Стійкі до вологи та ультрафіолетового. УФ-стабілізатори - необхідна добавка в полімерні матеріали. Руйнівна дія мікроорганізмів

Що це таке?

Чим така хороша уф-друк?

Навіщо платити більше?

Принцип ультрафіолетового друку

Ультрафіолетовий друк (уф-друк) - це один з видів друку з використанням УФ-отверждаемого чорнила методом струминного друку безпосередньо на матеріал. При дії УФ-випромінювання певної хвилі таке чорнило моментально полімеризується і переходить у твердий стан. Оскільки чорнило не вбирається в матеріал і не розтікається по поверхні, це дозволяє створювати яскраві та насичені зображення.

УФ-чорнила після полімеризації мають матову поверхню, тому для надання глянсовості необхідна додаткова обробка лаком. Але якщо використовувати друк на склі зі зворотного боку, то зображення виходять соковитими та глянсовими. Таким чином, зображення може наноситися будь-яку поверхню. Глянцеві поверхні перед нанесенням обробляють спеціальним розчином, який допомагає чорнилу утримуватися на поверхні матеріалу. Навіть без лаку після полімеризації чорнила перестають випаровувати шкідливі розчинники і стають нешкідливими для людини.

Під час друку на прозорих матеріалах (скло, оргскло) з білим кольором отримуємо кілька шарів: основа (скло) + праймер (для зчеплення з поверхнею) + кольорові уф-фарби + біла уф-фарба + біла захисна плівка безпеки.

У чому ж полягають переваги друку ультрафіолетовим чорнилом?

• Стійкість
  УФ-чорнила дуже стійкі до впливів довкілля. Крім того, вони є міцнішими - не вигоряють на сонці і не розчиняються у воді та розчиннику.
• Екологічність
  Компоненти, що входять до складу UV чорнила, на відміну від сольвентних фарб, не містять розчинників на основі смол. У процесі роботи з чорнилом практично виключається шкідливий вплив на атмосферу та людину. Це дозволяє використовувати ультрафіолетову печатку в місцях з підвищеними санітарними вимогами (школи, дитячі садки, лікарні) та в інтер'єрі.
• Великий вибір матеріалу та поверхонь
  УФ-чорнила не вбираються в матеріал, а залишаються на поверхні. Саме тому можна друкувати на будь-яких матеріалах: гнучких чи твердих, з гладкими чи нерівними поверхнями.
• Яскраві та соковиті фарби
  Т.к. УФ-чорнила не вбираються і не розтікаються, то фарби не витрачають соковитості, а відсутність розтікання дозволяє друкувати чіткі зображення як у вихідному файлі. Саме тому можна друкувати на будь-яких поверхнях без втрати соковитості та чіткості.
• Довговічність
  У внутрішній рекламі термін служби УФ друку становить 10 - 15 років, а зовнішньої обмежується 4-5 роками. Це пояснюється тим, що на вулиці рекламні матеріали все ж таки схильні до впливів ультрафіолетового опромінення і значних перепадів температури.
• Друк білим кольором
  У цей час дуже мало принтерів може похвалитися можливістю друку білим кольором. При цьому білий колір може бути підкладкою, кривим, і просто як 5-й додатковий колір при друкуванні на темних поверхнях

То навіщо платити за уф-друк?

Сама технологія уф-друку значно дорожча за простий інтер'єрний друк сольвентними плотерами. Але при використанні друку на сольвентному плоттері є ряд значних недоліків, у тому числі і шкідливих для здоров'я, оскільки навіть через кілька днів сольвентні чорнила продовжують випаровуватися з поверхні плівки. А вже список захворювань, які вона викликає в пристойному місці, краще не вимовляти. Для прикладу давайте розглянемо найпоширеніший випадок – виготовлення скіналі (кухонного фартуха) Отже, скіналі встановлюється на кухні між нижніми та верхніми ящиками, в безпосередній близькості від приготування їжі. Природно в такому випадку використовувати більше екологічну продукцію. Загартоване скло за газовою плитою знаходиться у зоні з перепадами температури, і плівка в таких місцях може "поплисти", з появою бульбашок і висихання плівки до центру скла, що в свою чергу призводить до появи прозорих смуг по краях скинали. Це особливо критично виглядає на стиках окремих шибок. Усього цього уф-печатка позбавлена, т.к. вона наноситься прямо на скло та не боїться високих температур. Додатковим бонусом буде висока якість картинки та друк у край скла, запечатуються навіть скоси. Різниця у вартості одного кв.м фотодруку на плівці та уф-друку становить 600-800 руб. При довжині фартуха 4 п.м. додаткові витрати становитимуть 1.5 - 2 тис. руб. Але за ці гроші Ви отримаєте яскраві фарби, без пилу та сміття під плівкою, без прозорих країв, з гарантією на 10-15 років. Ви гідні хорошого товару за витрачені гроші!

Більшість олій та герметиків використовується з однаковим успіхом як для внутрішнього оздоблення, так і для зовнішнього. Правда, для цього вони повинні володіти певним набором властивостей, наприклад, таких, як вологонепроникність, теплоізоляція та стійкість до ультрафіолетових випромінювань.

Всі ці критерії повинні бути дотримані обов'язково, адже кліматичні умови у нас непередбачувані і постійно змінюються. Вранці може бути сонячно, а до обіду з'являться хмари і почнеться зливи.

Маючи все вищесказане на увазі, фахівці радять вибирати стійкі до УФ-променів олії та герметики.

Навіщо потрібний фільтр

Здавалося б, навіщо додавати УФ-фільтр, коли можна застосувати силіконовий чи поліуретановий герметик для зовнішніх робіт? Але ці кошти мають певні відмінності, що дозволяє їх використовувати абсолютно завжди. Наприклад, можна легко провести реставрацію шва, якщо використовувався акриловий герметик, чого не скажеш про силіконове.

До того ж силіконовий герметизуючий засіб має високу агресивність до металевих поверхонь, чого не скажеш про акрилові. Ще однією відмінністю зі знаком мінус у силіконових герметиків виступає їх неекологічність. Вони містяться розчинники, небезпечні здоров'я. Саме тому в деяких акрилових герметиках почали використовувати ультрафіолетовий фільтр, щоб розширити діапазон їх застосування.

Ультрафіолетове випромінювання є основною причиною руйнування більшості полімерних матеріалів. Враховуючи той факт, що не всі герметики стійкі до ультрафіолету, потрібно гранично уважно підходити до вибору засобу або масла, що герметизує.

Речовини, стійкі до ультрафіолетового випромінювання

На ринку герметизуючих засобів і покриттів вже існує кілька герметиків, стійких до ультрафіолетового випромінювання. До них можна віднести силіконові та поліуретанові.

Силіконові герметики

До переваг силіконових герметиків можна віднести високу адгезію, еластичність (до 400%), можливість фарбування поверхні після затвердіння та стійкість до ультрафіолету. Однак у них вистачає й недоліків: неекологічність, агресивність до металевих конструкцій та неможливість реставрації шва.

Поліуретанові

Мають ще більшу еластичність, ніж силіконові (до 1000%). Морозостійкі: їх можна наносити на поверхню за температури повітря до -10 °C. Поліуретанові герметики довговічні і, звичайно, стійкі до ультрафіолетових випромінювань.

До недоліків можна віднести високу адгезію не до всіх матеріалів (погано взаємодіє із пластиком). Використаний матеріал дуже складно та дорого утилізувати. Поліуретановий герметик погано взаємодіє з вологим середовищем.

Акрилові герметики з УФ-фільтром

Акрилові герметики мають багато переваг, серед яких висока адгезія до всіх матеріалів, можливість реставрації шва та еластичність (до 200%). Але серед усіх цих переваг не вистачає одного пункту: стійкості до ультрафіолетових променів.

Завдяки цьому УФ-фільтру тепер акрилові герметики можуть скласти гідну конкуренцію іншим видам герметизуючих засобів та полегшити вибір споживача у певних випадках.

Олії з УФ-фільтром

Безбарвний засіб для покриття дерев'яних поверхонь має високий і надійний захист від ультрафіолетового випромінювання. Олії з УФ-фільтром з успіхом застосовуються для зовнішніх робіт, дозволяючи матеріалу зберігати всі свої основні позитивні властивості, незважаючи на зовнішні дії.

Даний вид масел дозволяє трохи відстрочити чергове планове покриття поверхні олією. Інтервал між реставраціями зменшується у 1,5–2 рази.

Акрил в архітектурі

З акрилового скла створюються найкрасивіші архітектурні споруди - прозора покрівля, фасади, дорожні огорожі, навіси, козирки, альтанки. Всі ці конструкції експлуатуються на відкритому повітрі під впливом сонячного випромінювання. Виникає резонне питання: чи зможуть акрилові споруди витримати «натиск» променів палючого сонця, зберігши при цьому чудові експлуатаційні характеристики, блиск, прозорість? Поспішаємо вас порадувати: приводів для занепокоєння немає. Акрилові конструкції можуть безпечно експлуатуватись на вулиці під постійним впливом ультрафіолетового випромінювання навіть у спекотних країнах.

Порівняння акрилу з іншими пластиками за стійкістю до УФ-випромінювання

Спробуємо порівняти акрил із іншими пластиками. Сьогодні для виготовлення фасадного, покрівельного скління та огороджувальних конструкцій використовується велика кількість різноманітних прозорих пластиків. На перший погляд вони нічим не відрізняються від акрилу. Але синтетичні матеріали, схожі на акрил за своїми візуальними характеристиками, втрачають свою зовнішню привабливість вже через кілька років експлуатації під прямим сонячним промінням. Жодні додаткові покриття та плівки не здатні захистити неякісний пластик від ультрафіолету на довгий термін. Матеріал залишається чутливим до УФ-променів, а про надійність різноманітних поверхневих покриттів говорити, на жаль, не доводиться. Захист у вигляді плівок та лаків з часом тріскається, відшаровується. Не дивно, що гарантія пожовтіння таких матеріалів не перевищує кількох років. Акрилове скло марки Plexiglas поводиться зовсім інакше. Матеріал має природні захисні властивості, тому не втрачає своїх відмінних характеристик протягом, як мінімум, трьох десятків років.

Як працює технологія захисту акрилу від сонячних променів?

Стійкість Plexiglas до ультрафіолетового випромінювання забезпечується унікальною технологією комплексного захисту Naturally UV Stable. Захист формується як поверхні, а й у всій структурі матеріалу на молекулярному рівні. Виробник оргскла Plexiglas надає 30-річну гарантію на відсутність пожовтіння та помутніння поверхні при постійній експлуатації на вулиці. Така гарантія поширюється на прозорі безбарвні листи, труби, блоки, стрижні, гофровані та ребристі плити з акрилового скла марки Plexiglas. Навіси, покрівельні покриття, прозорі акрилові фасади, альтанки, огорожі та інші вироби з оргскла не набувають неприємного жовтого відтінку.

На схемі показано зміни індексу світлопропускання акрилу протягом гарантійного терміну експлуатації у різних кліматичних зонах. Ми бачимо, що світлопропускання матеріалу трохи знижується, але це мінімальні, непомітні неозброєним оком зміни. Зниження індексу світлопропускання на кілька відсотків можна визначити лише за допомогою спеціального обладнання. Візуально акрил залишається первозданно прозорим та блискучим.

На графіку можна простежити динаміку зміни світлопроникності акрилу в порівнянні зі звичайним склом та іншими пластиками. По-перше, світлопроникність акрилу у вихідному стані вища. Це найпрозоріший матеріал із відомих на сьогоднішній день пластиків. Згодом різниця стає помітнішою: неякісні матеріали починають темніти, тьмяніти, а світлопроникність акрилу залишається на колишньому рівні. Жоден із відомих пластиків, крім акрилу, не може пропускати 90% світла через тридцять років експлуатації під сонцем. Саме тому акрилу віддають перевагу сучасні дизайнери та архітектори при створенні своїх найкращих проектів.

Згадуючи світлопропускання, ми говоримо про безпечний спектр ультрафіолетових променів. Небезпечну частину спектра сонячного випромінювання затримує акрилове скло. Наприклад, у будинку під акриловим дахом або в літаку з акриловими ілюмінаторами люди знаходяться під надійним зашитим склінням. Для пояснення розберемося у природі ультрафіолетового випромінювання. Спектр ділиться на короткохвильове, середньохвильове та довгохвильове випромінювання. Кожен тип випромінювання різний вплив на навколишній світ. Найбільш високоенергетичне випромінювання з короткою довжиною хвилі, що поглинається озоновим шаром планети, здатне пошкодити молекули ДНК. Середньохвильове – при тривалому впливі викликає опіки шкіри та пригнічує основні функції організму. Найбезпечніше і навіть корисне – довгохвильове випромінювання. До нашої планети дістається лише частина небезпечного середньохвильового випромінювання та весь довгохвильовий спектр. Акрил пропускає корисний спектр УФ-випромінювання, затримуючи небезпечні промені. У цьому полягає дуже важлива перевага матеріалу. Засклення будинку дозволяє зберегти максимум світла в приміщенні, оберігаючи людей від негативного впливу ультрафіолету.

Зібравши значну колекцію темнокольорових гіфоміцетів, виділених із різних місць проживання, ми приступили до вивчення ставлення природних ізолятів грибів до УФ-випромінювання. Таке дослідження дозволило виявити відмінності в УФ-стійкості серед широко поширених у ґрунті видів та пологів сімейства Dematiaceae, визначити розподіл цієї ознаки в межах кожного біоценозу, його таксономічну та екологічну значимість.

Нами вивчено стійкість до УФ-променів (254 нм, інтенсивність дози 3,2 Дж/м 2 ) 291 культури грибів, виділених з лугових та заплавно-лугових (21 вид 11 пологів), високогірних (25 видів 18 пологів) та засолених (30 видів 19 пологів) ґрунтів. При вивченні УФ-стійкості культур Dematiaceae, виділених із рівнинних засолених ґрунтів півдня УРСР, виходили з припущення, що з наростанням несприятливих умов існування у зв'язку із засоленістю ґрунту в ньому накопичуватиметься більша ніж в інших ґрунтах кількість стійких видів темнокольорових гіфоміцетів. У ряді випадків виявилося неможливим визначити УФ-стійкість через втрату або спорадичність спороношень у видів.

Ми вивчали природні ізоляти темнокольорових гіфоміцетів, у зв'язку з цим кожна вибірка характеризувалася неоднаковою кількістю культур. Для деяких видів, що рідко зустрічаються, величина вибірки не дозволила провести відповідну статистичну обробку.

Широко поширений рід Cladosporium, що часто зустрічається, представлений найбільшою кількістю штамів (131), на відміну від пологів Diplorhinotrichum, Haplographium, Phialophora та ін, виділених тільки в поодиноких випадках.

Вивчені гриби ми умовно розділили на високостійкі, стійкі, чутливі та високочутливі. До високостійких та стійких віднесли такі, виживання яких після 2-годинної експозиції УФ-променями становило понад 10% та від 1 до 10% відповідно. Види, виживання яких становила від 0,01 до 1% і від 0,01% і нижче, ми віднесли до чутливих та високочутливих.

Виявлено великі коливання в УФ-стійкості вивчених темнокольорових гіфоміцетів - від 40% до 0,001%, тобто в межах п'яти порядків. Ці коливання дещо менші лише на рівні пологів (2-3 порядку) і видів (1-2 порядку), що узгоджується з результатами, отриманими, на бактеріях і культурах тканин рослин та тварин (Самойлова, 1967; Жестяников, 1968).

З 54 вивчених видів сімейства Dematiaceae високостійкі до тривалого УФ-опромінення 254 нм Helminthosporium turcicum, Hormiscium stilbosporum, Curvularia tetramera, C. lunata, Dendryphium macrosporioides, Heterosporium sp., Alternaria tenu. Всі вони відрізняються інтенсивно пігментованими, ригідними клітинними стінками та, за винятком Dendryphium macrosporioides, Heterosporium sp. і Hormiscium stilbosporum, відносяться до груп Didimosporae і Phragmosporae сімейства Dematiaceae, що характеризується великими багатоклітинними конідіями.

Значно більше видів стійкі до УФ-променям. До них відносяться види пологів Alternaria, Stemphylium, Curvularia, Helminthosporium, Bispora, Dendryphion, Rhinocladium, Chrysosporium, Trichocladium, Stachybotrys, Humicola. Відмінними особливостями цієї групи, як і попередньої, є великі конідії з ригідними, інтенсивно пігментованими стінками. Серед них також значне місце займали гриби групи Didimosporae та Phragmosporae: Curvularia, Helminthosporium, Alternaria, Stemphylium, Dendryphion.

До УФ-чутливих віднесено 23 види темнокольорових гіфоміцетів: Oidiodendron, Scolecobasidium, Cladosporium, Trichosporium, Haplographium, Periconia, Humicola fusco-atra, Scytalidium sp., Alternaria dianthicola, Monodyctis sp., Peyronella sp. увагу, що види A. dianthicola і С. pallescens, конідії яких менш пігментовані, чутливі до УФ-променів, хоча решта видів цих пологів стійкі і навіть високостійкі.

Згідно з прийнятим поділом, види широко поширеного та представленого в наших дослідженнях найбільшою кількістю штамів роду Cladosporium віднесені до чутливих (С. linicola, С. hordei, С. macrocarpum, С. atroseptum. С. brevi-compactum var. tabacinum) та високочутливих (С. · elegantulum, С. transchelii, С. transchelii (var. semenicola, С. griseo-olivaceum).

Види роду Cladosporium, що належать до першої групи, відрізнялися досить щільними, інтенсивно пігментованими, шорсткими клітинними оболонками, на відміну від другої групи видів клітинні стінки яких тонше і менш пігментовані. Чутливі види, виживання яких після опромінення дозою 408 Дж/м 2 становила менше 0,01%, - Diplorhinotrichum sp., Phialophora sp., Chloridium apiculatum та ін. Високочутливі до УФ-опромінення види мали дрібні, слабо пігментовані або майже безбарвні конідії.

У деяких видів Dematiaceae було вивчено морфологію конідій, що утворилися після опромінення дозою 800 Дж/м 2 . Конідії Cladosporium transchelii, С. hordei, С. elegantulum і С. brevi-compactum, що утворилися після опромінення, як правило, більші ніж у неопромінених видів. Особливо чітко ця тенденція виявлялася на базальних конідіях. Помітні зміни у морфології конідій спостерігалися також у великоспорових, стійких до УФ-променів видів Curvularia geniculata, Alternaria alternata, Trichocladium opacum, Helminthosporium turcicum, вони виявлялися тільки після опромінення великими дозами УФ-променів 10 3 Дж/м 2 . При цьому конідії Curvularia geniculata помітно подовжувалися і ставали майже прямими, в конідіях Alternaria alternata зменшувалася кількість поздовжніх перегородок аж до повного зникнення, а самі вони ставали більшими за контрольні. Навпаки, конідії Н. turcicum ставали дрібнішими, кількість перегородок у них зменшувалася, іноді перегородки ставали вигнутими. У конідіях Trichocladium opacum спостерігалася поява окремих, незвично здутих клітин. Такі зміни в морфології свідчать про значні порушення процесів росту та поділу в опромінених грибах.

Вивчення природних ізолятів грибів сімейства Dematiaceae підтвердило певну залежність УФ-стійкості від величини конідій та пігментації їх оболонок. Як правило, великі конідії більш стійкі, ніж дрібні. Слід зазначити, що вибраний нами показник - виживання - меланінсодержащих грибів після опромінення дозою 408 Дж/м 2 свідчить про високу стійкість групи грибів в цілому, що перевершує таку унікальну за цією ознакою мікроорганізмів Micrococcus radiodurans (Moseley, Copland, 1975) і Micrococus , Kumita, 1972). Цілком очевидно, що природа такого явища потребує подальшого вивчення із залученням високостійких і стійких за цією ознакою видів сімейства Dematiaceae.

Ми вивчали розподіл ознаки УФ-резистентності у темнокольорових грибів, виділених із заплавно-лугових, засолених та високогірних ґрунтів, який зображували графічно. Отримані криві нагадували криві нормального розподілу (Лакін, 1973). Виживання більшості (41,1 та 45,8%) культур, виділених відповідно з лугових та засолених ґрунтів України, становило після дози 408 Дж/м 2 (2-годинна експозиція) 0,02-0,19%, та стійкість до цього фактору розподілялася не більше 6 порядків. Отже, припущення про підвищену стійкість до УФ-опромінення темнокольорових гіфоміцетів із засолених ґрунтів не підтвердилося.

Помітно відрізнялася від описаного вище УФ-стійкість високогірних видів сімейства Dematiaceae, що відбилося у зміні положення піку кривої та розмаху розподілу.

Для 34,4% культур виживання становило 0,2-1,9%. Виживання 39,7% ізолятів перевищувала 2%, тобто крива розподілу ознаки УФ-стійкості зміщена у бік підвищеної стійкості до УФ-опромінення. Розмах розподілу за цією властивістю не перевищував чотирьох порядків.

У зв'язку з виявленими відмінностями у розподілі ознаки УФ-стійкості у рівнинних і високогірних видів та пологів сімейства Dematiaceae, уявлялося доцільним перевірити за рахунок чого вони відбуваються: внаслідок переважної зустрічальності високостійких та стійких до УФ-променів видів темнокольорових гіфоміцетів у гірських ґрунтах або має стійкість до УФ-радіації високогірних штамів одного і того ж виду чи роду порівняно з рівнинними. Для доказу останнього провели порівняння культур сімейства Dematiaceae, виділених на поверхні рівнинних та високогірних ґрунтів, а також із поверхневих (0-2 см) та глибоких (30-35 см) горизонтів рівнинних лучних ґрунтів. Очевидно, що такі гриби перебувають у вкрай нерівноцінних умовах. Використані нами вибірки дозволили проаналізувати за ознакою УФ-стійкості 5 поширених пологів сімейства Dematiaceae, виділених на поверхні рівнинних та високогірних ґрунтів. Тільки штами, виділені з високогірних ґрунтів, видів роду Cladosporium та Alternaria достовірно стійкіші, ніж штами, виділені з рівнинних ґрунтів. УФ-стійкість штамів, виділених з рівнинних ґрунтів, навпаки, була достовірно вищою, ніж високогірних. Отже, відмінності по відношенню до УФ-променів у мікофлорі районів з підвищеною інсоляцією (високогірні ґрунти) визначаються не тільки переважною зустрічальністю стійких пологів та видів Dematiaceae, але й можливо адаптацією їх до таких умов. Останнє становище, очевидно, має окреме значення.

Порівняння УФ-стійкості культур найбільш поширених пологів темнокольорових гіфоміцетів, виділених з поверхневих, що піддаються впливу світла, та глибоких ґрунтових горизонтів, показало відсутність статистично достовірних відмінностей між ними. Діапазон зміни ознаки стійкості до УФ-променів у природних ізолятів широко поширених видів Dematiaceae був переважно однаковим у рівнинних і високогірних ізолятів і не перевищував двох порядків. Широка мінливість за цією ознакою на рівні виду забезпечує можливість виживання стійкої частини видової популяції в екологічно несприятливих за цим фактором умовах.

Проведені дослідження підтвердили виявлену в експерименті високу УФ-стійкість видів Stemphylium ilicis, S. sarciniforme, Dicoccum asperum, Humicola grisea, Curvularia geniculata, Helminthosporium bondarzewi, у яких після дози опромінення порядку 1,2-1,5 ∙ 1 2 до 8-50% конідій залишалися живими.

Наступним завданням стало вивчення стійкості деяких видів сімейства Dematiaceae до біологічно екстремальних доз УФ-випромінювання та штучного сонячного світла (ІДС) високої інтенсивності (Жданова та ін. 1978, 1981).

Опромінювали моношар сухих конідій на желатиновій підкладці за методом Лі, модифікованим нами (Жданова, Василевська, 1981), і отримали порівняні, статистично достовірні результати. Джерелом УФ-випромінювання служила лампа ДРШ - 1000 зі світлофільтром УФС-1, що пропускає УФ-промені 200-400 нм. Інтенсивність світлового потоку становила 200 Дж/м 2 ∙ с. Виявилося, що Stemphylium ilicis, Cladosporium transchelii та особливо його мутант Ч-1 високо стійкі до цього впливу.

Так, виживання S. ilicis після дози 1 ∙ 10 5 Дж/м 2 становило 5%. 5% виживання для мутанта Ч-1, С. transchelii, мутантів К-1 і БМ спостерігалася після доз 7,0 ∙ 10 4 ; 2,6 ∙ 10 4 ; 1,3 ∙ 10 4 та 220 Дж/м 2 відповідно. Графічно загибель опромінених темнозабарвлених конідій описувалася складною експоненційною кривою з великим плато, на відміну від виживання мутанта БМ, яка підкорялася експоненційній залежності.

Крім того, ми зазнали стійкості меланінсодержащих грибів до ІДС високої інтенсивності. Джерелом випромінювання служив сонячний освітлювач (ОС - 78) на основі ксенонової лампи ДКсР-3000, що забезпечує випромінювання в діапазоні довжин хвиль 200-2500 нм зі спектральним розподілом енергії, близьким до сонячного. При цьому частка енергії в УФ-області становила 10-12% від загального потоку випромінювання. Опромінення проводили у повітрі чи умовах вакууму (106,4 мк Па). Інтенсивність випромінювання в повітрі становила 700 Дж/м 2 ∙ с та у вакуумі - 1400 Дж/м 2 ∙ с (0,5 та 1 сонячна доза відповідно). Одна сонячна доза (сонячна стала) - це величина повного потоку сонячного випромінювання за межами земної атмосфери на середній відстані Земля - ​​Сонце, що падає на 1 см 2 поверхні за 1 с. Вимірювання питомої опроміненості проводили за спеціальною методикою позиції зразка за допомогою люксметра 10-16 з додатковим нейтральним світлофільтром. Кожен штам опромінювали не менше ніж 8-15 послідовно збільшуються дозами випромінювання. Час опромінення варіювали від 1 хв до 12 діб. Про стійкість до ІДС судили щодо виживання конідій грибів (кількість макроколоній, що утворилися) по відношенню до неопроміненого контролю, прийнятого за 100%. Усього випробувано 14 видів 12 пологів сімейства Dematiaceae, їх 5 видів вивчено докладніше.

Стійкість культур С. transchelii та його мутантів до ІДС залежала від ступеня їх пігментації. Графічно вона описувалася складною експоненційною кривою з великим плато резистентності. Значення ЛД 99,99 при опроміненні в повітрі для мутанта Ч-1 склало 5,5 ∙ 10 7 Дж/м 2 , вихідної культури С. - 7,5 ∙ 10 6 та 8,4 ∙ 10 5 Дж/м 2 відповідно. Опромінення мутанта Ч-1 в умовах вакууму виявилося сприятливішим: помітно збільшувалася стійкість гриба (ЛД 99,99 - 2,4 ∙ 10 8 Дж/м 2 ), змінився тип дозної кривої виживання (багатокомпонентна крива). Для інших штамів таке опромінення було згубнішим.

При порівнянні стійкості до УФ-променів та ІДС високої інтенсивності культур С. transchelii та його мутантів, встановлено багато спільного, незважаючи на те що вплив ІДС вивчали на «сухих» конідіях, а УФ-променями опромінювали водну суспензію суперечка. В обох випадках виявлено пряму залежність стійкості грибів від вмісту ПЦ меланінового пігменту в клітинній оболонці. Зіставлення цих властивостей свідчить про участь пігменту у стійкості грибів до ІДС. Запропонований надалі механізм фотозахисної дії меланінового пігменту дозволяє пояснити тривалу стійкість меланінсодержащих грибів до тотальних доз УФ-променів та ІДС.

Наступним етапом нашої роботи стало дослідження більш стійких до цього фактору культур меланінсодержащих грибів. Ними виявилися види роду Stemphylium, причому стійкість культур S. ilicis та S. sarciniforme у повітрі приблизно однакова, надзвичайно висока та описується багатокомпонентними кривими. Максимальна доза випромінювання 3,3 10 8 Дж/м 2 для згаданих культур відповідала величині ЛД 99 . У вакуумі, при більш інтенсивному опроміненні, виживання культур Stemphylium ilicis була дещо більшою, ніж S. sarciniforme (ЛД 99 дорівнює 8,6 10 8 і 5,2 10 8 Дж/м 2 відповідно), тобто виживання їх Майже однакова і теж описувалася багатокомпонентними кривими з великим плато лише на рівні виживання 10 і 5%.

Таким чином, виявлено унікальну стійкість ряду представників сімейства Dematiaceae (S. ilicis, S. sarciniforme, мутанта C. transchelii Ч-1) до тривалого опромінення ІДС високої інтенсивності. Щоб порівняти отримані результати з раніше відомими, ми зменшили на порядок значення сублетальних доз, отриманих для наших об'єктів, оскільки УФ-промені (200-400 нм) установки ОС-78 становили 10% її світловому потоці. Отже, виживання порядку 10 6 -10 7 Дж/м 2 у наших дослідах на 2-3 порядку перевищує таку, відому для високостійких мікроорганізмів (Холл, 1975).

У світлі уявлень про механізм фотозахисної дії меланінового пігменту (Жданова та ін., 1978), взаємодія пігменту з квантами світла призводило до фотоокислення його в грибній клітині і надалі до стабілізації процесу за рахунок оборотного фотоперенесення електронів. В атмосфері аргону та у вакуумі (13,3 м/Па) характер фотохімічної реакції меланінового пігменту залишався таким самим, але фотоокислення було виражене слабше. Збільшення УФ-стійкості конідій темнокольорових гіфоміцетів у вакуумі не можна пов'язати з кисневим ефектом, який відсутній при опроміненні «сухих» зразків. Очевидно, у разі умови вакууму сприяли зниженню рівня фотоокислення меланинового пігменту, відповідального за швидку загибель клітинної популяції у перші хвилини опромінення.

Таким чином, проведене вивчення стійкості до УФ-випромінювання близько 300 культур представників сімейства Dematiaceae показало значну УФ-стійкість до цього впливу грибів, що містять меланін. У межах сімейства встановлено неоднорідність видів за цією ознакою. УФ-стійкість імовірно залежить від товщини та компактності розташування меланінових гранул у клітинній оболонці гриба. Випробовано стійкість ряду темнокольорових видів до джерел УФ-променів високої потужності (лампи ДРШ-1000 та ДКсР-3000) та виявлено надзвичайно стійку групу видів, що значно перевершує за цією властивістю такі види мікроорганізмів, як Micrococcus radiodurans та М. radiophilus. Встановлено своєрідний характер виживання темнокольорових гіфоміцетів на кшталт двох- та багатокомпонентних кривих, які вперше описані нами.

Проведено вивчення розподілу ознаки стійкості до УФ-променів темнокольорових гіфоміцетів у високогірних ґрунтах Паміру та Паміро-Алаю та у лугових ґрунтах України. В обох випадках воно нагадує нормальний розподіл, але в мікофлорі високогірних ґрунтів явно переважали УФ-стійкі види сімейства Dematiaceae. Це свідчить про те, що сонячна інсоляція спричиняє глибокі зміни в мікофлорі поверхневих горизонтів ґрунту.

Останнім часом у суспільстві (у тому числі в науковій спільноті) почала домінувати думка про універсальність пластиків та композитів, від яких очікують вирішення більшості проблем традиційних матеріалів. Вважається, що нові види пластиків та композитів незабаром замінять не тільки метали, а й скло, термостійкі неорганічні в'яжучі, будматеріали. Досить поширеним є погляд, що шляхом хімічного чи фізико-хімічного модифікування пластмас (наприклад, їх наповнення) можна досягти вражаючих результатів.

Певною мірою це правильно. Однак у полімерів є кілька «ахіллесових п'ят», виправити які не дозволяють хімія та фізика вуглецю та його сполук. Одна з таких проблем – термостійкість та хімстійкість під впливом сонця та інших випромінювань. Вирішують цю проблему УФ-стабілізатори (УФБ).

У присутності всюдисущого кисню промені сонця мають потужну розкладну полімери дією. Воно добре видно по пластикових виробах, що лежать на відкритому повітрі під сонцем – спершу тьмяніючим і біліючим, потім тріскаючим і розсипається. Не краще вони поводяться і в морі: за даними екологів, морська вода і сонце перетворюють пластикові вироби на пил, який потім риби плутають із планктоном і їдять (а ми потім їмо таку рибу). Загалом, без УФС та антирадіаційних добавок (АРД) полімер не годиться для багатьох звичних сфер застосування.

Полімери чутливі до впливу ультрафіолетового випромінювання, тому термін служби виробів скорочується під впливом атмосферних факторів внаслідок світлодеструкції полімеру. Застосування концентрату світлостабілізатора дозволяє отримати вироби з високою стійкістю до ультрафіолетового випромінювання та значно збільшити термін їх експлуатації. Крім того, застосування УФС запобігає втраті кольору, помутнінню, втраті механічних властивостей та утворенню тріщин у готовій продукції.

Світлостабілізатори особливо важливі у виробах великої площі, що піддаються сонячному або іншому опроміненню – плівок, листів. Поняття «УФ-стабілізація» означає, що плівка протягом певного терміну втрачає під дією сонячних променів не більше половини своєї початкової механічної міцності. УФС, як правило, містить 20% «просторово утруднених» амінів НАLS (тобто амінів з просторовою будовою, що ускладнює конформаційні рухи молекул – це дозволяє стабілізувати радикали та ін.) та антиокислювач.

ХарактеристикиУФ-стабілізаторів

Механізм дії світлостабілізаторів (крім УФС є ІЧ-стабілізатори та ін) складний. Вони можуть просто вбирати в себе (абсорбувати) світло, виділяючи поглинену енергію потім у вигляді тепла; можуть вступати у хімреакції з продуктами первинного розкладання; можуть уповільнювати (інгібувати) небажані процеси. Розрізняють два способи введення УФС: поверхневе покриття та введення в блок полімеру. Вважається, що в блок вводити дорожче, зате дія УФС довговічніша і надійніша. Щоправда, переважна більшість виробів (наприклад, всі китайські) стабілізується нанесенням полімерного поверхневого шару – зазвичай, 40-50 мкм. До речі, для тривалого терміну служби (3-5 років або до 6-10 сезонів) недостатньо додати багато УФС, потрібна ще достатня товщина та запас міцності. Так, для терміну служби 3 роки плівка має бути товщиною не менше 120 мк, для 6-10 сезонів необхідний тришаровий матеріал завтовшки до 150 мк, зі зміцненим середнім шаром.

УФС можна поділити на абсорбери та стабілізатори. Абсорбери вбирають випромінювання і перетворюють його на тепло (і їхня ефективність залежить від товщини шару полімеру, вони малоефективні в дуже тонких плівках). Стабілізатори стабілізують радикали, що вже з'явилися.

У СНД продаються форми полімерів як стабілізовані (дорожче) і нестабілізовані (дешевше). Багато в чому це пояснює нижчу якість дешевих виробів-аналогів із Китаю чи інших країн. Зрозуміло, що полімери (плівки) з здешевленою стабілізацією служитимуть менше за встановлений термін. Наприклад, часто декларується стабільність протягом 10 сезонів, але не вказується рівень зниження стабільності при посилених навантаженнях. Через війну термін служби нерідко становить половину заявленого (тобто 1–2 року).

Хорошим прикладом ефекту стабілізації полімеру можна вважати полікарбонат, поліетилен та плівки. Термін дії полікарбонату у вигляді стільникового листа коливається від 2 до 20 років залежно від ступеня стабілізації. Через економію на стабілізаторах, 90% виробників не можуть підтвердити заявлений термін дії ПК-листів (зазвичай – 10 років). Те саме з плівками. Наприклад, агроплівки замість 5–10 сезонів витримують лише 2–3, що призводить до суттєвих втрат в агросекторі. Поліетилен без УФС не працює довго, оскільки швидко розкладається УФ-випромінюванням (зверніть увагу на вигляд та стан ПЕ-виробів 10–15-річної давності). Через це, наприклад, поліетиленові газові або водні труби забороняють прокладати поверхню землі і навіть усередині приміщення. Без УФС та АРД не рекомендується переробляти такі великотоннажні полімери, як поліпропілен, поліформальдегід, каучуки.

Якісні УФС, на жаль, коштують дорого (більшість з них продукуються брендовими західними фірмами), і через це багато місцевих виробників на них заощаджують (їх треба додавати в кількості 0,1–2, а то й 5%). Замість нових ГОСТів у виробництві використовуються ТУ та ГОСТи 20-річної давності. Для порівняння, в ЄС оновлення стандартів щодо стабілізаторів відбувається раз на 10 років. Кожен із видів УФС має особливості, які слід враховувати під час використання. Наприклад, амінні УФС призводять до потемніння матеріалу, і для світлих виробів їх не рекомендується. Їх використовують фенольні УФС.

Зауважимо, що присутність УФС в полімерах, особливо плівках, поки не є зрозумілим, про що треба пам'ятати споживачам. Солідні виробники акцентують увагу на присутності УФС у будь-якій продукції. Так, Mitsubishi-Engineering Plastics заявляють про те, що гранули їхнього полікарбонату NOVAREX містять УФ-стабілізуючу добавку, «щоб стільниковий полікарбонат міг використовуватися протягом 10 років під посиленим впливом сонячних променів». Приклад «ближчий» – останній квітневий реліз білоруського підприємства «Світлогірськ-Хімволокно» щодо впровадження нової продукції – ПЕ-плівки з УФС. Крім пояснень, навіщо потрібні УФС, прес-служба підприємства зазначає: плівка з УФС "може мати термін служби до трьох сезонів". Інформація від одного з найстаріших і найшанованіших у галузі підприємств (засноване у 1964 році, випускає хімволокна, поліефірні текстильні нитки, побутові товари) показує: за наявністю УФС у полімері споживач повинен стежити сам.

Пару слів про ринок

Глобальний ринок світло- та термостабілізаторів наближається до позначки 5 мільярдів доларів – точніше, до 2018 року очікується досягнення планки 4,8 мільярдів. Найбільшим споживачем стабілізаторів є будівельна галузь (у 2010 році 85% стабілізаторів використовувалося для виробництва профілів, труб та кабельної ізоляції). З урахуванням моди, що росте на сайдинг (стійкість якого до світлоопромінювання є найважливішою умовою), частка УФС у будівництві може лише зростати. Не дивно, що на ринку світлостабілізаторів і зараз відзначається високий попит – найбільшим споживачем стабілізаторів виявився Азіатсько-Тихоокеанський регіон, який припадає до половини глобального попиту. Далі йдуть Західна Європа та США. Потім йдуть ринки у Південній Америці, СНД та Східній Європі, на Середньому Сході – там зростання попиту на УФС випереджає середні значення, досягаючи 3,5–4,7% на рік.

Світовий ринок ще з 70-х став поповнюватися пропозиціями від провідних єврокомпаній. Так, майже півстоліття успішно використовується УФС марки Tinuvin, для розширення виробництва яких у 2001 році компанією Ciba було збудовано новий завод (у 2009 році Ciba увійшла до складу BASF). Компанія IPG (International Plastic Guide) випробувала та вивела на ринок концентрат УФС марки LightformPP для плівок та спанбондів (це нетканий поліпропіленовий мікропористий паропроникний ізоляційний матеріал). Нові УФС, крім світлозахисту, уберегають від руйнівної дії пестицидів (у тому числі сірчистих), що особливо важливо в агропромі. Нові УФС вже почали поставлятися до СНД (як правило, постачання йдуть із Західної Європи, США та Південної Кореї). Розробки УФС проводять японська Novarex, західні Clariant, Ampacet, Chemtura, BASF. Останнім часом все більшого впливу набувають азіатські продуценти – не лише південнокорейські, а й китайські.

Дмитро Северін