ОАО "КРАСИТЕЛЬ" ПЕРЕДАДУТ В КОММУНАЛЬНУЮ СОБСТВЕННОСТЬ

Siegert W. Обеспечение микробиологической устойчивости водно-дисперсионных лакокрасочных материалов // Лакокрасочные материалы и их применение. 2002. №2-3. C.58-60

Экологические характеристики ЛКМ становятся все более важными для потребителей. В связи с этим в последнее время широко применяются материалы с высоким содержанием нелетучих веществ, порошковые краски и особенно водно-дисперсионные (ВД) ЛКМ для различных областей применения.



Для продвижения лакокрасочной продукции на рынке очень важны такие характеристики материалов, как отсутствие воздействия на кожу, запаха, низкий уровень выделения токсичных веществ, токсикологическая безопасность и возможность биологического разложения. ЛКМ, соответствующие этим требованиям, являются, как правило, идеальной питательной средой для микроорганизмов, разрушающих материал. Типичные признаки биоразрушения ЛКМ ? потеря вязкости, резкий запах, газообразование, появление серого налета или слоев плесени на поверхности краски. Свободный рост микроорганизмов в материале можно уменьшить или предотвратить, используя химические консерванты. К таким антимикробным веществам предъявляются жесткие требования по экологической и токсикологической безопасности, из-за чего ответственные производители ЛКМ воздерживаются от использования высокоэффективных, но высокотоксичных веществ, например ртутьсодержащих органических соединений. Вещества, используемые в качестве консервантов, должны уничтожать микроорганизмы или подавлять процесс их размножения только при рекомендуемой рабочей концентрации, в то же время при сильном разбавлении они должны легко подвергаться биологическому разрушению. Для получения ВД ЛКМ с высокой микробиологической устойчивостью необходимы не только оптимизация рецептуры, но и постоянный микробиологический контроль всего производства. Ниже приведены факторы, влияющие на качество ВД ЛКМ в процессе производства (рис. 1). Важно помнить, что назначение консервантов состоит только в защите ЛКМ от биоразрушения в течение его срока хранения, и их применение не может заменить соблюдение санитарных норм в процессе производства. Выбор консерванта зависит от его эффективности,которая определяется путем проведения микробиологических тестов в процессе разработки ЛКМ.

Требования к консервантам в таре:

эффективность по отношению к широкому спектру микроорганизмов;

бактерицидный эффект;

бактериостатический эффект;

растворимость (распределение) в воде или на поверхности раздела фаз;

хорошая смешиваемость;

совместимость со всеми сырьевыми компонентами и упаковочными материалами;

стабильность в широком интервале значений рН;

термостойкость;

низкая токсичность по отношению к человеку и окружающей среде;

оптимальное соотношение цена ? качество.

Так как в настоящее время не существует одного соединения, удовлетворяющего всем перечисленным требованиям, целесообразно использовать смеси консервантов, обладающие рядом преимуществ:


повышенная антимикробная активность, в том числе за счет синергического эффекта;

снижение токсичности;

уменьшение возможности развития адаптированных микроорганизмов;

возможность сокращения затрат.

Скорость действия консерванта

В зависимости от типа применяемого консерванта время контакта, необходимое для воздействия на микроорганизмы, может быть различным. Например, для добавок, содержащих изотиазолиноны, оно составляет около недели. Однако некоторые виды сырья, используемые при производстве ВД ЛКМ, имеют природное происхождение, поэтому неизбежен начальный уровень микробного загрязнения материала. Для быстрого уничтожения таких микроорганизмов необходимо применение быстродействующего консерванта или проведение предварительной обработки сырья консервантом, используемым в рецептуре, но с более высокой концентрацией.



Влияние величины рН на биоцидную активность препаратов

Некоторые вещества, такие, как бронопол, глутаральдегид или производные изотиазолинона, нестабильны в щелочной среде, что необходимо учитывать при изготовлении ВД ЛКМ. Влияние величины рН на активность консервантов исследовали на примере хлорметилизотиазолинона (ХМИ), который для производственных нужд обычно смешивают с метилизотиазолиноном (МИТ). Для оценки зависимости степени разложения ХМИ от рН буферные растворы Н3ВО3/КСl/КаОН с рН 8,5, 9,0 и 9,5 смешивали с раствором смеси ХМИ:МИТ=3:1 в концентрации 30 ч./млн. и выдерживали при температуре 30 и 40о С. Отношение МИТ/ХМИТ контролировали через 1 ? 6 ч, 1, 2, 7 и 14 сут методом жидкостной хроматографии. Из данных рис. 2, 3 видно, что уже через 6 ч выдержки при 40о С и рН 9,5 степень разложения ХМИ составила 23%, а через 7 сут концентрация ХМИ была ниже предела обнаружения; при этом содержание МИТ практически не изменялось в течение эксперимента. Проведенные исследования показали, что при производстве ВД ЛKM, содержащих консерванты такого типа (например, на основе ХМИ), необходимо после их введения строго контролировать величину рН.

Способ введения консерванта

Обычно консервант следует добавлять к продукту в процессе производства как можно раньше. Если невозможно добавить консервант на промежуточных стадиях, напри-мер из-за температурных условий или величины рН, его вводят в конце производственного процесса. В этом случае материал не следует оставлять без консерванта на длительное время и никогда, даже в исключительных случаях, не оставлять на ночь.

Концентрация консерванта

Концентрация консерванта должна быть наименьшей из обеспечивающих высокую микробиологическую устойчивость ЛКМ из-за токсичности используемых веществ. На практике это означает, что следует избегать как слишком высоких, так и слишком низких концентраций. При недостаточном количестве консерванта возможна адаптация микроорганизмов, при увеличении концентрации более необходимой снижается экономическая эффективность и повышается токсичность. Задачу по определению оптимальной концентрации можно решить при разработке рецептуры ЛКМ с помощью микробиологических тестов, однако общепринятых методик тестирования красок не существует. Компания Schulke & Mayr предлагает методику S&M Fako Test, имитирующую практические условия, по которой в испытуемый материал еженедельно в течение шести недель по определенной схеме добавляют смесь следующих культур: Micrococcus luteus, Staphilococcus aureus, Enterobactergeroviae, Eschеrechia coli, Pseudomonas aeroginosa, Pseudomonas fluorescens, Candida albicans и других в концентрации 109 КОЕ/мл.

Качество сырьевых материалов

Важным условием получения микробиологически устойчивых ВД ЛКМ является использование сырьевых компонентов, особенно водных растворов, содержащих незначительное количество микроорганизмов. Для этого рекомендуется выборочно контролировать продукты на содержание микроорганизмов и соответствие этого показателя ПДК. Крайне важен регулярный микробиологический контроль воды, являющейся важнейшим исходным продуктом. Необходимо также следить, чтобы исходные материалы не загрязнялись в процессе хранения. Наибольшая вероятность загрязнения существует при хранении продуктов в резервуарах, особенно при заполнении резервуара и отборе продукта снизу, так как в этом случае поверхностный слой материала остается в покое и не участвует в процессе циркуляции. При хранении следует учитывать и влияние паровой фазы. Так как многие консерванты (бронопол, изотиазолинон) нелетучи, то вода, конденсирующаяся в резервуаре для хранения, не содержит их. Таким образом, на поверхности продукта величина минимальной задерживающей концентрации может быть меньше необходимого значения, что приводит к росту микроорганизмов. Устранить этот недостаток консервантов можно при добавлении формальдегида. Однако оптимальным, хотя и дорогостоящим, способом хранения сырьевых материалов является использование резервуара с мешалкой. Улучшить условия хранения можно также, периодически распыляя раствор консерванта над поверхностью содержимого резервуара. Но в этом случае для компенсации разбавления, обусловленного конденсацией, концентрация биоцида в растворе должна превышать рабочую.

Для успешного производства ВД ЛКМ, устойчивых к микробиологическому воздействию, необходимо осуществлять ряд санитарно-гигиенических мероприятий:

? обработка технологической воды;

? первоочередное введение в композицию биоцидной добавки;

? применение биоцидов для защиты загустителей;

? недопустимость скопления конденсата на поверхности;

? проведение биоцидной обработки водной поверхности;

? проведение частой и тщательной уборки;

? проведение биоцидной обработки промывных вод;

? использование биоцидной промывки.