Появление розовой окраски – это распространенная проблема для тканей, применяемых на воде, используемых, например, в обшивке сидений, напольных покрытиях и на различных виниловых поверхностях. Если окраска проявилась, ее уже невозможно очистить. Однако можно предотвратить розовое окрашивание, прежде всего, путем предотвращения роста бактерий, которые его вызывают, или путем уплотнения подложки с покрытием.
Прежде чем говорить о профилактике, важно провести различие между “появлением розовой окраски” и “порозовением”; это два отдельных понятия, не связанных между собой. Появление розовой окраски (розовые пятна) является следствием жизнедеятельности бактерий на пластифицированном виниле, в то время как порозовение обусловлено химическими реакциями, связанными с перегреванием полимера и/или воздействием загрязнителей воздуха на полимерные поверхности.
ПОРОЗОВЕНИЕ
Порозовение и/или пожелтение полиолефинов и других полимеров – это изменение цвета, связанное переокислением фенольных соединений, которые широко применяются в качестве антиоксидантов. Фенольные антиоксиданты «жертвенные». Если они добавлены в недостаточном количестве, и/или другие ингредиенты действуют как катализаторы окисления, и/или их действие снижено из-за перегрева, образуются химические соединения, называемые хинонами (рисунок 1).
Рисунок 1. Хиноны.
Хиноны – это ярко-красные хромофоры, которые могут давать розовое или желтое окрашивание в зависимости от концентрации и других соединений, входящих в состав. Непокрытые частицы TiO2 могут катализировать образование хинонов при повышенной температуре или при испытании на тепловое старение. Стеарат цинка, добавленный в состав в достаточном количестве, может частично решить данную проблему, поскольку соединения цинка и хинона бесцветны.
БАКТЕРИИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ РОЗОВОЕ ОКРАШИВАНИЕ
Появление розовой окраски происходит в результате роста микроорганизмов на поверхности пластифицированного (гибкого) винила и других полимеров.
Микроорганизм Streptoverticillium reticulum – это грамположительные бактерии, встречающиеся преимущественно в почве и гниющей растительности.
Стрептомицеты – это самый большой род актинобактерий и типичный представитель семейства Streptomycetaceae. Большинство данных бактерий образуют споры и отличаются характерным “землистым” запахом, который обусловлен образованием летучего соединения — геосмина. Одно время этот род считался грибом.
Стрептомицеты характеризуются сложным вторичным метаболизмом, хотя вторичные метаболиты не требуются для выживания организма. Стрептомицеты продуцируют более двух третьих клинически полезных антибиотиков природного происхождения (например, неомицин, ципемицин, grisemycin, ботромицины и хлорамфеникол), активных против бактерий. Стрептомицин берет свое название непосредственно от стрептомицет.
В конце Второй мировой войны в армии США испытывали стрептомицин для лечения опасных для жизни инфекционных заболеваний в военном госпитале Батл-Крик, штат Мичиган. Первый пациент не выжил; второй пациент выжил, но ослеп в результате побочного действия данного лечения. В марте 1946 года третьим пациентом стал Роберт Дж. Доул, который позже представлял большинство в сенате США и баллотировался в президенты. Лечение принесло ему быстрое и полное выздоровление.
РОЗОВАЯ ОКРАСКА И ПЛАСТИФИКАТОРЫ
Для гибкого винила, который используется в морских сиденьях и обшивке, характерно медленное выделение пластификатора по мере эксплуатации, процесс, известный как миграция пластификатора. Пластификатор на поверхности гибкого листового винила разрушается бактериями Streptoverticullium reticulum и метаболизируется. Одним из метаболитов является растворимый красный краситель. Красный краситель проникает вглубь виниловой подложки, проходя от более высокой концентрации к более низкой.
Это можно продемонстрировать, если на поверхности прозрачного листового винила сделать надпись шариковой ручкой. Чернила пройдут (мигрируют) сквозь пластичный винил и выйдут с противоположной стороны.
На виниловой поверхности пластификатор испаряется в воздух.
Поэтому со временем гибкий винил твердеет и подвергается образованию трещин. “Запах новой машины” – это пластификатор, мигрирующий на поверхность и испаряющийся в воздух. Миграцию пластификатора также можно продемонстрировать с помощью клейкой ленты. Приклейте кусок клейкой ленты на гибкий виниловый лист. Пластификатор пройдет от более высокой концентрации в гибком виниле, сквозь поверхность и к меньшей концентрации в клее на ленте, превратив его в клейкую кашицу.
МЕРЫ ПРОФИЛАКТИКИ
Профилактика – это лучший способ решения проблем с появлением розовой окраски. Не существует общепринятого способа очистки розовых пятен, поскольку краситель абсорбируется вглубь и уже не находится на поверхности.
В недавней патентной заявке (US 2016/0281037 A1 от 29 сентября 2016 года) описывается метод отбеливания розовых пятен, вызванных Streptoverticullium reticulum, с помощью тепла, света (длина волны 494±5 нм) и отбеливающих реагентов (окислителей).
Стандарт ASTM E1428 позволяет оценить способность синтетического полимерного материала противостоять Streptoverticullium reticulum. Клетки Streptoverticullium reticulum растут и покрывают всю поверхность агаровой пластинки.
Исследуемый образец помещают на инокулированной поверхности пластинки лицевой стороной вниз.
Закрытые испытательные емкости выдерживают при повышенной влажности в течение 14 дней, однако некоторые сравнительные результаты можно увидеть уже через неделю. После инкубационного периода образцы проверяют на предмет окрашивания. Плоские полимерные материалы проверить легко. Появление розовой окраски легко определить невооруженным глазом. Затруднения могут возникнуть при проверке темных материалов из-за отсутствия контраста.
Проверка исследуемой поверхности под розовым светом (не входит в стандарт ASTM) повышает контрастность и позволяет лучше различать розовое окрашивание на темных подложках.
Традиционный метод предотвращения роста Streptoverticullium reticulum предполагает использование токсинов, т.е. биоцидов. Общеизвестные биоциды включают в себя соединения мышьяка и различные комплексные органические соединения с йодом или цинком.
Соединения мышьяка достаточно эффективны, например, 10,10-оксибисфеноксарсин (OPBA). Этот биоцид предназначен для миграции на поверхность подложки, что обеспечивает большую зону ингибирования.
По экологическим соображениям и соображениям безопасности мышьяк больше не используется.
Более безопасной альтернативой мышьяку стал пиритион цинка (ZPT). Пиритион цинка уже более 50 лет применяется для эффективного лечения перхоти и является самым распространенным веществом, используемым для этой цели, например, в шампунях Head and Shoulders. Это молекула, смоделированная на основе противомикробной аспергилловой кислоты природного происхождения, которая препятствует делению клетки.
Пиритион цинка обладает низкой растворимостью в воде (8 м.д. при нейтральном pH), поэтому пригоден для использования в наружных покрытиях и должен обеспечивать защиту от микробов, включая бактерии, грибы и водоросли.
ZPT плохо сочетается с отвердителями на основе карбоксилатов металлов. В покрытиях на водной основе, которые содержат ионы металлов, такие как железо, всегда рекомендуется использовать комплексообразователь, чтобы сделать ион нереакционноспособным и растворимым в воде.
Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) – популярное комплексообразующее вещество. ЭДТА обладает низкой степенью токсичности.
В действительности, ее вводят человеку при отравлении тяжелыми металлами для лечения посредством хелатирования. Под воздействием ультрафиолетового света пиритион цинка разлагается медленно, что обеспечивает годы защиты даже под воздействием прямых солнечных лучей. Он должен распределяться в составе в виде дисперсного материала, что обеспечит медленное высвобождение активной поверхности покрытия, которая контролирует популяцию бактерий Streptoverticullium reticulum, а также их активность, препятствуя делению клеток.
Наносеребро – это недавно вошедшая в применение антибактериальная добавка с хорошими перспективами, которая представляет собой элементарные частицы серебра диаметром порядка 10-9 метров или миллиардных долей метра. Серебро нетоксично для людей и животных, но убивает микроорганизмы. Вот почему столовые приборы, изготовленные из серебра, так популярны.
Другой подход предполагает использование барьерного покрытия.
Покрытия из ПВДФ для гибкого винила полностью уплотняют виниловую поверхность и предотвращают выход пластификатора.
В качестве доказательства рассмотрим, как клейкую ленту и чувствительный к давлению клей можно использовать на гибких виниловых поверхностях с ПВДФ-покрытием без разрушения клея, обусловленного миграцией пластификатора. Барьерные покрытия из ПВДФ не содержат токсины и химически устойчивы, поэтому не абсорбируются и делают поверхность легко очищаемой. Бактерии Streptoverticullium reticulum не будут расти на поверхности, на которой нечем питаться. Если на поверхности ПВДФ присутствуют питательные вещества, и Streptoverticullium reticulum растут, может появиться окраска, но она не будет абсорбироваться, поскольку поверхность можно протирать начисто, используя мыло и воду или спирт.
ПВДФ-покрытия делают поверхность легко очищаемой и гидрофобной.
Верхнее покрытие защищает внешнюю сторону поверхности, но бактерии Streptoverticullium reticulum могут также появиться и на задней стороне подложки.
Розовая окраска может образоваться и абсорбироваться на задней стороне, пройти сквозь виниловую подложку и появиться на наружной верхней поверхности.
Если верхнее барьерное покрытие прозрачное, то эта окраска будет видна, что по-прежнему будет служить причиной косметического дефекта. В сиденьях, где виниловая обивка покрывает подушку из пеноматериала, бактерии Streptoverticullium reticulum разрастаются не только на виниле, но и в пеноматериале, если герметичность обивки нарушена и вода проникает во внутреннюю конструкцию сиденья.
Как упоминалось ранее, рост бактерий внутри конструкции также приведет к образованию геосмина (рисунок 2), название которого переводится с греческого языка как “запах земли”. Это запах, напоминающий влажную гниющую растительность в лесу после дождя.
Рисунок 2. Геосмин.
Геосмин реагирует с кислотами с образованием аргосмина, который не имеет запаха. Геосмин может быть не слишком отталкивающим в лесу, и, более того, используется в парфюмерии, однако это крайне неприятный запах, когда он исходит от сидений. Внутренняя сторона обивочной ткани и поверхности пеноматериала должны быть обработаны пиритионом цинка. Чтобы обеспечить равномерное нанесение, водную суспензию или взвесь пиритиона цинка необходимо распылить или нанести кистью и оставить до полного высыхания перед обивкой подушек. Как отмечалось выше, пиритион цинка мало растворим в воде, поэтому его частицы будут оставаться на внутренних поверхностях. Даже если вода попадет внутрь, эти меры предотвратят распространение бактерий Streptoverticullium reticulum и другой вредной флоры.
