Акрил в архітектурі

З акрилового скла створюються найкрасивіші архітектурні споруди - прозора покрівля, фасади, дорожні огорожі, навіси, козирки, альтанки. Всі ці конструкції експлуатуються на відкритому повітрі під впливом сонячного випромінювання. Виникає резонне питання: чи зможуть акрилові споруди витримати «натиск» променів палючого сонця, зберігши при цьому чудові експлуатаційні характеристики, блиск, прозорість? Поспішаємо вас порадувати: приводів для занепокоєння немає. Акрилові конструкції можуть безпечно експлуатуватись на вулиці під постійним впливом ультрафіолетового випромінювання навіть у спекотних країнах.

Порівняння акрилу з іншими пластиками за стійкістю до УФ-випромінювання

Спробуємо порівняти акрил із іншими пластиками. Сьогодні для виготовлення фасадного, покрівельного скління та огороджувальних конструкцій використовується велика кількість різноманітних прозорих пластиків. На перший погляд вони нічим не відрізняються від акрилу. Але синтетичні матеріали, схожі на акрил за своїми візуальними характеристиками, втрачають свою зовнішню привабливість вже через кілька років експлуатації під прямим сонячним промінням. Жодні додаткові покриття та плівки не здатні захистити неякісний пластик від ультрафіолету на довгий термін. Матеріал залишається чутливим до УФ-променів, а про надійність різноманітних поверхневих покриттів говорити, на жаль, не доводиться. Захист у вигляді плівок та лаків з часом тріскається, відшаровується. Не дивно, що гарантія пожовтіння таких матеріалів не перевищує кількох років. Акрилове скло марки Plexiglas поводиться зовсім інакше. Матеріал має природні захисні властивості, тому не втрачає своїх відмінних характеристик протягом, як мінімум, трьох десятків років.

Як працює технологія захисту акрилу від сонячних променів?

Стійкість Plexiglas до ультрафіолетового випромінювання забезпечується унікальною технологією комплексного захисту Naturally UV Stable. Захист формується як поверхні, а й у всій структурі матеріалу на молекулярному рівні. Виробник оргскла Plexiglas надає 30-річну гарантію на відсутність пожовтіння та помутніння поверхні при постійній експлуатації на вулиці. Така гарантія поширюється на прозорі безбарвні листи, труби, блоки, стрижні, гофровані та ребристі плити з акрилового скла марки Plexiglas. Навіси, покрівельні покриття, прозорі акрилові фасади, альтанки, огорожі та інші вироби з оргскла не набувають неприємного жовтого відтінку.

На схемі показано зміни індексу світлопропускання акрилу протягом гарантійного терміну експлуатації у різних кліматичних зонах. Ми бачимо, що світлопропускання матеріалу трохи знижується, але це мінімальні, непомітні неозброєним оком зміни. Зниження індексу світлопропускання на кілька відсотків можна визначити лише за допомогою спеціального обладнання. Візуально акрил залишається первозданно прозорим та блискучим.

На графіку можна простежити динаміку зміни світлопроникності акрилу в порівнянні зі звичайним склом та іншими пластиками. По-перше, світлопроникність акрилу у вихідному стані вища. Це найпрозоріший матеріал із відомих на сьогоднішній день пластиків. Згодом різниця стає помітнішою: неякісні матеріали починають темніти, тьмяніти, а світлопроникність акрилу залишається на колишньому рівні. Жоден із відомих пластиків, крім акрилу, не може пропускати 90% світла через тридцять років експлуатації під сонцем. Саме тому акрилу віддають перевагу сучасні дизайнери та архітектори при створенні своїх найкращих проектів.

Згадуючи світлопропускання, ми говоримо про безпечний спектр ультрафіолетових променів. Небезпечну частину спектра сонячного випромінювання затримує акрилове скло. Наприклад, у будинку під акриловим дахом або в літаку з акриловими ілюмінаторами люди знаходяться під надійним зашитим склінням. Для пояснення розберемося у природі ультрафіолетового випромінювання. Спектр ділиться на короткохвильове, середньохвильове та довгохвильове випромінювання. Кожен тип випромінювання різний вплив на навколишній світ. Найбільш високоенергетичне випромінювання з короткою довжиною хвилі, що поглинається озоновим шаром планети, здатне пошкодити молекули ДНК. Середньохвильове – при тривалому впливі викликає опіки шкіри та пригнічує основні функції організму. Найбезпечніше і навіть корисне – довгохвильове випромінювання. До нашої планети дістається лише частина небезпечного середньохвильового випромінювання та весь довгохвильовий спектр. Акрил пропускає корисний спектр УФ-випромінювання, затримуючи небезпечні промені. У цьому полягає дуже важлива перевага матеріалу. Засклення будинку дозволяє зберегти максимум світла в приміщенні, оберігаючи людей від негативного впливу ультрафіолету.

1

Отримано композиційні матеріали на основі поліпропілену, стійкі до УФ-випромінювання. Для оцінки ступеня фотодеградації поліпропілену та композитів на його основі головним інструментом була ІЧ-спектроскопія. При деградації полімеру відбувається розрив хімічних зв'язків та окиснення матеріалу. Дані процеси знаходять свій відбиток на ІЧ-спектрах. Також про розвиток процесів фотодеградації полімеру можна судити щодо зміни структури поверхні, що зазнала опромінення УФ. Це відбивається зміні крайового кута змочування. Методами ІЧ-спектроскопії та виміру крайового кута змочування досліджувався поліпропілен, стабілізований різними УФ-абсорберами. Як наповнювачі для полімерної матриці використовувалися нітрид бору, багатостінні вуглецеві нанотрубки і вуглецеві волокна. Отримано та проаналізовано ІЧ-спектри поглинання поліпропілену та композитів на його основі. На підставі отриманих даних визначені концентрації УФ-фільтрів полімерної матриці, необхідні для захисту матеріалу від фотодеградації. В результаті проведених досліджень встановлено, що використані наповнювачі значно знижують деградацію поверхні та кристалічної структури композитів.

поліпропілен

УФ-випромінювання

нанотрубки

нітрид бору

1. Сміт А. Л. Прикладна ІЧ-спектроскопія. Основи, техніка, аналітичне застосування. - М.: Світ, 1982.

2. Bertin D., M. Leblanc, S. R. A. Marque, D. Siri. Polypropylene degradation: Теоретичні та experimental investigations// Polymer Degradation and Stability. - 2010. - V. 95, I.5. - P. 782-791.

3. Guadagno L., Naddeo C., Raimondo M., Gorrasi G., Vittoria V. Діяльність карбонату нанотубів на фото-oxidative тривалості syndiotactic polypropylene // Polymer Degradation and Stability. - 2010. - V.95, I. 9. - P. 1614-1626.

4. Horrocks A. R., Mwila J., Miraftab M., Liu M., Chohan S.S. - 1999. - V. 65, I.1. - P. 25-36.

5. Jia H., Wang H., Chen W. Комбінація ефекту викладених амінних світильників з UV absorbers на radiation resistance of polypropylene // Radiation Physics and Chemistry. - 2007. - V.76, I. 7. - P. 1179-1188.

6. Kaczmarek H., Ołdak D., Malanowski P., Chaberska H. Діяльність short wavelength UV-irradiation on ageing of polypropylene / cellulose compositions // Polymer Degradation and Stability. - 2005. - V.88, I.2. - P. 189-198.

7. Kotek J., Kelnar I., Baldrian J., Raab M. Structural transformations isotactic polypropylene induced by heating and UV light // European Polymer Journal. - 2004. - V.40, I.12. - P. 2731-2738.

1. Введення

Поліпропілен застосовується у багатьох областях: у виробництві плівок (особливо пакувальних), тари, труб, деталей технічної апаратури, як електроізоляційний матеріал, у будівництві тощо. Однак при впливі УФ-випромінювання поліпропілен втрачає свої експлуатаційні характеристики внаслідок розвитку процесів фотодеградації. Тому для стабілізації полімеру застосовуються різні УФ-абсорбери (УФ-фільтри) - як органічні, так і неорганічні: дисперсні металеві, керамічні частинки, вуглецеві нанотрубки та волокна.

Для оцінки ступеня фотодеградації поліпропілену та композитів на його основі головним інструментом є ІЧ-спектроскопія. При деградації полімеру відбувається розрив хімічних зв'язків та окиснення матеріалу. Дані процеси знаходять своє відображення на
ІЧ-спектрах. За кількістю та положенням піків в ІЧ-спектрах поглинання можна судити про природу речовини (якісний аналіз), а за інтенсивністю смуг поглинання - про кількість речовини (кількісний аналіз), а, отже, і оцінити ступінь деградації матеріалу.

Також про розвиток процесів фотодеградації полімеру можна судити щодо зміни структури поверхні, що зазнала опромінення УФ. Це відбивається зміні крайового кута змочування.

У цій роботі методами ІЧ-спектроскопії та виміру крайового кута змочування досліджувався поліпропілен, стабілізований різними УФ-абсорберами.

2. Матеріали та методика експерименту

Як вихідні матеріали та наповнювачі були використані: поліпропілен, низьков'язкий (ТУ 214535465768); багатошарові вуглецеві нанотрубки діаметром не більше 30 нм та довжиною не більше 5 мм; високомодульне вуглецеве волокно, марки ВМН-4; гексагональний нітрид бору.

Зразки з різною масовою часткою наповнювача полімерної матриці були отримані з вихідних матеріалів методом екструзійного перемішування.

Як метод дослідження зміни молекулярної структури полімерних композитів під дією ультрафіолетового випромінювання використовувалася ІЧ-Фур'є спектрометрія. Зйомка спектрів проводилася на спектрометрі Thermo Nicolet 380 з приставкою для реалізації методу порушеного повного внутрішнього відбиття (НПО) Smart iTR з алмазним кристалом. Зйомка велася з роздільною здатністю 4 см-1, аналізована область знаходилася в діапазоні 4000-650 см-1. Кожен спектр отримано шляхом усереднення 32 проходів спектрометра дзеркала. Спектр порівняння знімався перед зйомкою кожного зразка.

Для дослідження зміни поверхні експериментальних полімерних композитів під дією ультрафіолетового випромінювання використовувався метод визначення крайового кута змочування дистильованою водою. Вимірювання крайового кута змочування проводять за допомогою системи аналізу форми краплі KRÜSS EasyDrop DSA20. Для розрахунку крайового кута змочування використовувався метод Юнга – Лапласа. У цьому методі оцінюється повний контур краплі; при доборі враховується як міжфазні взаємодії, які визначають контур краплі, а й те, що крапля не руйнується з допомогою ваги рідини. Після успішного підбору рівняння Юнга - Лапласа визначається крайовий кут змочування як нахил дотичної у точці дотику трьох фаз.

3. Результати та їх обговорення

3.1. Результати досліджень зміни молекулярної структури полімерних композитів

На спектрі поліпропілену без наповнювача (рисунок 1) є всі характерні для даного полімеру лінії. Насамперед це лінії коливань атомів водню у функціональних групах CH3 та CH2. Лінії в області хвильових чисел 2498 см-1 і 2866 см-1 відповідають за асиметричні та симетричні валентні коливання метильної групи (CH3), а лінії 1450 см-1 та 1375 см-1 у свою чергу обумовлені згинальними симетричними та асиметричними коливаннями тієї ж групи . Лінії 2916 см-1 та 2837 см-1 відносять до ліній валентних коливань метиленових груп (CH2). Смуги на хвильових числах 1116 см-1,
998 см-1, 974 см-1, 900 см-1, 841 см-1 і 809 см-1 прийнято відносити до смуг регулярності, тобто до ліній, обумовлених областями регулярності полімеру, також їх іноді називають смугами кристалічності. Варто відзначити наявність лінії малої інтенсивності в області 1735 см-1, яку слід відносити до коливань зв'язку C=O, що може бути пов'язане з незначним окиснення поліпропілену в процесі пресування. На спектрі також є смуги, відповідальні за утворення подвійних зв'язків C=C
(1650-1600 см-1), що виникли після опромінення зразка УФ-випромінюванням. До того ж, саме цей зразок характеризуються максимальною інтенсивністю лінії C=O.

Малюнок 1. ІЧ спектри поліпропілену після випробувань стійкості до ультрафіолетового випромінювання

Внаслідок впливу УФ-випромінювання на композити, наповнені нітридом бору, утворюються зв'язки C=O (1735-1710 см-1) різної природи (альдегідної, кетонної, ефірної). На спектрах опромінених УФ-випромінюванням зразків чистого поліпропілену та поліпропілену, що містить 40% і 25% нітриду бору, присутні смуги, які, як правило, відповідають за утворення подвійних зв'язків C=C (1650-1600 см-1). Смуги регулярності (кристалічності) в області хвильових чисел 1300-900 см-1 на зразках полімерних композитів, підданих УФ-опромінення, помітно розширені, що говорить про часткову деградацію кристалічної структури поліпропілену. Однак із збільшенням ступеня наповнення полімерних композиційних матеріалів гексагональним нітридом бором деградація кристалічної структури поліпропілену зменшується. УФ-дія також призвела до підвищення гідрофільності поверхні зразків, що виражається в присутності широкої лінії гідроксогрупи в області 3000 см-1.

Рисунок 2. ІЧ спектри полімерного композиту на основі поліпропілену з 25 % (мас.) нітриду гексагонального бору після випробувань стійкості до ультрафіолетового випромінювання

Спектри поліпропілену, наповненого 20 % (мас.) сумішшю вуглецевих волокон і нанотрубок до і після випробувань, практично не відрізняються один від одного, в першу чергу це викликано спотворенням спектра у вигляді сильного поглинання ІЧ-випромінювання вуглецевої складової матеріалу.

На підставі отриманих даних, можна судити про наявність у зразках композитів на основі поліпропілену, вуглецевого волокна ВМН-4 та вуглецевих нанотрубок малої кількості зв'язків C=O, через присутність піку в області 1730 см-1, однак, достовірно судити про кількість даних зв'язків у зразках неможливо у зв'язку з спотвореннями спектрів.

3.2. Результати дослідження зміни поверхні полімерних композитів

У таблиці 1 представлені результати дослідження зміни поверхні експериментальних зразків полімерних композитів, наповнених гексагональним нітридом бору. Аналіз результатів дозволяє зробити висновок, що наповнення поліпропілену нітридом бору гексагональним підвищує стійкість поверхні полімерних композитів до ультрафіолетового випромінювання. Збільшення ступеня наповнення призводить до меншої деградації поверхні, що проявляється у збільшенні гідрофільності, що добре узгоджується з результатами дослідження зміни молекулярної структури експериментальних зразків полімерних композитів.

Таблиця 1. Результати зміни крайового кута змочування поверхні полімерних композитів, наповнених нітридом гексагональним бором внаслідок випробування стійкості до ультрафіолетового випромінювання.

Ступінь наповнення BN	Крайовий кут змочування, гр
	До випробування	Після випробування

Аналіз результатів дослідження зміни поверхні експериментальних зразків полімерних композитів, наповнених сумішшю вуглецевих волокон і нанотрубок (табл. 2), дозволяє зробити висновок, що наповнення поліпропілену вуглецевими матеріалами робить дані полімерні композити стійкими до ультрафіолетового випромінювання. Цей факт пояснюється тим, що вуглецеві матеріали активно поглинають ультрафіолетове випромінювання.

Таблиця 2. Результати зміни крайового кута змочування поверхні полімерних композитів, наповнених вуглецевим волокном та нанотрубками внаслідок випробування стійкості до ультрафіолетового випромінювання

Ступінь наповнення УВ+УНТ	Крайовий кут змочування, гр
	До випробування	Після випробування

4. Висновок

Згідно з результатами дослідження стійкості композитів на основі поліпропілену до ультрафіолетового випромінювання додавання до полімеру гексагонального нітриду бору значно знижує деградацію поверхні та кристалічної структури композитів. Однак вуглецеві матеріали активно поглинають ультрафіолетове випромінювання, забезпечуючи тим самим високу стійкість композитів на основі полімерів та вуглецевих волокон та нанотрубок до ультрафіолетового випромінювання.

Робота виконана в рамках федеральної цільової програми «Дослідження та розробки за пріоритетними напрямками розвитку науково-технологічного комплексу Росії на 2007-2013 роки», Державний контракт від 08 липня 2011 р. № 16.516.11.6099.

Рецензенти:

Сєров Г. В., доктор технічних наук, професор кафедри функціональних наносистем та високотемпературних матеріалів НДТУ "МІСіС", м. Москва.

Кондаков С. Е., доктор технічних наук, старший науковий співробітник кафедри функціональних наносистем та високотемпературних матеріалів НДТУ "МІСіС", м. Москва.

Бібліографічне посилання

Кузнєцов Д.В., Ільїних І.А., Чердинцев В.В., Муратов Д.С., Шатрова Н.В., Бурмістрів І.М. ДОСЛІДЖЕННЯ СТІЙКОСТІ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИТІВ НА ОСНОВІ ПОЛІПРОПИЛЕНО ДО УЛЬТРАФІОЛЕТОВОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2012. - № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=7503 (дата звернення: 01.02.2020). Пропонуємо до вашої уваги журнали, що видаються у видавництві «Академія Природознавства»

Зібравши значну колекцію темнокольорових гіфоміцетів, виділених із різних місць проживання, ми приступили до вивчення ставлення природних ізолятів грибів до УФ-випромінювання. Таке дослідження дозволило виявити відмінності в УФ-стійкості серед широко поширених у ґрунті видів та пологів сімейства Dematiaceae, визначити розподіл цієї ознаки в межах кожного біоценозу, його таксономічну та екологічну значимість.

Нами вивчено стійкість до УФ-променів (254 нм, інтенсивність дози 3,2 Дж/м 2 ) 291 культури грибів, виділених з лугових та заплавно-лугових (21 вид 11 пологів), високогірних (25 видів 18 пологів) та засолених (30 видів 19 пологів) ґрунтів. При вивченні УФ-стійкості культур Dematiaceae, виділених із рівнинних засолених ґрунтів півдня УРСР, виходили з припущення, що з наростанням несприятливих умов існування у зв'язку із засоленістю ґрунту в ньому накопичуватиметься більша ніж в інших ґрунтах кількість стійких видів темнокольорових гіфоміцетів. У ряді випадків виявилося неможливим визначити УФ-стійкість через втрату чи спорадичність спороношень у видів.

Ми вивчали природні ізоляти темнокольорових гіфоміцетів, у зв'язку з цим кожна вибірка характеризувалася неоднаковою кількістю культур. Для деяких видів, що рідко зустрічаються, величина вибірки не дозволила провести відповідну статистичну обробку.

Широко поширений рід Cladosporium, що часто зустрічається, представлений найбільшою кількістю штамів (131), на відміну від пологів Diplorhinotrichum, Haplographium, Phialophora та ін, виділених тільки в поодиноких випадках.

Вивчені гриби ми умовно розділили на високостійкі, стійкі, чутливі та високочутливі. До високостійких та стійких віднесли такі, виживання яких після 2-годинної експозиції УФ-променями становило понад 10% та від 1 до 10% відповідно. Види, виживання яких становила від 0,01 до 1% і від 0,01% і нижче, ми віднесли до чутливих та високочутливих.

Виявлено великі коливання в УФ-стійкості вивчених темнокольорових гіфоміцетів - від 40% до 0,001%, тобто в межах п'яти порядків. Ці коливання дещо менші лише на рівні пологів (2-3 порядку) і видів (1-2 порядку), що узгоджується з результатами, отриманими, на бактеріях і культурах тканин рослин та тварин (Самойлова, 1967; Жестяников, 1968).

З 54 вивчених видів сімейства Dematiaceae високостійкі до тривалого УФ-опромінення 254 нм Helminthosporium turcicum, Hormiscium stilbosporum, Curvularia tetramera, C. lunata, Dendryphium macrosporioides, Heterosporium sp., Alternaria tenu. Всі вони відрізняються інтенсивно пігментованими, ригідними клітинними стінками та, за винятком Dendryphium macrosporioides, Heterosporium sp. і Hormiscium stilbosporum, відносяться до груп Didimosporae і Phragmosporae сімейства Dematiaceae, що характеризується великими багатоклітинними конідіями.

Значно більше видів стійкі до УФ-променям. До них відносяться види пологів Alternaria, Stemphylium, Curvularia, Helminthosporium, Bispora, Dendryphion, Rhinocladium, Chrysosporium, Trichocladium, Stachybotrys, Humicola. Відмінними особливостями цієї групи, як і попередньої, є великі конідії з ригідними, інтенсивно пігментованими стінками. Серед них також значне місце займали гриби групи Didimosporae та Phragmosporae: Curvularia, Helminthosporium, Alternaria, Stemphylium, Dendryphion.

До УФ-чутливих віднесено 23 види темнокольорових гіфоміцетів: Oidiodendron, Scolecobasidium, Cladosporium, Trichosporium, Haplographium, Periconia, Humicola fusco-atra, Scytalidium sp., Alternaria dianthicola, Monodyctis sp., Peyronella sp. увагу, що види A. dianthicola і С. pallescens, конідії яких менш пігментовані, чутливі до УФ-променів, хоча решта видів цих пологів стійкі і навіть високостійкі.

Згідно з прийнятим поділом, види широко поширеного та представленого в наших дослідженнях найбільшою кількістю штамів роду Cladosporium віднесені до чутливих (С. linicola, С. hordei, С. macrocarpum, С. atroseptum. С. brevi-compactum var. tabacinum) та високочутливих (С. · elegantulum, С. transchelii, С. transchelii (var. semenicola, С. griseo-olivaceum).

Види роду Cladosporium, що належать до першої групи, відрізнялися досить щільними, інтенсивно пігментованими, шорсткими клітинними оболонками, на відміну від другої групи видів клітинні стінки яких тонше і менш пігментовані. Чутливі види, виживання яких після опромінення дозою 408 Дж/м 2 становила менше 0,01%, - Diplorhinotrichum sp., Phialophora sp., Chloridium apiculatum та ін. Високочутливі до УФ-опромінення види мали дрібні, слабо пігментовані або майже безбарвні конідії.

У деяких видів Dematiaceae було вивчено морфологію конідій, що утворилися після опромінення дозою 800 Дж/м 2 . Конідії Cladosporium transchelii, С. hordei, С. elegantulum і С. brevi-compactum, що утворилися після опромінення, як правило, більші ніж у неопромінених видів. Особливо чітко ця тенденція виявлялася на базальних конідіях. Помітні зміни в морфології конідій спостерігалися також у великоспорових, стійких до УФ-променів видів Curvularia geniculata, Alternaria alternata, Trichocladium opacum, Helminthosporium turcicum, вони виявлялися тільки після опромінення великими дозами УФ-променів 10 3 Дж/м 2 . При цьому конідії Curvularia geniculata помітно подовжувалися і ставали майже прямими, в конідіях Alternaria alternata зменшувалася кількість поздовжніх перегородок аж до повного зникнення, а самі вони ставали більшими за контрольні. Навпаки, конідії Н. turcicum ставали дрібнішими, кількість перегородок у них зменшувалася, іноді перегородки ставали вигнутими. У конідіях Trichocladium opacum спостерігалася поява окремих, незвично здутих клітин. Такі зміни в морфології свідчать про значні порушення процесів росту та поділу в опромінених грибах.

Вивчення природних ізолятів грибів сімейства Dematiaceae підтвердило певну залежність УФ-стійкості від величини конідій та пігментації їх оболонок. Як правило, великі конідії більш стійкі, ніж дрібні. Слід зазначити, що вибраний нами показник - виживання - меланінсодержащих грибів після опромінення дозою 408 Дж/м 2 свідчить про високу стійкість групи грибів в цілому, що перевершує таку унікальну за цією ознакою мікроорганізмів Micrococcus radiodurans (Moseley, Copland, 1975) і Micrococus , Kumita, 1972). Цілком очевидно, що природа такого явища потребує подальшого вивчення із залученням високостійких і стійких за цією ознакою видів сімейства Dematiaceae.

Ми вивчали розподіл ознаки УФ-резистентності у темнокольорових грибів, виділених із заплавно-лугових, засолених та високогірних ґрунтів, що зображували графічно. Отримані криві нагадували криві нормального розподілу (Лакін, 1973). Виживання більшості (41,1 та 45,8%) культур, виділених відповідно з лугових та засолених ґрунтів України, становило після дози 408 Дж/м 2 (2-годинна експозиція) 0,02-0,19%, та стійкість до цього фактору розподілялася не більше 6 порядків. Отже, припущення про підвищену стійкість до УФ-опромінення темнокольорових гіфоміцетів із засолених ґрунтів не підтвердилося.

Помітно відрізнялася від описаного вище УФ-стійкість високогірних видів сімейства Dematiaceae, що відбилося у зміні положення піку кривої та розмах розподілу.

Для 34,4% культур виживання становило 0,2-1,9%. Виживання 39,7% ізолятів перевищувала 2%, тобто крива розподілу ознаки УФ-стійкості зміщена у бік підвищеної стійкості до УФ-опромінення. Розмах розподілу за цією властивістю не перевищував чотирьох порядків.

У зв'язку з виявленими відмінностями у розподілі ознаки УФ-стійкості у рівнинних і високогірних видів та пологів сімейства Dematiaceae, уявлялося доцільним перевірити за рахунок чого вони відбуваються: внаслідок переважної зустрічальності високостійких та стійких до УФ-променів видів темнокольорових гіфоміцетів у гірських ґрунтах або має стійкість до УФ-радіації високогірних штамів одного і того ж виду чи роду порівняно з рівнинними. Для доказу останнього провели порівняння культур сімейства Dematiaceae, виділених на поверхні рівнинних та високогірних ґрунтів, а також із поверхневих (0-2 см) та глибоких (30-35 см) горизонтів рівнинних лучних ґрунтів. Очевидно, що такі гриби перебувають у вкрай нерівноцінних умовах. Використані нами вибірки дозволили проаналізувати за ознакою УФ-стійкості 5 поширених пологів сімейства Dematiaceae, виділених на поверхні рівнинних та високогірних ґрунтів. Тільки штами, виділені з високогірних ґрунтів, видів роду Cladosporium та Alternaria достовірно стійкіші, ніж штами, виділені з рівнинних ґрунтів. УФ-стійкість штамів, виділених з рівнинних ґрунтів, навпаки, була достовірно вищою, ніж високогірних. Отже, відмінності по відношенню до УФ-променів у мікофлорі районів з підвищеною інсоляцією (високогірні ґрунти) визначаються не тільки переважною зустрічальністю стійких пологів та видів Dematiaceae, але й можливо адаптацією їх до таких умов. Останнє становище, очевидно, має окреме значення.

Порівняння УФ-стійкості культур найбільш поширених пологів темнокольорових гіфоміцетів, виділених з поверхневих, що піддаються впливу світла, та глибоких ґрунтових горизонтів, показало відсутність статистично достовірних відмінностей між ними. Діапазон зміни ознаки стійкості до УФ-променів у природних ізолятів широко поширених видів Dematiaceae був переважно однаковим у рівнинних і високогірних ізолятів і не перевищував двох порядків. Широка мінливість за цією ознакою на рівні виду забезпечує можливість виживання стійкої частини видової популяції в екологічно несприятливих за цим фактором умовах.

Проведені дослідження підтвердили виявлену в експерименті високу УФ-стійкість видів Stemphylium ilicis, S. sarciniforme, Dicoccum asperum, Humicola grisea, Curvularia geniculata, Helminthosporium bondarzewi, у яких після дози опромінення порядку 1,2-1,5 ∙ 1 2 до 8-50% конідій залишалися живими.

Наступним завданням стало вивчення стійкості деяких видів сімейства Dematiaceae до біологічно екстремальних доз УФ-випромінювання та штучного сонячного світла (ІДС) високої інтенсивності (Жданова та ін. 1978, 1981).

Опромінювали моношар сухих конідій на желатиновій підкладці за методом Лі, модифікованим нами (Жданова, Василевська, 1981), і отримали порівняні, статистично достовірні результати. Джерелом УФ-випромінювання служила лампа ДРШ - 1000 зі світлофільтром УФС-1, що пропускає УФ-промені 200-400 нм. Інтенсивність світлового потоку становила 200 Дж/м 2 ∙ с. Виявилося, що Stemphylium ilicis, Cladosporium transchelii та особливо його мутант Ч-1 високо стійкі до цього впливу.

Так, виживання S. ilicis після дози 1 ∙ 10 5 Дж/м 2 становило 5%. 5% виживання для мутанта Ч-1, С. transchelii, мутантів К-1 і БМ спостерігалася після доз 7,0 ∙ 10 4 ; 2,6 ∙ 10 4 ; 1,3 ∙ 10 4 та 220 Дж/м 2 відповідно. Графічно загибель опромінених темнозабарвлених конідій описувалася складною експоненційною кривою з великим плато, на відміну виживання мутанта БМ, яка підкорялася експоненційної залежності.

Крім того, ми зазнали стійкості меланінсодержащих грибів до ІДС високої інтенсивності. Джерелом випромінювання служив сонячний освітлювач (ОС - 78) на основі ксенонової лампи ДКсР-3000, що забезпечує випромінювання в діапазоні довжин хвиль 200-2500 нм зі спектральним розподілом енергії, близьким до сонячного. При цьому частка енергії в УФ області становила 10-12% загального потоку випромінювання. Опромінення проводили у повітрі чи умовах вакууму (106,4 мк Па). Інтенсивність випромінювання в повітрі становила 700 Дж/м 2 ∙ с та у вакуумі - 1400 Дж/м 2 ∙ с (0,5 та 1 сонячна доза відповідно). Одна сонячна доза (сонячна стала) - це величина повного потоку сонячного випромінювання за межами земної атмосфери на середній відстані Земля - ​​Сонце, що падає на 1 см 2 поверхні в 1 с. Вимірювання питомої опроміненості проводили за спеціальною методикою позиції зразка за допомогою люксметра 10-16 з додатковим нейтральним світлофільтром. Кожен штам опромінювали не менше ніж 8-15 послідовно збільшуються дозами випромінювання. Час опромінення варіювали від 1 хв до 12 діб. Про стійкість до ІДС судили щодо виживання конідій грибів (кількість макроколоній, що утворилися) по відношенню до неопроміненого контролю, прийнятого за 100%. Усього випробувано 14 видів 12 пологів сімейства Dematiaceae, їх 5 видів вивчено докладніше.

Стійкість культур С. transchelii та його мутантів до ІДС залежала від ступеня їх пігментації. Графічно вона описувалася складною експоненційною кривою з великим плато резистентності. Значення ЛД 99,99 при опроміненні в повітрі для мутанта Ч-1 склало 5,5 ∙ 10 7 Дж/м 2 , вихідної культури С. - 7,5 ∙ 10 6 та 8,4 ∙ 10 5 Дж/м 2 відповідно. Опромінення мутанта Ч-1 в умовах вакууму виявилося сприятливішим: помітно збільшувалася стійкість гриба (ЛД 99,99 - 2,4 ∙ 10 8 Дж/м 2 ), змінився тип дозної кривої виживання (багатокомпонентна крива). Для інших штамів таке опромінення було згубнішим.

При порівнянні стійкості до УФ-променів та ІДС високої інтенсивності культур С. transchelii та його мутантів, встановлено багато спільного, незважаючи на те що вплив ІДС вивчали на «сухих» конідіях, а УФ-променями опромінювали водну суспензію суперечка. В обох випадках виявлено пряму залежність стійкості грибів від вмісту ПЦ меланінового пігменту в клітинній оболонці. Зіставлення цих властивостей свідчить про участь пігменту у стійкості грибів до ІДС. Запропонований надалі механізм фотозахисної дії меланінового пігменту дозволяє пояснити тривалу стійкість меланінсодержащих грибів до тотальних доз УФ-променів та ІДС.

Наступним етапом нашої роботи стало дослідження більш стійких до цього фактору культур меланінсодержащих грибів. Ними виявилися види роду Stemphylium, причому стійкість культур S. ilicis та S. sarciniforme у повітрі приблизно однакова, надзвичайно висока та описується багатокомпонентними кривими. Максимальна доза випромінювання 3,3 10 8 Дж/м 2 для згаданих культур відповідала величині ЛД 99 . У вакуумі, при більш інтенсивному опроміненні, виживання культур Stemphylium ilicis була дещо більшою, ніж S. sarciniforme (ЛД 99 дорівнює 8,6 10 8 і 5,2 10 8 Дж/м 2 відповідно), тобто виживання їх Майже однакова і теж описувалася багатокомпонентними кривими з великим плато лише на рівні виживання 10 і 5%.

Таким чином, виявлено унікальну стійкість низки представників сімейства Dematiaceae (S. ilicis, S. sarciniforme, мутанта C. transchelii Ч-1) до тривалого опромінення ІДС високої інтенсивності. Щоб порівняти отримані результати з раніше відомими, ми зменшили на порядок значення сублетальних доз, отриманих для наших об'єктів, оскільки УФ-промені (200-400 нм) установки ОС-78 становили 10% її світловому потоці. Отже, виживання порядку 10 6 -10 7 Дж/м 2 у наших дослідах на 2-3 порядку перевищує таку, відому для високостійких мікроорганізмів (Холл, 1975).

У світлі уявлень про механізм фотозахисної дії меланінового пігменту (Жданова та ін., 1978), взаємодія пігменту з квантами світла призводило до фотоокислення його в грибній клітині і надалі до стабілізації процесу за рахунок оборотного фотоперенесення електронів. В атмосфері аргону та у вакуумі (13,3 м/Па) характер фотохімічної реакції меланінового пігменту залишався таким самим, але фотоокислення було виражене слабше. Збільшення УФ-стійкості конідій темнокольорових гіфоміцетів у вакуумі не можна пов'язати з кисневим ефектом, який відсутній при опроміненні «сухих» зразків. Очевидно, у разі умови вакууму сприяли зниженню рівня фотоокислення меланинового пігменту, відповідального за швидку загибель клітинної популяції у перші хвилини опромінення.

Таким чином, проведене вивчення стійкості до УФ-випромінювання близько 300 культур представників сімейства Dematiaceae показало значну УФ-стійкість до цього впливу грибів, що містять меланін. У межах сімейства встановлено неоднорідність видів за цією ознакою. УФ-стійкість імовірно залежить від товщини та компактності розташування меланінових гранул у клітинній оболонці гриба. Випробовано стійкість ряду темнокольорових видів до джерел УФ-променів високої потужності (лампи ДРШ-1000 та ДКсР-3000) та виявлено надзвичайно стійку групу видів, що значно перевершує за цією властивістю такі види мікроорганізмів, як Micrococcus radiodurans та М. radiophilus. Встановлено своєрідний характер виживання темнокольорових гіфоміцетів на кшталт двох- та багатокомпонентних кривих, які вперше описані нами.

Проведено вивчення розподілу ознаки стійкості до УФ-променів темнокольорових гіфоміцетів у високогірних ґрунтах Паміру та Паміро-Алаю та у лугових ґрунтах України. В обох випадках воно нагадує нормальний розподіл, але в мікофлорі високогірних ґрунтів явно переважали УФ-стійкі види сімейства Dematiaceae. Це свідчить про те, що сонячна інсоляція спричиняє глибокі зміни в мікофлорі поверхневих горизонтів ґрунту.

Основні характеристики:

• Естетичні/візуальні характеристики;
• Колір;
• Блиск;
• Поверхня гладка, текстурована, зерниста ...;
• Робочі показники;
• Формуемість та загальні механічні властивості;
• Корозійна стійкість;
• Стійкість до УФ-випромінювання.

Всі ці характеристики перевіряються або в процесі виготовлення або після нього, і можуть бути перевірені різними тестами і вимірюваннями.

Характеристики продуктів ґрунтуються на цих тестах.

1. Механічні властивості фарби

Необхідні характеристики:

Формувальні методи:

• Гнучка;
• Профілювання;
• Глибока витяжка.

Контакт інструмент з органічним покриттям:

• Зносостійкість;
• Мастильні властивості фарби.

Температура обробки мінімум 16 ° С

2. Механічні властивості: Гнучкість

Т-подібний вигин

Плоский зразок пофарбованого матеріалу згинається паралельно напрямку прокатки. Дія повторюється для отримання менш жорсткого радіуса вигину.

Визначається адгезія та гнучкість системи покриття в режимі деформації при згинанні (або режимі розтягування) при кімнатній температурі (23°С ±2°С).

Результати виражаються, наприклад (0.5 WPO та 1,5T WC).

Ударне випробування

Плоский зразок пофарбованого матеріалу деформується шляхом удару 20 мм напівсферичного пробійника вагою 2 кг. Висота падіння визначає енергію удару. Перевіряються адгезія покриття та гнучкість.

Оцінюється здатність пофарбованого матеріалу протистояти швидкій деформації та ударам (опір відшарування покриття та розтріскування).

3. Механічні властивості: Твердість

Твердість по олівцю

Олівці різної твердості (6В – 6Н) переміщаються поверхнею покриття при постійному навантаженні.

Оцінюється твердість поверхні за «олівцем».

Твердість за Клеменом (Тест на дряпання)

Індентор діаметром 1мм переміщається поверхнею з постійною швидкістю. Зверху можуть накладатися різні навантаження (від 200 до 6 кг).

Визначаються різні властивості: твердість поверхні покриття при подряпині, фрикційні властивості, адгезія з підкладкою.

Результати залежать від товщини пофарбованого продукту.

Твердість за Тейбером (тест на зносостійкість)

Плоский зразок пофарбованого матеріалу повертається під двома абразивними колами, встановленими паралельно. Стирання досягається круговим рухом випробувальної панелі та постійним навантаженням.

Твердість по Тейбер - це стійкість до стирання при грубому контакті.

Вимірювання напруги на металочерепиці показує, що деформації у деяких зонах можуть бути дуже сильними.

Розтяг на поздовжньому напрямку може досягати 40%.

Усадка на поперечному напрямку може досягати 35%.

5. Механічні властивості: приклад деформації під час виробництва металочерепиці.

Тест Марсіньяка:

1-й крок: деформація у пристрої Марсиньяка;

2-й крок старіння в кліматичній камері (тропічний тест).

Для відтворення у малих масштабах найбільш сильних деформацій, що спостерігаються на промисловій покрівельній черепиці.

Для моделювання старіння фарби після профілювання та оцінки ефективності систем фарбування.

6. Корозійна стійкість.

Корозійна стійкість забарвлених продуктів залежить від:

довкілля (температура, вологість, опади, агресивні речовини, наприклад хлориди ...);

Природи та товщини органічного покриття;

Природи та товщини металевої основи;

Обробка поверхні.

Корозійну стійкість можна вимірювати:

Прискореними випробуваннями:

Різні прискорені випробування можуть проводитись у різних «простих» (штучно створених) агресивних умовах.

Природним впливом:

Можливі дії різних середовищ: морський клімат, тропічний, континентальний, промислові умови.

7. Корозійна стійкість: прискорені випробування

Сольовий тест

Забарвлений зразок піддається впливу суцільного сольового туману (безперервне розпилення розчину натрію хлориду на 50г/л при 35°С);

Тривалість тесту змінюється від 150 до 1000 годин, залежно від специфікації продукту;

Здатність інгібіторів (сповільнювачів) корозії блокувати анодні та катодні реакції по краях та ризикам;

Волога адгезія ґрунту;

Якість обробки поверхні через її чутливість до підвищення рівня рН.

8. Корозійна стійкість: прискорені випробування

Стійкість до конденсатів, QST тест

Плоский фарбований зразок виставляється в умовах конденсату (з одного боку панель піддається впливу вологої атмосфери при 40 ° С, інша сторона тримається в кімнатних умовах).

Вологостійкість, KTW тест

Плоский забарвлений зразок піддається циклічним впливам (40 ° С > 25 ° С) у насиченій водній атмосфері;

Після тестування визначається поява бульбашок на металі зразка, що тестується;

Волога адгезія ґрунту та шару обробки поверхні;

Бар'єрний ефект покриття зовнішнього шару та його пористість.

Тест на корозію внутрішніх витків рулону

Плоский пофарбований зразок міститься під навантаженням 2 кг у пачці з іншими зразками і піддається циклічному впливу (25°С, 50%RH> 50°C або 70°С, 95%RH);

Екстремальні умови, що призводять до корозії між витками рулону під час транспортування або зберігання (волога адгезія ґрунту, бар'єрний ефект покриття верхнього шару та пористість у закритих умовах пачки).

90° на Північ	5° на Південь

10. Корозійна стійкість: Відкрита дія (Стандарти довговічності: EN 10169)

Відповідно до EN 10169 продукти для відкритих споруд повинні зазнавати впливу навколишнього середовища протягом щонайменше 2 років.

Характеристики, необхідні для RC5: 2 мм і 2S2, в основному під навісом (зразок 90 ° С) та в зонах перекриття внахлест (зразок 5 °).

11. Стійкість до УФ впливу (вигоряння)

Після корозії УФ дія є другою головною загрозою довговічності пофарбованих матеріалів.

Термін «УФ вигоряння» означає зміну зовнішнього вигляду фарби (в основному кольору та блиску) з часом.

Не тільки вплив УФ-випромінювання погіршує якість фарби, але й інші впливи навколишнього середовища:

Сонячне світло – УФ, видимий та інфро-красний діапазони;

Вологість – час намокання поверхні, відносна вологість;

Температура – ​​стійкість до розтріскування – максимальні значення та щоденні цикли нагрівання/охолодження;

Вітер, дощ – стирання піском;

Сіль – промислові, прибережні зони;

Бруд – вплив грунту та забруднюючі речовини.

12. УФ вигоряння

Прискорений тест стійкість до УФ

Як проводиться тест?

Стандарти: EN 10169;

Плоский зразок ОС піддається впливу УФ-випромінювання;

УФ опромінення;

можливі періоди кондесації;

2000 годин дії (Цикли 4Н конденсації 40°С/4Н опромінення при 60°З випромінюванням 0,89В/м2 при 340 нм);

Після тестування визначаються зміни кольору та блиску.

13. Стійкість до УФ

- EN 10169: Прискорені випробування

- EN 10169: Вплив довкілля:

Тільки бічна дія на зразок протягом 2 років у місцях з фіксованою енергією сонячного випромінювання (не менше 4500 МДж/м2/рік) > Гваделупа, Флорида, Санарі і т.д.

Жорсткий (непластифікований) полівінілхлорид з'явився на російському рекламному ринку першим, і, незважаючи на асортимент пропонованих полімерних матеріалів, що збільшується з кожним роком, в деяких областях рекламного виробництва продовжує стійко зберігати лідируючі позиції. Це пояснюється наявністю у ПВХ комплексу властивостей, необхідних для вирішення різноманітних завдань і задовольняють найсуворіші вимоги до конструкційних матеріалів цього типу.

ПВХ характеризується природною стійкістю до ультрафіолетового випромінювання, хімічної дії, механічної корозії та контактних ушкоджень. Протягом тривалого часу експлуатації на вулиці не втрачає початкових властивостей. Чи не вбирає атмосферної вологи і, відповідно, не схильний до утворення конденсату на поверхні. Серед усіх інших пластиків має унікальну вогнестійкість. У нормальних експлуатаційних умовах не становить небезпеки ні для людини, ні для довкілля. Легко обробляється механічно, формується (компактний матеріал), зварюється та склеюється. При плівковій аплікації немає необхідності замислюватися про «підводні камені» - ПВХ без участі людини не піднесе «сюрпризів».

До умовних недоліків полівінілхлориду можна віднести:

• нетривалу стійкість кольорових модифікацій до сонячних променів (це стосується матеріалів з додатковою УФ-стабілізацією);
• можлива наявність у матеріалів невідомого походження поверхневих розділових мастил, що потребують видалення;
• обмежена морозостійкість (до -20 °С), яка далеко не завжди підтверджується на практиці (при дотриманні всіх технологічних правил виготовлення конструкцій та їх монтажу, за відсутності значних механічних навантажень ПВХ стабільно поводиться і за більш низьких температур);
• більш високий порівняно з багатьма іншими полімерними матеріалами коефіцієнт лінійного теплового розширення, тобто більш широкий діапазон розмірних спотворень;
• недостатньо високий ступінь світлопропускання прозорого матеріалу (бл. 88%);
• підвищені вимоги до утилізації: продукти димлення та горіння небезпечні для людини та навколишнього середовища.

Жорсткий полівінілхлорид проводиться у різних модифікаціях лише методом екструзії. Широкий асортимент ПВХ, що включає листи:

• компактні та спінені;
• з глянсовою та матовою поверхнею;
• білі, кольорові, прозорі та транслюцентні;
• плоскі та рельєфні;
• стандартного виконання та підвищеної міцності на вигин,

дозволяє використовувати цей матеріал практично у будь-яких областях рекламного виробництва.

Тетяна Дементьєва
інженер-технолог