Микробиологическому разрушению подвергается не только готовая бумага, но и сырье для ее изготовления, например щепа для получения целлюлозы и хлопок для изготовления бумажной массы. Носителями вредных микроорганизмов в бумажном производстве могут быть сырье, воздух и вода (свежая и рециркуляционная). Очень опасен для целлюлозы находящийся в воде представитель семейства бактерий Torulopsidacae.
Из микроорганизмов бумагу разрушают бактерии и грибы, имеющие энзим целлюлазу, который расщепляет целлюлозу.
Плесени развиваются на бумаге различным образом. Некоторые из них продырявливают бумагу с поверхности, другие, внедряясь, прорастают в нее.
Ряд плесеней развивается только на поверхности бумаги. Сюда относятся главным образом представители следующих родов: Aspergillus, Penicillium, Dematium, Oidium и другие, оставляющие на бумаге или целлюлозе разноокрашенные пятна.
Светло-синий цвет приобретает целлюлоза под действием «синего типа плесени» Pullularia pullulans. Зеленая окраска образуется под действием плесеней Trichoderma или Penicillium. Темная окраска вызывается плесенью Cladosporium. Плесени разрушают волокна с поверхности внутрь, так как во время прорастания мицелии продвигаются вдоль стенок волокна к свету. По данным Института бумаги в Праге, наибольшее число микроорганизмов содержится в сборной бумаге, меньшее – в белой и бурой древесной массе и в сульфитной целлюлозе, а самое малое содержание плесени – в сульфатной целлюлозе.
2.2 ЗАЩИТА БУМАГИ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
Защита от микроорганизмов необходима не только для книг, документов, карт и других изделий, требующих долголетнего хранения, но и для бумажной упаковки разных товаров без долгосрочного хранения. Это относится к товарам, отгружаемым в тропики, а также к пищевым продуктам. До настоящего времени не существует защиты бумаги от воздействия микроорганизмов, которая соответствовала бы всем необходимым требованиям (отсутствие запаха, эффективность действия при малой дозировке, достаточная растворимость в воде, безвредность для человеческого организма, доступность и дешевизна).
При употреблении бактерицидных и фунгицидных препаратов решающее значение имеет создаваемая ими реакция среды. При рН=4,5 число бактерий снижается, а при рН=7 - 8,5 возрастает, однако эти условия неблагоприятны для роста плесеней. Так, добавление гашеной извести к бумаге оказывает определенное фунгицидное действие, но стимулирует рост бактерий.
Ниже приводятся наиболее важные фунгицидные препараты, которые можно применять в бумажном производстве.
Бензойная и салициловая кислота и их производные. Наиболее давними представителями в этой группе являются салициловая кислота или эфиры n-оксибензойной кислоты. Они применяются для антисептической бумаги и таких изделий, как вата, целлюлоза и т. п.
Соли серебра. В литературе имеются данные относительно применения азотнокислого серебра в качестве бактерицидного и фунгицидного покрытия для бумаги. Чтобы уничтожить бактерии группы coli достаточна концентрация азотнокислого серебра 0,01%, а для плесени Penicillium glaucum 0,02—0,03%. Однако ввиду дороговизны серебро не получило распространения в качестве препарата для защиты бумаги от микроорганизмов.
Производные фенола. В зарубежной практике очень часто применяются для этой же цели хлорфенолы, а также их соли. Так, Тэйтель и Берк рекомендуют повышать устойчивость сульфатной бумаги к плесневению путем покрытия фенилфенолформальдегидным лаком или нитролаком с добавкой 5% нентахлорфенола. Рекомендуются как фунгициды о-фенилфенол, 2,3,4,6-тетрахлор-фенолят натрия, трихлорфенол и пентахлорфенолят меди. Хлорированные фенолы придают бумаге фунгицидные, бактерицидные и инсектицидные свойства. Однако эти препараты негодны для защиты бумаги, применяемой для пищевых продуктов, поскольку они обладают сильным запахом и токсичны для человека.
Органические соединения ртути. Самым распространенным и эффективным является фунгицид—ацетат фенилртути, выпускаемый за рубежом под разными фирменными обозначениями. U.S. Office of Scientific Research and Development рекомендует для придания устойчивости к плесневению добавлять к 20% раствору парафина в нефти, применяемому для импрегнирования бумаги из крафт-целлюлозы, 0,2% смеси ацетата фенилртути с углекислым кальцием или 0,4% нафтената меди. Для защиты бумаги имеют также значение сахарат, фосфат и лактат фенилртути. Для изоляционной бумажной ленты, например, рекомендуется сахарат фенилртути в концентрации 0,84%. В отличие от других фунгицидов (8-оксихинолината меди, пентахлорфенолята натрия), этот фунгицид не снижает механической прочности бумаги. Применяются также ацетат пиридилртути и борат фенилртути.
Ацетат фенилртути растворим в воде и добавляется непосредственно в ролл в очень малых дозах. Полученная бумага практически стерильна. Одновременно исключается или сильно снижается образование слизи на машинном оборудовании и на коммуникациях, что облегчает процесс и улучшает изделие. Тот же препарат путем покрытия можно применять и для придания стерильности поверхности. Дозировка составляет сотые доли процента. Такие концентрации не вредны для здоровья человека.
Органические соединения олова. Из органических соединений олова особенно эффективны соединения типа R3SnX, где R – органический радикал, связанный с атомом олова, а X – органический или неорганический остаток. По имеющимся данным группа X не оказывает существенного влияния на фунгицидные свойства этих соединений, главное же значение имеет группа R. Наибольшую активность проявляет группа трибутиловая; триэтиловые и трифениловые группы имеют одинаковую активность.
Органические соединения мышьяка. Из работ Забела и О'Нейла ясно, что органические соединения мышьяка обладают большой фунгицидностью. Особенно активен какодилат серебра, 8-оксихинолинметиларсонат и о-оксихинолинарсанилат. Какодилат серебра – препарат, очень сильно действующий на бактерии и более слабый по отношению к плесеням.
Органические соединения меди и цинка. Распространенным в бумажном производстве фунгицидом является 8-оксихинолинат меди, олеат меди и резинат меди. Применяются также подобные соединения цинка – нафтенат, олеат и резинат. Рекомендуются также диметилдитиокарбамат цинка и этилен-бис-дитиокарбамат цинка.
Другие органические соединения. Имеется ряд производных фенола, которые по своему действию уступают пентахлорфенолу и поэтому реже применяются. Относительно часто применяется четвертичная соль типа алкилдиметилбензиламмонийхлорида. Бальман указывает, что смесь 60 вес. % пентахлорфенолята натрия с 40 вес. % хлор-2-фенилфенолята натрия или же смесь 30 вес. % пентахлорфенолята натрия, 40 вес. % хлор-2-фенилфе-нолята натрия и 30 вес. % 2,3,4,6-тетрахлорфенолята натрия – еще более эффективное средство, чем сам пентахлорфенолят натрия. Другие фунгициды хотя и применяются, но в очень малом количестве.
В ЧССР выпускают четвертичную аммониевую соль под фирменным названием «айатин», которая находит применение как дезинфицирующее средство в медицине, но не годится для обработки бумаги из-за дороговизны и малого эффекта в борьбе с плесенью.
Защита бумаги была также разработана в Институте бумаги в Праге. Для повышения устойчивости к действию микроорганизмов добавлялся во время производства бумаги тетраметилтиурамдисульфид. Таким способом было изготовлено несколько видов бумаги: сульфитная упаковочная, шляпочная бумага, «дуплекс» для гофрированного картона и сульфатная упаковочная бумага. В одинаковых, искусственно подобранных условиях (40° С и 98-100% относительной влажности), бумага была заражена разными видами плесени (например, Penicillium chrysoge-num и Aspergillus niger), но показала необычную устойчивость: в течение 2 месяцев не было признаков роста привитых плесеней. Одновременно бумага приобретает отпугивающие свойства, например для грызунов. Все эти свойства делают препарат чрезвычайно ценным при изготовлении, тары для тропических условий. Хотя биологическими испытаниями была установлена безвредность бумаги из-за малой токсичности примененных фунгицидов, требуются еще длительные проверки гигиенистов в отношении применения такой тары для пищевых продуктов. Такая бумага рекомендуется и для электротехнических целей. Фунгициды для бумаги описываются в ряде работ.
2.3 СПОСОБЫ ПРИМЕНЕНИЯ ФУНГИЦИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Применение путем непосредственной загрузки в ролл. Это самый простой способ. Этот метод обеспечивает равномерное распределение препарата в бумаге. С гигиенической точки зрения целесообразно добавлять фунгицид прямо из закрытого мешочка. Недостаток этого метода – большая или меньшая вымываемость и потеря части препарата в сточных водах.
Пентахлорфенолят натрия дозируют в количестве 7–14 кг на 1 иг сухого волокна. После окончания перемешивания для максимального удержания препарата на волокне рН понижают до 4,5, что приводит к коагуляции на волокне нерастворимого пентахлорфенола. Нерастворимые препараты можно вводить при проклейке массы – смоляной или асфальтовой. Ацетат фенилртути применяется в количестве 0,18–0,36 кг на 1 т волокна.
Нанесение препарата намазкой или смачиванием. Оборудование для смачивания устанавливается до сушки – для тонкой бумаги, или после сушки – для бумаги большого веса, например картона. У оборудования отмечается ряд недостатков. Так, в сушилках часть препарата разлагается (это относится к органическим соединениям ртути), снижается качество бумаги. Смачивание ухудшает дальнейшую обработку картона, так как автоматы хуже справляются с увеличенным объемом.
Намазка препаратом производится большей частью отдельно на специальной машине, которая должна быть встроена в бумагоделательную машину. Механические щетки сами забирают раствор и наносят на бумагу. Недостаток смачивания и намазки, по сравнению с внесением в ролл, – необходимость дополнительной операции [1].