En el siglo XIX, el mercado de productos de marfil aumentó hasta un punto alarmante. Esta gran demanda llevó a la búsqueda de sustitutos artificiales, pero las propiedades del marfil eran casi imposibles de replicar. Los sustitutos más importantes vinieron de la mano de Alexander Parkes y John Wesley Hyatt, inventores de los primeros plásticos artificiales:la parkesina y el celuloide.
Estos primeros plásticos se fabricaron con nitrato de celulosa y alcanfor. Se comprende bien la importancia de la parkesina y los objetos de celuloide en la historia de los plásticos; por esa razón, han sido recopilados por destacados museos de todo el mundo.
El objetivo original de Hyatt era sustituir las bolas de billar de marfil. Las propiedades del marfil eran muy valoradas, especialmente en el juego de billar, que dependía totalmente de la mecánica de este material. Sin embargo, las dificultades en la adquisición de marfil, su selección y transformación, y su susceptibilidad a la humedad relativa y las fluctuaciones de temperatura que provocan grietas y roturas no eran ideales.
Además, el número de actores aumentaba y la industria sabía que la oferta no era inagotable. En el Museo Nacional de Historia Estadounidense se encuentra la bola de billar original desarrollada por Hyatt. Supuestamente, es el primer objeto de celuloide jamás creado, que data de 1868, y es el objeto fundacional de la industria del plástico. Sin embargo, se desconocía su composición.
Historiadores y científicos han escrito sobre las bolas de billar de Hyatt debido a su importancia en la historia de los plásticos. Sin embargo, como no conocían su composición, no pudieron determinar en qué medida se habían utilizado materiales sustitutos. Durante décadas se propusieron varios diseños, como bolas de billar hechas de celuloide puro o bolas de billar hechas de composiciones de goma laca recubiertas con una solución de nitrato de celulosa.
La interpretación común era que la bola de billar original de Hyatt falló porque las propiedades del celuloide, o de cualquier otro supuesto material, no podían aproximarse a las propiedades mecánicas del marfil. En un estudio reciente publicado en PNAS Nexus , determinamos la composición de las bolas de billar de Hyatt y propusimos una interpretación diferente.
Para determinar la composición de la bola de billar original del Hyatt de 1868, requerimos el apoyo del Instituto Smithsonian, su permiso para adquirir micromuestras, es decir, muestras invisibles a simple vista, y técnicas analíticas modernas, concretamente espectroscopías elementales y moleculares y análisis de proteínas. huella dactilar masiva.
Los resultados fueron sorprendentes:los primeros experimentos de Hyatt con bolas de billar dieron como resultado el desarrollo de un excelente ejemplo de un material compuesto de polímero reforzado hecho con nitrato de celulosa, un polímero derivado de la celulosa que mantiene unida la bola; alcanfor, un material de origen vegetal que actúa como plastificante de nitrato de celulosa; y hueso molido de ganado, un subproducto animal que aporta las propiedades mecánicas necesarias al sistema.
Cuantificamos las proporciones de hueso molido a celuloide con espectroscopía infrarroja transformada micro-Fourier y encontramos una correlación con una formulación patentada por Hyatt el 4 de mayo de 1869, de 75% de hueso molido y 25% de nitrato de celulosa en peso. Propusimos que este compuesto se llamara celuloide reforzado. Sin embargo, ¿había tenido éxito?
Examinando atentamente los registros escritos relacionados con el mundo del billar, encontramos referencias a nombres comerciales de bolas de billar vendidas entre los años 1880 y 1960, claramente diferentes del marfil, pero cuyas composiciones también eran enigmáticas:Bonzoline, Crystalate e Ivorylene. Todas estas bolas de billar estaban directa o indirectamente relacionadas con Albany Billiard Ball Company, establecida por Hyatt en 1868 en Albany, Nueva York, EE. UU. Analizamos estas bolas de billar y descubrimos que sus composiciones eran inesperadamente consistentes con el compuesto de celuloide reforzado de Hyatt.
El descubrimiento de que el celuloide reforzado se vendió durante casi 90 años demostró el éxito comercial del compuesto 1868 de Hyatt. Observar las historias que rodean a los jugadores profesionales y sus elecciones materiales nos permitió comprender cómo este material entró en el comercio y la cultura.
Inicialmente existía prejuicio contra el uso del sustituto artificial. El partido entre Charles Dawson y John Roberts Jr. en 1899, conocido como el partido del siglo, personificó este problema. Roberts Jr. quería jugar con Bonzoline y Dawson contestó:"¿Quién ha oído hablar de un partido de dinero de alguna importancia jugado con pelotas Bonzoline?"
Sin embargo, las bolas de billar de celuloide reforzado eran más uniformes que sus homólogas de marfil. Esta ventaja llevó a mejores actuaciones de Roberts Jr. y otros jugadores influyentes. Con el tiempo, incluso Dawson estaba publicitando las bolas de billar Bonzoline. El celuloide reforzado tuvo buenos resultados y costó la mitad del precio del marfil, lo que contribuyó al crecimiento del juego de billar en todo el mundo y contribuyó a la supervivencia de los elefantes. Hyatt hizo una bola de dinero con su ingenioso lanzamiento hacia un sustituto de marfil.
Mire una bola de billar contemporánea desde la macroescala a la microescala. Probablemente esté compuesto por una matriz de fenol-formaldehído, un relleno y otros aditivos, un sistema muy similar al celuloide reforzado. Aunque las cualidades de los plásticos de fenol-formaldehído fueron cruciales para superar a los materiales de bolas de billar anteriores, hoy en día se han planteado cuestiones medioambientales sobre este material como contaminante plástico.
Si un joven ingeniero, como lo hizo John Wesley Hyatt hace 155 años, aspira a desarrollar una alternativa innovadora y ambientalmente sostenible a los materiales de las bolas de billar contemporáneas mediante la utilización de materias primas derivadas de recursos biológicos, existe una rica fuente de inspiración en el ejemplo de Hyatt. composición. No sólo porque demuestra la viabilidad de tal esfuerzo, sino también porque ilustra los desafíos que deben superarse para lograr una invención transformadora.
Esta historia es parte de Science X Dialog, donde los investigadores pueden informar los hallazgos de sus artículos de investigación publicados. Visite esta página para obtener información sobre ScienceX Dialog y cómo participar.
Más información: Artur Neves et al, La mejor bola de billar del siglo XIX:materiales compuestos de celuloide y hueso como sustitutos del marfil, PNAS Nexus (2023). DOI:10.1093/pnasnexus/pgad360
Información de la revista: Nexus PNAS
Artur Neves tiene un doctorado en Conservación y Restauración del Patrimonio Cultural otorgado por la Universidad NOVA de Lisboa, Portugal, en 2023. En 2022, recibió una beca de investigación Fulbright. Organizado por el Departamento de Historia de la Universidad de Maryland, trabajó con instituciones culturales para el estudio interdisciplinario del patrimonio del celuloide, incluido el Museo Nacional de Historia Estadounidense de la Institución Smithsonian. Actualmente es investigador postdoctoral en el proyecto “Metamarfosis de los plásticos:realidad y múltiples enfoques de un material”, trabajando sobre la cultura del material plástico en Portugal.
