這個世界上充斥著細菌、霉菌和酵母。這些東西有的對人類有益,有些卻會污染食物,影響它們的氣味或徹底使其變質。而橡膠由于其化學結構特性,很容易受到微生物的攻擊。這是因為由增塑劑、潤滑劑和橡膠為基礎的物質成分中富含氫,而成為了微生物生長的溫床。橡膠制品的使用環境往往溫暖又潮濕,更進一步加速了微生物的增殖。這樣一來,工廠出于衛生需要,過不了多長時間就要停工拆洗甚至更換橡膠部件。
為了減少和抑制微生物在橡膠內部和表面的生長,化學家們將抗菌的添加劑混入人造橡膠當中。這些有機化合物能短時間抗菌,但并不能全面的保護橡膠不受侵蝕,因為隨著時間流逝,它們會逐漸流失,抗菌功能也會逐漸喪失。而且這些生物殺滅劑的安全性也正面臨安全性的考驗。
為了解決這個問題,一種可以適應各種生產應用的新型熱硫化橡膠(HCR)正成為科學家眼中的新寵。實驗證明用該技術處理過的產品很好的控制了微生物在其表面和內部的滋生。應用在該橡膠中的一種新型專利生物殺滅劑也沒隨時間的增長而流失。這樣的橡膠制品得到了完全而長效的抗菌保護。雖然抗菌功能這樣強大,該技術卻一點完全沒有特殊的處理方法,而且已經廣泛應用于全世界,幾乎可以被任何一家熱固橡膠工廠采用。本文將介紹HCR的優點,并把它和未做任何處理及添加了普通生物殺滅劑的橡膠相比較。
什么地方需要抑制微生物活性
由于本身結構和使用環境的原因,某些橡膠產品很容易滋生微生物,造成生產線上的污染。食品和飲料加工器具首當其沖,例如砧板、廚房用具、食品運輸帶和滾軸,醫療和藥物生產廠商也面臨同樣問題。
應用在溫暖、潮濕環境中的產品也容易滋生微生物。包括餐廳的防滑墊、窗戶和浴室的防漏水封條以及過濾裝置的墊圈和密封條。
如果這些橡膠部件被安置在很難做日常清理的地方,那么工人們就得經常把它們拆下來清洗甚至更換。
抗菌橡膠可以制作的產品包括有:包層、密封圈、墊圈、O型圈、輪子、輪腳、(電話)振動膜、球膽、包裝、襯墊、管子和帶子,它們可以被應用于如下領域:
◆ 醫療和制藥系統
◆ 食品飲料加工機械
◆ 乳制品處理器具
◆ 食品儲藏容具
◆ 過濾裝置
◆ 體育用品、衣物和鞋子
◆ 淋浴房/桑拿房/浴缸中的衛生用具
◆ 輸送帶和滾軸
◆ 防滑墊
◆ 包裝設備
◆ 建筑材料
◆ 游泳池防護墊
◆ 汽車HVAC管等等
傳統生物殺滅劑及其缺陷
目前市場對抗菌(AM)產品的需求正在快速增長。每年購買生物殺滅劑的資金都超過10億,購買領域包括:液體香皂生產、健康美容產業、內衣生產、食品加工、醫療衛生設備、導管和橡膠墊子產業。
在這場對抗微生物的戰役中,最好的辦法是采取多種途徑制止微生物的蔓延。所以不僅要在橡膠表面經常使用化學消毒劑以保持表面的衛生,同時也要在橡膠結構中嵌入抗菌添加劑以制止微生物的進一步蔓延。
抗菌助劑
為了提高抗菌功效,廠商在有機生物殺滅劑中添加了很多助劑來幫助抑制微生物的繁殖。最初這些助劑被用于保護液態產品,如乳膠漆、除臭劑、香波、液體香皂和消毒劑等等,后來才慢慢被應用到橡膠等固態產品中。
添加在橡膠中幫助其抑制微生物增殖的助劑系列包括有:
◆ 季胺化合物
◆ 有機砷化物
◆ 有機鋅化物
◆ 有機錫化物
但是這些助劑有著各種缺陷,最關鍵的是它們會隨著生物殺滅劑一起,慢慢從橡膠結構中跑出去,而導致抗菌功能的下降或喪失。
生物殺滅劑使用過程中的問題
對于有機生物殺滅劑而言最大的問題是它會從橡膠結構中漸漸濾出,從而使最終產品的抗菌功效慢慢變差。有的時候甚至只僅僅用過幾次就失效了。
這些有機成分的流失還可能會使產品的味道或氣味發生改變,使其味道令人惡心或散發出難聞的氣味。
雖然能夠很好的抑制微生物的滋生,但是有機生物殺滅劑往往對人體和環境有害。因為有潛在的毒性存在,或在使用過程中會慢慢釋放毒性,在醫療和食品領域已經禁止了某些種類的進入。目前許多環境與健康組織都在呼吁限制有機生物殺滅劑的使用,并建議用戶不要購買含有一種名為“triclosan”成分的產品。更有組織建議2008年前全球范圍內禁止使用磷酸三丁酯(TBT)。
制造過程中的毒性
這些有機生物殺滅劑的分解溫度一般最低為250℃。對于象“triclosan”這種物質,加熱會使它和它的氯化物揮發出來,腐蝕橡膠部件。在某些情況下,它還可能會分解成二氧芑---一種劇毒物質,或類似化合物。
新型的銀基抗菌橡膠
由于市場上對抗菌橡膠的需求越來越旺,而傳統有機生物殺滅劑又有著無法彌補的缺陷,科學家們開始開發一種新型的無機生物殺滅劑。銀的性能穩定又比較安全,是一種非常好的替代品。
古希臘歷史學家希羅多德的書中曾說到,波斯國王屬下的軍隊用銀制的水壺盛水,以后也有歷史學家提到亞力山大大帝的軍隊使用過類似的器皿。銀被廣泛記載用于儲水以及治療。一些銀的化合物還被用來治療眼炎和作為治療灼傷的助劑。
與抗生素和某些生物殺滅劑不同的是,銀抑制微生物生長的機理仍然不為所知。但它被認為非常安全而且對人體的毒性極低。實際上早在上千年前,人們就以銀作為材料,制作盛放食物的器皿、水杯、珠寶和裝飾廚房器具。
但是用銀來代替有機生物殺滅劑面臨的問題是,傳統方法會使銀離子和硫發生不可逆轉的化學反應,使其失去活性。而且橡膠中的銀也容易被氧化,使其表面失去光澤。美利肯化工的化學家們正在研制高效長壽的銀基抗菌橡膠。
一種名為Elastorguard的熱硫化抗菌橡膠最近剛剛申請了專利技術。這種橡膠能夠很好的抑制細菌、霉菌和酵母在橡膠上的繁衍。而且經過長時間使用活性也不會下降,就算是多次洗滌甚至表面被反復摩擦也是一樣。抗菌組分非常穩定,加熱到800℃也不會揮發出來,烘烤、曝曬乃至腐蝕也不會讓其流失。它不會影響到橡膠的色澤,因此產品可以做成白色或者亮面。最重要的是它抗真菌與抗細菌的功能一樣強,這在傳統生物殺滅劑中是非常少見的。
這種新型的橡膠處理技術
◆ 抗熱老化
◆ 色澤鮮艷
◆ 無異味
◆ 更抗硫化氫
小結
一種新型的銀基抗菌技術 — 能被廣泛應用于熱固彈性體生產過程中 — 可以使橡膠能夠長時間抵制微生物的入侵。和以前使用的有機生物殺滅劑不同,該抗菌組分不會從橡膠結構中流失,也完全避免了有機生物殺滅劑會帶來的一系列問題。該組分能耐受橡膠產品加工時的高溫,在接觸大部分的有機溶液時不需另加保護。高溫、高壓或被剪斷都不會影響產品性能。
“Elastorguard”橡膠目前已在美利肯化工投入商業生產,它能夠替代目前市場上絕大多數天然橡膠標準產品,從低端的EPDM、NBR到高端的氟橡膠。形狀也可多種多樣,包括板材、橡膠帶、薄片等等,只要是用戶需要的基本上都能加工。
“Elastorguard”橡膠非常容易進行后期加工與切割,加涂層也非常方便。