Микробная коррозия и ее возбудители

 

Природная устойчивость масляных покрытий

 

При употреблении масляных лаков и  масляных покрывных красок всегда особое внимание следует обратить на их устойчивость и защиту от плесневения [1, 3]. Это связано с тем, что они составляют существенную часть всей продукции лаков и красок, и что пленкообразующее вещество у них представлено полностью или частично высыхающими маслами, которые легко усваиваются плесневыми грибами [3, 4]. Проблема плесневения ограничивается только сухой лаковой пленкой, так как обычно растворители масляных красок (скипидар, уайт-спирит, сольвентнафта) устойчивы к плесневению. Разумеется, при высыхании лака защитное действие их уже не помогает. Покрывные краски на льняном масле (олифе), изготовляемые диспергированием пигментов в олифе (или в льняном масле), к плесневению не устойчивы. Устойчивость их можно повысить добавкой полимеризованного льняного и деревянного масел. Тем самым повышается гладкость и водостойкость поверхности перекрытия. В тех случаях, когда имеются условия, благоприятные для поражения плесенью льняномасляных лакокрасочных покрытий, целесообразно вообще к верхнему покрытию добавлять 20-30% полимеризованного масла [2, 3].

Хорошо также вместо льняного масла  или олифы брать маловязкое полимеризованное масло, пригодное как для грунта, так и для поверхностного покрытия. Масляные краски на льняном масле, предназначенные  к употреблению в условиях, благоприятных  для роста плесневых грибов, должны быть обильно затерты с пигментами [2]. Более устойчивы к плесневению, по сравнению с чистыми льняномасляными  связующими, масляные лаки, содержащие, кроме масла, трудно поглощаемую  грибами смолу. Одновременно повышаются скорость высыхания, твердость пленки и ее водостойкость. К таким продуктам  относятся, например, масляные лаки с  природными копалами, лаки из фенольных  или алкидно-фенольных смол, получаемые в результате нагрева фенольных  смол с деревянным маслом, лаки из модифицированных феноло-формальдегидных смол, изготовляемые  растворением смол в полимеризованном масле с подогревом, и другие, а также эмалевые краски, приготовленные растиранием тонкого пигмента в  масляных лаках.

В дешевых красках олифа полностью  или частично заменяется другими  связующими веществами, например хлорированным  каучуком и бензилцеллюлозой. Таким  образом, можно приготовлять краски совсем без масла. С точки зрения защиты от плесневения такая замена только желательна.

Эмульсионные масляные краски также  подвержены микробиологическому разрушению. Хотя они менее устойчивы к  плесневению, чем эмульсионные краски из синтетических смол, ввиду дешевизны  их применяют и сейчас. Малая их устойчивость к плесневению объясняется  содержанием животного клея, казеина  или камеди (все эти продукты служат эмульгаторами). Устойчивость этих красок к плесневению зависит от защитного  коллоида, загустителя и эмульгатора. Хорошим загустителем является метилцеллюлоза, альгинаты и полиакрилаты щелочных солей [2].

 

Микроорганизмы, повреждающие лакокрасочные материалы

 

Разрушение лакокрасочных покрытий производят несколько групп бактерий и многочисленные роды грибов. Бактерии и грибы часто взаимодействуют  при разрушении покрытий, поэтому  одни авторы считают эту взаимосвязь  симбиозом, другие же полагают, что  плесневые грибы могут расти  на покрытиях лишь после того, как  покрытие уже частично разрушено  бактериями.

Ланг и Клене [2] в результате 2000 испытаний масляных, масляно-смоляных и алкидных пленок установили, что  более чем в 95% случаев разрушение наружных красок вызывал гриб Pullularia pullulans, а также Trichoderma species, Diplodia, Hormodendrum, Alternaria, Phoma и др. У внутренних покрытий причины биологического разрушения значительно разнообразнее. Наряду с Pullularia, было найдено много видов  аспергиллов, пенициллов, альтернарий, курвулярий и многих других. Наличие  отдельных видов определяется особенностями  среды.

 

Рост микроорганизмов-деструкторов на лаке

 

Aspergillus versicolor. Через неделю образуются  слабые желто-зеленые колонии,  сначала редкие. Через 3 недели  они становятся более обильными,  образуются нормально развитые  конидиальные головки, наряду  с меньшими, менее развитыми. Цвет  поверхности после удаления мицелия  серо-зеленый, поверхность разъедена.

Aspergillus rugulosus. Разрастание наблюдается  через 14 дней. Перитеции не образуются. Спорообразование ограничено, конидиальных  головок мало и они меньше, чем на оптимальной питательной  среде. После удаления мицелия  (через месяц) поверхность лака  изъедена.

Aspergillus tamaril. Рост, как на битуме. Через месяц заметны разъедание  поверхности и коричневая окраска  лака.

Penicillium purpurescens. Рост очень слабый  в виде нитей с серебристым  блеском, не образующих спор.

Penicillium decumbens. Рост обильнее, чем  на поливинилхлориде, споры более  светлые. Блестящая поверхность  лака после удаления колоний  становится матовой.

Penicillium citreovirido. Развитие колоний  идет медленно. Через 3 недели  можно наблюдать малые бугорки  желтого мицелия, размером с  булавочную головку. Еще через  неделю колонии разрастаются, но  диаметр их все же не более  2 мм. После удаления поросли видны  матовые пятна, более темные  в центре, чем по краям.

Penicillium brevicompactum. На лаке рост  более обильный, чем на поливинилхлориде. Спороносных щеточек больше, спорообразование  обильное. После удаления поросли  поверхность лака матовая, в  некоторых местах разъедена.

Penicillium biforme. Гриб образует сплошную  белую оболочку, густую и компактную. Спорообразование обнаруживается  только на третьей неделе и  очень слабое. После удаления  поросли заметно разъедание лака.

Penicillium italicum. Поросль распространяется  медленно, малыми колониями с  редкими спорами. Через месяц  после удаления поросли цвет  лишь немного изменился (сероватый).

Penicillium cyclopium. Рост очень медленный.  Колонии образуются малые (около  1 мм ширины) с хорошо развитым  спорообразованием. Через месяц  разрастаются до расстояния в  1 еле от источника инфицирования.  После удаления пунктирных колоний  лак черного цвета, поверхность  разъедена.

2. Микроорганизмы – деструкторы  асфальта

 

Далее представлены основные виды плесени, растущие на асфальте и разрушающие  его [2].

Aspergillus versicolor. Черная окраска становится  серой. В комбинации асфальт  - хлопок битум исчезает под  слоем мицелия, слой хлопка  под асфальтом обнажается и  быстро затем зарастает. Через  3 недели материал разъеден.

Aspergillus niger. Рост распространяется  медленно. Через неделю образуются  редкие белые колонии с единичными  нормально развитыми конидиальными головками. Через 3 недели мицелий более обильный и конидиальные головки многочисленнее, но меньше размером, чем вначале. Окраска становится серой, асфальт крошится.

Aspergillus pulvierulentus. Рост очень слабый  в виде светло-серого редкого  мицелия. Спорообразование слабое  на малых одиночных конидиальных  головках. Поверхность остается  без существенных изменений.

Aspergillus nidulans. Мицелий желтый. Через  неделю появляются конидиальные  головки с хорошим спорообразованием.  Образование перитециев - ограниченное. Под микроскопом наблюдается  лишь появление обволакивающих  клеток. Цвет асфальта переходит  в грязно-желтый. Поверхность разъедена.

Aspergillus rugulosus. Рост распространяется  постепенно, сначала в виде бесплодного  мицелия. Через 10 дней волокна  сериями начинают соединяться  в некоторых точках, но перитеции  не образуются, а только возникают  участки, похожие на свободно  переплетенные склероции. Образуются  единичные конидиальные головки,  нормально развитые, с хорошим  спорообразованием. После удаления  поросли (через месяц) асфальт  серый, мягкий.

Aspergillus terricola. Разрастается через  10 дней далеко от границ инфекции. Образует небольшие конидиальные  головки, но многочисленные и  с обильным спорообразованием.  После удаления поросли (через  месяц) поверхность серого цвета  и разъедена.

Aspergillus fumigatus. Зарастает через 10 дней сначала белым редким  мицелием. Через 14 дней обнаруживаются  редкие, но хорошо развитые конидиальные  головки с обильным спорообразованием.  После устранения (через месяц)  асфальт разъеден и крошится.

Penicillium janthinellum. Через неделю на  образце обнаруживаются короткие  белые, но образующие спор гифы. За 14 дней эти волокна достигают  длины 3-4 мм. Мицелий становится  плотнее и компактнее. Через месяц  замечается спорообразование. После  удаления колоний поверхность  матовая, сероватая, в некоторых  местах заметно разъедание.

Penicillium cyaneofulvum. Через 14 дней на  отдельных местах образуются  небольшие высокие колонии со  спорообразованием в середине. Через  3 недели рост колоний не наблюдается.  После удаления мицелия поверхность  матовая, сероватая, с серыми  пятнами, в некоторых местах  заметно разъедание.

Penicillium viridicatum. Рост очень медленный.  В конце третьей недели на  расстояпии около 4 мм от источника  инфицирования образуется редкое  переплетение мицелия, в котором  размещены желтые склероции. После  удаления колоний (через месяц)  асфальт сероватый и крошится.

Penicillium crustosum. Рост первые 2 недели  идет очень медленно, но в течение  третьей недели заметно ускоряется. После удаления колоний асфальт  матовый и разъеден.

3. Коррозия каучука

 

3.1 Природная устойчивость  каучука

 

Степень микробиологического повреждения  каучуковых изделий зависит от многих факторов, из которых главные:

- сопротивляемость отдельных компонентов,  т. е. основного каучукового  полимера и добавок (например, ускорителей, вулканизаторов и  т. д.);

- способ обработки сырых смесей  и взаимодействие компонентов  смеси во время обработки;

- внешние условия (температура,  влажность, микробиологическая активность).

Следует отметить, что на основании  изучения отдельных компонентов  нельзя заранее предвидеть устойчивость изделий из каучука. Единственным надежным испытанием является проверка конечного  изделия. Так, например, известно, что  на неопрене-сырце плесени не развиваются, готовые же изделия из неопрена плесневеют. Некоторые смеси не плесневеют в  невулканизованном состоянии, а  после вулканизации рост плесени  на них довольно интенсивный [2].

Рассмотрим природную устойчивость отдельных компонентов и поведение  их в резине в различных сочетаниях.

Чистый природный каучук. Уже  тот факт, что каучук, вырабатываемый многими растениями, не накапливается  в природе, говорит о том, что  он подвержен микробиологическому  распаду. Установено [1], что чистый природный  каучук значительно быстрее окисляется бактериями, чем большинство изделий  на его основе. Они объясняют это  тем, что в изделиях из каучука  молекулы связаны с добавляемыми веществами - и потому более устойчивы к бактериям, - и что некоторые из добавляемых компонентов обладают бактериостатичностью.

Основные полимеры синтетического каучука. Взгляды на устойчивость чистых полимеров, образующих основу синтетического каучука, по литературным данным расходятся между собой. Блейк [1] считает, что  основной компонент синтетического каучука инертен и микроорганизмы разрушают лишь годные для питания  компоненты, беспорядочно разбросанные в инертном материале. Высказываются  другие предположения [2] о подверженности разрушению микроорганизмами основного  углеводородного полимера синтетического каучука. Согласно этим данным, ненасыщенные углеводороды разрушаются микроорганизмами значительно легче, чем насыщенные соединения, длинные цепи более уязвимы, чем короткие, и склонность к окислению  также зависит от числа боковых  цепей; изосоединения обычно легче  окисляются бактериями, чем углеводороды нормального строения. Многие виды невулканизованного синтетического каучука  в сочетании с противостарителями и антиоксидантами подвержены бактериальному распаду.

Вулканизаторы. Из вулканизующих агентов  самый важный - сера. По-видимому, вулканизация уменьшает склонность каучука к  плесневе-нию, так как чистый каучук [1, 2] легче окисляется бактериями, чем  сырая смесь или вулканизованные  изделия.

Ускорители вулканизации. В качестве ускорителей вулканизации применяются  органические основания, нитрозосоединения, гуанидины, альдегидамины и соединения, содержащие группу –С-S-. В соединения этого типа входят дитиокарбаматы, тиурамдисульфиды, тиураммоносульфиды, ксантаты, производные дитио- и тритиокислот, тиоазоловые ускорители и др.

В резине содержится от 1 до 5% ускорителей. В числе названных ускорителей  некоторые обладают фунгицидными и  бактерицидными свойствами, например, диметилдитиокарбамат цинка, диметилдитиокарбамат свинца, дибутилдитиокарбамат цинка, дибутилдитиокарбамат натрия, меркаптобензтиазол, его цинковая соль, бензтиазолдисульфид, тетраметилтиурамдисульфид, диатодилгуанидин и др.

До настоящего времени мало работ, характеризующих эффективность  действия этих соединений в связанном  с каучуком состоянии.

Биери [2] показал, что значительной устойчивостью к плесневению  обладает бутилкаучук, вулканизованный  тетраметилтиурамдисульфидом, и что  это свойство вызывается именно его  присутствием.

Противостарители, ингибиторы и антиоксиданты. В качестве таких компонентов  смесей в промышленности применяются  воски, фенолы, первичные ароматические  амины, аминофенолы, фенолоаминовые соли, альдегидамины, вторичные алкилариламины, замещенные дифениламины, вторичные  нафтиламины, бензимидазолы и другие вещества.

Хотя эти соединения предотвращают  самоокисление резины, а некоторые  антиокислители обладают гербицидными свойствами, они не препятствуют росту  микроорганизмов, по-видимому, вследствие малой концентрации и характера  их связи с каучуком. Гелиозон (специальный  вид углеводородного воскоподобного вещества) сильно плесневеет, легко  образует налеты на поверхности резины и способствует значительному обрастанию резины плесенью.