Zellophan • Arkady Kuramshin • Wissenschaftliches Bild des Tages über "Elemente" • Chemie, Wissenschaftsgeschichte

Zellophan

In diesem Foto von 1927 wurde Dr. William Hale Charch, ein Mitarbeiter der Forschungsabteilung der Firma DuPont, in seinem Labor gefangen genommen und war der Erfinder des wasserdichten Zellophans. Aus einer großen Plastiktüte, die der Forscher mit der linken Hand hält, verdunstet das Wasser mehrere Wochen lang nicht, und die Verdampfung der Flüssigkeit aus den Kontrollproben wurde nach ein paar Tagen beobachtet. Charch modifiziertes Cellophan, dessen Herstellungstechnologie 1908 entwickelt wurde.

"Cellophan" wird manchmal allgemein als transparentes Material für die Verpackung von Lebensmitteln (und nicht nur für Verpackungen) bezeichnet. Tatsächlich sind die meisten polymeren Materialien, die zum Verpacken verwendet werden, Polyethylen oder Polypropylen – synthetische Polymere. Cellophan ist ein künstliches Polymermaterial (das durch chemische Modifizierung natürlicher Polymere erhalten wird) und besteht aus Zellulose, die aus einer Lösung von Viskose regeneriert wurde. Wenn Cellulose nicht in Form eines Films, sondern in Form von Fasern, die zur Herstellung von Gewebe und dann Gewebe verwendet werden, erhalten wird, wird dieses Gewebe auch Viskose genannt. In diesem Fall ist die Änderung wahrführt nicht zu einer Veränderung der Struktur der Struktureinheit von Zellophan und Viskosefaser im Vergleich zu natürlicher Zellulose und nur zu einer Verkürzung der Polymerketten.

Herstellung von Viskose-Lösung aus Cellulosematerial. Bild von en.wikipedia.org

Die Technologie zur Herstellung von Cellophan ist wie folgt: cellulosehaltige Rohstoffe – beispielsweise Holz, Baumwolle, Hanf – werden mit einer Lösung von Alkali und Schwefelkohlenstoff behandelt, wodurch Cellulose unter Bildung von wasserlöslichem Cellulosexanthogenat eine chemische Reaktion eingeht. Die resultierende alkalische Lösung von Cellulosexanthogenat, die "Viskose" genannt wird, wird durch Filtration von den in dem cellulosehaltigen Rohmaterial enthaltenen Verunreinigungen abgetrennt. Dann wird die Lösung durch einen schmalen Längsschlitz in ein Bad mit einer Lösung von verdünnter Schwefelsäure und Natriumsulfat gedrückt, wo Cellulosexanthat zerstört wird, um Cellulose zu bilden. Dieser Vorgang wird als Zellulosegeneration bezeichnet. In den nächsten Schritten des Verfahrens zur Herstellung von Cellophan wird der Film von Schwefelderivaten weggewaschen, gebleicht und, damit er nicht spröde ist, mit Weichmachern behandelt, die seine Zerbrechlichkeit verringern, beispielsweise Glycerin.Viskosefaser wird auf fast die gleiche Weise erhalten, nur die Lösung wird durch runde Löcher mit einem kleinen Durchmesser gezwungen und keiner Plastifizierung unterworfen. Somit stimmt die chemische Struktur von Zellophan und Viskosefasern vollständig mit der Struktur von Zellulose überein.

Erfand Zellophan Der Schweizer Wissenschaftler und Technologe der Textilproduktion, Jacques Edwin Brandenberger. Der Legende nach sah Brandenberger in den frühen 1900er Jahren beim Besuch eines Restaurants, wie der Kellner das mit verschüttetem Wein verschmutzte Tischtuch wechselte, und beschloss, eine leichte, flexible und wasserabweisende Beschichtung für Stoffe zu entwickeln, die verschüttete Flüssigkeit nicht absorbieren, sondern abstoßen. Nachdem Branderberger 1908 verschiedene Methoden der Aufbringung einer konzentrierten Lösung von Viskose auf Gewebe ausprobiert hatte, erkannte er, dass ein dünner transparenter Film aus regenerierter Cellulose nicht fest auf dem Gewebe fixiert werden konnte, aber selbst ein viel versprechendes Material war und konzentrierte sich darauf, es zu studieren.

Brandenberger erfand 1912 ein Gerät zur industriellen Herstellung von Klarsichtfolie, das er aus den Wörtern "Cellulose" und "transparent" "Cellophan" nannte (fr "Diaphan").Im Jahr 1913 eröffnete der Erfinder die erste Zellophanfabrik in Paris. Im Jahr 1923 verkaufte Brandenberger die Urheberrechte an Zellophan an die nordamerikanische Firma "DuPont", die es 1924 in den USA zu produzieren begann. Einer der ersten Abnehmer des neuen Materials war das Süßwarenunternehmen "Whitman's", das Bonbonpapier daraus herstellte. Anfangs war der Verkauf von Zellophan in den Vereinigten Staaten ziemlich bescheiden, da das Material, das nach der Vorschrift von Brandenberger hergestellt wurde, feuchtigkeitsdurchlässig war und nicht zum Verpacken von Waren verwendet werden konnte, die vor Feuchtigkeit geschützt waren. William Hale Charch entwickelte drei Jahre lang ein Verfahren zur Herstellung von wasserfestem Cellophan und schließlich wählte er 1927 die Bedingungen für die Behandlung von Cellophan mit einer Lösung von Nitrocellulose, was zu einem feuchtigkeitsundurchlässigen Cellophanfilm führte. Wasserfestes Zellophan wurde 1927 auf den Markt gebracht, von 1928 bis 1930 verdreifachte sich der Materialverkauf, und im Jahr 1938 machte Zellophan 10% des Umsatzes von DuPont und etwa 25% der Gewinne des Unternehmens aus.

Werbung Zellophan Lebensmittelverpackung 1940.Bild von jonwilliamson.com

Cellophan-Lebensmittelverpackungen erfreuten sich einer solchen Beliebtheit, weil wir das Produkt untersuchen, anfassen oder in die Hand nehmen konnten, um seine Qualität von allen Seiten zu bewerten. Das wiederum gefiel den Verkäufern: Die Tatsache, dass der Käufer die Möglichkeit hatte, sich mit dem Produkt näher vertraut zu machen, erhöhte die Anzahl der so genannten Random-Käufe, also nicht notwendiger, sondern unter dem Einfluss flüchtiger Wünsche. Ich wollte öfter in transparenter Verpackung Waren kaufen, als in verpacktes Lebensmittelpapier oder Karton. Transparente Verpackungen aus Cellophan wurden zudem mit drei Qualitäten verbunden, die für einen erfolgreichen Verkauf wichtig sind: Brillanz, Reinheit und Frische.

Cellophan wurde bis heute produziert, obwohl es seit den 1960er Jahren mit dem Aufkommen der Produktionstechnologie von synthetischen Polymeren aus Polyethylen und Polypropylen immer weniger für die Verpackung von Produkten verwendet wurde. So werden z. B. Zigarren, die während der Lagerung "atmen" müssen, noch immer in Zellophan verpackt, weil die Polypropylen-Lebensmittelfolie und Plastiktüten im Gegensatz zu Zellophan sogar wie Zellophan aussehen und keine Gase einlassen.Cellophan ist auch eine Polymerbasis für Klebeband, es wird als Material für semipermeable Membranen in einigen Arten von Batterien verwendet, und Cellophan wird für Dialysemembranen verwendet. Heute ist das Interesse an Cellophan als Material für Lebensmittelverpackungen wieder auf dem Vormarsch, denn Cellophan ist im Gegensatz zu synthetischen Polymeren biokompatibel und zersetzt sich in der Umwelt.

Fotos von io9.gizmodo.com.

Arkadi Kuramshin


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