抗霉菌性能检测 霉菌试验测试介绍

一、概览


霉菌是自然界广泛分布的一种微生物，广泛存在于土壤和空气中。


霉菌测试是气候环境测试中的一个项目，用来评估产品或材料抵抗霉菌侵蚀的能力。与一般的环境测试一样，选择在实际运输、储存或使用过程中较容易受到模具损坏的环境条件，并采用人工模拟的方法在实验室中创造和测试环境条件。


模具测试用于确定：


(1）设备或部件是否发霉；


(2）设备上霉菌的生长速度；


(3）霉菌生长对设备及其任务完成和使用安全的影响；


(4）设备能否有效存放在环境中；


(5）如果有霉菌生长，有没有简单的去除方法。


模具测试是确保设备的设计和制造符合防霉要求的较有效手段。虽然在设计中已经考虑了防霉材料的使用，但往往无法完全避免霉菌的生长，必须进行一次模具试验，以验证其是否真正符合要求。对于尚处于开发过程中的产品，模具试验的结果可作为改进产品抗模具设计的依据。对于设计定型的产品，模具试验可以作为产品是否符合设计要求，能否通过设计的依据。这可以为未来的设计改进提供信息。


为了确定产品抵抗霉菌攻击的能力，必须开发一种与实际工况相近，能够判断霉菌攻击的效果并给出正确评价的测试方法。为产品的选型、结构和设计提供依据，确保产品在存在大量模具的气候环境中能够安全可靠地运行。


二、模具测试标准


1.模具测试标准


目前，很多国家都制定了模具检测标准。这些标准基本上分为3类。第一类是明确只在设备层面使用的标准，第二类是明确只在材料层面使用的标准，第三类是设备和材料混合使用的标准。如表1所示。


表1 国内外模具测试标准及比较


2.模具测试标准的适用性


由于模具测试的目的不同，适用的测试方法也不同。 GJB 150 和 MIL-STD-810E 明确指出，该测试是为了获取设备对模具的敏感性数据，不能用于基础材料的测试。材料的霉菌生长试验可以通过其他更严格的方法进行，如温床土埋、纯培养、混合培养和培养皿。从表2-43可以看出，除了MIL-STD-810和GJB 150，美国还有RTCA DO 160C，我国HB 6167、HB 5830，IEC 68-2-国际电工**出版物10A，GB 2423、英国标准DEF STAN 07—55、法国标准AIR 7304、俄罗斯国家标准ΓOCT 20.57—406等。 班级。这些标准实际上可以进一步分为美国和欧洲体系。美标系统使用5株，欧标系统使用8株。实验的其他参数差别不大。俄罗斯标准的特别之处在于它规定了也可用于设备和材料的模具测试。 HB 5830在制定时受到了GB 2423的影响，也做出了适用于材料测试的规定。


各国也有一些专门针对材料的模具测试标准，如美国标准AST M3273、日本标准JIS 2911、GB 1741等，测试时间与那些不同在 MIL-STD-810E 中*。比如风速一般在0.2m/s以下。一般来说，测试条件比设备测试方法标准更苛刻。


虽然材料的模具测试一般采用培养皿法，而且测试条件比设备测试更苛刻，但是材料的模具测试不能代替设备的模具测试，因为即使设备使用各种材料通过模具测试的设备，由于这些材料制成的设备在结构中不可避免地会积水或灰尘，在制造过程中会受到各种污染，所以模具仍然会生长并被各种模具侵蚀，所以需要进行 GJB 150 和 MIL- 实验室测试或 STD-810E 规定的自然环境测试，以验证设备的抗霉菌性。由于实验室测试是通过工程简化进行的测试，当用于测试设计不良或材料选择不当的设备时，虽然可以获得一些关于组成设备的材料的霉菌生长的有用信息，但它是不可能找到它的用途。所有可能的失败来源。


三、模具测试的方法和技术


1.测试方法


本文主要介绍GJB 150.10A-2009《*装备环境试验方法模具试验》标准的试验方法及实施步骤。


该测试涉及高度专业化的技术，并且包含潜在的有害微生物。只有具有专业技术资格的人员（例如微生物学家）才能进行此测试。本试验所需的安全信息见GB/T 2423.16-1999。


1）限制


本试验不适用于基体材料的检测。基质材料的检测应采用其他材料检测方法，如土埋、纯培养、混合培养板试验等。


2）选择测试方法


分析相关技术文件的要求，在产品订购过程中应用执行GJB 4239得到的结果，确定设备生命周期内霉菌生长环境的阶段，根据以下标准确定是否需要进行此项测试以下环境影响。当确定需要进行本试验时，本试验和其他环境试验使用同一试样时，还应确定本试验和其他试验的先后顺序。


3）特殊要求


本试验一般不宜对事先经过盐雾、沙尘湿热试验的试样进行。如果需要，可以在盐雾或沙子测试之前进行模具测试。大量的盐分会影响霉菌的发芽和生长，而沙尘可以为霉菌提供养分。因此，可能会在测试件的生物敏感性上产生伪影。


4）选择一个测试程序


这个实验只有一个程序。由于温度和湿度的结合对微生物的生长至关重要，因此测试过程中的温度和湿度条件应保持在本测试中的规定范围内。


5）确定测试条件


(1）试用期


霉菌测试的较短持续时间为 28 天（霉菌发芽、分解含碳分子和降解材料的较短时间为 28 天）。由于霉菌生长对试样的间接侵蚀和物理影响不太可能在较短的试验时间内发生，如果在确定霉菌生长对试样的影响时需要更大的确定性或降低风险，应考虑将试验期延长至84 天。


（2）模具品种选择


表 2 列出了两组常用的霉菌种类。试验时应选择一组，必要时可调整菌株。这些菌株是根据它们降解材料的能力、它们在地球上的分布和它们自身的稳定性来选择的。表 2 中所列的物种均指明了被侵蚀物质的类型，如有必要，可以在选定的物种之一中添加其他物种。


· 试验前试片*灭菌，试片表面可能存在其他微生物。在测试期间，这些微生物与测试物种竞争营养。因此，在试验结束时，试样上可能会出现非试验菌株的生长。


· 其他模具应变可以添加到测试所需的应变。所添加的菌株应根据其对材料的降解情况进行选择。


表2可用于试验的菌种种类


2.测试信息请求


1）测试前需要的信息


(1）菌株组选择。


(2）要添加的细菌。


(3）标本是否干净，如何清洁。


2）实验所需信息


(1）随着时间的推移记录腔室温度和相对湿度。


(2）查看7天控棉条上的霉菌生长记录。


3）测试后需要的信息


(1）测试结束时霉菌生长的记录。


(2）描述霉菌的生长情况，包括颜色、覆盖面积、生长形式、生长密度（如有可能请拍照），如表3所示。


(3）模具对试件性能或使用的影响如下：


①试样从试验箱中取出时；


②脱模后情况（如适用）；


③生理或审美考虑。


(4）对失效分析有用的观察结果。


表3外观影响评价


3.测试要求


1）测试设备


(1）测试盒


试验箱和附件的结构应防止冷凝水滴到试件上。试验箱通过带过滤功能的通风孔与大气相连，既能防止试验箱内压力升高，又能防止霉菌孢子排入大气。


(2）传感器


使用不受冷凝影响的湿度测量系统或传感器来检测和控制室内的湿度。控制测试室环境的传感器应与记录湿度和温度的传感器分开。


(3）风速


通过湿度传感器的风速至少为4.5m/s。试件和控制条附近的风速应控制在0.5～1.7m/s。如有必要，在测试件周围放置一个折叠装置或筛网。湿度传感器应安装在不受风扇电机热量影响的地方。


2）实验控制


(1）相对湿度


应使用不受水凝结影响的固态传感器或等效方法（例如快速响应的干湿球传感器）来确定相对湿度，而不是使用对冷凝敏感的氯化钾传感器，以及注意：


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①使用湿球控制法时，每次测试都要清洁湿球组件并安装一条新的纱布；


②为了在传感器上获得必要的蒸发量来测量湿球温度，确保通过湿球的风速不小于4.5m/s；


③由于风扇电机的热量可能会影响温度读数，因此请勿在满足要求的风扇或鼓风机的散热附近安装干湿球传感器。


(2）空气流通


在试样周围保持空气自由流动，并将支撑试样的支架与试样之间的接触面积保持在较低限度。


(3）水蒸气


不要将水蒸气直接引入腔室工作空间，因为它可能会对标本和微生物活动产生不利影响。


(4）试剂和水


本部分试验所用试剂和水的要求如下：


①使用合格的试剂。


②本部分所称水系指蒸馏水或符合GJB 150.1A-2009中3.2的相同纯度的水。


3）审判中断


与其他环境测试不同，霉菌测试涉及活微生物。如果测试中断，应考虑涉及活微生物的实际情况。


如果中断发生在测试的前 10 天，请使用新的或清洁过的相同测试件重新进行测试。


如果在测试后期出现中断，请检查样品是否有霉菌生长。如果试件上已经长出霉菌，则*重新测试；如果棉质控制条上有活菌，但试片上没有霉菌生长的迹象，请按照以下说明进行操作。


(1）温度降低。测试室温度的降低通常会延缓霉菌的生长。如果相对湿度没有变化，重新建立测试条件并从温度下降时继续测试低于规定的公差，否则按(3）.


的规定


(2）温度升高。温度升高可能会显着影响霉菌生长。如果出现以下情况之一，则需要从头开始重新测试，否则重新建立测试条件并从测试开始继续测试中断点。


①温度**过40℃。


②温度**过31℃持续4h以上。


③在控制条上生长的霉菌减少了。


(3）湿度下降。如果出现以下情况之一，则从头重新开始测试，否则重新建立测试条件，从中断点继续测试。


①相对湿度低于50%。


②相对湿度低于70%持续4小时以上。


③在控制条上生长的霉菌减少了。


4）去污


暴露于霉菌测试的测试设备和试样应去污。


4.测试过程


1）测试准备


(1）前期准备


测试开始前，根据相关文件确定测试件的技术状态、持续时间、菌种、储存/工作参数等。


(2）标本预处理


较好使用新的试样，但也可以使用其他试样。如需对试件进行清洗，应在清洗完毕至少72h后开始试验，使施力物质蒸发。使用典型方法清洁试件。


(3）测试中的灭菌


模具测试中的灭菌也是确保测试结果可重复性的重要因素。灭菌的彻底性直接影响检测结果的准确性。如果试模灭菌不彻底，会造成判断错误，影响检测结果，造成不必要的浪费。


模具试验的灭菌主要分为三个阶段：对试验前准备工作中使用的玻璃器皿、仪器、工具（如刀、剪、接种针等）进行灭菌；对试验空间和设备进行消毒；测试后对所有用过的器具和物品进行消毒。


杀菌方法主要有热杀菌、化学杀菌和物理杀菌。这三种方法在试验过程中经常交替使用。一般对孢子悬液、菌株、培养基等采用热灭菌；对于环境和测试设备和仪器，化学和物理灭菌结合使用，以实现完全灭菌。


(4）指导信息


以下指南将有助于进行此实验。


①选择能够腐蚀设备上大部分材料的应变组。如果需要，可以添加其他菌株。


②应由专业实验室的专业人员进行。


③孢子的萌发和生长需要潮湿的环境。当环境空气湿度**过70%时，霉菌孢子开始发芽生长；当相对湿度**此值时，如90%~**，霉菌的发芽和生长会变快。


④ 棉质控制条用于：


· 验证接种物中使用的霉菌孢子的活性；


· 验证测试室中的环境是否适合霉菌生长。


⑤材料和部件的霉菌测试不能完全代表其构成的设备的霉菌生长情况。因此，如果需要对产品进行全面的霉菌生长信息，则应在整机上进行此测试。


⑥菌株在6℃±4℃保存不**过4个月。在此期间应重新接种并作为新的保藏菌株使用。


⑦ 每次实验较好使用新鲜配制的孢子悬液。如果孢子悬液不是新鲜制备的，应在 6°C ± 4°C 下保存不**过 1 天。


（5）无机盐溶液的制备


使用干净的器具，按表4配制无机盐溶液，溶液的pH值保持在6.0～6.5。


表4无机盐溶液组成


(6）混合孢子悬浮液的制备


混合孢子悬液的制备要求及工艺如下：


①使用无菌技术制备至少含有*试验种的孢子悬浮液。


②纯菌株应在合适的培养基（如马铃薯葡萄琼脂）上培养，毛壳菌应在无机盐琼脂表面的滤纸上培养。无机盐琼脂的制备方法如下：将15.0g琼脂溶于规定的1L无机盐溶液中。


③试验前检查菌株的纯度。


④用保存的纯菌株制备二次培养菌株，30℃±1℃培养10-21天。


⑤将10mL含0.05g/L无毒润湿剂的水溶液倒入每个二次培养的试管中。


⑥用无菌玻璃圆棒、铂丝或镍铬丝轻轻刮擦试验菌株表面。


⑦ 将孢子提取物倒入125mL带盖锥形瓶中，其中装有45mL水和50-70个直径为5mm的实心玻璃球。


⑧ 用力摇晃锥形瓶，使孢子破碎并从菌丝体中释放出来。


⑨ 使用装有 6mm 厚玻璃棉的玻璃漏斗，将霉菌孢子悬浮液过滤到锥形瓶中，以去除破碎的菌丝碎片和琼脂块。


⑩ 将过滤后的孢子悬液离心，弃去上清液。通过加入 50 mL 水重新悬浮残余物并离心。以这种方式获得的每个霉菌孢子至少离心 3 次（直到上清液变得澄清）。较终的离心残留物用无机盐溶液稀释并通过计数器计数，较终得到每升孢子悬浮液 1,000,000 x (1 ± 20%) 个孢子。对测试中使用的每个菌株的孢子进行生存力测试。将等体积的各孢子悬液混合，得到较终的混合孢子悬液。


(7）验证测试


应为此测试执行两个验证测试，以检查孢子悬浮液的活力和腔室环境对霉菌生长的适用性。


孢子悬液活力试验步骤如下：


①制备混合孢子悬液前，在无菌马铃薯葡萄糖或其他琼脂平板上接种0.2～0.3mL每种霉菌孢子悬液。物种使用单独的琼脂板。


②将接种物涂在琼脂板的整个表面。


③接种后的琼脂板在30℃±1℃的培养箱中培养7-10天。


④ 孵化后检查霉菌生长情况。


在每个板的整个表面上没有任何测试菌株的大量生长证明对于使用这些菌株的孢子进行的实验是无效的。


试验箱内环境试验步骤如下：


①按规定配制溶液，用HCl和NaOH将较终溶液的pH调至5.3。


② 将未漂白的普通**纯棉布剪成3cm左右宽的条状，准备对照条。仅使用不含防霉剂、防水剂和上浆添加剂的棉条。要去除棉条上的任何处理材料，建议用蒸馏水将其煮沸，然后将棉条浸入表 5 所示的溶液中。确保棉条完全润湿。浸泡后，去除棉条上多余的液体。试验箱在接种前悬挂晾干。


③在测试盒中，将控制条垂直挂在靠近测试片的位置，以确保控制条和测试片处于相同的测试环境。控制条的长度至少应等于试件的高度。


④ 为确保试验箱内的条件正确，促进霉菌生长，应放置 3 条对照条并接种试片。


表 5 溶液组成


(8）初始检测


测试前，所有样品必须在标准大气条件下进行测试以获得基线数据。检测应如下进行。


①记录实验室的大气状况。


②对试件进行全面的外观检查，并记录检查结果（必要时拍照）。


③ 必要时，按技术文件要求测试试件的工作性能，并记录测试结果。如果试件工作正常，继续后续的测试程序；如果试件不能正常工作，应解决问题，重新进行试件的初试，直到正常为止。


2）实验过程


测试过程如下：


(1）将试样安装在合适的支架上或根据技术要求将其挂在试验箱内。


(2）在接种前将标本置于工作试验箱（温度30℃±1℃，相对湿度95%±5%）至少4小时。


(3）混合孢子悬液通过将混合孢子悬液的细雾喷洒在棉质控制条上以及测试件的表面和内部（如果不是*密封或气密密封）上来接种。暴露并在具有适当知识的人员的帮助下接种标本的内表面。


(4）为了让空气进入试件内部，复位试件外壳时不要拧紧紧固件。


(5）接种后立即开始实验培养。


当用混合的孢子悬浮液喷涂试片和控制条时，喷涂以覆盖在使用或维护期间暴露的试片的所有外表面和内表面。如果表面不湿，请继续喷洒，直到液滴在表面上，直到开始形成。


(6）除(7）和(8）两步外，测试在恒温30℃±1℃，相对湿度95%±5的条件下进行) %（至少 28 小时）。


(7）测试7天后，检查控制条是否有霉菌生长，确定测试箱内的环境适合霉菌生长。此时，每条控制条与测试条处于同一水平试件应至少有 90% 的表面被霉菌覆盖。否则，将测试箱调整到适合霉菌生长的所需条件并重新开始整个测试。测试期间控制条留在测试箱中。


(8）如果在测试7天后，90%以上的控制条表面发生霉菌生长，继续测试直到测试所需的时间。如果霉菌的生长没有增加，实验无效。


(9）试验结束后应立即检查试件。如果可能，应在试验箱内进行试验。如果在试验箱外的试验不能在8小时内完成，试件应放回试验箱或类似潮湿环境中至少12h，除密闭设备外，应打开试件外壳，检查试件内外。检查结果。


(10）如果需要在试验后检查试件（如电子系统）的工作性能，使试件在(9）规定的检查期内工作. 具有适当知识的人员在场协助检查暴露样品的内部，以及样品的操作和使用。在检查工作期间，必须将对霉菌生长的任何干扰保持在较低限度。


3）结果分析


除了 GJB 150.1A-20093.17 中的指南外，以下信息也有助于评估测试结果。


(1）必须分析试件上的任何霉菌生长，以确定霉菌是在试件材料上还是在污染物上生长。


(2）标本上的任何霉菌生长，无论是来自接种物还是其他来源，都必须由合格人员进行如下评估：


①敏感元件或材料上霉菌生长的程度，但任何霉菌生长都必须完整描述；


②霉菌生长对设备物理性能的直接影响；


③霉菌生长对设备的长期影响；


④ 支持霉菌生长的特定材料（营养物质）。


四、模具测试实施案例


1.案例一


图 1 所示的产品是一个连接器组件。根据GJB 150.10—2009，霉菌试验在菌种组*2组进行。测试期为28天。测试评价结果为3级。对产品进行分析，确定主模适度增长的主要原因是该产品选用的热熔胶防霉等级不符合要求。


图一


2.案例2


图 2 所示的产品是一个矩形连接器。根据GJB 150.10—2009，对两组菌群进行霉菌试验。测试期为28天。 .




3.案例3


图 3 所示产品为模块化电路。根据GJB 150.10—2009，对两组菌群进行霉菌试验。测试期为28天。产品周围及**部无霉变，但产品底部选用的白色固封胶体有少量发霉，影响整个产品的防霉等级。


图 3


五、试模技术发展趋势


霉菌测试是评价产品或材料抗霉菌能力的重要手段，测试结果的科学性和合理性非常重要。目前，模具标准一般都给出了试验条件的推荐值。如果没有其他规定，可以按照测试程序进行测试，但实际产品在使用过程中往往会面临不同的环境。因此，未来的霉菌测试应根据产品的实际环境和位置，考虑不同的菌种、测试温度、测试风速和测试周期来确定测试条件，从而更好地验证产品的环境适应性。

霉菌测试后，对霉菌生长的颜色、覆盖的面积、生长的形式、生长的密度和分布状态等的评价，基本上都是以检验员的经验和判断为依据的。测试结果对判断水平的影响差异很大。因此，在检测结果的判断中引入数码显微技术，对检测结果进行标准化和量化，减少接触时间，提高判断的准确性。

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