阴极电泳涂料槽液细菌含量的测定与防治

阴极电泳涂料槽液细菌含量的测定与防治

□ 宋 华1,戴彦琳2,张业飞3,高若天3,石 峰2
(1.中国第一汽车集团公司技术中心,长春 130011; 2.吉化集团吉林市江南化工有限公司,吉林吉林 132101;3.吉林大学材料学院,长春 130012)

0 引 言
阴极电泳涂料是一种专用水性涂料,是由有机树脂、有机溶剂、颜填料、中和剂、水等物质组成,在使用过程中槽液p H值和温度维持在一定的范围内。水、有机物、适宜的p H值和温度,这些条件都为细菌的孳生提供了良好的基础。细菌利用这些条件在槽液中可大量繁殖,在繁殖过程中消耗大量有机物,破坏槽液中的有机物组成,使槽液的组成不断变化,破乳、分层、沉降,稳定性下降,成膜性变差。细菌含量不高的情况下,对槽液这些破坏并不明显,但随着细菌的不断繁殖,对槽液的破坏也日渐严重。表现在:①槽液M E Q值下降,电导率下降,p H值升高;②槽液的稳定性下降,沉淀量增加,槽液过滤困难,堵塞过滤袋,致使滤袋更换频繁;③槽液表面有大量气泡堆积、漂浮,黏度升高;④形成的涂膜橘皮严重、水平面粗糙、颗粒增多、L板效果变差、涂膜干燥性下降、严重破坏槽液的施工性能;⑤U F水洗槽内壁及U F管壁上有砂状物质附着,严重时堵塞U F管;⑥清洗水排放处有异味,严重时槽液恶臭。当施工现场因维修或其他原因将槽液由主槽导入备用槽中时也容易导致细菌的孳生。这是因为,备用槽中存有一定量的槽液,没有及时清洗干净,存放一定时间后便孳生大量细菌,主槽槽液导入备用槽中时便受到感染,被引入了大量菌种,槽液在备用槽存放时间越长,对细菌的繁殖越有利。由于槽液导入备用槽而致使槽液孳生细菌是槽液生菌的主要原因之一。当然,在阴极电泳涂料的使用中,还有其他一些途径也可导致槽液生菌,如前处理系统、阳极系统、超滤系统、后水洗系统等。

由于阴极电泳涂料是水性涂料这一特点,长期使用过程中完全不产生细菌的孳生是不客观的,在槽液的更新速度较快时,新漆的加入使槽液中补充了较多的有效成膜物质,并对细菌的孳生有抑制作用,如果是含铅的电泳涂料,这种抑制细菌孳生的效果会表现得更明显,所以槽液更新较快时,细菌对槽液的破坏作用并没有显现出来;当槽液更新速度下降,更新周期延长时,槽液处于相对恒定状态,被生物降解和破坏的成分增加,成膜的有效物质减少,这时,细菌对槽液破坏作用便突出显现出来。因此,及时检测出槽液中的细菌并进行有效的治理是维护槽液长期稳定使用的必要手段。

1 用细菌测试片测试槽液细菌含量的方法
据了解,检测电泳涂料中细菌的含量有采用细菌培养法,用细菌培养箱、在专门的微生物试验室来完成;还有通过检测槽液M E Q的变化来确定是否孳生细菌。这两种方法对于生产电泳涂料公司和涂料使用公司来说,一是运作的成本相对较高,二是试验繁琐、所需时间较长。因此需要一种简单有效的方法来检测细菌孳生的情况。采用细菌测试片检测涂料中的细菌含量就是一种适合涂料生产企业和涂料使用企业的非常简单且有效的检测手段。市场上细菌测试片的种类较多,生产商和经销商也较多,因此,可方便地选择和购买到适合的细菌测试片。尽管细菌测试片的种类较多,但使用的方法基本相同,本试验中选用的是一种存放在塑料管中的进口的细菌测试片。
使用细菌测试片进行细菌含量测试的方法可分为以下几个步骤:
(1) 取阴极电泳涂料槽液试样,将细菌测试片浸泡在试样中5~10 s,然后取出,用滤纸将试片下端堆积的液体吸干。
(2) 将细菌测试片放回管内并拧紧盖子,在管子上标上取样地点及时间。
(3) 将细菌测试片放在27~30 ℃的培养箱中,72 h后观察试片两面的细菌密度。
(4) 将细菌测试片和附带的对照图比较(见图1),以判断样品受细菌污染的程度及细菌的含量。

图1 细菌含量对照图

图2 杀菌前后细菌测试片图片

图2是细菌测试片对杀菌前后检测的图片,图3为检测细菌含量后的图片,与图1比较细菌含量分别为104~105个/mL和105~106个/mL。
使用细菌测试片可以随时对整个涂装生产系统进行细菌检测。使用细菌测试片检测细菌含量,不需要准备时间,可随时检测,可以快速得到结果,对细菌需24~48 h;对霉菌和酵母菌需72 h。不用额外做微生物试验,从而节省时间和成本。检测结果精确可靠,可以及时有效提供监控电泳涂料槽液中的细菌含量并为采取杀菌措施提供依据。利用细菌测试片还可对涂装线上其他系统进行监控,如阳极系统、水冲洗系统等。使用细菌测试片,操作简单,即使没有经过微生物学培训的人也能操作。
2 杀菌剂的选择与使用方法
通过细菌测试片法检测槽液中孳生了细菌,就应及时采用杀菌剂进行杀菌。甲醛类杀菌剂产品是比较常见的杀菌剂,但由于甲醛对人体和环境的危害,已很少使用,工业杀菌剂还有苯丙异噻唑啉、氯甲基/甲基异噻唑啉、氯甲基苯酚、四氯间苯二氰、正辛基异噻唑啉、氯甲氧丙基醋酸汞、苯基醋酸汞、2([ 羟甲基)-氨基]乙醇、2([ 羟甲基)-氨基]-2-甲基丙醇等。现涂料中较常用的为异噻唑啉类杀菌剂,在选用时应结合涂料产品的结构特性、使用特性和杀菌剂适用的菌种类型这些特点,选择适宜的杀菌剂。本试验中选用的为异噻唑啉类广谱杀菌剂。选用的杀菌剂为水性液体,p H值为2~5,如直接加入槽液中可致使槽液中涂料絮凝、结块,堵塞过滤袋,所以应将杀菌剂进行适当的稀释,然后在搅拌下缓慢加入槽液中,加入量可参考杀菌剂厂家的使用指导书,并通过试验确定。实际生产中,每个涂料生产厂家针对自己的产品都有专用的杀菌剂和杀菌方法,槽液一旦检测出细菌,应让涂料厂家帮助解决。

3 细菌含量、杀菌前后槽液参数及施工性能的对比试验
3.1 试验方法
在阴极电泳涂料槽液中引入细菌,分别倒入几个烧杯中,将烧杯放在水浴锅内,开动搅拌,使槽液内细菌可以孳生,在不同的时间后,对槽液的细菌含量和槽液参数进行检测,并进行电泳,观察细菌孳生对槽液参数和施工性能、涂膜外观的影响。取得数据后,加入杀菌剂,进行灭菌,然后测定槽液中细菌含量和槽液参数并电泳,观察杀菌后槽液的施工性能与杀菌前的区别。
3.2 试验结果
3.2.1 细菌含量对槽液参数、施工性能的影响
将上述引入细菌的阴极电泳涂料槽液,用细菌测试片测试细菌含量,同时测试槽液参数的变化及施工性能的变化。列于表1、表2中。


由表1可看出,随着细菌含量的增加,槽液的p H值增加,MEQ值下降,电导率下降,固体分无变化。细菌含量达到104~105个/ m L时槽液参数接近控制范围边缘。
由表2数据可知,随着槽液中细菌含量的增加,槽液的稳定性下降,过滤变得困难,L板效果变差,涂膜外观变差,干燥性下降。细菌含量达到104~105个/ m L时施工性能等已受到较大的影响(过滤性能的检测是取500 m L槽液,用一定面积的325目尼龙滤网过滤,计量过滤完的时间;沉淀性是取1 000 m L槽液放入量杯中静置24 h后测量颜料的沉淀体积;干燥性的测定采用的是用丙酮溶剂擦拭法)。

结合表1和表2的数据可以看出,仅监测槽液参数是无法准确得知槽液中是否有细菌,是否应该采取杀菌措施的,因为细菌含量达到104~105个/ m L时槽液参数仍在控制范围内,但槽液的一些性能已受到较大影响;仅根据槽液施工性能的变化也无法确定槽液中是否有细菌孳生,因有其他因素也可造成槽液过滤性能不好、L效果不好、涂膜产生橘皮。因此,要想准确地判断槽液中是否有细菌孳生,是否应该采取杀菌措施,应采用细菌测试片对槽液进行检测,检测频次可根据槽液的使用情况调整,可每周一次,也可每月一次。由于细菌的繁殖特性所决定,当细菌含量达到103~104个/mL后增长速度较快,可以很快增加到106个/ m L以上,所以,一般在细菌含量达103个/mL时就应当采取杀菌措施。

3.2.2 采用杀菌剂前后槽液参数及施工性能的对比试验
取已有细菌孳生的槽液采用杀菌剂进行杀菌,然后检测杀菌前后槽液参数、施工性能的变化,结果见表3、表4。


由表3数据可知,采取杀菌措施后,槽液参数有所恢复,细菌含量降为100个/ m L,通过调整后可维持在正常值范围内,并没对参数造成负面影响,由于试验中选用的杀菌剂p H值较低,所以,加入时应考虑其对MEQ值的影响,适当调槽液中的酸含量,选择适宜的时机加入杀菌剂。由结果可见到杀菌后槽液的细菌含量降为100个/mL,过滤性能、沉淀性、L效果、干燥性和涂膜外观均得到
良好改善。

4 结 论
(1) 采用细菌测试片检测细菌含量的方法操作简便,及时、准确,可快速准确地检测出阴极电泳涂料槽液中的细菌含量,及时指导实施杀菌措施,是比较适用的检测槽液中细菌含量的方法。
(2) 选用适宜的杀菌剂,对槽液实施杀菌措施,可有效地杀灭槽液中细菌并抑制细菌生长,能够维护阴极电泳涂料槽液正常的使用,采用杀菌剂杀菌是对槽液中细菌孳生的有效防治措施。(3) 阴极电泳槽液中细菌含量达到一定值时,对槽液参数及施工性能产生不良影响,应随时进行监测,只有这样才能有效地维护槽液长期稳定的涂装应用。

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