Грибостойкость разных видов бумаги

Вид бумаги	Грибо­стойкость	Потеря массы, %	Цвет пятен пораженных участков	Изменение рН пораженных участков
Хлопковая   Мелованная Сульфитная     Фильтро­вальная     Газетная   Книжно-журнальная	Низкая   Высокая Средняя     Низкая     Очень низкая   Низкая	-   2,3     5,2     5,5   3,9	Коричневый   Ярко-желтый От бледно-желтого, коричневого до фио­летового Желтый, оранжевый, коричневый и зеленый споровый налет Бледно-оранжевый, темно-зеленые точки Бледно-желтый и оран­жевый, споровые нале­ты	Незначительно увеличивается Снижается Увеличивается     Снижается незначительно   Снижается незначительно   Снижается незначительно

Воздействие грибов на бумагу представляет собой комплекс химических и биохимических процессов. При этом повреждение бумаги определяется не только использованием ее в качестве пи­тательного субстрата, что в частности зависит от ее физических особенностей как капиллярно-пористой системы. В бумаге созда­ются неоднородные капиллярно-пористые системы с дискретны­ми очагами, благоприятными для возникновения поражения. Ка­пилляры бумаги заполнены воздухом и водой. Влага, содержаща­яся в бумаге, во многом определяет ее свойства, в том числе и биостойкость. Так, при относительной влажности воздуха 30 — 40 % в целлюлозе практически отсутствует капиллярная вода и микро­организмы в этих условиях не способны развиваться. При относительной влажности воздуха 55 — 65% соотношение капиллярной и связанной воды близко — это своего рода переходная зона. При относительной влажности 70 — 75 % капиллярная конденсация воды обнаруживается в достаточно крупных капиллярах бумаги, это позволяет микроорганизмам прорастать и развиваться на бумаге.

В состав картона входят разнородные материалы, включаю­щие пористые компоненты, легко аккумулирующие влагу. Влага является одним из основных факторов, определяющих проявле­ние физиологического функционирования микромицетов на кар­тоне. При ее наличии случайно попавшие на картон споры гри­бов начинают прорастать. Постепенно рост и развитие грибов становится более интенсивным, охватывает поверхность и более глубокие слои материала. Мицелий гриба способен накапливать влагу и доступными для грибов становятся даже материалы с относительно малым влагосодержанием. Влага образуется и в ре­зультате физиолого-биохимической деятельности грибов. Картон превращается в коллоидно-биологическую систему, в которой капилляры очень часто бывают заполнены мицелием грибов, выделяющих в окружающую среду различные метаболиты, в том числе ферменты.

Для нормального развития грибов требуются определенное ко­личество кислорода. Поэтому на их развитие положительное влияние оказывает повышенная пористость и воздухопроницаемость картона. Показано, что для развития грибов на картоне решаю­щим фактором является не химический состав субстрата и его физико-химические свойства, а содержание капиллярной вла­ги, заполняющей поры волокон. Интенсивность разрушения кар­тона особенно усиливается в присутствии легко поражаемых про­дуктов, главным образом разного рода связующих, покрытий, кожи и др.

Процесс разрушения картона грибами тесно связан со способ­ностью последних синтезировать ферменты, в первую очередь целлюлозоразрушающие. Целлюлоза, содержащаяся в картоне, при повышенной относительной влажности воздуха сильно гидратируется, что значительно увеличивает поражаемость картона. Про­цесс старения и деструкции картона сопровождается образовани­ем низкомолекулярных продуктов и приводит к общему сниже­нию его микробиологической стойкости, так как грибы, исполь­зуя эти легко усвояемые вещества, начинают интенсивно функ­ционировать и выделять в окружающую среду целый букет мета­болитов, которые ускоряют деструкционный процесс волокон картона.

Микроорганизмы снижают качество бумаги различным обра­зом. Микроскопические грибы, развивающиеся только на поверх­ности бумаги, оставляют разноокрашенные пятна. Так, гриб Pullularia pullulans сообщает бумаге светло-синий цвет, Trichoderma или Penicillium — зеленый, Cladosporium — темный.

Плесени, повреждающие целлюлозные волокна бумаги, раз­рушают их с поверхности, продырявливают бумагу, прорастая внутрь нее.

Необходимо отметить высокое содержание на картоне пред­ставителей рода Aspergillus, которые легче переносят термическую обработку и иногда их споры не погибают даже во время техноло­гического процесса изготовления картона. Таким образом, созда­ется потенциальная возможность поражения картона грибами рода Aspergillus сразу же после его изготовления.

От повреждения микроорганизмами должна быть защищена не только бумага в виде книг, документов, карт и других изделий, требующих долголетнего хранения. Достаточно биостойкими дол­жны быть бумага и картон длительного хранения, предназначен­ные для упаковки различных товаров, особенно для пищевых про­дуктов и товаров, отгружаемых в тропики.

Высокой устойчивостью к воздействию микроорганизмов дол­жна обладать бумага, используемая в кабельной промышленнос­ти для внешней изоляция кабеля; бумага и картон, используемые для упаковки туалетного мыла; бумага, применяемая для хране­ния различного обмундирования; специальная бумага, предохра­няющая изделия от поражения их молью.

Развитие торговых, культурных, политических и экономичес­ких связей России с зарубежными странами, расположенными в районах с жарким и влажным климатом, вызывает необходимость создания специальных видов бумаги и картона, не только устой­чивых к повреждению грибами и бактериями, но и обладающих антимикробным действием, что позволит использовать такую бу­магу для защиты от повреждения некоторых товаров при их хра­нении и эксплуатации. Например, таким свойством должны обла­дать тонкая бумага типа папиросной для упаковки и защиты изде­лий из черных и цветных металлов от коррозии, коробочный кар­тон для изготовления коробок для подшипников, направляемых в зарубежные страны и др.

В качестве защитных средств в борьбе с биологическими обра­станиями в бумажной промышленности предложено более 300 спе­циально разработанных соединений. Однако практическое приме­нение нашли немногие, так как биоциды для бумаги должны об­ладать определенными свойствами:

растворяться в воде или образовывать стойкие водные эмуль­сии;

не изменять свойств при температуре до +70 °С и в интервале кислотности среды (рН 4 — 7);

не сорбироваться на целлюлозных волокнах и не связываться с ними химически;

обладать высокой избирательной токсичностью для микроор­ганизмов обрастаний бумаги;

не обладать высокой токсичностью для окисляющей микро­флоры биоочистных сооружений.

Свойства применяемых биоцидов должны быть стабильными и длительно сохраняться. Подбор таких соединений является труд­ной задачей. До настоящего времени не существует средства, ко­торое соответствовало бы всем предъявляемым требованиям.

В качестве биоцидов, проявляющих достаточно высокие защит­ные действия, в нашей стране используют следующие соедине­ния: силициланилид и различные его галоидо-производные, про­изводные оксихинолина (натриевая соль и др.), некоторые ди­сульфиды, пептахлор-фенолят натрия, нафтенат меди и др.

Так, например, использование для подавления микробных об­растаний пентахлорфенолята натрия на предприятии, выпуска­ющем газетную бумагу, повысило производительность машин, снизило обрывность бумаги и позволило получить значительную экономию. Ликвидация микробного воздействия в этом случае представляет собой значительный резерв увеличения производ­ства бумаги даже на действующем оборудовании.

Для введения биоцидов в бумагу используют следующие способы: пропитка бумаги и картона; нанесение антисептика на поверхность бумаги; пропитка бумаги дисперсией, содержащей биоцид и гидрофобные добавки; введение биоцида в волокнис­тую суспензию.

Для борьбы с микрофлорой, повреждающей архивные доку­менты, используют газообразные биоциды типа оксиэтилена и формальдегида.

Несмотря на большое число работ, проведенных в области ис­следования повреждения бумаги и изыскания защитных средств от воздействия микроорганизмов, задача разработки эффектив­ных антисептиков для бумажной промышленности остается акту­альной.

Одним из перспективных направлений в области производства биостойкой бумаги является использование новых полимерных ма­териалов. Например, поли-пара-ксилиленовое покрытие (ППКП) предполагается использовать для консервации документов, что не только увеличивает прочность бумаги, но и защищает ее от пора­жения микроскопическими грибами.

Обработка бумаги синтетическими полимерными смолами с гидрофобными свойствами, например, полиэтиленом, приводит к образованию защитного барьера, предохраняющего бумагу от повреждения грибами эффективнее, чем при использовании фун­гицидов.

Меры по защите бумаги и книг от биоповреждений включают кондиционирование воздуха, с целью поддержания оптимально­го температурно-влажностного режима, очистку воздуха от пыли и, в случае необходимости, фильтрацию и обеззараживание воз­духа с помощью ультрафиолетового света, а также применение химических средств защиты — биоцидов для поверхностной обра­ботки или изготовления антисептированной бумаги.