1. 微生物

　　微生物是那些個體微小、結構簡單的單細胞個體或簡單的多細胞或沒有細胞結構的低等生物的統稱。它們具有以下一些特點：

• 種類繁多。包括不具細胞結構的病毒、單細胞的細菌、單細胞或多細胞的霉菌和酵母菌等。

• 繁殖速度快。如大腸桿菌20分鐘左右可以繁殖一代。

• 分布廣泛。在自然界中無論是天空還是海洋，冰山還是溫泉，凡是有生命的地方就有微生物的存在，就是沒有生命的地方也能找到微生物。1克土壤中含有250億個微生物，差不多是地球人口的四倍?

• 容易變異。采用物理化學因素處理后，微生物容易發生變異。自然界中存在許多誘變因子，因此不斷有新的微生物產生以適應新的環境。

  　1.1 常見的微生物種類
  　　1.1.1 細菌
  　　細菌無處不在，它們具有適應性強和繁殖快等特點。根據形態特征細菌可以分成球菌、桿菌和螺旋菌三種。球菌的細胞個體呈圓球形或橢圓形。桿菌細胞呈桿狀或圓柱狀，各種桿菌的長度與直徑比例差異很大，有的短粗，有的細長，短桿菌近似球形，長桿菌近似絲狀。螺旋菌是指細胞呈彎曲桿狀細菌的統稱。如果細菌所處的環境條件發生變化，如培養溫度、培養時間、培養基的組成等發生變化，均可以引起菌體的形態變異。
  　　1.1.2 霉菌和酵母菌
  霉菌和酵母菌屬于真核細胞，它們的結構比無核生物復雜，它們具有真正的細胞核。在霉菌中有單細胞的個體，也有很多種是多細胞結構，形成復雜的菌絲體。
  微生物能夠通過很多渠道傳播，如臟水、廢棄物、空氣、工件、操作工和生產衛生不足等（見圖1）。如果不加以控制，微生物會對涂料體系帶來很多危害。

  
  圖1 污染原因

  　1.2 微生物的危害 
  　　微生物對水性涂料的破壞主要有以下一些常見的現象。

• 產品表面變色

• 流變性能變化

• 使用性能變化

• pH值變化

• 產生絮凝現象

• 破乳

• 產生不良氣味或氣體

• 肉眼可見的微生物生長 為了消除上面提到的諸多危害，就必須采取有效措施來控制微生物的生長。 2. 影響涂料體系質量的因素 涂料的配方只是影響質量的一個因素而已，有很多其它方面的因素都會影響到涂料的質量（見圖2）。

  
  圖 2 影響涂料體系質量的因素

  　　在生產過程中有效控制微生物污染是確保產品質量的重要因素。圖3顯示獲得不受微生物污染的理想產品的方法。
  

  
  圖 3 如何獲得不受微生物污染的成品

  　2.1 原材料的質量 
  　　對原材料的基本要求是微生物含量要少。對于液體的原材料（如水、乳液、消泡劑等），我們要求控制微生物數量<1000個/ml。由于微生物很小，肉眼不可見。因此需要一種簡單直觀的方法來檢測微生物的污染情況。
  　　舒美公司的測菌片Mikrocountò Combi是一種非常有效的檢測手段，將取好樣的測菌片放在27-300C的恒溫箱中培養一段時間，觀察測菌片兩面微生物的生長情況，可以綜合監控原材料以及整個生產線系統。測菌片具有以下幾個優點：

• 使用方便，不需要準備時間，固體表面、半固體和液體都可以檢測。

• 可以快速的得到結果：細菌(24-48小時)；霉菌和酵母菌(72小時)。

• 不用額外做微生物實驗，從而節省時間和成本。

• 檢測結果精確可靠。可以有效控制原材料、產品的質量和監控生產系統的衛生。

• 多功能，可同時檢測細菌、霉菌和酵母菌。

• 操作簡單，即使沒有經過微生物學培訓的人也能勝任。 
  
  　　水作為原材料之一經常會被忽略，定期的微生物檢測是非常關鍵的。有些廠家采用去離子水，以為去離子水是很干凈很安全的。但殊不知離子交換樹脂上常常會積聚微生物膜，成為額外的污染源。飲用水（細菌數<100個/ml）通過離子交換樹脂后出來的去離子水細菌數經常達到104個/ml。有些廠家采用水箱儲存水，水箱很少清潔，有時候水箱裝在屋頂下或直接暴露在陽光下，這為微生物的繁殖提供了有利條件。很多時候正是因為忽略了對水的微生物控制，從而導致了涂料體系的防腐最終失敗。

  　2.2 原材料的儲存
  　　原材料的儲存會面臨各種污染的危險，為了確保其技術性能不受損失，特別要避免在儲存過程中的微生物污染。“先進先出”是一條應該遵守的原則。
  　　圖4顯示不同的加料點對乳液儲存的影響。由于生產的需要，儲罐通常不會是空的。通過加料線1加入新的乳液可以和原來留下的乳液很好的混合。通過加料線2加入新的乳液，上層的乳液很難循環到，時間一長表面的乳液容易老化長菌。帶有攪拌裝置的儲罐是比較理想的。定期（如每兩周）在儲罐的上部空間噴具有快速殺菌功能的防腐劑（如Parmetol? DF 35），能起到很好的氣相保護作用。另外應當定期（如每6個月）將儲罐作徹底的清洗。

  
  圖 4 乳液儲罐

  　2.3 廠區生產線衛生 
  　　防止微生物生長的一條非常重要的原則：防止各種各樣的水與成品接觸，其中包括管道里的清洗水，過濾器、泵、容器和加料管里的水以及原材料、中間產品和散裝儲罐中的冷凝水。
  　　在生產區，避免殘留的清洗水所帶來的污染是最重要的。在10 m3的生產罐中只要有1升殘留的清洗水含菌量能達到108個/ml（經過一個晚上的繁殖），就能使沒有受到微生物污染的原材料帶菌104個/ml。這無疑會對最終產品的防腐帶來額外的壓力。因此在生產前（特別是間息式生產），建議用具有快速殺菌功能的防腐劑（如Parmetol? DF 35）將生產線（如生產罐、管道）加以清洗消毒。
  
  3． 建筑涂料的防腐 
  　　 水性涂料的防腐并不是想象的那么簡單。由于涉及的因素比較多，而且菌種多樣性，對防腐技術提出了更高的要求。選擇合適的防腐劑是一大關鍵，而且用戶應當掌握準確的使用方法。水性涂料的防腐分兩方面：在濕的狀態下的罐內防腐和在干膜狀態下的防霉/防藻。
  　3.1 罐內防腐劑
  　　 罐內防腐劑含有具有多種結構的有機化合物，這些物質要符合下面一些要求：

• 廣譜的殺菌功效

• 快速的殺菌功效

• 長效性

• 在寬的pH值和溫度范圍內保持穩定

• 在使用濃度范圍內是水溶性的

• 有上層空間保護作用

• 材料相容性好

• 與涂料組份有良好的相容性

• 容易混合

• 對環境無不良影響，生物可降解性

• 氣味極小、良好的皮膚忍耐性、毒性低

• 成本低 
  　　由于沒有一個物質能夠綜合所有的這些特性，所以必須通過不同物質組合找到最佳平衡點，來發揮協同作用。市場上的防腐劑基本上都是通過復配得到的。 
  　 3.1.1 常見的罐內防腐劑
  　　現在市場上最常見的罐內防腐劑有氯甲基/甲基異噻唑啉酮（簡稱CMI/MI，如Parmetol? K 20），CMI/MI與甲醛釋放體組合（如Parmetol? A 26）。自從2002年7月1日國家正式實行內墻涂料100ppm的甲醛指標限制，這對整個防腐劑市場帶來不小的沖擊。其實像Parmetol? A 26這樣的防腐劑的甲醛釋放量在它的推薦摻量下是完全能符合國家的甲醛指標。許多生產廠家一味的強調使用不釋放甲醛的防腐劑，特別是CMI/MI類型。但是也隨之帶來了不少防腐失敗的問題。這主要是由于不少用戶對這一類的防腐劑的認識不夠以及使用方法不當引起的。
  　　氯甲基異噻唑啉酮（簡稱CMI）具有它自身的特點。這種活性成份活性大，具有很好的廣譜殺菌效果，但它不穩定易分解，對溫度和pH值比較敏感。理想的使用溫度是400C以下，pH值避免強堿性條件（pH > 9.0）。在溫度超過400C，pH>9.0的情況下，CMI的分解速度會加快。如何采用先進的穩定技術是保證純CMI/MI類型防腐劑長效性的關鍵所在。常用的穩定劑有鈉鹽，鎂鹽和銅鹽。Parmetol? K 20采用銅鹽鎂鹽復合穩定技術體現出它更穩定，更長效的特點。由于Parmetol? K 20已獲得美國FDA認證和德國衛生部BGVV認證，在安全和環保方面讓用戶更加放心。
  　　由于涂料儲罐上部多少會留有一些空間，在儲存和運輸過程中的溫差變化，致使涂料中的水份蒸發到儲罐頂部冷卻變成冷凝水滴到產品的表面，從而稀釋了表層的防腐劑。一旦表層的防腐劑濃度小于某些菌種的最低抑菌濃度（MIC值），這些菌種就有可能在產品表面滋生（見圖2）。Parmetol? A 26在涂料儲罐中緩慢釋放甲醛，一方面甲醛可以很好的穩定CMI的作用，從而使Parmetol? A 26的最高使用溫度達到600C，最高堿性pH達到9.5。另一方面甲醛本身具有很好的殺菌功效，釋放出來的甲醛充滿涂料儲罐的空間部分，從而對上層空間起到很好的保護作用。如果使用純CMI/MI類型的防腐劑就缺少了上層空間的保護作用，一般來說只有提高添加量來減小表層的防腐劑被冷凝水稀釋的危險。防腐劑的添加量也跟氣候有關，一般來說高溫潮濕的天氣，微生物很容易繁殖，應該適當提高防腐劑的用量。最準確的添加量可以根據重復挑戰實驗來確定（如舒美公司Fako實驗）。

  
  

  
  圖 5 上層空間保護的重要性

  　3.2 干膜防霉/防藻劑 
  　　霉菌和藻類是對漆膜造成破壞的兩個主要因素。霉菌的污染經常是離不開營養源跟漆膜表面的接觸。特別是濕度高的地方（如浴室、廚房）或通風和防潮差的地方，霉菌更加容易繁殖。藻類的生長需要光照和潮濕的條件，另外墻體表面的pH值，表面結構等也會影響藻類的生長。墻體表面長霉和長藻是很常見的現象，這不但影響外觀，而卻也會直接破壞墻面的漆膜。
  　　為了延長表面漆膜和基材的使用壽命，最有效的方法是采用防霉/防藻劑來阻止霉菌和藻類的生長。對于那些已經長霉/長藻的表面，要先用機械方法去除表面的霉菌孢子和藻類，然后用活性很強的殺菌劑處理表面（如Parmetol? DF 12），使其充分滲入漆膜和基材殺死里面的菌絲，最后重新涂上具有防霉/防藻性能的涂料（見圖6）。

  
  圖 6 Parmetol? DF 12墻面殺菌處理前后

  　　對于內墻涂料而言，只需考慮防霉效果。但對于外墻涂料而言，就要綜合考慮防霉和防藻雙重效果。在選擇漆膜防腐劑時一般要考慮以下的一些性能要求：

• 廣譜性

• 長效性

• 在寬的pH值和溫度范圍內保持穩定

• 水溶性低

• 滲出穩定性好

• 材料相容性好

• 與涂料組份有良好的相容性

• 不變色

• 低VOC和低鹵素含量

• 性價比高

  　3.2.1 常見的干膜防霉/防藻劑
  　　現在市場上常見干膜防腐劑的活性成份有多菌靈、二氯苯二甲尿（敵草隆）、辛基異噻唑啉酮（OIT）、二氯辛基異噻唑啉酮（DCOIT）等。舒美公司的Parmetol? DF 19 forte是多菌靈和二氯苯二甲尿復配的產品，具有防霉防藻雙重功效。它的特點是廣譜長效、相容性好、耐候性特別好、不含VOC，而且活性成份粒徑很小，平均粒徑在3 μ 左右。因此它跟同類產品相比具有更大的比表面積，從而在防霉/防藻效果方面也有一定的優勢。Parmetol? DF 19 forte用于外墻涂料是很理想的，當然也可用于內墻涂料。Parmetol? DF 17是多菌靈和OIT復配的產品，具有很好的防霉效果，考慮到OIT自身的溶解度比較大，一般推薦用于內墻防霉。
  　　具體在使用干膜防腐劑時也要注意具體方法，對于漿狀的固體微粒預分散體（如Parmetol? DF 19 forte）可以不用研磨直接加入到涂料配方里面，不能也不必要將它用水先稀釋。添加量只要在技術上足夠就可以了，不必過多添加。最準確的添加量可以根據防霉/防藻挑戰實驗來確定（如舒美公司技術中心）。

  　4. 結論
  　　1）涂料的防腐體系不能只局限于防腐劑本身，應該從人員、原材料、生產線和環境等各個可能的環節全面控制微生物的污染，生產衛生的重要性不容忽視。
  　　2）測菌片是用來及時監測原材料、生產線等微生物污染情況的理想手段。
  　　3）在選擇和使用防腐劑時，應當綜合考慮防腐劑自身的特點、涂料配方的要求、實際使用條件等因素，建議用戶向防腐劑生產廠家咨詢。
  　　4）對于已經受污染的表面，應當先用高活性的殺菌劑加以處理，然后才能涂上新的涂料。