Lacetato di cellulosa (abbreviazione CA, anche acetato di cellulosa, precedentemente acetilcellulosa) è un nome collettivo per gli esteri dell'acido acetico della cellulosa. Applicando acido acetico glaciale e anidride acetica alla cellulosa (solitamente linter di cellulosa o cotone) in presenza di catalizzatori (acido solforico o cloruro di zinco), deve essere prima prodotto il triacetato di cellulosa (abbreviazione CTA), il cosiddetto acetato primario, in cui sono esterificati i tre gruppi idrossilici per elemento costitutivo del glucosio. Ciò è necessario perché l'esterificazione parziale porta direttamente solo a miscele di cellulosa non acetilata e completamente. Tuttavia, poiché il triacetato di cellulosa è sfavorevole per la maggior parte delle applicazioni a causa della sua solubilità limitata e della scarsa compatibilità con i plastificanti, la saponificazione parziale del triacetato di cellulosa viene effettuata aggiungendo acqua, per cui il contenuto di acido acetico dal 41 al 62,5% nell'estere può essere regolato a seconda dalla temperatura e dal tempo di esposizione. Si ottengono così diversi tipi di acetati secondari (ad esempio 2½-acetato e diacetato). A seconda del grado di esterificazione cambia la viscosità dei tipi di acetato di cellulosa (maggiore è il grado di esterificazione, maggiore è la viscosità), il che significa che è possibile ottenere un'ampia gamma di proprietà e quindi una gamma di prodotti. Si va dalle pellicole isolanti elettriche, alle fibre per scopi tessili e ai cavi in fibra per filtri di sigarette fino agli additivi a bassa viscosità per adesivi e ausiliari tessili.
L'acetato di cellulosa è uno dei materiali termoplastici più antichi e, come derivato della sostanza naturale cellulosa, è considerato una delle plastiche a base biologica, che in precedenza venivano chiamate anche fibre semisintetiche nella loro forma di fibra.
Storia Il periodo che va dalla prima presentazione alla prima produzione e applicazione su larga scala va dal 1865 fino all'inizio/metà degli anni '20 del secolo XX circa.
Nel 1865 Paul Schützenberger produsse per la prima volta acetato di cellulosa riscaldando la cellulosa sotto forma di fibre di cotone con anidride acetica in un tubo di vetro chiuso a una temperatura compresa tra 130 °C e 140 °C finché non si dissolse completamente. Dopo precipitazione con acqua, lavaggio ed asciugatura, ottenne una polvere amorfa bianca insolubile in acqua ma solubile in alcool e acido acetico concentrato.
Nel 1879, il processo dell'acetato fu ulteriormente sviluppato da Antoine Paul Nicolas Franchimont, il quale scoprì che l'acetilazione della cellulosa era catalizzata dall'acido solforico o dal cloruro di zinco.
Nel 1894, la domanda del brevetto britannico n. 9676 di Charles Frederick Cross e Edward John Bevan segnò l'inizio di un nuovo periodo di sviluppo, poiché questo brevetto segnò la prima menzione del valore industriale e dell'applicazione tecnica dell'acetato di cellulosa. Nel processo descritto, l'idrato di cellulosa e il cloruro di acetile furono riscaldati in presenza di un catalizzatore (cloruro di zinco) e, per la prima volta, furono ottenute quantità maggiori di acetato di cellulosa, che era solubile in cloroformio. Facendo evaporare il solvente è stato possibile ottenere membrane coerenti, motivo per cui gli inventori hanno suggerito l'acetato di cellulosa come sostituto del collodio in farmacia e chirurgia. I brevetti furono acquisiti dal principe Guido Henckel von Donnersmarck e ampliati con i suoi brevetti , così che sulla base di essi nella fabbrica del principe Guido Donnersmarck di seta artificiale e acetato lavora a Sydowsaue vicino a Stettino (oggi Szczecin- Żydowce, Polonia) il primo acetato di cellulosa poté essere prodotto in una fabbrica nel 1898. La prima seta di acetato di cellulosa, anche se non commerciabile, fu successivamente prodotta lì in un impianto di prova dopo che il principe Donnersmarck acquisì ulteriori brevetti da Mork, Little e Walker. Tra il 1899 e il 1901 Leonhard Lederer depositò i brevetti che crearono anche le basi per la produzione industriale dell'acetato di cellulosa, anche se doveva ancora essere utilizzata la cellulosa idrata, il che rimaneva problematico. Tuttavia, utilizzando anidride acetica e acido solforico, era possibile una temperatura di reazione significativamente più bassa rispetto ai processi precedenti.
Nel 1901 iniziò un gruppo di ricerca delle fabbriche di vernici. La Friedrich Bayer & Co, Elberfeld (oggi distretto di Wuppertal), sotto la direzione di Arthur Eichengrün, sviluppa un processo per la produzione di acetilcellulosa di alta qualità. Per la prima volta è stato possibile produrre triacetato di cellulosa a partire dalla cellulosa normale, cioè senza la precedente fase del processo di idratazione. Questo acetato di cellulosa era facilmente solubile in cloroformio ma meno solubile in acetone. Tuttavia, la produzione semplificata del triacetato di cellulosa non soddisfò le aspettative, tanto che dopo anni di tentativi, dal 1911 circa non ebbe luogo alcuna produzione, nemmeno su base sperimentale, basata su questo concetto di processo.
Nel 1904 l'americano George Wellington Miles registrò un brevetto negli USA e nel 1905 in Europa, in cui veniva descritta la produzione di un acetato di cellulosa solubile in acetone. Tuttavia, non fu in grado di eseguire il processo su larga scala e l’acetato prodotto era inferiore a causa della grave degradazione delle fibre di cellulosa. Nel 1904 anche BASF divenne attiva in questo settore. Nel 1902, prima che i brevetti di Miles diventassero noti, i chimici Eichengrün e Becker della Bayer erano già riusciti a produrre un'acetilcellulosa tecnicamente utilizzabile, solubile in acetone, non fragile e stabile allo stoccaggio. Dopo anni di contenzioso, Miles vendette il suo brevetto tedesco alla Farbenfabriken vorm. Friedr. Bayer & Co, la cui domanda di brevetto su questo argomento è stata infine fusa con questo brevetto. Il prodotto riconosciuto dagli inventori come idroacetato di cellulosa era precedentemente utilizzato dai colorifici. La Friedrich Bayer & Co. lo produsse negli anni successivi con il marchio Cellit e lo utilizzò per formulare composti di rivestimento per aerei e dirigibili, ma anche per la produzione di supporti di rivestimento per una pellicola di sicurezza e acetato di seta. La seta acetata fu prodotta per la prima volta nella fabbrica di seta artificiale Jülich nel 1907 dopo che fu concessa la licenza per il processo di filatura a secco sviluppato e brevettato dal gruppo di ricerca di Eichengrün nel 1904. Tuttavia la sua importanza rimase bassa perché questa seta acetata non poteva essere tinta con i coloranti precedentemente conosciuti e fu solo con l'invenzione dei coloranti dispersi da parte di René Clavel nel 1920 che l'uso più ampio della seta acetata fu reso possibile. Nel primo decennio del XX secolo, anche la produzione di pellicole cinematografiche basate sull'acetato di cellulosa ignifugo, che Eichengrün promosse nel suo lavoro come capo della fabbrica fotografica della Bayer a Düsseldorf, acquistò poca importanza, come lo era nel a differenza delle pellicole più facilmente infiammabili a base di nitrocellulosa dell'epoca, erano meccanicamente meno durevoli, più costose e più difficili da attaccare. L'introduzione di queste pellicole di sicurezza sul mercato è iniziata gradualmente solo dopo la prima guerra mondiale e in modo completo solo dopo la seconda guerra mondiale.
Nel 1910-1911, nonostante alcuni fallimenti di questo tipo, iniziò il periodo di crescente produzione industriale di vari prodotti a base di acetato di cellulosa. In Germania il lavoro di ricerca e sviluppo di Eichengrün, svolto dal 1909 nel proprio laboratorio a Berlino, ha continuato a svolgere un ruolo in questo. Ha sviluppato ad es. un processo che ha permesso di produrre un prodotto simile alla celluloide a base di acetato di cellulosa. La Rheinisch-Westfälische-Sprengstoff AG, Troisdorf, produsse su licenza dal 1911 il Cellon in plastica, trasparente, non infiammabile e privo di schegge. Questo Cellon veniva utilizzato per maschere antigas e occhiali da aviatore, ma anche per vetri di finestre nella costruzione di barche, automobili, dirigibili e aerei. Inoltre, la produzione di vernici all'acetato di cellulosa basate sulle invenzioni di Eichengrün divenne molto importante per lo sviluppo dell'industria aeronautica e dei dirigibili, dove furono utilizzate per rivestire i tessuti di lino e cotone usati come rivestimenti. Sono stati prodotti su licenza dalla società berlinese Dr. Quittner Co. Lui stesso produceva prodotti nella sua azienda berlinese “Cellon-Werke Dr. Arthur Eichengrün”, uscito nel 1919 dal suo laboratorio a Cellon, utilizzò soprattutto vernici di acetato di cellulosa per scopi isolanti nell'ingegneria elettrica. Di grande importanza per l'ampliamento dei campi di applicazione dell'acetato di cellulosa fu anche il primo composto per stampaggio a iniezione tecnicamente utilizzabile basato su questo, sviluppato da Eichengrün nel 1919, che e i prodotti da esso realizzati divennero successivamente noti con il marchio Lonarit. Nel 1921 il mastro meccanico berlinese Hermann Buchholz, in collaborazione con Eichengrün, costruì la prima macchina per lo stampaggio a iniezione adatta alla produzione in serie di composti per stampaggio di materie plastiche, che inizialmente veniva utilizzata principalmente per produrre piccoli articoli di serie come i formatori di bobine per l'industria elettrica.