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Cellulosenitrat

Nahezu alle Filme, die vor 1940 hergestellt wurden, besitzen eine Trägerschicht aus Cellulosenitrat CN. Dieses entsteht durch die Veresterung[1] von Cellulose mit sog. Nitriersäuren und war zunächst zur Herstellung rauchlosen Schießpulvers (Schießbaumwolle) in Gebrauch. CN als Trägerfilm für fotografische Materialien und Schießbaumwolle unterscheiden sich lediglich in einem geringfügig abweichenden Nitrierungsgrad. Dies erklärt die hohe Entflammbarkeit, Feuergefährlichkeit und Selbstentzündlichkeit des Materials. Zur Erhöhung der Geschmeidigkeit und Elastizität des Filmträgers wurde Kampfer als Weichmacher zugesetzt, der auch die Entflammbarkeit senkte.

Der Zersetzungsprozess des CN beginnt aufgrund seiner instabilen chemischen Zusammensetzung direkt nach seiner Herstellung und schreitet mit zunehmender Geschwindigkeit fort. Durch den chemisch gebundenen Sauerstoff im CN läuft der Zersetzungsprozess ohne Anwesenheit von Luft (-sauerstoff) ab. Hierbei kommt es durch Abspaltung der Nitrogruppe und von Sauerstoff zur Bildung von nitrosen Gasen NO3, die den Zersetzungsprozess autokatalytisch beschleunigen. Unter Anwesenheit der Umgebungsfeuchte aus der Gelatine und Umgebungsluft bilden die nitrosen Gase korrosive saure Gase HNO3, die zur Rostung der Metalldosen führen, die Hydrolyse der Gelatine bewirken, aggressiv bleichend auf das Silberbild wirken und das Farbbild zerstören.

Die Zersetzung des CN führt zu Schrumpfung, Verklebung, Versprödung und schließlich zum vollständigen Zerfall der Filmunterlage. Zudem wird mit fortschreitender Zersetzung auch der Flammpunkt herabgesetzt, so dass sich das Material unter Umständen bereits bei 40°C entzündet.



Bild: CN-Film mit Korrosionsprodukten der Filmdose (brauner Rost) und
verklebten Filmlagenim äußeren Bereich des Wickels als Folge der Hydrolyse.
Die weißen pulverartigen Auflagen
sind kristalline Hydrolyseprodukte und
lassen auf eine fortgeschrittene Zersetzung schließen. [2]

Die Erkenntnisse der Zersetzung von CN-Material lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

1. Feuchtigkeit beschleunigt den Zersetzungsprozess und wandelt die ohnehin schon schädlichen nitrosen Gase in noch gefährlichere oxidierende Säuren um.

2. Die Anwesenheit der nitrosen Gase wirkt autokatalytisch auf den Zersetzungsprozess zurück. Eine Aufkonzentrierung der nitrosen Gase, ein Stau innerhalb des Filmbehältnisses, beschleunigt die Zersetzung des Materials.

3. Alle chemischen Reaktionen werden durch die Erhöhung der Temperatur beschleunigt. Die Zersetzungsreaktion des CN ist exotherm, d.h. es wird Wärme frei. Deshalb muss zur Sicherung der Beständigkeit Wärme nicht nur fern gehalten, sondern möglicherweise auch abgeführt werden können.

4. Die zerstörenden Gase wirken auch auf andere fotografische Materialien, Filmmaterialien, Lagerungsbehältnisse usw. ein.

 

[1] Veresterung: Ein Ester bildet sich, wenn ein Alkohol und eine Carbonsäure unter Abspaltung von Wasser miteinander reagieren, wobei die Reaktion nur säurekatalysiert ablaufen kann, d.h. es müssen Protonen (H+) vorhanden sein. Die Reaktion ist eine Gleichgewichtsreaktion. Quelle: http://www.chemie.fu-berlin.de/chemistry/kunststoffe/pkond.htm#ester

[2] Quelle: Autorin