Selüloz Asetat

Selüloz asetat, bitki hücre duvarlarının birincil yapısal bileşeni olan selülozdan, hidroksil gruplarının asetik asit veya asetik anhidrit ile esterleştirilmesi yoluyla elde edilen yarı sentetik bir polimerdir; bu işlem sonucunda değişen derecelerde ikame (tipik olarak glikoz birimi başına 2,2 ila 2,5 asetil grubu) içeren bir malzeme ortaya çıkar.^[1] Bu termoplastik reçine beyaz, kokusuz bir katı olarak görünür ve biyouyumluluğu, biyobozunurluğu ve lifler, filmler ve kalıplanmış ürünler halinde işlenmesindeki çok yönlülüğü ile değerlidir.^[2]

İlk olarak 1865 yılında Fransız kimyager Paul Schützenberger tarafından selülozun asetik anhidrit ile reaksiyonu yoluyla sentezlenen selüloz asetat, 20. yüzyılın başlarında, pamuk linterlerinden veya odun hamurundan saflaştırılmış selülozu asetillemek için bir katalizör olarak sülfürik asit kullanan verimli üretim yöntemleri geliştiren kimyagerler Camille ve Henri Dreyfus tarafından ticarileştirildi.^[2] Süreç, selülozun asetik asit ile ön işlemden geçirilmesini, ardından selüloz triasetat oluşturmak için asetilasyonu ve istenen diasetat formuna kısmen hidrolize edilmesini içerir; bu da aseton gibi organik çözücülerde çözünen bir ürün verir.^[1] Bu üretim tekniği büyük ölçüde değişmeden kalmış ve 2024 itibarıyla dünya çapında yıllık yaklaşık 2,1 milyon metrik ton üretim sağlamıştır.^[3]

Temel fiziksel özellikler arasında 1,27–1,34 g/cm³ yoğunluk, 230–300°C civarında yumuşama noktası ve diklorometan, dimetilformamid ve aseton-su karışımları gibi çözücülerde çözünürlük yer alırken suda çözünmez.^[1] Kimyasal olarak kararlı ve toksik olmayan bu malzeme, iyi mekanik mukavemet, hidrolitik kararlılık ve gazlara ve su buharına karşı yüksek geçirgenlik sergiler, ancak uygulamalarda esneklik için plastikleştiriciler gerektirir.^[2] Biyobozunurluğu, mikroorganizmalar tarafından enzimatik parçalanmadan kaynaklanır ve bu da onu birçok petrol bazlı plastikten daha çevre dostu yapar.^[4]

Selüloz asetat, ipek benzeri parlaklığı ve boyanabilirliği nedeniyle giyim ve astarlarda asetat lifleri olarak tekstillerde; tokluğu ve berraklığı nedeniyle sigara filtreleri, gözlük çerçeveleleri ve alet sapları gibi tüketim mallarında; ve fotografik filmler, laklar ve hemodiyaliz veya su filtrasyonu için membranlar dahil olmak üzere endüstriyel uygulamalarda yaygın kullanım alanı bulur.^[1] Gıda ambalajlamasında, taze ürünler için tepsilerde ve filmlerde hizmet vererek mikrobiyal büyümeyi ve kızarmış ürünlerde yağ emilimini azaltır.^[2] Biyomedikal roller, biyouyumlu doğasından yararlanan ilaç dağıtım sistemlerini ve doku mühendisliği iskelelerini içerir.^[4]

Tarihçe

Keşif ve Erken Gelişim

Selüloz asetat ilk olarak 1865 yılında Fransız kimyager Paul Schützenberger tarafından, selülozun asetik anhidrit ile yaklaşık 180°C yüksek sıcaklıklarda kapalı tüplerde reaksiyona sokulmasıyla sentezlendi.^[5] Ortaya çıkan ürün, esas olarak selüloz triasetat, suda ve alkolde çözünmeyen ancak kloroform gibi belirli organik çözücülerde sınırlı çözünürlük sergileyen beyaz, amorf bir katı oluşturdu.^[6] Schützenberger’in keşfini takip eden erken deneyler, malzemenin türev formlarına ve çözünürlük özelliklerine odaklandı; yüksek derecede asetillenmiş, çözünmeyen triasetatlar ile daha yumuşak çözücülerde geliştirilmiş çözünürlüğe sahip kısmen hidrolize edilmiş varyantlar arasındaki ayrımları ortaya çıkardı.^[7]

1894’te İngiliz kimyagerler Charles Frederick Cross ve Edward John Bevan, kloroformda çözünen selüloz triasetat üretimi için endüstriyel bir sürecin patentini alarak filament ve film üretimini mümkün kıldı ve pratik uygulamalara doğru erken bir adım attı.^[8]

19. yüzyılın sonları ve 20. yüzyılın başlarındaki sonraki laboratuvar çalışmaları, pratik uygulamalar için çözünürlüğü artırmayı amaçladı. 1903’te Alman kimyagerler Arthur Eichengrün ve Theodore Becker, çözücü olarak asetik asit, asetik anhidrit ve katalizör olarak sülfürik asit karışımını kullanan kontrollü bir asetilasyon işlemiyle selüloz asetatın asetonda çözünen ilk formunu geliştirdiler.^[7] Yöntemleri, 12–24 saat boyunca ılıman sıcaklıklarda (40–45°C) reaksiyondan sonra berrak, viskoz bir çözelti üretti, ardından çözünür triasetil selülozu izole etmek için suda çökeltildi; bu ürün aseton, kloroform ve buzlu asetik asitte kolayca çözünüyordu.^[9]

Eichengrün ve Becker, plastik bileşimler için ABD Patenti 738,533 ve triasetil selüloz üretimi için ABD Patenti 790,565 dahil olmak üzere bu çözünür selüloz asetat için ilk patentleri aldılar ve yanıcı olmayan filmler ve kalıplanabilir malzemeler için potansiyeli gösteren laboratuvar ölçekli hazırlıkları vurguladılar.^[10] Bu ilerlemeler, çözünmeyen türevlerden çok yönlü, çözücüde çözünen formlara doğru çok önemli bir geçişi işaret etti ve endüstriyel ölçeklendirmeden önce malzeme biliminde daha geniş deneysel araştırmalar için zemin hazırladı.^[7]

Ticari Üretim ve Önemli Dönüm Noktaları

Selüloz asetatın ticari kullanım için geliştirilmesi, 1910’da Basel’de selüloz asetat lakları ve filmleri için bir üretim süreci kuran ve çözünürlük özelliklerine odaklanan İsviçreli kardeşler Camille ve Henri Dreyfus’un çalışmalarıyla ciddi bir şekilde başladı.^[11] Birinci Dünya Savaşı sırasında, kardeşler 1916’da hükümetin daveti üzerine İngiltere’ye taşınarak, Müttefik kuvvetleri tarafından kullanılan uçak kumaş kanatları için gerekli su geçirmez bir kaplama olan selüloz asetat dop üretimini ölçeklendirdiler.^[12] Bu savaş zamanı talebi, 1916’da British Cellulose and Chemical Manufacturing Company’nin kurulmasına yol açtı; bu şirket British Celanese’ye dönüştü ve 1921’de asetat ipliğin ticari üretimine başlayarak tekstil için selüloz asetat liflerinin ilk büyük ölçekli imalatını işaret etti.^[13]

Amerika Birleşik Devletleri’nde ticari üretim, 1924 yılında Camille Dreyfus’un Cumberland, Maryland’de American Cellulose and Chemical Manufacturing Company’yi (Amcelle) kurması ve o yıl Noel Günü’nde selüloz asetat üretimine başlamasıyla start aldı; bu tesis, asetatı Celanese markası altında bir tekstil lifi olarak tanıttı ve ipeğe alternatif olarak konumlandırdı.^[13] 20. yüzyılın ortalarına gelindiğinde, selüloz asetat, filmler ve kaplamalar dahil olmak üzere tüketici ürünlerinde zirveye ulaştı ve endüstriyel uygulamalarda önemli bir genişleme sağladı.^[7] Önemli bir dönüm noktası, 1952’de IBM’in 726 teyp sürücüsü için selüloz asetat bazlı manyetik bandı tanıtmasıyla gerçekleşti; bu, erken bilgisayarlarda güvenilir veri depolamayı ve önceki malzemelere kıyasla daha hafif kullanımı mümkün kıldı.^[14]

1950’ler ayrıca, güvenlik endişeleri nedeniyle nitrat üretiminin 1951 civarında durmasıyla, selüloz asetatın sinema filmi tabanlarında oldukça yanıcı selüloz nitratın yerini aldığını gördü; asetat, fotoğrafçılık ve sinema için standart “güvenlik filmi” haline geldi.^[15] Ancak, 1940’lar sonrası, 1939’da ticari olarak tanıtılan ve II. Dünya Savaşı sırasında ve sonrasında yaygın olarak benimsenen naylon gibi tamamen sentetik liflerden gelen rekabet, selüloz asetatın tekstil ve ilgili kullanımlardaki hakimiyetinin azalmasına yol açtı; çünkü sentetikler üstün dayanıklılık ve daha düşük üretim maliyetleri sunuyordu.^[16]

Kimyasal Bileşim

Yapı ve Sentez Temelleri

Selüloz asetat, β-1,4-bağlı D-glikoz birimlerinin doğrusal zincirlerinden oluşan doğal bir polisakkarit olan selülozdan türetilen yarı sentetik bir polimerdir.^[17] Bu türevde, glikoz halkaları üzerindeki hidroksil grupları (-OH), kısmen veya tamamen asetil grupları (-OCOCH₃) ile esterleştirilir; bu da tekrarlayan anhidroglikoz birimlerinin omurgasını korurken polimerin özelliklerini değiştiren bir asetat ester yapısı ile sonuçlanır.^[1] Bu esterleşme, polar hidroksil fonksiyonlarını değiştirerek malzemenin organik çözücülerle uyumluluğunu artırır ve doğal selüloza kıyasla kristalliğini azaltır.^[18]

Selüloz asetatın temel sentezi, selülozun asilasyon ajanı olarak asetik anhidrit, çözücü ve şişirme ajanı olarak asetik asit ve esterleşmeyi teşvik etmek için katalizör olarak sülfürik asit kullanılarak asetilasyonunu içerir.^[1] Genel reaksiyon şu şekilde ilerler:

$$Cell-(OH)_n + n(CH_3CO)_2O \rightarrow Cell-(OCOCH_3)_n + nCH_3COOH$$

Burada “Cell” selüloz zincirini temsil eder.^[18] Bu süreç önce selülozu asetik asit içinde şişirerek aktive eder, ardından her bir glikoz biriminin C6, C3 ve C2 pozisyonlarında ester bağı oluşumunu kolaylaştırmak için asetik anhidrit ve katalizör eklenir.^[1]

Asetilasyonun derecesi, anhidroglikoz birimi başına 0 ila 3 arasında değişen ve asetil kısımları ile değiştirilen hidroksil gruplarının sayısına karşılık gelen ikame derecesi (DS) ile nicelendirilir.^[1] 3’lük bir DS, tamamen ikame edilmiş selüloz triasetat verirken, triasetatın kısmi hidrolizi, genellikle ikincil veya diasetat olarak adlandırılan, yaklaşık 2,5 DS’ye sahip selüloz asetat üretir.^[19] İkame seviyesi, çözünürlük gibi temel yapısal özellikleri doğrudan etkiler; örneğin, DS > 2,2 olan selüloz asetat, asetil gruplarından kaynaklanan artan hidrofobik karakter nedeniyle asetonda çözünür hale gelir.^[20]

Türler ve Varyantlar

Selüloz asetat, glikoz birimi başına asetillenen ortalama hidroksil grubu sayısını gösteren ve 0 ile 3 arasında değişen ikame derecesine (DS) göre sınıflandırılır. İki ana varyant selüloz diasetat ve selüloz triasetattır. İkincil asetat olarak da bilinen selüloz diasetat, 2,2–2,5 DS değerine sahiptir, yani anhidroglikoz birimi başına yaklaşık 2,2 ila 2,5 asetil grubu bulunur ve asetonda çözünür ancak kloroformda çözünmez.^[20] Buna karşılık, birincil asetat veya selüloz triasetat, 2,8–3,0 gibi daha yüksek bir DS sergiler; neredeyse üç hidroksil grubunun tamamı asetillenmiştir, bu da onu kloroformda çözünür ancak asetonda çözünmez hale getirir.^[21]

Bu varyantlar arasındaki ayrım kimyasal yapılarından kaynaklanır: selüloz diasetat, sentez sırasındaki kısmi hidroliz nedeniyle glikoz birimi başına yaklaşık bir hidroksil grubunu korur, bu da kısmi hidrofiliklik kazandırır; oysa selüloz triasetat tamamen ikame edilmiştir ve bu nedenle daha az serbest hidroksil grubu ile daha hidrofobiktir.^[22]^[23]

Karışık esterler, özellikleri değiştirmek için asetat gruplarının diğer asil gruplarıyla birleştirildiği başka bir selüloz asetat varyantı kategorisini temsil eder. Selüloz asetat bütirat (CAB), asetatın yanı sıra bütirat gruplarını da içerir; tipik olarak ağırlıkça %15–50 bütiril içeriğine sahiptir, reçinelerle uyumluluğu artırır ve esnekliği geliştirir.^[24]^[25] Benzer şekilde, selüloz asetat propiyonat (CAP), genellikle %2–39 propiyonil içeriğine sahip propiyonat grupları içerir ve saf asetata kıyasla daha iyi nem direnci ve daha düşük viskozite sağlar.^[24]^[25]

Özelleşmiş bir varyant, 1’in altında, tipik olarak 0,4–0,9 gibi düşük bir DS ile karakterize edilen suda çözünür selüloz asetattır (WSCA); bu, asetillenmemiş hidroksil gruplarının baskınlığı nedeniyle suda çözünürlüğe izin verir.^[26]^[27] Bu düşük ikame seviyesi, sulu işleme gerektiren uygulamaları mümkün kılar ve onu organik çözünür yüksek DS formlarından ayırır.^[28]

Özellikler

Kimyasal Özellikler

Selüloz asetat, özellikle diasetat formunda (yaklaşık 2,5 ikame derecesi), asetonda çözünür; bu, lif eğirme ve film dökümünde kullanılan çözeltilere işlenmesini sağlar.^[29] Bu çözünürlük, değiştirilmemiş selüloza kıyasla moleküller arası hidrojen bağını azaltan kısmi esterleşmeden kaynaklanır. Malzeme genellikle suda çözünmez ancak etanol veya metilen klorür gibi polar çözücülerde şişme gösterir.^[2] Çözünürlük, daha yüksek asetil içeriğinin organik çözücülerle uyumluluğu artırmasıyla ikame derecesinden etkilenir.^[4]

Polimer, asidik veya bazik kataliz altında hidrolize uğrayarak, ester bağı bölünmesi yoluyla selüloza ve asetik aside geri döner:

$$Cell-(OCOCH_3)_n + nH_2O \rightarrow Cell-(OH)_n + nCH_3COOH$$

Bu reaksiyon, asetil gruplarının karbonil karbonuna nükleofilik saldırı yoluyla ilerler.^[30]

Selüloz asetat, seyreltik asitlere karşı kimyasal kararlılık gösterir, hafif asidik ortamlarda bozulmaya direnir, ancak ester bağlarının hızlandırılmış sabunlaşması nedeniyle güçlü alkalilerin varlığında hidrolize olur ve bozulur.^[31] Termal olarak, ikame derecesine bağlı olarak yaklaşık 240–360°C’ye kadar kararlı kalır, ardından öncelikle zincir kopması ve asetik asidin buharlaşması yoluyla bozunmaya uğrar.^[32]

Yanabilirlik açısından selüloz asetat, asetil gruplarının yanma sırasında daha düşük enerji yoğunluğu ve azaltılmış oksijen salınımı sağlaması nedeniyle selüloz nitrattan daha az yanıcıdır ve daha yavaş alev yayılmasına neden olur.^[31] Kendiliğinden tutuşma sıcaklığı 430–450°C civarındadır ve bu da onu tipik koşullar altında orta derecede yangın riski taşıyan yanıcı bir katı olarak sınıflandırır.^[33]

Malzeme, nemli ortamlarda pH duyarlılığı gösterir; burada artık nem kısmi deasetilasyonu katalize ederek asetik asit salar ve kademeli asitleşmeye neden olur; “sirke sendromu” olarak bilinen bu fenomen, arşiv filmlerinde özellikle belirgindir ve karakteristik bir sirke kokusu ile potansiyel gevrekleşme üretir.^[34]

Fiziksel ve Mekanik Özellikler

Selüloz asetat, tipik olarak 1,27 ile 1,34 g/cm³ arasında değişen bir yoğunluğa sahiptir; diasetat formu için değerler özellikle 1,25 ile 1,35 g/cm³ arasındadır.^[1]^[35] Kırılma indisi yaklaşık 1,47 ila 1,50’dir ve filmler gibi uygulamalarda berraklığına katkıda bulunur.^[1]

Mekanik olarak, selüloz asetat lifleri kuruyken 1,1 ila 1,4 g/denye, ıslandığında 0,65 ila 0,75 g/denye düşen orta düzeyde mukavemet ve kuru koşullarda %25 ila 35, ıslandığında %35 ila 45 kopma uzaması sergiler.^[35] Bu lifler zayıf aşınma direnci gösterir ve bu da yüksek aşınma senaryolarında dayanıklılıklarını sınırlar.^[36]

Termal olarak, malzeme tam formülasyona ve ikame derecesine bağlı olarak yaklaşık 180 ila 200°C’lik bir camsı geçiş sıcaklığına sahiptir.^[37] Selüloz triasetat varyantları 230 ila 260°C aralığında erir ve bu eşiğe kadar yapısal bütünlüğü korurken termoplastik yöntemlerle işlemeyi mümkün kılar.^[1]

Optik olarak, selüloz asetat liflere ipeği taklit eden yüksek bir parlaklık ve filmlere mükemmel şeffaflık kazandırır; kırılma indisleri net görsel özellikleri destekler.^[35] Filmler ayrıca, özellikle yönelim kaynaklı çift kırılma sergiler; bu, ekranlarda ve diğer cihazlarda optik telafi için ayarlanabilir.^[38]

Selüloz asetat higroskopiktir ve standart atmosferik koşullar altında (%65 bağıl nem, 21°C) yaklaşık %6,5 nem geri kazanımına sahiptir; bu da nemli ortamlarda şişmeye ve boyutsal kararlılığın azalmasına yol açabilir.^[35] İkame derecesi bu higroskopikliği hafifçe etkiler; daha yüksek değerler nem alımını azaltır ve kararlılığı artırır.^[39]

Üretim

Hammadde ve Süreçler

Selüloz asetat sentezi, etkili ve homojen reaksiyon sağlamak için tipik olarak %95’i aşan alfa-selüloz içeriğine sahip odun hamuru veya pamuk linterlerinden elde edilen yüksek oranda saflaştırılmış selüloza dayanır.^[40] Asetik asit çözücü ve şişirme ajanı, asetik anhidrit asetilasyon reaktifi ve sülfürik asit esterleşmeyi teşvik eden katalizör olarak görev yapar.^[41]

Süreç ön işlemle başlar; selüloz, lifleri şişirmek için 30-60 dakika boyunca 25-50°C’de sulu asetik asit içinde bulamaç haline getirilir, ardından kristal yapıyı aktive etmek ve bozmak, böylece asetilasyon için erişilebilirliği artırmak üzere 25-35°C’de %0,1-20 sülfürik asit içeren buzlu asetik aside daldırılır.^[42] Asetilasyon daha sonra ön işlem görmüş selülozun asetik anhidrit (100 birim selüloz başına 2-4 birim), asetik asit (4-6 birim) ve sülfürik asit katalizörü ile 40-90°C’de karıştırılmasıyla gerçekleşir ve 3’e yakın ikame derecesine sahip selüloz triasetat elde edilir.^[42]^[43]

Birincil asetat üretimi için triasetat, 60-90°C’de %0,5-2 sülfürik asit içeren sulu bir asetik asit çözeltisi (%3-16 su) kullanılarak kısmi hidrolize tabi tutulur; bu işlem, ticari uygulamalar için uygun selüloz diasetat elde etmek üzere ikame derecesini yaklaşık 2,2-2,5’e düşürmek için asetil gruplarını seçici olarak böler.^[42]^[43]

Yan ürünler arasında, damıtma ve yeniden konsantrasyon yoluyla geri kazanılan fazla asetik asit ve ürünü stabilize etmek ve artık kükürt içeriğini 120 ppm’nin altına düşürmek için reaksiyon sırasında veya sonrasında genellikle magnezyum asetat gibi bazlarla nötralize edilen sülfürik asit bulunur.^[42]^[43] Başlangıç selülozunun saflığı, ikame derecesinin homojenliğini doğrudan etkiler, çünkü safsızlıklar tutarsız asetilasyona yol açabilirken, verimli çözücü geri kazanımı süreç canlılığını ve ürün kalitesini korur.^[40]

Endüstriyel Yöntemler ve Ölçek

Selüloz asetat, yüksek hacimli çıktı elde etmek için büyük ölçekli reaktörlerde yürütülen asetilasyon ve ardından hidrolizi içeren iki aşamalı bir işlemle endüstriyel olarak üretilir. Asetilasyon aşamasında, odun hamuru veya pamuk linterlerinden elde edilen saflaştırılmış selüloz, 3’e yakın ikame derecesine sahip selüloz triasetat oluşturmak için 50°C ile 85°C arasındaki sıcaklıklarda sülfürik asit katalizörlüğünde asetik anhidrit ve asetik asit ile reaksiyona sokulur. Bu daha sonra seyreltik asit kullanılarak kısmen hidrolize edilir ve ikame derecesi yaklaşık 2,2–2,5’e düşürülerek ticari uygulamalar için uygun istenen selüloz diasetat elde edilir.^[2]^[42]

Elyaf üretimi için polimer asetonda çözülerek viskoz bir çözelti oluşturulur ve bu çözelti, çözücünün ısıtılmış bir odada buharlaşarak filamentleri katılaştırdığı kuru eğirme işleminde düze deliklerinden ekstrüde edilir. Film üretimi, hamurun hareketli bir kayış veya tambur üzerine yayıldığı ve çözücünün buharlaştırıldığı çözelti dökümünü kullanır; genellikle esnekliği artırmak için triasetin veya dietil ftalat gibi plastikleştiriciler dahil edilir. Bu yöntemler, endüstriyel tesislerde sürekli çalışma için optimize edilmiş olup, toplu reaktörlerden otomatik hatlara verimli ölçeklendirme sağlar.^[2]^[44]

Başlıca küresel üreticiler arasında, tesisleri ağırlıklı olarak Amerika Birleşik Devletleri, Çin ve Avrupa’da bulunan Celanese Corporation ve Eastman Chemical Company yer alır. Celanese, Narrows, Virginia (ABD) ve Nanjing’deki (Çin) önemli tesisleri işletirken, Eastman, Kingsport, Tennessee’de (ABD) üretim yapmaktadır. Diğer önemli oyuncular Japonya’daki Daicel Corporation ve ABD’deki RYAM’dır ve yoğunlaşmış bir endüstri yapısına katkıda bulunmaktadır.^[45]^[46]

Küresel üretim 2024’te yaklaşık 2,1 milyon tona ulaştı ve sigara filtreleri ve tekstillerin en büyük uygulama segmentleri olduğu %3,07’lik bileşik yıllık büyüme oranıyla (CAGR) 2033 yılına kadar 2,7 milyon tona çıkacağı tahmin ediliyor. Son genişlemeler arasında Celanese’nin artan Asya talebini karşılamak için Nanjing tesisindeki selüloz asetat kıtığı (tow) kapasitesini artırmaya yönelik 2023 duyurusu yer alıyor. Benzer şekilde, Eastman Chemical, sürdürülebilir gözlük ve yaşam tarzı ürünlerini hedefleyen, Ağustos 2023’te gelişmiş performans için yeni dereceler ve Ekim 2025’te biyo-bazlı bir varyant tanıttı. Ağustos 2025’te Eastman Chemical ve Huafon Chemical, Çin’de bir selüloz asetat iplik üretim tesisi kurmak için ortak girişim duyurdu.^[3]^[47]^[48]^[49]

Uygulamalar

Tekstil ve Elyaf Kullanımları

Selüloz asetat, 1924 yılında Amerika Birleşik Devletleri’nde Celanese Corporation tarafından ticari elyaf üretiminin başlamasıyla birlikte, 20. yüzyılın başlarından bu yana tekstil için sentetik elyaf üretiminde önemli bir malzeme olmuştur.^[36] Başlangıçta ipeğe alternatif olarak geliştirilen asetat rayon, doğal liflerin lüks niteliklerini taklit etme yeteneği nedeniyle hızla popülerlik kazandı ve 1920’lerde ve 1930’larda giyimde yaygın olarak benimsenmesine yol açtı.^[50] 1970’lerin başına gelindiğinde, moda ve mefruşattaki çok yönlü kumaşlara olan talep nedeniyle küresel üretim yıllık yaklaşık 400 kilotonda zirveye ulaştı.^[50]

Tekstil uygulamalarında, selüloz asetat lifleri öncelikle astarlar, elbiseler, eşarplar, bluzlar, kurdeleler ve özel gün kıyafetleri için kullanılır; 2024 itibarıyla genel tüketimin yaklaşık %30’unu oluştururken, sigara filtreleri %55 ile birlikte genel tüketimin yaklaşık %85’ini temsil etmektedir.^[51] Bu lifler, ipek benzeri bir dökümlülük, yüksek parlaklık ve yumuşak bir dokunuşa sahip giysiler yaratmada mükemmeldir; bu da onları kadın modasında ve erkek kravatlarında zarif, dökümlü tasarımlar için ideal hale getirir.^[36] Hipoalerjenik doğası ve nefes alabilirliği, özellikle mezuniyet cübbeleri ve abiye elbiseler gibi ürünlerde konforu artırırken, tüylenmeye ve statik birikmeye karşı direnci giyilebilirliği artırır.^[52] Celanese gibi ticari isimler, genellikle uygun fiyatlı bir lüks seçenek olarak konumlandırılarak, endüstrideki yerleşik rollerini vurgular.^[36]

Tekstiller için selüloz asetat liflerinin üretimi, diasetatın asetonda çözüldüğü ve istenen özellikler için çekilen ve dokulandırılan filamentlere ekstrüde edildiği kuru eğirmeyi içerir.^[50] Bu filamentler, giyim ve ev tekstillerinde yaygın olarak kullanılan dokuma satenler, triko örgüler ve kadifelerde gelişmiş dökümlülük ve dayanıklılık ile hibrit kumaşlar oluşturmak için pamuk gibi doğal liflerle iyi karışır.^[53] Tipik 1,2-1,4 g/denye mukavemeti ile lifler, estetikten ödün vermeden hafif uygulamalar için yeterli güç sağlar.^[53]

Erken başarısına rağmen, tekstillerde selüloz asetat lifi kullanımı 1960’lardan sonra azaldı ve büyük ölçüde polyester gibi daha ucuz sentetik alternatiflerin yerini alarak küresel pazar payını toplam lif tüketiminin %1’inin altına düşürdü.^[50] Bununla birlikte, doğal selüloz tabanının ve çok yönlü işlemesinin çevreye duyarlı, üst düzey alternatifler arayan tasarımcılara hitap ettiği lüks moda ve sürdürülebilir giyim gibi niş alanlarda varlığını sürdürmektedir.^[54]

Film ve Plastik Ürünler

Selüloz asetat, fotoğrafçılık ve sinema filmlerinde film tabanı olarak yaygın bir şekilde kullanılmış ve oldukça yanıcı selüloz nitrata daha güvenli bir alternatif olarak hizmet etmiştir. 1920’lerin ortalarında tanıtılan bu malzeme, 1930’larda kademeli olarak nitrat film stoğunun yerini almış ve 1950’lere gelindiğinde azaltılmış yangın riski ve depolama ve taşıma için iyileştirilmiş kararlılığı nedeniyle standart güvenlik filmi tabanı haline gelmiştir.^[55]^[56] Bu geçiş, nitratın oynaklığının çok sayıda yangın ve patlamaya yol açtığı film prodüksiyonu ve projeksiyonundaki güvenlik endişeleriyle yönlendirildi. Bununla birlikte, selüloz asetat filmleri, deasetilasyona ve asetik asit salınımına neden olan hidrolitik bir süreç olan “sirke sendromu” olarak bilinen bozulmaya karşı hassastır; bu da karakteristik bir sirke kokusu, film büzülmesi, gevrekleşme ve emülsiyon tabakasının bükülmesi ile sonuçlanır.^[57]^[34]

Plastik uygulamalarında, selüloz asetat, gelişmiş sertlik ve yapısal bütünlük için enjeksiyon kalıplama yoluyla işlenme yeteneğinden yararlanılarak gözlük çerçeveleri, alet sapları ve oyun kartları gibi dayanıklı tüketim mallarına kalıplanır. Gözlük çerçeveleri, hipoalerjenik doğasından, hafif yapısından ve günlük kullanımda çatlamadan karmaşık şekilleri ve renkleri tutma yeteneğinden yararlanır. KEM gibi üreticiler tarafından üretilen alet sapları ve oyun kartları, bükülmeye, işaretlenmeye ve yırtılmaya karşı direnç için malzemenin %100 selüloz asetat bileşimini kullanır ve kağıt bazlı alternatiflere kıyasla birinci sınıf bir his ve uzun ömür sağlar.^[58]^[59]

Bunların ötesinde, selüloz asetat levhalar, netlikleri ve baskı veya çizim kolaylığı nedeniyle değer verilen projektörler için tepegöz asetatlarında kullanılır, ancak polyester modern kullanımda büyük ölçüde yerini almıştır. Sigara filtrelerinde, etkili duman filtrasyonu için sürekli bir filament olan kıtığa (tow) işlenir, pürüzsüz bir çekiş sağlarken buharları emer; bu uygulama küresel üretimin önemli bir bölümünü oluşturur. Bu film ve plastik ürünlerdeki malzemenin temel avantajları arasında optik netliğe izin veren yüksek şeffaflık ve kırılganlık olmadan darbe direnci sağlayan tokluk yer alır; 1,26–1,31 g/cm³ civarındaki yoğunluklar hassas kalıplamaya olanak tanır.^[60]^[61]

Diğer Geleneksel Uygulamalar

Selüloz asetat, 1952 yılında IBM 701 bilgisayarı için tanıtılan IBM 726 teyp sürücüsünde, 0,003 inç kalınlığındaki bir filmin veri depolama için demir oksit parçacıklarıyla kaplandığı erken manyetik bantlar için temel malzeme olarak hizmet etti.^[62] Bu uygulama, malzemenin hafif ve esnek özelliklerinden yararlanarak önceki alternatiflere göre daha kolay kullanılmasını sağladı. Ancak, boyutsal kararlılık ve dayanıklılık sorunları nedeniyle, selüloz asetat bantların yerini 1950’lerin sonlarından itibaren polietilen tereftalat (PET) aldı; IBM, 1956 civarında IBM 727 sürücüsü için PET’i benimsedi.^[63]

Kaplamalarda ve laklarda, selüloz asetat, I. Dünya Savaşı sırasında uçak dopunda (aircraft dope) önemli bir bileşen olarak önemli bir kullanım alanı buldu; su yalıtımı, sıkılaştırma ve sertleştirme sağlamak için kumaş kaplı uçak gövdelerine uygulandı.^[64] Malzemenin organik çözücülerdeki çözünürlüğü kolay uygulama sağladı ve film oluşturma yeteneği erken uçakların yapısal bütünlüğüne katkıda bulundu. Havacılığın ötesinde, selüloz asetat bütirat gibi selüloz asetat türevleri, tırnak yüzeyine netlik, sararmama özellikleri ve yapışma sunan film oluşturucular olarak ojelerde kullanılmıştır.^[65] Benzer şekilde mürekkeplerde, selüloz asetat propiyonat, baskı uygulamalarında esnekliği, yapışmayı ve baskı kalitesini artıran bir bağlayıcı ve film oluşturucu olarak görev yapar.^[66]

Tüketim malları arasında selüloz asetat, 1949’dan 1963’e kadar ilk LEGO tuğlalarını üretmek için kullanıldı; şirketin ilk malzeme tercihleriyle uyumlu kalıplanabilirliği ve ahşap bazlı kökeni nedeniyle değer verildi.^[67] Automatic Binding Bricks gibi isimler altında üretilen bu erken tuğlalar, bükülme ve renk solması sorunları nedeniyle sonunda aşamalı olarak kaldırıldı ve akrilonitril bütadien stirene (ABS) geçişe yol açtı. Diğer günlük eşyalar arasında, malzemenin gözenekliliğinin ve kimyasal direncinin kontrollü mürekkep salınımına izin verdiği kalemlerdeki mürekkep hazneleri ve emicilik katmanları için bebek bezlerindeki bileşenler yer alıyordu.^[68]^[69]

Tıbbi bağlamlarda selüloz asetat, erken yara pansumanlarında kullanılmış, yara yatağına yapışmadan enfeksiyona karşı koruyan ve nem tutmayı destekleyen biyouyumlu, esnek bir film sağlamıştır.^[70] Bu geleneksel uygulama, birincil pazarların ötesindeki tarihsel kullanımların dikkate değer bir bölümünü oluşturarak çeşitli sektörlerdeki rolünü vurgulamaktadır.

Gelişen Uygulamalar

Son yıllarda, suda çözünür selüloz asetat (WSCA), özellikle kilo kaybını ve bağırsak sağlığını destekleyen bir diyet lifi takviyesi olarak umut verici bir biyomedikal malzeme olarak ortaya çıkmıştır. 2025 tarihli bir çalışma, obez farelerde WSCA takviyesinin, bağırsak mikrobiyota kompozisyonunu değiştirerek ve kolona asetat dağıtımını artırarak vücut kütlesi artışını azalttığını; bunun da glikoz intoleransını ve metabolik sağlığı iyileştirmek için GLP-1 ve PYY sekresyonunu uyardığını göstermiştir.^[71] Benzer şekilde, aynı yıldan yapılan araştırmalar, WSCA’nın alkolsüz steatohepatit modellerinde bağırsak mikrobiyotasını modüle etme yeteneğini göstermiş, bu da olumsuz etkiler olmaksızın daha iyi kan şekeri kontrolü ve karaciğer fonksiyonu ile sonuçlanmıştır.^[72] Beslenmenin ötesinde, WSCA gibi selüloz asetat türevlerinin çözünürlük varyasyonları, gastrointestinal ortamlarda terapötiklerin kontrollü salınımını sağladıkları ilaç dağıtım sistemlerindeki potansiyel uygulamalar için onları konumlandırır.^[73]

Sürdürülebilir ürün inovasyonları, sigara filtrelerinden kaynaklanan atıklar gibi çevresel zorlukları ele almak için geri dönüştürülmüş selüloz asetatı kullanıyor. 2024 yılında, Şilili gözlük markası Karün, atılan sigara izmaritlerinden geri kazanılan selüloz asetattan elde edilen yeni bir malzeme olan Celion®’u piyasaya sürdü; bu, tahmini yıllık 766.000 metrik tonluk izmarit atığını yeniden amaçlandırarak dayanıklı, çevre dostu çerçevelerin üretimini sağladı.^[74]^[75] Bu yaklaşım sadece mikroplastik kirliliğini yönlendirmekle kalmaz, aynı zamanda malzemenin tüketim malları için uygun optik berraklığını ve mekanik mukavemetini de korur. Bunu tamamlayıcı olarak, son araştırmalar, polimer karışımlarının eriyik ekstrüzyonu yoluyla selüloz asetattan küresel mikropartiküller geliştirmiş, ekosistemlerde mikroplastik birikimini azaltmak için kozmetik ve temizleyicilerde petrol bazlı mikroboncuklara biyolojik olarak parçalanabilir bir alternatif sunmuştur.^[76]

Kompozitlerde, kenevir lifi takviyeli selüloz asetat, doğal takviyeyi polimerin termoplastik özellikleriyle birleştirerek sürdürülebilir yapı malzemeleri için potansiyel göstermiştir. 2024 tarihli bir çalışma, kenevir-selüloz asetat kompozitlerini değerlendirmiş, geleneksel lif alternatiflerine kıyasla gelişmiş çekme mukavemeti ve termal kararlılık ortaya koymuş, bu da onları çevreye duyarlı inşaatlarda hafif paneller ve yalıtım için uygun hale getirmiştir.^[77] Bu gelişmeler, selüloz asetat filmlerinin oksijen ve neme karşı bariyer özelliklerini artırmak için kitosan gibi biyopolimerlerle harmanlandığı ve aynı zamanda esnek gıda ambalajları için 2025 geliştirmelerinde gösterildiği gibi kompostlanabilirliği sağladığı biyobozunur ambalajlara kadar uzanmaktadır.^[78]

Eastman Chemical Company, 2025 yılında selüloz asetatın geliştirilmiş derecelerini ilerleterek, Naia™ markası altında sürdürülebilir filament iplikler aracılığıyla çevre dostu yaşam tarzı ürünlerine odaklandı. Yerelleştirilmiş üretim ortaklıkları yoluyla üretilen bu yenilikler, azaltılmış karbon ayak izleri ve sorumlu bir şekilde tedarik edilen odun hamuruna izlenebilirlik ile giyim, aksesuar ve ev tekstillerindeki uygulamaları desteklemektedir.^[49]