" (acičinkový pramen). Jeho schopnost zachytávat částice z tabákového kouře je důvodem, proč dominuje tomuto průmyslovému odvětví.

V posledních letech získává octan celulózy pozornost i v oblasti biologicky odbouratelných plastů. Podle článku na Ferwer.cz o udržitelných alternativách plastů je cellulose acetate často zmiňován jako ekologický materiál s využitím v obalech, jednorázových výrobcích či 3D tiscích.

Přirozený výskyt a výroba

Samotná cellulose acetate se v přírodě jako taková nevyskytuje, ale základní výchozí látka – celulóza – je bohatě obsažená ve stěnách rostlinných buněk, především ve dřevě a bavlně. Výroba acetátu celulózy začíná izolací čisté celulózy, která se následně esterifikuje pomocí octové kyseliny (nebo kyseliny octové) za přítomnosti kyselého katalyzátoru, velmi často kyseliny sírové.

Po skončení esterifikační reakce se produkt neutralizuje, čistí a regeneruje jako polymer. Výsledné sloučeniny mají různý stupeň substituce acetylovými skupinami, což ovlivňuje jak jejich vlastnosti, tak konečné využití.

Bezpečnost a ekologie

Cellulose acetate je obecně považován za bezpečný materiál a je netoxický. Některé typy acetátových vláken jsou schváleny pro přímý kontakt s pokožkou, a dokonce i pro použití v potravinářství. Při výrobě je nutné dbát na bezpečnostní opatření, zejména kvůli použití těkavých organických rozpouštědel. Ve své finální formě však produkt představuje malé riziko.

Z hlediska ekologie je výhodou, že se jedná o materiál částečně založený na obnovitelných surovinách a – za určitých podmínek – biologicky odbouratelný. Jak uvádí například výzkum publikovaný v časopise Green Chemistry, biodegradace cellulose acetate závisí na úrovni acetylace – čím méně acetátových skupin, tím rychleji se látka v přírodě rozkládá.

Nicméně v některých aplikacích, například u cigaretových filtrů, je látka viněna z pomalého rozkladu a přispívání ke globálnímu problému mikroplastů. Z tohoto důvodu probíhají výzkumy nových receptur, které by umožnily rychlejší biodegradaci.

Zajímavosti a souvislosti

Cellulose acetate se poprvé komerčně vyráběla během První světové války jako náhrada za vysoce hořlavý celuloid. Během 20. století se stala základem pro výrobu filmových pásů v kinematografii, kdy nahradila nitrocelulózu pod obchodními názvy jako "Safety Film".

Kromě toho našla uplatnění v optickém průmyslu – například mnoho modelů brýlových obrouček využívá acetate jako esteticky atraktivní a tvarově stálý materiál.

V posledních desetiletích se cellulose acetate dostává zpět do popředí zájmu, zejména jako biologická alternativa konvenčních plastů, jak ukazuje i článek [Ferwer.cz o výhodách pro životní prostředí](https://www.ferwer.cz/blog/proc dava-smysl-volit-bioplasty--aneb-o-nahradech-klasickych-plastu).

Shrnutí

Cellulose acetate je výrazně univerzální látka na pomezí biopolymerů a technických plastů. Její vlastnosti – od mechanické stability, přes průsvitnost, až po částečnou biologickou odbouratelnost – jí umožnily uplatnění v řadě průmyslových i spotřebitelských odvětví. Ačkoliv existují ekologické výzvy spojené s jejím použitím, nadále představuje důležitý krok směrem k udržitelnějším materiálům v moderním světě.