Как понять, подходит ли биоцид для рецептуры на водной основе?

Завод водно-дисперсионных лакокрасочных материалов для дерева решил уменьшить запах аммиака в цехе и в готовой продукции и заменил в рецептуре аммиачную воду органическим аминным нейтрализатором; pH при этом стал немного выше прежнего. Консервант оставили прежний, систему CMIT/MIT, которой пользовались всегда, и в той же дозировке. Чтобы сократить время доводки, операторы вводили его вместе с остальными добавками сразу после окончания перетира, пока паста еще не остыла. Выходной контроль не выявил никаких отклонений. Через два с небольшим месяца на складе дистрибьютора одна за другой стали вздуваться банки; при вскрытии из них шел кислый гнилостный запах, а краска заметно разжижилась. Заводу пришлось отозвать эти партии. Повторный анализ архивных образцов показал, что изотиазолинонов почти не осталось: более щелочная система, новый амин и высокая температура при введении вместе израсходовали консервант уже в начале хранения. Тот же консервант несколько лет исправно работал в старой рецептуре, но после ее изменения его защиты перестало хватать.

Как понять, подходит ли биоцид для рецептуры на водной основе? Чтобы оценить, подходит ли биоцид для рецептуры на водной основе, нужно проверить, сохраняет ли действующее вещество стабильность при pH продукта и температуре процесса, не расходуется ли оно на реакции с компонентами рецептуры, охватывает ли его спектр те микроорганизмы, которые реально загрязняют продукт, и соответствует ли он требованиям законодательства целевого рынка. Окончательно выбор подтверждают анализом остаточного содержания после хранения и тестом на устойчивость к микробному заражению.

Данные из технического описания получены на чужой рецептуре. Рекомендуемую дозировку и допустимый диапазон pH биоцида обычно определяют в стандартной системе. Ваш продукт представляет собой смесь дисперсии, пигментов и наполнителей, диспергаторов, загустителей, нейтрализаторов и коалесцентов, и каждый из этих компонентов может разрушать, расходовать или связывать действующее вещество. Оценивая, подходит ли биоцид для конкретной рецептуры на водной основе, мы по очереди проверяем четыре параметра: стабильность, совместимость, спектр действия и соответствие нормативам. Если биоцид не проходит хотя бы по одному из них, срок защиты сократится, какую бы дозировку ни выбрали. Чаще всего упускают из виду стабильность и совместимость, потому что проблемы с ними совершенно не видны на выходном контроле.

pH и температура введения определяют, как долго сохранится действующее вещество. Щелочной гидролиз: некоторые действующие вещества быстрее разлагаются при высоком pH. У большинства водных красок, пигментных паст и клеев pH находится в диапазоне от нейтрального до слабощелочного, а в некоторых рецептурах его поднимают еще выше для стабильности дисперсии. CMIT/MIT действует быстро и имеет широкий спектр, но в системах с высоким pH постепенно разлагается; BIT в щелочной среде гораздо стабильнее и подходит для продуктов с более высоким pH; бронопол быстрее разлагается в щелочной среде и при повышенной температуре, а среди продуктов его разложения есть формальдегид; DBNPA быстро разлагается в щелочной воде и подходит только для ударной обработки. При выборе ориентируйтесь на конечный pH готового продукта: значения, измеренные до корректировки pH, мало что говорят. Температура и порядок введения: одно и то же действующее вещество сохраняется разный срок в зависимости от того, как его ввели. Горячая паста ускоряет разложение биоцида, поэтому его обычно вводят после остывания массы. Порядок введения не менее важен: биоцид не следует вводить в ту же точку и одновременно с концентрированными аминными нейтрализаторами или восстановителями. Сначала откорректируйте pH и перемешайте до однородности, затем введите биоцид и тщательно перемешайте, чтобы в продукте не осталось незащищенных участков. Некоторые препараты можно предварительно разбавить водой, чтобы уменьшить потери от локального избытка концентрации. Завод ЛКМ для дерева из начала статьи ошибся как раз в обоих пунктах сразу: в pH и в температуре введения.

Другие компоненты рецептуры незаметно расходуют биоцид. Нуклеофильные реакции: амины, сульфиты и компоненты с тиольными группами. Изотиазолиноны уничтожают микроорганизмы, вступая в реакцию с тиольными группами их ферментов, и компоненты рецептуры, которые тоже обладают нуклеофильными свойствами, реагируют с ними точно так же. Некоторые аминные нейтрализаторы, восстановители вроде сульфитов и бисульфитов, а также добавки с тиольными группами при хранении постепенно расходуют CMIT/MIT. Выходной контроль никаких изменений не показывает, а через несколько недель остаточное содержание уже заметно снижается. После перехода на аминный нейтрализатор, ввода новой дисперсии или добавки биоцид нужно проверять заново. Распределение между фазами и заряд: действующее вещество прячется или нейтрализуется. Микроорганизмы живут в водной фазе, и биоцид тоже должен оставаться в водной фазе, чтобы работать. Более липофильные действующие вещества, такие как OIT и DCOIT, легко переходят в частицы дисперсии, масляную фазу и мицеллы ПАВ, и их эффективная концентрация в водной фазе снижается; они больше подходят для защиты сухой пленки от плесени. Конфликты возникают и из-за заряда: катионные биоциды, например PHMB, связываются с анионными ПАВ и анионными диспергаторами и теряют активность, а в тяжелых случаях выпадает осадок. Ионы металлов: помимо потери активности, еще и изменение цвета. Соли пиритиона образуют с ионами железа темные комплексы, из-за чего белые и светлые продукты сереют или синеют. Ионы железа могут попасть из железных емкостей, трубопроводов и наполнителей с примесями железа. При выборе биоцида для светлых продуктов цветостабильность и консервирующую эффективность нужно испытывать вместе.

Если спектр не совпадает, выжившие микроорганизмы захватывают всю партию. К типичным загрязнителям продуктов на водной основе относятся грамотрицательные бактерии, например псевдомонады, а также дрожжи и плесневые грибы. У каждого действующего вещества свои сильные стороны: BIT хорошо действует на бактерии, но не полностью охватывает часть плесневых грибов и дрожжей; CMIT/MIT имеет широкий спектр, но ограничен pH и нуклеофильными компонентами. Пробелы, которые оставляет одно действующее вещество, через несколько недель нередко занимают устойчивые популяции микроорганизмов. Надежнее сначала выяснить, какие микроорганизмы реально присутствуют в цехе и в продукте, а затем подобрать комбинацию с взаимодополняющими механизмами действия. Испытательный центр Vicente компании Ningbo Reayoung, входящей в Hongda Group, проводит идентификацию микроорганизмов и подсчет колоний и помогает определить, какие виды нужно охватить в первую очередь.

Технической пригодности мало: биоцид должен соответствовать и законодательству целевого рынка. Биоциды на всех рынках подлежат регистрации и ограничениям по содержанию. Некоторые изотиазолиноны являются кожными сенсибилизаторами, и при превышении определенной концентрации в готовом продукте их нужно указывать на этикетке; на некоторых рынках и в программах экомаркировки действуют более строгие ограничения на формальдегид-донорные консерванты и суммарное содержание изотиазолинонов; часть препаратов выпускается на носителе из растворителя или гликоля, и в продуктах с низким содержанием ЛОС этот носитель тоже нужно учитывать. Биоцид, который без проблем работает на внутреннем рынке, при экспорте на другой рынок может потребовать замены или снижения дозировки. Перед выбором уточните статус регистрации действующего вещества, ограничения и требования к маркировке на целевом рынке и только потом переходите к техническим испытаниям.

Окончательное решение принимают по данным после хранения. Мы рекомендуем изготовить лабораторные образцы по реальной технологии, вводить биоцид-кандидат при реальных pH, температуре и порядке введения и оставить контрольный образец без биоцида. Образцы хранят при комнатной температуре и при повышенной температуре и регулярно измеряют pH, вязкость, цвет и запах, чтобы оценить совместимость биоцида с системой; после хранения проводят анализ остаточного содержания консерванта, чтобы узнать, сколько действующего вещества осталось, а затем на хранившихся образцах ставят тест на устойчивость к микробному заражению, желательно с включением в инокулюм микроорганизмов, выделенных в цехе. Испытательный центр Vicente проводит анализ остаточного содержания консервантов и формальдегида, определение зоны ингибирования и тесты на устойчивость к микробному заражению. Три набора данных вместе позволяют понять, продержится ли этот биоцид в вашей рецептуре весь срок годности.

В исходной дисперсии уже есть биоцид. Нужно ли добавлять его в готовый продукт? Как правило, нужно. Биоцид в дисперсии рассчитан на хранение самой дисперсии; после разбавления, корректировки pH и ввода других компонентов его эффективная концентрация и стабильность в готовом продукте меняются. Консервирующую систему готового продукта нужно подтверждать отдельно под его рецептуру и заодно проверять, совместима ли она с действующими веществами, которые уже есть в дисперсии. Если есть проблема с совместимостью, можно ли компенсировать ее увеличением дозировки? Увеличение дозировки лишь откладывает проблему. Разложение и расход продолжаются, растет себестоимость, сенсибилизаторы могут превысить порог маркировки, а некоторые действующие вещества в высоких дозировках вызывают изменение цвета и запах. Эффективнее изменить тип действующего вещества, температуру и порядок введения. Если заменили дисперсию или нейтрализатор либо изменили pH, нужно ли заново проверять прежний биоцид? Нужно. Замена дисперсии, нейтрализатора и изменение pH влияют на стабильность биоцида и его распределение между фазами; именно здесь и возникла проблема у завода ЛКМ для дерева из начала статьи. Как минимум нужно повторить анализ остаточного содержания после хранения и тест на устойчивость к микробному заражению.

Hongda Group с 1992 года производит в Нинбо химическую продукцию и экспортирует ее более чем в тридцать стран. Наши биоциды и консерванты Vicentecide включают более сорока действующих веществ с номерами CAS, и в каталоге для каждого указаны структурная формула, содержание основного вещества, упаковка и условия хранения. Готовые составы охватывают серии V и C для консервации в таре, серию S фунгицидов и альгицидов для сухой пленки, серию VC композиций для средств личной гигиены и серию Ag антимикробных добавок на основе серебра. Если вы меняете pH, нейтрализатор или дисперсию в рецептуре на водной основе или ваш нынешний консервант начал сдавать, расскажите нам о рецептурной системе, конечном pH, порядке введения компонентов и целевом рынке, и мы вместе подберем подходящий биоцид и организуем проверку. Чтобы узнать больше о вариантах сотрудничества, зайдите на hongda-chem.com, нажмите "Become a strategic partner" и свяжитесь с нами через WhatsApp или WeChat.