Обессмоливание древесины: Обессмоливание древесины

20.03.198411.01.2022 By alexxlab No comments

Содержание

Обессмоливание древесины

Массив древесины хвойных пород всегда обильно содержит смолу, зачастую выступающую на поверхности или находящуюся рядом с поверхностью материала. Такое обилие смолы очень затрудняет покраску, а в итоге даже может испортить нанесенное лакокрасочное покрытие. В связи с этим нюансом необходимо проводить обессмоливание деревянной поверхности.

Перед финишной отделкой собственно поверхность изделия из хвойных пород нужно обессмолить, для чего используются жидкие составы, растворяющие или омыливающие смолу, которой в хвойной древесине содержится с избытком. Раствор представляет собой смесь из: 25%-ный раствор ацетона, 5 6%-ный водный раствор кальцинированной соды, 4-5%-ный водный раствор каустической соды, а также возможны смеси этих веществ. При изготовлении растворов берут горячую воду с температурой 65 — 80 градусов.

Обессмоливание древесины — важный технологический этап, необходимый для полного или частичного удаления грязи и излишней смолы в массиве древесины, для удаления с поверхности дерева жировых пятен. Также этот этап часто проводится в процессе отбеливания древесины. В основном для обессмоливания исопльзуют разного рода растворители. Для массива сосны лучшим выбором будет 25 %-ный раствор технического ацетона, наносить который нужно с помощью кисти, а затем промыть обрабатываемую поверхность теплой водой и тщательно высушить. Для более сильного эффекта можно также использовать этиловый спирт.

Укажем наиболее часто встречающийся состав, использующийся для обессмоливания.

В его компоненты входит —

1)горячая вода — 1 л,

2)сода пищевая — 45-50 грамм,

3)поташ — 50 грамм,

4)мыльные хлопья — 30-40 грамм,

5)спирт — 10 грамм,

6)ацетон — 200 грамм.

Обессмоливание проводится горячим раствором, а затем обработанные столярные изделия промываются в чистой воде и тщательно просушиваются.

Также для обессмоливания древесины применяют следующие составы —

25%-й раствор ацетона, 4-5%-й водный раствор каустической соды, 5%-й водный раствор кальцинированной соды, разной пропорциональности смеси этих растворов в одном химическом составе. В процессе приготовления данных растворов следует использовать воду с температурой в районе 70°С.

Обессмоливание древесины. Столярные и плотничные работы

Отбеливание древесины. Обессмоливание древесины |

Древесина сосны, как и других хвойных деревьев, пронизана смоляными каналами, из которых выделяется живица. Обессмоливание древесины, которое часто совмещают с отбеливанием, проводят для того, чтобы со временем смола не выступила на поверхность изделия.

Практически всегда столяра игнорируют эти процедуры – они довольно трудозатратны и требуют времени. Но со временем на деревянном изделии и даже из шпона начинает выделяться смола, разрушая красковое или лаковое покрытие. Поэтому если делаете для себя – не поленитесь, примените обессмоливание хвойных досок или шпона.

С древесиной, из которой выведена смола, работать намного удобней: она равномерно прокрашивается и лакируется.

Нередко возникает необходимость одновременно обессмолить дерево и отбелить его, то есть выровнять тон дерева.

Обессмоливание древесины хвойных пород

Итак, как обессмолить древесину? Эту процедуру проводят перед финишной отделкой путем омыливания или обработкой растворителями, убирающих смолу из внешних слоев древесины. И даже эти процедуры не могут на 100% обезопасить от того, что со временем смола таки не выступит на поверхность. Ученые разрабатывают средство, которое бы закупоривало смоляные каналы, а не просто смывало смолу. Но чудесное средство – на стадии разработки.

Рассмотрим средства для обессмоливания древесины:

Обессмоливание хвойной древесины техническим ацетоном (25%). Достаточно просто смочить тампон и протереть им несколько раз обрабатываемую поверхность.
Обессмоливание древесины сосны теплым раствором (3-10%) кальцинированной или каустической соды. Несколько раз протираем поверхность водным раствором, затем тщательно смываем водой.
Одновременное обессмоливание и отбеливание древесины проводится следующим составом:

— 0,5 литра воды

— 20 грамм соды питьевой

— 25 грамм поташа

— 5 грамм спирта

— 100 грамм ацетона

— 15-20 грамм мыла в виде хлопьев

При этом раствор можно нанести флейцем, затем тщательно смыть водой и дать материалу просохнуть.

Отбеливание древесины

Процедуру отбеливания древесины своими руками проводят для получения более равномерного цвета, выведения пятен, для выравнивания цвета заболони и ядра.

Вот средства для отбеливания древесины:

1)Отбеливание древесины перекисью водорода. Подойдет и в виде аптечного пузырька, и в виде таблеток пергидроля. 25% раствор перекиси наносят на поверхность и выдерживают до получения желаемого результата (15-30 минут), предварительно смочив поверхность теплой водой и обработав нашатырным спиртом (10%). Перекись по-разному действует на древесину:

— дуб не отбеливает, но дает ему зеленый оттенок при долгом выдерживании

— грецкий орех приобретает голубоватый или розоватый оттенок

— анатолийский орех становится золотистым

2)

Отбеливание древесины перекисью с добавлением аммиака.

Для усиления действия перекиси в нее можно добавить 5% аммиак в соотношении 10:4. Процедура отбеливания – та же.

3)Отбеливание древесины щавелевой кислотой. Применяют для обработки светлых пород – тополя, ореха, клен, березы, липы. Для более темных пород использование нежелательно, так как могут появиться неаккуратные пятна. Для этого 6-9% водный раствор щавелевой кислоты 2-3 раза наносят на обрабатываемую поверхность.

4)Отбеливание древесины смесью кислот. Для этого берут 30 г щавелевой кислоты, 40 г серной кислоты и 50 г перекиси натрия, растворенных в 2 литрах воды. Такой состав применяется для отбеливания пород, содержащих дубильные вещества и с трудом подающихся этой процедуре. К тому же, отбеливание данным способом проходит довольно быстро, но нужно придерживаться мер безопасности: надеть перчатки, очки, фартук, а после отбеливания смыть состав содой.

5)Отбеливание древесины смесью поташа и хлорной извести (1:4), растворенной в 1 литре воды. Смесь перед использованием следует взболтать.

Отбелить древесину также можно перекисью титана – очень эффективное средство, но не в каждом хозяйстве он найдется. Как вариант – применение белизны, но она убивает структуру дерева, просто вытравливает цвет, да и характерный запах будет держаться довольно долго.

Надеемся, наши советы помогут вам эффективно отбелить и обессмолить древесину своими руками. О других методах обработки древесины можете узнать из отдельной статьи.

Татьяна Кузьменко, член редколлегии Собкор интернет-издания «AtmWood. Дерево-промышленный вестник»

Отбеливание и обессмоливание древесины.

В настоящее время существуют различные виды отделки древесины. Для оттенения, проявления и сохранения текстуры и натурального цвета используются прозрачные и бесцветные покрытия древесины. Нанесение на древесину непрозрачных покрытий, имеющих в своем составе пигменты, приводит к тому, что смазывается текстура и цвет натурального дерева. Имитационная отделка применяется для улучшения декоративных свойств древесины обычных пород, для придания им вида более ценных пород. Для этого используют шпон, текстурную бумагу, листовой пластик, непрессованные отделочные пленки. Специальная отделка предполагает нанесение на деревянную поверхность отделочного слоя из порошкообразного, расплавленного металла или слоя из расплавленных полимеров. Кроме того, к специальной отделке относятся декоративные работы: инкрустация, резьба, тиснение, выжигание, мозаика из дерева.

Чтобы поверхность после отделки выглядела привлекательно, ее нужно хорошо подготовить. Хвойные породы, прежде всего, нуждаются в обессмоливании. Также иногда необходимо древесину отбелить, протравить, окрасить, нанести слой грунтовки или шпатлевки.

В результате обессмоливания с древесины хвойных пород деревьев удаляют смолистые вещества, которые крайне негативно действуют на «прилипание» отделочного слоя (адгезию). Исключением является окраска деревянной поверхности, на качества которой не влияют смолистые вещества. Краска, вследствие однородности олифы, на которой она изготавливаются, и смол, ложится нормально на такие поверхности.

Если же требуется провести обессмоливание, то используют, чаще всего, растворители. К примеру, обессмоливание сосны удается хорошо провести с помощью раствора технического ацетона (25%), которые на обрабатываемую поверхность наносится кистью, а затем смывается теплой водой. После этого обязательна сушка древесины. Для более тщательного обессмоливания применяют этиловый спирт. Если же рекомендуется особо тщательное обессмоливание, то готовят специальный состав из пищевой соды, горячей воды, мыльных хлопьев, поташа, ацетона и спирта, которые берутся в рекомендуемых пропорциях. Для свежеструганной древесины часто применяется обессмоливание 10% раствором кальцинированной соды, разведенной теплой водой. Несколько раз поверхность протирается раствором, затем промывается и подвергается сушке.

Для удаления с древесины пятен применяют отбеливание. Издавна для этих целей используется хлорная известь и кислота щавелевая, перекиси водорода и титана. Если используется для отбеливания щавелевая кислота, то предварительно поверхность смачивают раствором гидросульфата натрия (20%), который выдерживают на поверхности не более пяти минут и смывают. Для отбеливания светлых пород деревьев (береза, липа, тополь, клен) желательно использовать раствор щавелевой кислоты (5-6 граммов) в воде (100 граммов), температура которой сто градусов. Бук, березу, грецкий орех эффективно обесцвечивают с помощью перекиси водорода, перед нанесением которой поверхность смачивают теплой водой, а когда она немного подсыхает, обрабатывают раствором 10% нашатырного спирта. Иногда используют раствор перекиси водорода и аммиака (1:10). Для ускорения процесса отбеливания рекомендуется использовать состав, состоящий из щавелевой (15г) и серной (20г) кислот, воды (1000г) и перекиси водорода (10 г). Также можно использовать для отбеливания лимонную и уксусную кислоты, разведенные водой. Но, пожалуй, лучшим средством для отбеливания, является перекись титана, поскольку она пригодна для отбеливания практически всех видов древесины и совершенно безвредна для человека.

Обессмоливание древесины — Работа с древесиной

Обессмоливание древесины

Обессмоливание удаляет грязесмолянистые накопления и жировые пятна. Иногда этот процесс осуществляют одновременно с отбеливанием.

Если для изготовления какого-то изделия используют древесину хвойных пород, а затем решают протравить поверхность или просто покрыть ее лаком, то сначала необходимо обязательно обработать ее обессмоливающими веществами. Если этого не сделать, то большое количество смолы не позво-. лит равномерно окрасить поверхность, да и лаковое покрытие плохо ляжет и со временем отстанет.

Обессмоливающие вещества растворяют смолу только с поверхностного слоя древесины, не проникая глубоко в струк-. туру. В качестве таких препаратов часто используют различные растворители и омыляющие вещества. Среди наиболее распространенных растворителей можно назвать бензин, 25%-ный раствор ацетона или этиловый спирт. Обработка последним дает более чистую поверхность. Растворитель наносят кистью, затем изделие промывают теплой водой и сушат. Эти вещества очень токсичны и огнеопасны, поэтому они не всегда могут использоваться. Для обессмоливания большой поверхности применять дорогие растворители нецелесообразно, поэтому омыляющие растворы более удобны в применении. Достаточно часто в качестве таких растворов употребляют растворы различных щелочей, кальцинированной соды, каустической соды и поташа.

Все обессмоливающие препараты очень ядовиты, поэтому достаточно лишь слабого раствора, чтобы вымыть смолу из поверхностного слоя древесины. Если используют поташ, то для раствора берут только 5-6 г на 100 мл воды. Кальцинированную и каустическую соду разводят еще больше: на 100 мл воды всего лишь 4-5 г. Можно приготовить состав, в рецептуру которого входят следующие компоненты: 1000 мл воды, 40-50 г питьевой соды, 50 г поташа, 25-40 г измельченного мыла, 10 мл спирта, 200 мл ацетона. Горячий раствор с помощью кисти наносят на поверхность, после чего ее промывают водой и сушат.

Практически все препараты после себя оставляют следы — темные пятна, которые потом можно отбелить специальными растворами.

Читать далее:
Материалы для установки опалубки монолитных железобетонных конструкций
Технология монтажна опалубки
Материалы для установки опалубки монолитных железобетонных конструкций
Установка столярных изделий
Установка несуших деревянных конструкций
Монтаж сборных и контейнерных домов
Сборка конструкций из бревен и брусьев
Особенности входного контроля деревянных конструкций
Обеспечение долговечности деревянных изделий
Способы обработки древесины

Подготовка изделий к лакированию и полированию

Подготовка изделий заключается в обессмоливании древесины, удалении ворса, отбеливании, грунтовании и шлифовании. В том случае, когда малоценные породы дерева имитируют, или подделывают, под более ценные, после обессмоливания производят крашение древесины.

Обессмоливание. Древесина хвойных пород содержит в себе смолу, которая -не дает возможности ровно окрасить столярные изделия морилками и другими водорастворимыми красителями. При покрытии необессмоленной древесины лаками или политурами находящаяся в ней смола под действием повышенной температуры может разжижиться и выйти на поверхность, испортив тем самым лаковую пленку. Поэтому древесину хвойных пород обязательно обессмоливают.

Всю смолу, выступившую на поверхность, соскабливают стамеской, ножом или другим инструментом, а затем производят обработку древесины специальными обессмоливающими растворами. Смола легко удаляется ацетоном, бензином, скипидаром, содой и другими материалами.

Приготовление обессмоливаюших составов. Берут 4 части воды, вливают в нее 1 часть ацетона, все смешивают и этим раствором протирают древесину. Ацетон весьма огнеопасен, и работать с ним надо осторожно.

Другой, более простой, раствор приготовляют из кальцинированной или каустической соды. Для приготовления раствора берут 5—6 г кальцинированной или 4—5 г каустической соды и растворяют их в 100 г теплой воды. В этом растворе смачивают тряпку и протирают ею древесину в течение 20— 30 минут. После этого омыленную раствором смолу смывают водой, подогретой до 25°.

Хорошо удаляет смолу смесь ацетона и соды. Для приготовления раствора берут 100 г горячей (60—80°) воды, добавляют в нее 5-6 г кальцинированной или 4—5 г каустической соды и после тщательного перемешивания вливают 1 г ацетона и этим раствором протирают древесину. После обессмоливания поверхность древесины тщательно промывают теплой водой.

Ввиду того что все составы являются едкими щелочами, работу по обессмоливанию следует выполнять в резиновых рукавицах. Необходимо также помнить, что от действия соды древесина темнеет, и ее следует в дальнейшем окрашивать в более темные тона.

Если после обессмоливания древесина будет окрашиваться в светлые тона, то ее надо обессмоливать ацетоном, бензином или скипидаром.

После обессмоливания древесину надо хорошо просушить и лишь затем приступить к дальнейшей подготовке изделия для имитации, вощения, лакирования или полирования.

Отбеливание. Древесина по цвету не всегда бывает однородна. Чтобы получить одинаковый цвет, ее отбеливают.

Отбеливание можно производить различными составами.

Замечательным отбеливающим составом является 15-процентный водный раствор перекиси водорода с добавлением в него нашатырного спирта в таком количестве, чтобы состав имел сильный запах нашатырного спирта. Этим составом смачивают поверхность древесины и оставляют на несколько дней. После такого отбеливания древесина становится совершенно белой и не требует какой бы то ни было промывки.

Быстрое отбеливание древесины производят 6—10-процентным раствором щавелевой кислоты. Особенно хорошо отбеливает следующий состав. В 1 л воды добавляют 20 г серной кислоты крепостью 60°, затем вливают при помешивании 15 г щавелевой кислоты и добавляют 25 г перекиси натрия. Этот состав наносят на поверхность Древесины травяными Щетками или тряпками и смывают его раствором соды или мыла, а затем тщательно обмывают древесину теплой водой. Работать следует в резиновых рукавицах.

Можно приготовить и такой состав, который будет одновременно отбеливать и обессмоливать. Для этого в 1 л обессмоливающего состава добавляют 50—60 г извести (обычной или хлорной). Нанесенный состав оставляют на поверхности древесины в течение 30—60 минут и смывают его слабым раствором соляной кислоты или мыльным раствором. Мыльный раствор приготовляют из 1 л горячей воды и 20 г мыла. После промывки древесины этим раствором поверхность ее тщательно моют теплой водой.

Удаление ворса. После обессмоливания древесины хвойных пород или после строжки древесины лиственных пород необходимо удалить с нее ворс. Удаление ворса возможно только у совершенно сухой древесины.

Чтобы поднять ворс, рекомендуется поверхность изделия увлажнить теплой водой, но не очень обильно (протереть смоченной тряпкой вдоль волокон). Ворс лучше поднимается, если поверхность смачивают водой с добавлением небольшого количества клея. Увлажненную поверхность сушат 2—3 часа, а лучше — сутки и сошлифовывают поднявшийся ворс шкурками № 140 или № 170. Для шлифования берут деревянный брусок, обертывают его тканью, затем навертывают на него шкурку и шлифуют — трут вдоль волокон древесины, не очень сильно нажимая на брусок (рис. 54).

Рис. 54. Шлифование при помощи шкурки

Если после первого шлифования на поверхности имеются следы ворса, операцию повторяют, то есть увлажняют древесину, сушат и снова шлифуют. Вообще операция эта повторяется до тех пор, пока весь ворс не будет полностью удален. Следует помнить, что, чем лучше удален ворс, тем выше будет качество грунтования, вощения, лакирования или полирования.

Материалы для обессмоливания, удаления пятен, отбеливания и выравнивания поверхности древесины

Материалы, составляющие эту группу, применяют на первом этапе подготовки и выравнивания поверхности древесины. Эти работы должны быть выполнены с особым вниманием, чтобы мелкие недосмотры и неточности не снизили качества отделки поверхности древесины.

1. Обессмоливание.

Краски или лаки, нанесенные на живицу, не сохнут, растрескиваются и приобретают желтый цвет. Для удаления с поверхности древесины излишнего количества живицы древесину обмывают специальными растворителями. Лучшее вещество для обессмоливания — 25-процентный водный раствор ацетона. Недостаток этого раствора заключается в быстрой воспламеняемости ацетона. Наиболее часто для удаления живицы применяют 4- или 5-процентный водный раствор каустической соды. При использовании растворов соды и ацетона воду нагревают до температуры 60-80°.

Очень хорошие результаты получают также при удалении живицы смесью растворов ацетона и соды (20% ацетона и 80% соды). Эти растворы наносят на древесину при помощи щеток, сделанных из травы. Наилучших результатов достигают при нанесении растворов, нагретых до температуры примерно 60°, что, однако, не всегда может быть применено, например при клеевых швах.

После удаления живицы поверхность древесины моют теплой водой (около 25°) либо 2-процентным раствором соды, а затем чистой водой с незначительным добавлением соляной кислоты.

Применение растворов соды для удаления живицы приводит к незначительному потемнению древесины; поэтому такой раствор может быть применен для древесины, которая должна быть окрашена в темный цвет. Если же нужно окрасить древесину в светлый цвет либо вообще не окрашивать, то применяют такие растворители, как ацетон, бензин, скипидар.

После обессмоливания и обмывания поверхности древесину тщательно просушивают; благодаря этому ее легко шлифовать наждачной бумагой. Пыль с поверхности удаляют щеткой. Обессмоливание и увлажнение можно проводить одновременно, причем получают такие же хорошие результаты, как и при осуществлении этих операций отдельно.

Рабочие, обессмоливающие древесину, должны иметь резиновые перчатки, чтобы предохранить руки от разъедания растворами. При работе с легковоспламеняющимися материалами нужно проявлять большую осторожность, а особенно следить за тем, чтобы не разбрызгивать растворы, так как легко можно вызвать пожар.

2. Удаление пятен и отбеливание древесины.

Древесина, имеющая на поверхности какие-либо пятна, при окрашивании светлой краской получает неравномерное покрытие. Пятна на поверхности деревянных изделий могут быть природного происхождения либо же появиться во время обработки древесины. Поэтому при отделке часто необходимо обесцвечивать пятна либо отбеливать древесину. Пятна, возникшие на производстве, полностью удалить невозможно, поэтому нельзя допускать их появления. Пятна вызываются просачиванием карбамидоформальдегидного и бакелитового жидкого клея; эти пятна можно удалить шлифованием и соскабливанием.

Пятна карбамидоформальдегидного жидкого клея, которые на неотделанных поверхностях древесины почти незаметны, выступают после окрашивания древесины либо после нанесения политуры. Пятна на древесине, содержащей дубильные вещества, можно удалить 5-процентным раствором оксидированной воды. Пятна глютинового клея можно скрыть, окрашивая древесину в темный цвет. Этот способ часто применяют на производстве. Пятна глютинового клея удаляют следующим образом: поверхность древесины прежде всего увлажняют теплой водой (25°), пока клей не разбухнет, затем его соскабливают острыми щетками и смывают водой. После удаления пятен нужно обмыть всю поверхность древесины, а не только то место, где были пятна. Облицовочную фанеру нельзя слишком сильно увлажнять, так как она может отклеиться.

После предварительного удаления пятен всю поверхность нужно отбелить. При отбеливании получают одинаковый оттенок краски на в:ей поверхности древесины. Хорошим средством отбеливания является 15-процентный раствор оксидированной воды с примесью аммиака (его надо прибавлять до тех пор, пока раствор не будет издавать сильный запах). Значительно быстрее действует 6-10-процентный водный раствор щавелевой кислоты. Эти растворы наносят на поверхность древесины при помощи щеток, сделанных из морской травы, и смывают раствором соды или мыла.

Лучше всего древесина отбеливается насухо двуокисью серы. При таком способе не нарушается клеевой шов. Для этого изделие, предназначенное для отбеливания, вставляют в тщательно закрытую и вентилируемую кабину, в которой сжигается сера. Получающаяся при сжигании двуокись серы приобретает сильные белящие свойства. Этим способом чаще всего отбеливают древесину, предназначенную для выжигания и резьбы.

После обесцвечивания пятен и отбеливания древесины ее нужно» слегка отшлифовать наждачной бумагой (№ 2/0). Отбеливание и обесцвечивание пятен можно соединять с увлажнением древесины для устранения торчащих волокон. Если отбеливать древесину или удалять живицу не нужно, то перед окрашиванием древесину только увлажняют и шлифуют.

3. Грунтование.

Грунтование — это подготовка на поверхности древесины основы (грунта) для увеличения твердости этой поверхности и сцепления ее с красящими веществами. Грунт не должен создавать слой на поверхности древесины, а только насыщать ее и закрывать поры. Грунтование производят при помощи втирания или путем погружения деталей в ванну с грунтовочным составом. Под непрозрачное покрытие применяют обычно грунты, закрывающие рисунок древесины.

Основное средство для грунтования — олифа с примесью 10% скипидара, а также 5% сиккатива. При грунтовании под окраску масляной краской добавляют 5% красителя. Олифа хорошо связывает мастику и шпаклевку с древесиной.

При подготовке грунтов на рабочем месте нужно применять сухие материалы, просеянные сквозь сито с 800-1000 отв/см². Сначала составные части тщательно перемешивают с олифой, затем прибавляют скипидар и снова хорошо перемешивают. Поверхность считается загрунтованной, если у нее равномерный матовый цвет и нет пор. На загрунтованной поверхности не должно быть пятен и затеков.

4. Шпаклевание.

Шпаклеванием выравнивают поверхность изделий и придают ей большую стойкость. Для этого применяют шпаклевку. Шпаклевка — это смесь порошкообразного мела (только не

пемзы) с вяжущим веществом, таким, как олифа, клей или масляный лак. Шпаклевку применяют исключительно при непрозрачной отделке.

Перед шпаклеванием поверхность нужно загрунтовать. Если на поверхности имеются значительные неровности, то сначала делают местное шпаклевание, а затем шпаклюют всю поверхность. Шпаклевки делятся на масляные, клеевые и нитроцеллюлозные. Для нанесения пистолетом-распылителем применяют шпаклевки, которые растворяют 30-процентным скипидаром.

5. Нанесение мастики.

При отделке мебели с закрытой структурой древесины поры заполняют шпаклеванием. При отделке мебели с видимой структурой древесины для выравнивания трещин и неровностей, а также для заполнения пор служат мастики, в состав которых входят красители, разбавители и порозаполнители. Пропорции отдельных составных частей устанавливают в зависимости от пористости древесины, а также густоты краски. Мастику употребляют в густом или разбавленном виде. В качестве вяжущих применяют различные клеи, а также лаки и олифы. Олифа придает клеевым мастикам значительную эластичность и устойчивость.

Масляные мастики — при температуре 15-20° сохнут 12-24 часа. Состав разбавленной столярной мастики средней густоты следующий: олифа — 12-35%, масляный лак — 21-25%, сиккатив — 3%, бензин (скипидар) — 45-80%, краситель (сухой) — 8%, пемза — 1-2%.

Восковые мастики, кроме воска и растворителя (скипидара, бензина), содержат канифоль либо спиртовой лак, который придает покрытию большую стойкость и блеск; поташ, увеличивающий сцепляемость покрытия; красители, придающие необходимый цвет, и мыло, увеличивающее эластичность покрытия.

Мастику приготовляют следующим способом: воск, стеарин и канифоль растворяют вместе, нагревая до температуры 80-90°. К растворенной смеси, не переставая подогревать ее, поочередно прибавляют водный раствор поташа, лак и наструганное мыло. Во время добавления этих составных частей нужно постоянно перемешивать полученный раствор. После тщательного размешивания к этой смеси прибавляют краситель. Подогревать и перемешивать нужно до тех пор, пока вся мастика не приобретет равномерной окраски. После охлаждения густой массы ее разводят скипидаром и наносят на поверхность изделия так же, как восковую смесь.

Состав мастики бывает различным. Для примера приводим два рецепта в весовых частях:

	Рецепт I	Рецепт II
Воск	40	35
Канифоль	10	10
Мыло	10	12
Скипидар	40	—
Охра	—	25
Водный раствор поташа	—	18

Примечание. Вторая рецептура предназначена для древесины с большими порами.

6. Порозаполнители.

К наиболее известным порозаполнителям относятся: алебастр, тальк, а также пемза, смешанные с раствором клея, лака, политуры и маслами. В связи с этим различают четыре основных вида порозаполнителей: клеевые, нитроцеллюлозные, масляные, восковые.

Для изделий, применяемых в условиях переменной влажности и температуры, употребляют масляные заполнители. Клеевые заполнители применяют только для отделки изделий, используемых в условиях комнатной влажности и температуры. Казеиновые заполнители нельзя применять для древесины дуба. При светлой отделке не следует применять масляные заполнители, так как они придают древесине более темный цвет. Восковые заполнители вообще очень нестойки. Применять их можно под политуру, но ни в коем случае не употреблять под нитролак.

7. Материалы для шлифования древесины.

Поверхность древесины шлифуют пемзой и шлифовальными шкурками.

Пемза — легкий пористый камень. Для шлифования применяют сухую пемзу. При полировании поверхности применяют пемзу в виде порошка со следующей степенью зернистости: «0» — грубая, «00» — средняя, «000» — тонкая. Во время полирования добавляют масла. Пемза штучная в оселках делится по степени твердости на мягкую — I, среднюю — II, твердую — III.

Шлифовальная шкурка бывает на бумажной или полотняной основе, в листах или рулонах. Шлифующая поверхность шкурки состоит из зерен, кремния, битого стекла иногда гранита. В зависимости от величины зерен шкурка обозначается соответствующими номерами.

На пути к процессу селективного пиролиза для производства топлива и химикатов — отпечаток пальца — Исследовательская информация Университета Твенте

Деминерализация древесины с использованием древесной кислоты: на пути к процессу селективного пиролиза для производства топлива и химикатов – Fingerprint
— Исследовательская информация Университета Твенте

Сортировать по
Масса
По алфавиту

Инженерия и материаловедение

Химия

Расположение группы уроновой кислоты в клеточных стенках древесины японского кедра и японского бука по оценке влияния минералов на термореактивность | Journal of Wood Science

Профиль TG/DTG

На рисунке 3 показаны профили TG/DTG, измеренные для исходных и деминерализованных образцов древесины кедра и бука. Различные кривые DTG в форме исходных образцов древесины кедра и бука сохраняются после обработки деминерализацией; плечо хорошо видно на кривых ДТГ бука, но не на кривых ДТГ кедра. Это различие было объяснено в нашем предыдущем исследовании [19] с точки зрения различных характеристик термической деградации гемицеллюлозы и целлюлозы в древесине. Гемицеллюлоза и целлюлоза разлагаются независимо в древесине бука, но вместе разлагаются в древесине кедра. Таким образом, такое характерное поведение не было изменено деминерализацией.Однако для обоих типов древесины кривые ТГ/ДТГ сместились в сторону более высоких температур при деминерализации, что указывает на то, что некоторые компоненты древесины стабилизируются за счет замены фрагмента 4- O -MeGlcA вместо уроната металла на свободную кислоту. Температурный диапазон, в котором происходила потеря массы древесины кедра, сужался за счет деминерализации, что отличалось от поведения древесины бука.

Рис. 3

Кривые ТГ/ДТГ, полученные для исходной (—) и деминерализованной (—) древесины японского кедра и японского бука

Реакционная способность гемицеллюлозы и целлюлозы в древесине пиролиза, гидролизуемый сахар был извлечен из образцов древесины, которые подвергались пиролизу при каждой температуре от 220 до 380 °C.Используя ту же скорость нагрева 10 °C/мин для ТГ-анализа, результаты ТГ-анализа можно обсудить с точки зрения разложения гемицеллюлозы и целлюлозы. Восстановление маннозы указывает на стабильность глюкоманнана, поскольку вся определенная манноза получена из глюкоманнана, оставшегося в пиролизованной древесине. Восстановление ксилозы показывает стабильность ксилана по той же причине. Однако глюкоманнан также содержит глюкозу в качестве составного сахара, поэтому для оценки реакционной способности целлюлозы требуется некоторая корректировка.Количество глюкозы, полученной из целлюлозы, определяли путем вычитания количества глюкозы, полученной из глюкоманнана, при условии, что сахарная композиция глюкоманнана представляет собой маннозу:глюкоза = 3:1 [33, 34], и обе единицы имеют одинаковую реакционную способность при термическом разложении.

На рис.4 и сравнили с кривыми ДТГ. Потеря веса, вызванная термическим разложением лигнина, также была задействована в этих кривых DTG, но вклад был небольшим из-за свойств лигнина, который имеет тенденцию превращаться в уголь [35, 36, 37].

Рис. 4

Сравнение кривых ДТГ с коэффициентами извлечения целлюлозы (●: исходная, ○: деминерализованная), ксилана (◆: исходная, ◇: деминерализованная) и глюкоманнана (■: исходная, □: деминерализованная), которые были оценены по гидролизуемым сахарам при пиролизе исходной и деминерализованной древесины японского кедра и японского бука

Хотя влияние деминерализации на пиролитическую реакционную способность целлюлозы в древесине бука было очень ограниченным, целлюлоза в древесине кедра была стабилизирована деминерализацией.Для кедровой гемицеллюлозы глюкоманнан был стабилизирован, но реакционная способность ксилана не изменилась. Эти результаты неожиданны, поскольку фрагмент 4- O -MeGlcA связан с ксиланом. На основании этих результатов мы пришли к выводу, что 4- O -MeGlcA близок к глюкоманнану и целлюлозе кедра, а не ксилозным единицам ксилана. Следовательно, сдвиг кривых ТГ/ДТГ древесины кедра при деминерализации объясняется изменением реакционной способности целлюлозы и глюкоманнана. Сужение температурного интервала разложения целлюлозы и глюкоманнана в древесине кедра согласуется с отмеченной выше тенденцией на кривых ТГ/ДТГ древесины кедра.

Влияние деминерализации древесины бука сильно отличалось от влияния древесины кедра. В результате деминерализации температура разложения ксилана в древесине бука была смещена в сторону более низкой температуры, но влияние на реакционную способность целлюлозы было небольшим. Поэтому изменения на кривой ТГ/ДТГ древесины бука в большей степени объясняются изменением реакционной способности ксилана в интервале температур 260–340 °С. Это разумно, поскольку 4- O -MeGlcA связан с ксиланом. Из-за его низкого содержания вклад глюкоманнана в кривую ТГ/ДТГ в древесине бука очень мал.

На рис. 5 восстановление ксилозы, маннозы и 4- O -MeGlcA, нормализованное как 100% для необработанных образцов, сравнивается с извлечением изолированных глюкоманнана [19] и ксилана [20], о которых сообщалось в предыдущей работе. Эти сравнения дают представление о термической реактивности группировок ксилана, глюкоманнана и 4- O -MeGlcA в ксилане в древесине по сравнению с изолированной гемицеллюлозой. Выделенный ксилан содержал натриевую соль 4- O -MeGlcA, которую деминерализацией переводили в свободную кислоту [20].Деминерализованный глюкоманнан коньяка не показан, так как он не содержит кислотных групп.

Рис. 5

Изменение коэффициентов извлечения ксилозы, маннозы и 4- O -MeGlcA, определенных при метанолизе исходной (●) и деминерализованной (○) древесины кедра и бука после пиролиза (сплошные линии), в сравнении с таковыми из изолированного ксилана и глюкоманнана (пунктирные линии) после пиролиза ( ◆: исходный, ◇: деминерализованный)

соль (основная). Как уже упоминалось, ксилан (звено ксилозы и 4- O -MeGlcA) был удивительно стабилен в обоих типах древесины и проявлял сходную с глюкоманнаном реакционную способность в кедре. Эта тенденция не изменилась при деминерализации в обеих древесинах, что свидетельствует о том, что минералы, содержащиеся в древесине, не играют решающей роли в стабилизирующих эффектах ксилана на клеточные стенки.

Буковый ксилан был немного стабилизирован путем деминерализации, хотя реакционная способность кедрового ксилана не изменилась. Эти результаты показывают, что фрагмент 4- O -MeGlcA, связанный с ксиланом, влияет на термическое разложение ксилозы в буке, но не в кедре.Хотя этот результат трудно объяснить, исходя из наших текущих знаний, возможно, что 4- O -MeGlcA ксилана кедра может не иметь доступа к единицам ксилозы (по какой-то неизвестной причине). Тем не менее эти эффекты 4- О -MeGlcA гораздо меньше, чем различия, наблюдаемые при пиролизе древесины и изолированного ксилана.

Реактивность глюкоманнана сильно отличалась для кедра и бука, потому что глюкоманнан в древесине бука был более реактивным, чем изолированный глюкоманнан, как описано в нашем предыдущем отчете [19].Реакционная способность бука была несколько снижена при деминерализации, но все же была намного выше, чем у изолированного глюкоманнана. Поэтому предполагается, что 4- O -MeGlcA близок к глюкоманнану и влияет на термореактивность, что может улучшить реакционную способность глюкоманнана в древесине бука, в отличие от кедра.

Как описано ранее, кедровый глюкоманнан был стабилизирован путем деминерализации, особенно в диапазоне температур 300–320 °C. Этот диапазон температур близок к диапазону, в котором реакционная способность 4- O -MeGlcA снижается при деминерализации.Хотя на данный момент некоторые подробности отсутствуют, представляется, что стабилизация глюкоманнана может быть связана с измененной реакционной способностью 4- O -MeGlcA. Предполагается, что расположение глюкоманнана в обоих типах древесины близко к 4- О -MeGlcA, но реакционная способность сильно различается в кедре и буке. Соответственно, для объяснения этих различных реакционных способностей необходимо учитывать другие факторы.

Реакционная способность 4- O -MeGlcA различна для древесины кедра и бука.Он был достаточно стабилен в диапазоне относительно низких температур 220–280 °C в буке, но разлагался в кедре. Объяснить эти различия в настоящее время сложно, но среда вокруг 4- O -MeGlcA в древесине, вероятно, различается между кедром и буком. Как описано выше для древесины кедра, путем деминерализации 4- O -MeGlcA в обоих типах древесины стабилизировался в диапазоне температур 300–320 °C.

Расположение уроновой кислоты в агрегатах целлюлозы и гемицеллюлозы в клеточной стенке

Полисахариды клеточной стенки древесины, подверженные влиянию деминерализации, представлены в таблице 2.Рядом с пораженным компонентом может находиться 4- O -MeGlcA, связанный с ксиланом. Наиболее интересным открытием является влияние на кедровую древесину, указывающее на то, что 4- O -MeGlcA ближе к целлюлозе и глюкоманнану. Считается, что в клеточных стенках хвойных пород глюкоманнан прочно связывается с поверхностью микрофибрилл целлюлозы [2]. Если это так, то это не может объяснить эффекты деминерализации, наблюдаемые в этом исследовании. Вместо предыдущей модели для объяснения настоящих результатов предлагается новая модель, показанная на рис. 6а.В этой модели 4- O -MeGlcA, связанный с ксиланом, расположен между целлюлозой и глюкоманнаном, хотя количество 4- O -MeGlcA неизвестно.

Таблица 2. Сводка влияния деминерализации на термическую активность целлюлозы, гемицеллюлозы и уроновой кислоты при пиролизе древесины японского кедра и японского бука Рис. a ) и древесины бука ( b ) на основе настоящих результатов

Было показано, что ассоциация ксилана с целлюлозой объясняет образование спиралевидных массивов микрофибрилл целлюлозы в клеточной стенке [7].Микрофибриллы целлюлозы, окруженные ксиланом, могут перемещаться, образуя массивы спиралей за счет отталкивания между отрицательно заряженными 4- O -MeGlcA. Совсем недавно Терретт и соавт. изучали полимерные взаимодействия в никогда не высыхающих клеточных стенках ели, мягкой древесины, с помощью многомерной твердотельной ядерно-магнитной резонансной спектроскопии ¹³ С. Они предложили новую молекулярную архитектуру хвойной древесины, в которой глюкоманнан и ксилан связываются с поверхностью микрофибрилл целлюлозы [10]. Это согласуется с моделью на рис.6а, и эти строки литературной информации подтверждают текущее исследовательское предложение. Однако, как упоминалось ранее, еще много неизвестного о термической активности гемицеллюлозы и целлюлозы в кедровой древесине. Лигнин может быть связан с этими уникальными термическими свойствами, которые мы обсудим в другом месте.

Что касается сборки клеточных стенок древесины бука, наблюдаемое влияние деминерализации на реакционную способность ксилана и глюкоманнана указывает на тесную близость этих компонентов, как показано на рис.6б. Примечательным свойством древесины бука было значительное улучшение реакционной способности глюкоманнана, в то время как ксилан, содержащий 4- O -MeGlcA, был стабилизирован. Чтобы объяснить эти характеристики, 4- O -MeGlcA необходимо поместить в определенную позицию в совокупности. Считается, что лигнин и лигнин-углеводные сложные связи, такие как Cγ-эфир с 4- O -MeGlcA, бензиловый эфир и фенилгликозид, укрепляют структуру агрегата. Это также будет обсуждаться в другом месте.

Влияние неорганических веществ на пиролиз древесины при температуре газификации

Rapagna S, Jand N, Foscolo PU (1998) Каталитическая газификация биомассы для получения газа, богатого водородом. Int J Hydrogen Energ 23: 551–557

CAS
Статья

Google Scholar

Хосоя Т., Кавамото Х., Сака С. (2007) Поведение древесины и составляющих ее полимеров при пиролизе при температуре газификации. J Anal Appl Pyrol 78:328–336

CAS
Статья

Google Scholar

Равендран К., Ганеш А., Хилар К. (1996) Характеристики пиролиза биомассы и компонентов биомассы. Топливо 75:987–998

CAS
Статья

Google Scholar

Várhegyi G, Antal MJ Jr, Jakab E, Szabó P (1997) Кинетическое моделирование пиролиза биомассы. J Anal Appl Pyrol 42:73–87

Статья

Google Scholar

Órfão JjM, Antunes FJA, Figueiredo JL (1999)Кинетика пиролиза лигноцеллюлозных материалов — модель трех независимых реакций.Топливо 78:349–358

Артикул

Google Scholar

Evans RJ, Milne TA (1987) Молекулярная характеристика пиролиза биомассы. 1. Основы. Энергетическое топливо 1:123–137

CAS
Статья

Google Scholar

Мюллер-Хагедорн М., Бокхорн Х., Кребс Л., Мюллер У. (2003) Сравнительное кинетическое исследование пиролиза трех различных пород древесины. J Anal Appl Pyrol 68-69:231–249

Статья

Google Scholar

Fung DPC, Tsuchiya Y, Sumi K (1972) Термическая деградация целлюлозы и левоглюкозана — влияние неорганических солей. Wood Sci 5:38–43

CAS

Google Scholar

Ripley RA, Fung DPC (1971) Мгновенный пиролиз лигнинов осины и черной ели — влияние неорганических солей. Wood Sci 4: 25–31

Google Scholar

10.

Jensen A, Dam-Johansen K (1998) TG-FTIR исследование влияния хлорида калия на пиролиз пшеничной соломы.Энергетическое топливо 12:929–938

CAS
Статья

Google Scholar

11.

Richards GN, Shafizadeh F, Stevenson TT (1983) Влияние хлорида натрия на летучие продукты, образующиеся при пиролизе целлюлозы: идентификация гидроксибензолов и 1-гидрокси-2-пропанона в качестве основных продуктов. Carbohydr Res 117:322–327

CAS
Статья

Google Scholar

12.

Richards GN (1987) Гликолевый альдегид из пиролиза целлюлозы.J Anal Appl Pyrol 10:251–255

CAS
Статья

Google Scholar

13.

Halpern Y, Patai S (1969) Пиролитические реакции углеводов. Часть VI. Изотермическое разложение целлюлозы в вакууме в присутствии добавок. Израиль J Chem 7: 685–690

CAS
Статья

Google Scholar

14.

Richards GN, Zheng G (1991) Влияние ионов металлов и солей на продукты пиролиза древесины: приложения к термохимической обработке газетной бумаги и биомассы.J Anal Appl Pyrol 21:133–146

CAS
Статья

Google Scholar

15.

DeGroot WF, Shafizadeh F (1984) Влияние обменных катионов на карбонизацию биомассы. J Anal Appl Pyrol 6: 217–232

CAS
Статья

Google Scholar

16.

Pan W, Richards GN (1989) Влияние ионов металлов на летучие продукты пиролиза древесины. J Anal Appl Pyrol 16:117–126

CAS
Статья

Google Scholar

17.

Kleen M, Gellerstedt G (1995) Влияние неорганических соединений на образование продуктов разложения полисахаридов и лигнина при аналитическом пиролизе целлюлозы. J Anal Appl Pyrol 35: 15–41

CAS
Статья

Google Scholar

18.

Shafizadeh F, Furneaux RH, Cochran TG, Scholl JP, Sakai Y (1979) Производство левоглюкозана и глюкозы путем пиролиза целлюлозных материалов. J Appl Polym Sci 23:3525–3539

CAS
Статья

Google Scholar

19.

Kelly J, Helleur R (1992) Количественный анализ основных сахаридов в обработанной сульфитом древесной массе методом пиролизной газовой хроматографии: влияние ионов металлов. J Anal Appl Pyrol 23:153–163

CAS
Статья

Google Scholar

20.

Piskorz J, Radlein D, Scott DS (1989) Предварительная обработка древесины и целлюлозы для производства сахаров путем быстрого пиролиза. J Anal Appl Pyrol 16:127–142

CAS
Статья

Google Scholar

21.

Furneaux RH, Shafizadeh F (1979) Пиролитическое производство 1,6-ангидро- β -d-маннопиранозы. Углеводы Рез 74:354–360

CAS
Статья

Google Scholar

22.

Hosoya T, Kawamoto H, Saka S (2006) Метод оксим-триметилсилилирования для анализа пиролизата древесины. J Anal Appl Pyrol 77:121–126

CAS
Статья

Google Scholar

23.

Sjöström E, Janson J, Haglund P, Enström B (1965) Кислотные группы в древесине и целлюлозе, измеренные методом ионного обмена.J Polym Sci Part C 11:221–241

Article

Google Scholar

24.

Kerr AJ, Goring DAI (1975) Role of hemicellulose in the delignification of wood. Can J Chem 53:952–959

CAS
Article

Google Scholar

25.

Shimada I, Shimizu K (1989) Mokuzai Bunseki (in Japanese). In: Masuda M, Mizumachi H, Ijima K, Moroboshi N, Yamaguchi A (eds) Mokuzaikagaku Jikkensho 2nd edn.Tyugaisangyotyosakai, Токио, стр. 145–150

Google Scholar

Термогравиметрический анализ сырой и деминерализованной биомассы

[1]
Мюллер-Хагедорн. М., Бокхорн. Х и Кребс. L: Журнал аналитического и прикладного пиролиза, том.68-69 (2003), стр. 231.

[2]
Мохан. Д., Питтман. CU и Стил. PH: Energy & Fuels Vol. 20 (2006), стр. 848.

[3]
Чжан.Л., Сюй. Кэнд Паскаль. C: Преобразование энергии и управление Vol. 51 (2010), стр. 969.

[4]
Д. К. Оасмаа. А. и Солантауста, И.: Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии, том.11 (2003), стр. 1056.

[5]
Чжан. С., Ян. Ю и Ли. T: Технология биоресурсов Vol. 96 (2005), стр. 545.

[6]
Чен.М., Ван. Джей и Чжан. М: Журнал аналитического и прикладного пиролиза, том. 82 (2008), стр. 145.

[7]
Адам. Дж., Блазсо. М и Месарош.E: Объем топлива. 84 (2005), стр. 1494.

[8]
Чжан. Х., Сяо. Р и Ван. D: Технология биоресурсов Том. 102 (2011), стр. 4258.

[9]
Абдулла.Н и Герхаузер. H: Объем топлива. 87 (2008), стр. 2606.

[10]
Новаковский. DJ, Джонс. Дж. М. и Брайдсон. РМД: Топливо Том. 86 (2007), с.2389.

[11]
Эом. И.-Ю., Ким. К.-Х и Ким. J.-Y: Технология биоресурсов Vol. 102 (2011), стр. 3437.

[12]
Лю.К., Чжун. Z и Ван. S: Журнал аналитического и прикладного пиролиза, том. 90 (2011), стр. 213.

[13]
Полетто. М., Деттенборн.Джей и Пистор. V: Исследование материалов — Иберо-американский журнал материалов, том. 13 (2010), стр. 375.

Практический пример | Деминерализация | Целлюлозно-бумажная промышленность | пуролит

Спрос на целлюлозу из эвкалиптовой древесины рос с 2006 года по сегодняшний день. Благодаря своему тропическому климату, благоприятной почве и инвестициям в технологии лесоводства (выращивание и выращивание деревьев) с 1950-х годов Бразилия в настоящее время является крупнейшим в мире производителем коротковолокнистой лиственной целлюлозы из эвкалипта, что позволяет производить непрозрачную, блестящую и гладкую бумага.Однако доступность и качество воды являются проблемой в Бразилии, и технологии, позволяющие эффективно и рентабельно повторно использовать/перерабатывать воду, пользуются спросом.

Один из крупнейших производителей целлюлозы и бумаги в Бразилии впервые связался с нами в 2013 году по поводу возможности перехода с бренда конкурента на стандартные смолы Purolite для своей линии деминерализации для своих целлюлозных процессов. Поскольку процессы очистки воды могут быть дорогостоящими, мы хотели обеспечить максимально эффективную работу системы.

В ходе операционного аудита заказчик отметил, что его в первую очередь беспокоит высокая стоимость производства деминерализованной воды и плохое качество воды. Система заказчика включала противоточные катионитные и анионообменные сосуды, за которыми следовал смешанный слой для очистки воды для повышения ее чистоты. Качество воды страдало из-за высокого содержания кремнезема и проводимости, которые, если их не контролировать должным образом, могут вызвать отложения, вызывающие коррозию, перегрев и значительные и дорогостоящие простои системы. Потому что даже вода доочистки не достигала приемлемого качества, а промывать котел приходилось все чаще.

После полного аудита системы, включая технические характеристики установки, настройку, водно-химический режим и последовательность регенерации, мы проверили все части системы, включая отводы внутри резервуара и поток воды во время регенерации. Мы предложили им перейти со стандартных смол на смолы Purolite с технологией Shallow Shell™ (SST®), чтобы максимально улучшить качество воды и снизить эксплуатационные расходы. Смолы специально разработаны для повышения эффективности регенерации, снижения утечек и загрязнения, а также экономии промывочной воды и реагентов для регенерации.

Мы использовали наше запатентованное программное обеспечение для моделирования, чтобы продемонстрировать различные сценарии производительности и окупаемость инвестиций в раствор смолы. Повышение производительности не менее чем на 15% может быть гарантировано.

Заказчик приобрел и установил смолы SST® (Purolite Shallow Shell™ SSTPPC60H и Purolite Shallow Shell™ SSTPFA63) как для своего катионного, так и для анионного противоточного оборудования и отслеживал результаты.

В течение 6 месяцев смолы SST помогли системе добиться увеличения использования системы на 27% до того, как потребовалась регенерация.Кроме того, система продемонстрировала снижение потребления кислоты на 39% и снижение потребления каустической соды (NaOH) на 23% во время регенерации. Кроме того, удалось сэкономить 41% общего объема воды, используемой для регенерации, и сточных вод для системы обессоливания.

Результаты превзошли все ожидания. Из-за значительного повышения качества деминерализационной воды, система полировки смешанного действия увеличила время цикла на 300%, прежде чем возникнет утечка и потребуется регенерация.

Компания Purolite также помогла команде, предоставив инструкции по обеспечению наиболее эффективной работы систем обессоливания и полировки в смешанном слое.

Клиент продолжает покупать смолы SST для своих систем и доволен стабильными результатами.

Почему Purolite?

Широкий ассортимент продукции
Смолы с улучшенными характеристиками
Высшая техническая поддержка

Для получения дополнительной информации об оптимизации производительности вашей системы обессоливания с помощью высокоэффективных смол SST® обратитесь к региональному специалисту по продажам.

Оценка ранней деминерализации зубов по затуханию сигнала на изображениях оптической когерентной томографии

1. Введение

В последние годы в стоматологической помощи появился новый акцент, который развивается от сверления и пломбирования полостей до нехирургического лечения раннего кариеса, известного как кариес зубов. ¹ Начальные кариозные поражения (т. е. ранние поражения) обычно обнаруживаются в виде белых пятен на зубной эмали и являются результатом деминерализации из-за кислоты, вырабатываемой бактериями в зубном налете.Если их не лечить, эти поражения прогрессируют от поверхности внутрь и в конечном итоге становятся кавитационными. Лечение поражений до образования полостей такими агентами, как фторид, может помочь остановить поражение, реминерализовать пораженный участок и восстановить целостность эмали. Успешное нехирургическое лечение кариеса требует эффективного и объективного метода выявления ранних поражений и мониторинга их состояния. Традиционные методы, такие как клиническая рентгенография, обладают низкой чувствительностью для выявления ранних кариозных поражений, поскольку поражения слишком мелкие и не обеспечивают достаточного контраста по сравнению с окружающими тканями, чтобы их можно было четко различить на рентгенограмме.¹ Кроме того, клиническое обследование, основанное на визуальном осмотре и зондировании острым стоматологическим зондом, является субъективным методом, зависящим от опыта и подготовки исследователя. В последние годы были предприняты интенсивные усилия по разработке методов обнаружения, позволяющих принимать более точные диагностические решения. Большинство новых диагностических методов представляют собой фотонные технологии, такие как DIAGNOdent и устройства количественной лазерной флуоресценции (QLF), которые основаны на световой или лазерной флуоресцентной спектроскопии.Несмотря на свой потенциал, эти методы могут давать ложноположительные результаты из-за пятен, зубного налета и остатков пищи. Эти и другие новые методы были рассмотрены в недавних работах. ^{2, 3}

Оптическая когерентная томография (ОКТ) — метод-кандидат для раннего выявления кариеса. Это техника, которая может выполнить с помощью света то, для чего предназначены визуальный осмотр и зондирование с помощью острого стоматологического зонда, но в несубъективной манере. Метод основан на количественных измерениях интенсивности обратно рассеянного света в зависимости от глубины интересующей области, в данном случае слоя эмали зуба.Было показано, что этот метод хорошо подходит для обнаружения изменений оптического рассеяния, поляризации ткани и показателя преломления из-за морфологических изменений в образцах. ^{4, 5} Предыдущие измерения отражательной способности показали, что деминерализация и сопутствующие биохимические и структурные изменения приводят к образованию белых пятен на эмали и демонстрируют различные свойства локального затухания и рассеяния света. ⁶ Также наши предварительные исследования выявили хорошую корреляцию между ОКТ-изображениями деминерализованных областей и гистологическими изображениями срезов зубов, вырезанных из соответствующей области поражения. ⁷ В этом исследовании основное внимание уделяется затуханию сигнала ОКТ в зубной эмали и изучается его потенциал для использования в качестве объективного количественного параметра для различения звука от кариозной эмали.

2. Материалы и методы

2.1.

Образцы зубов

Образцы зубов (21 человеческий моляр и премоляр) были получены от восьми добровольных пациентов в стоматологических клиниках Университета Манитобы, которые подвергались удалению по ортодонтическим показаниям.После экстракции оставшиеся мягкие ткани на зубах удаляли скейлингом, а образцы тщательно промывали водой. Во избежание высыхания зубы затем сохраняли в стерильной отфильтрованной деионизированной воде до проведения оптических измерений. Каждый образец зуба был независимо оценен ex vivo двумя клиническими исследователями-стоматологами. Зубы без кариеса не имели видимой декальцинации или деминерализации, в то время как зубы с ранним кариозным поражением имели участки декальцинации с интактной поверхностью и помутнением эмали, которые проявлялись в виде белых пятен, когда поверхность зубов была сухой. Образцы использовались для измерений ОКТ без дополнительной обработки.

2.2.

Система ОКТ

Изображения ОКТ были записаны с помощью системы Humphrey OCT-2000 (Humprey Systems, Дублин, Калифорния), как описано ранее. ⁸ Вкратце, в этой системе используется суперлюминесцентный светодиод (LED) с центральной длиной волны
850 нм и измеренной длиной когерентности
∼15 мкм [полная ширина на полувысоте (FWHM)], что обеспечивает осевое разрешение системы ОКТ.поперечное разрешение,
∼10 мкм, ограничивается наименьшим углом поворота гальванометрической зеркальной установки, встроенной в систему, с возможностью направления светового луча в последовательность соседних сканирований. В эталонном плече быстро сканирующая оптическая линия задержки с диапазоном продольного сканирования в свободном пространстве
∼3 мм модулирует оптическое поле. Полученная интерферограмма оцифровывается с
16-битный аналого-цифровой преобразователь и демодулированный. Двумерные изображения формируются линейным набором смежных А-сканов. Каждое ОКТ-изображение состоит из 100 А-сканов, каждое из которых
500 пикселей в глубину с измеренным пространственным разрешением
5,5×10−3 мм/пиксель. Лазер фокусируется в тонкую линию на поверхности образца с общей оптической мощностью
750 мкВт для всех наборов изображений. Система OCT-2000 имеет встроенную камеру для просмотра образцов и фотографирования во время сбора данных. Образцы визуализировали в вертикальном положении путем прикрепления апикальной части корня зуба к предметному стеклу микроскопа с помощью воска для зубной веревки.

2.3.

Получение и обработка ОКТ-изображений

ОКТ-изображения были получены из здоровых участков эмали, а также из участков с начальными кариозными поражениями. Изображения для этого исследования были получены с проксимальных поверхностей, то есть дистальной и мезиальной поверхностей между соседними зубами. Были получены тройные наборы изображений для каждой поверхности зуба как со звуковой, так и с кариозной эмали, чтобы обеспечить экспериментальную воспроизводимость измерений. Была установлена процедура с точки зрения позиционирования образца, нормальности сканируемой поверхности по отношению к зондирующему лучу и параметров системы ОКТ.Эта процедура обеспечивала идентичные условия получения ОКТ-изображений для всех исследованных образцов зубов. Изображения в белом свете со встроенной камеры в нашей системе OCT-2000 также использовались для проверки того, что лазерный луч всегда находится в фокусе в сканируемых областях. Расчетная числовая апертура (NA) объектива в плече образца составила 0,036. Такая низкая числовая апертура типична для систем ОКТ с фиксированным фокусом и гарантирует, что вся глубина сканирования находится в пределах фокальной зоны. Эта экспериментальная установка сводила к минимуму влияние фокусировки на интенсивность сигнала ОКТ, регистрируемого на зондируемом расстоянии внутри образца.

Пример ОКТ-изображения свободной от кариеса области образца зуба показан на рис. 1а.
. Изображение корректируется с учетом присущей поверхности зуба кривизны путем выравнивания пика подъема отражения, возникающего на границе эмаль/воздух на каждом А-скане, вдоль одной и той же горизонтальной линии пикселя на 2-D изображении. Это двухмерное ОКТ-изображение (называемое В-сканом) состоит из 100 А-сканов, таких как изображение, показанное пунктирной линией на рис. 1b, которое соответствует 13-й линии глубины [крайняя левая пунктирная линия на рис.1а]. Как видно из цветовой карты на 2D ОКТ-изображении, а также на А-скане на рис. 1б, ОКТ-сигнал уменьшается с увеличением проникновения света в ткани зуба.

Рис. 1

(а) Пример 2-D (B-скан) ОКТ-изображения здоровой эмали. Две пунктирные линии ограничивают область между 13-м и 20-м А-сканами. (б) А-скан, соответствующий 13-му А-скану из (а). Показаны профиль одиночного А-скана (пунктирная линия) и более гладкий профиль, полученный после добавления (сложения) восьми соседних А-сканов с 13-го по 20-й А-скан (сплошная линия).Экспоненциальная аппроксимация составного профиля следует пунктирной линии.

Каждый А-скан соответствует одному положению сфокусированного луча на поверхности зуба, а расстояние между соседними А-сканами составляет
20 мкм. Это генерирует B-сканы, которые
шириной 2 мм. Получение ОКТ-изображений малой ширины сводит к минимуму влияние кривизны поверхности на интенсивность записанного ОКТ-сигнала на интересующем участке. Шумовой профиль (пунктирная линия), наблюдаемый вдоль отдельного А-скана, показанного на рис.1b в основном из-за спекл-шума. Спекл-шум также проявляется в пятнистом узоре, который можно наблюдать на двумерном изображении, и он присущ всем системам, использующим интерференцию для исследования сильно рассеивающих образцов. Многократное рассеяние когерентного света в образце — в данном случае в матрице зуба — генерирует спекл, заставляя часть света претерпевать изменение расстояния своего прохождения относительно начального баллистического пути. ^{9, 10} Подавление спекл-шума, а также отделение его от «хорошего» сигнала, генерируемого светом, поступающим в систему обнаружения, без влияния на него событий многократного рассеяния, необходимы для того, чтобы измерения ОКТ обеспечивали надежную оценку сильно мутных среды.

Один из методов подавления спекл-шума заключается в суммировании (составлении) А-сканов ОКТ с некоррелированными образцами спекл-шума. ^{11, 12, 13, 14, 15} В нашем случае, поскольку А-сканы получены из соседних точек, расположенных
На расстоянии 20 мкм друг от друга на поверхности зуба распределение рассеивающих агрегатов меняется от одного А-скана к другому. Изменение распределения центров рассеяния вызывает независимые изменения спекл-картины от одного сканирования глубины к другому. Таким образом, добавление профилей отдельных А-сканов, каждый из которых имеет свою особую картину шума, приведет к получению более гладкого составного профиля глубины, при одновременном уменьшении спеклов, генерируемых многократным рассеянием света, а также шума, генерируемого случайными электронными и тепловыми вариациями в система обнаружения ОКТ.Например, составной профиль, созданный путем добавления восьми соседних А-сканов с 13-го по 20-й, все из которых находятся в области, отмеченной пунктирными линиями на рис. 1а, представлен сплошной линией на рис. 1б. Оба профиля нормированы по интенсивности пика отражения, возникающего на границе раздела воздух/эмаль. Составной профиль заметно более гладкий по сравнению с индивидуальным А-сканом [точечный профиль на рис. 1b]. Важно отметить, что коэффициент затухания сигнала ОКТ, проникающего в матрикс эмали, можно оценить для каждого составного профиля путем подгонки его кривой функцией типа Бера-Ламберта: ⁹

Ур.1

I(z)∼exp(−2µz), где
I(z) представляет интенсивность сигнала ОКТ на оптическом расстоянии
z под поверхностью зуба, и
μ — коэффициент затухания, единственный параметр, который следует использовать для численного подбора. Экспоненциальная численная аппроксимация представлена на рис. 1б пунктирной линией.

В качестве общей процедуры для каждого изображения ОКТ были выбраны три набора из восьми смежных А-сканов каждый в разных местах на изображении, и А-сканы из каждого набора были совместно добавлены для создания более плавного профиля затухания.Коэффициент затухания был рассчитан для каждого профиля с использованием численной аппроксимации уравнения Бера-Ламберта. 1. В кариозных областях для компаундирования использовались только те А-сканы, которые находились в пределах поражения.

2.4.

Статистический анализ

Коэффициенты затухания, определенные по 522 А-сканам ОКТ, были сгруппированы по коэффициентам затухания здоровых или кариозных участков эмали на основе консенсуса независимых исследований каждого участка двумя клиническими стоматологами-исследователями.Выборка состояла из 345 коэффициентов затухания, связанных с нормальной эмалью, и 177 коэффициентов с участками кариеса. Для обеих групп определяли среднее значение и стандартное отклонение от среднего. Доверительные интервалы начальной загрузки (ДИ) для чувствительности теста, в котором используется коэффициент затухания, чтобы отличить кариес от нормальной эмали, были рассчитаны с использованием методов, описанных Платтом.
¹⁶ Метод выбирает пороговое значение, обеспечивающее фиксированный уровень специфичности, который означает способность теста различать здоровую эмаль и определяет доверительный уровень чувствительности теста (способность обнаруживать кариес) при фиксированной специфичности с использованием бутстрапа схемы передискретизации. С помощью этого метода были определены как Вальдовский, так и перцентильный бутстрепный 95% доверительные интервалы чувствительности. Оба интервала показали одинаковое покрытие. Интервалы начальной загрузки процентилей указаны для пороговых значений теста, которые фиксируют специфичность на уровне 75, 80, 85, 90, 95, 97,5 и 99%.

3. Результаты и обсуждение

Два примера составных профилей затухания сигналов ОКТ при
850 нм в зависимости от глубины оптического проникновения представлены на рис.2
. Один профиль получен из звуковой области, а другой характеризует затухание сигнала ОКТ в деминерализованной области. Как видно, большее проникновение сигнала и меньшее затухание
Сигнал ОКТ на длине волны 850 нм, соответствующий меньшему наклону экспоненциальной аппроксимации, получен в деминерализованной области по сравнению с затуханием, полученным в здоровой эмали. Эта разница в затухании сигнала, таким образом, потенциально может быть использована в качестве маркера для выявления начальных объемов деминерализации под интактными поверхностями зубов.

Рис. 2

Составные профили, представляющие величину сигнала ОКТ в зависимости от глубины оптического проникновения в эмаль в здоровом состоянии и в случае начальной деминерализации вместе с соответствующими числовыми значениями в логарифмическом масштабе.

Чтобы исследовать эту возможность, из доступных изображений ОКТ было извлечено в общей сложности 522 коэффициента затухания. Затухание сигнала ОКТ для 345 измерений здоровой эмали на 42 поверхностях 21 образца зуба варьировалось от
0.70–2,14 мм–1, со средним значением популяции
1,35 мм−1 и стандартное отклонение (sd)
0,28 мм-1. Другой набор из 177 измерений на поверхностях, идентифицированных как представляющие собой ранние кариозные поражения, был получен с 23 поверхностей, распределенных между 16 зубами, и показал более низкие значения затухания сигнала при
850 нм с коэффициентами от
от 0,47 до 1,88 мм–1, со средним значением (sd) популяции 0,77
(0,24) мм–1. Эти цифры также приведены в таблице 1.
. Средние значения популяции между здоровыми и кариозными участками эмали статистически значимо различались при
р<0. 05. Гистограммы двух популяций вместе с нормальным распределением подходят как функция коэффициента оптического затухания на длине волны
850 нм представлены на рис. 3.
. Чувствительность использования коэффициента затухания для обнаружения кариеса определяется рядом пороговых значений, которые передают различные особенности, таким образом оценивая способность метода обнаруживать здоровую эмаль. Результаты статистического анализа для семи пороговых значений приведены в таблице 2.
.Ясно, что существует компромисс между чувствительностью и специфичностью теста, при этом чувствительность теста снижается по мере изменения порога от
1,12–0,81 мм–1. Два распределения пересекаются примерно в
1,0 мм-1, предполагая, что оптимальный порог, который разделит две популяции с наименьшим количеством ложноположительных и ложноотрицательных результатов, локализован вокруг этого значения. Поэтому, используя значение
0,99 мм-1 в качестве диагностического порога кариеса, 39 из 345 измерений здоровой эмали будут ошибочно классифицированы как кариес, а 20 из 177 измерений кариеса ошибочно классифицированы как здоровые. Это соответствует значениям чувствительности и специфичности, близким к 90%, что доказывает, что оптический коэффициент затухания ОКТ-сигнала на длине волны
850 нм в эмали можно использовать в качестве клинического маркера для раннего выявления кариеса.

Рис. 3

Гистограммы коэффициентов затухания, полученные для
Сигнал ОКТ на длине волны 850 нм, соответствующий здоровой и деминерализованной эмали. Также показаны подгонки нормального распределения.

Таблица 1

Сводка номеров выборок, использованных при статистическом анализе значений коэффициента оптического затухания, полученных из изображений ОКТ в
850нм
.

	Звуковые	Кариес
# зубов	21	16
# поверхностей	42	23
# измерений	345	177
Среднее затухание (мм−1)	1,35	0,77
Станд. разв.	0,28	0,24
Диапазон затухания (мм−1)	0.70–2,14	0,47–1,88

Таблица 2

Процентильные бутстрепные доверительные интервалы (ДИ) чувствительности при фиксированном уровне специфичности диагностического теста, основанные на использовании коэффициента ослабления ОКТ, полученного из анализа ОКТ А -сканирует. Отображаются результаты статистического анализа коэффициентов оптического ослабления, полученные с использованием семи различных порогов.

Фиксированная специфичность	Порог для затухания ОКТ (мм−1)	Чувствительность
Фиксированная специфичность	Порог для затухания ОКТ (мм−1)	Нижняя 95% [ДИ]	Верхняя 95% [ДИ]
75%	1. 12	88,9%	96,6%
80%	1,08	87,2%	95,8%
85%	1,04	85,3%	94,8%
90%	0,99	82,9%	92,8%
95%	0,94	77,3%	90,4%
97,5%	0,88	67,2%	87,0%
99%	0. 81	51,9%	82,2%

Тенденция была очень четкой в каждом случае, когда имелось пятно деминерализации и сравнивалось со здоровыми участками на том же зубе. Затухание сигнала ОКТ в здоровой эмали выше, чем затухание при распространении внутри поражения. Таким образом, при использовании ОКТ на
850 нм в качестве метода скрининга раннего кариеса путем сканирования поверхности зуба в поисках областей с аномально низким оптическим затуханием можно ожидать улучшенной чувствительности и специфичности по сравнению с обычными методами обнаружения, такими как рентгенограммы и визуальный осмотр.На рис. 4а и 4б
, соответственно. Для здоровой эмали сначала имеется интенсивный сигнал обратного рассеяния на границе раздела воздух/эмаль, а остальная часть сигнала, которая распространяется в начальном направлении, быстро затухает с увеличением глубины в образце. При кариозных поражениях наблюдается относительно схожий интенсивный подъем отражения на начальном интерфейсе; однако, в отличие от здоровой эмали, обратное рассеяние сигнала значительно больше с глубиной за пределами поверхности. Как объяснялось ранее, более низкое затухание сигнала ОКТ для начального поражения приводит к получению сигнала ОКТ, генерируемого светом, который дольше проходит внутри матрицы зуба, как это ясно видно на рис. 4b, по сравнению с сигналом, который проходит через здоровую эмаль. [Инжир. 4а]. В то время как свет сильно рассеивается относительно хорошо упорядоченной стержневой структурой, которая характеризует здоровую эмаль, его распространение осложняется добавлением новых структур в объеме поражения. Помимо неизмененных стержней, начальные поражения содержат участки с разной степенью потери минералов и множеством пор разного размера.^{17, 18} При проникновении через такую сложную структуру, помимо рассеяния на неповрежденных стержнях эмали, свет испытывает дополнительное взаимодействие с порами. Существует два типа взаимодействия света и деминерализации пор, каждый из которых приводит к большей интенсивности света, направляемой в сторону системы обнаружения, по сравнению с сигналом, полученным в звуковом случае. Во-первых, это обратные отражения, возникающие на границе поры/эмали из-за резких изменений оптического показателя преломления.Во-вторых, происходит эффективное уменьшение рассеяния, когда свет распространяется практически без отклонения через пространство внутри пор. Этот эффект гарантирует, что свет, исходящий из более глубоких слоев образца, достигнет системы обнаружения ОКТ. Как видно при сравнении рис. 4а с рис. 4б, окончательный результат этих двух процессов сводится к тому, что большее количество ОКТ-сигналов регистрируется как возникающие из более глубоких слоев кариозной матрицы эмали по сравнению с сигналом, который зондирует здоровую эмаль и не проникает слишком глубоко в пример.

Рис. 4

ОКТ-изображения (а) здоровой эмали и (б) деминерализованной области, расположенной на одном зубе. В качестве примера процедуры А-сканы с 21-го по 30-й в (a) и (b) показаны внутри прямоугольников на обоих рисунках и объединены для получения соответствующих коэффициентов затухания [стрелка в (c)]. (в) Распределение значений коэффициента затухания в области звука (×) и поперек кариозного поражения (●). Соединительные линии приведены только для справки.

Чтобы изучить затухание сигнала по всей ширине 100 А-сканов на этих двух ОКТ-изображениях, изображения были разделены на 10 секций, каждая из которых содержала 10 А-сканов, которые были объединены, а полученный профиль был численно подобран. к отношению 1, чтобы сгенерировать значение коэффициента затухания, соответствующее каждому разделу.В качестве примера процедуры участки, включающие все А-сканы с 11-го по 20-й скан, отмечены прямоугольниками на рис. 4а и 4б, а соответствующие им значения затухания, указанные стрелкой, нанесены на рис. 4в. Как показано на рис. 4в, коэффициенты затухания сигнала ОКТ в основном постоянны и имеют значения около
1,20 мм-1 в области образца здоровой эмали (значения для ориентира соединены пунктирной линией). Напротив, начиная с здоровых краев области деминерализации (рис.4b], где значения затухания указывают на здоровую эмаль, меньшие значения для сигнала затухания ОКТ обнаруживаются по мере продвижения к центру рисунка, что указывает на область с начальной деминерализацией.

Пространственное изменение оптического затухания при
850 нм дополнительно исследуется путем получения серии из 14 параллельных изображений ОКТ в
Интервалы 200 мкм на дистальной поверхности удаленного премоляра человека, содержащего зарождающееся кариозное поражение и показанные на фотографии в белом свете на рис.5
. Общая сканируемая область очерчена прямоугольником, включенным в фотографию. Подобно методу, описанному ранее и примененному для создания рис. 4c, серии из 10 коэффициентов ослабления были извлечены из каждого изображения ОКТ, принадлежащего группе из 14 B-сканов, полученных в
Интервалы 200 мкм поперек пятна деминерализации из прямоугольной области, показанной на рис. 5. Все значения затухания проецируются на двумерную карту на рис. 6а.
который пространственно соответствует области внутри прямоугольника на рис.5. Каждое значение затухания, представленное на рис. 6а, можно рассматривать как средний результат, полученный для распространения сигнала ОКТ, происходящего через
Площадь 200×200 мкм2 на поверхности зуба. Сравнение с фотографией в белом свете (рис. 5) показывает, что низкие коэффициенты затухания сигнала ОКТ (более темные области на рис. 6а) соответствуют кариозным областям, а высокие коэффициенты затухания соответствуют здоровой эмали. Наблюдается, что значения затухания на краях отображают несколько больший размер поражения, чем показано на фотографии.Это, вероятно, указывает на то, что метод также способен идентифицировать более мелкие области деминерализации, которые, как ожидается, появятся на периферии участка поражения, но которые еще не различимы при визуальном осмотре. Эта гипотеза была подтверждена с помощью гистологии и рамановской спектроскопии в наших предыдущих публикациях. ^{7, 8} Эти методы также подтвердили, что небольшое пятно, расположенное в середине верхнего края на рис. 6а, не является результатом деминерализации. Этот ложноположительный результат является результатом экспериментального артефакта, внесенного в измерения ОКТ из-за кривизны поверхности зуба. Ожидается, что такие артефакты могут быть устранены при проведении измерений с головкой датчика ОКТ, лазерный луч которой ориентирован ортогонально на поверхности зуба.

Рис. 5

Фотография дистальной поверхности удаленного премоляра человека, на которой показана деминерализованная область или «белое пятно». Звездочка на короне служит для ориентации на Рис. 7.

Рис. 6

(а) Двумерное отображение значений коэффициента затухания ОКТ в области, отмеченной прямоугольником на Рис.5. (б) Бинарное изображение значений затухания с панели (а), где белым отмечены области с более высоким затуханием, чем пороговое значение
0,99 мм-1, а черный цвет соответствует областям, где затухание сигнала ОКТ меньше порогового значения. (c) Бинарное изображение, аналогичное (b), но с установленным пороговым значением
0,94 мм-1. (d) Бинарное изображение с пороговым коэффициентом затухания, установленным на
0,88 мм-1. Специфичность и чувствительность, соответствующие этим трем пороговым значениям, показаны в таблице 2.

Рис. 7

Микрофотография гистологического среза, полученная с плоскости, отмеченной пунктирной линией на рис. 5. Толщина гистологического среза
115 мкм. Звездочка на короне отмечена для ссылки на рис. 5.

Ряд порогов принятия решений, определенных на основе статистического анализа коэффициентов ослабления, рассчитанных для независимой выборки, применяются для сегментации двумерного изображения коэффициента ослабления ОКТ. [Инжир.6а] по площади зуба, представленной на рис. 5. Бинарная сегментация двумерной карты определенных коэффициентов затухания ОКТ с использованием порогов 0,99, 0,94 и
0,88 мм-1 представлены на рис.
6б, 6в, 6г. Черные области бинарного изображения соответствуют местам, где затухание сигнала ОКТ меньше порогового значения и связано с кариесом, а белые покрывают участки с затуханием выше порогового и соответствуют здоровой эмали. Черная область в середине бинарного представления напоминает форму белого пятна, визуально идентифицированного на рис. 5. По мере снижения порога, используемого для наложения бинарной сегментации изображения затухания, общая площадь, идентифицированная как кариозная, уменьшается. Изучение этой серии бинарных изображений графически иллюстрирует полезность использования нескольких различных порогов бинарной сегментации для визуального различения наиболее вероятно кариозных областей зуба и устранения ложноположительных результатов.

В качестве подтверждения анализа, проведенного в связи с рис. 5 и рис.
6а, 6б, 6в, 6г, рис.7
отображает микрофотографию поперечного тонкого среза зуба
(~115 мкм), полученное из положения, соответствующего месту, отмеченному пунктирной линией на фотографии. Кариозное поражение можно четко различить в виде темной области, расположенной в верхней части гистологического изображения.

4. Выводы

В наших исследованиях заложена основа объективного метода дифференциации здоровой эмали от зарождающейся кариозной эмали на основе затухания света ОКТ-сигнала при
850нм. Был систематически получен и сравнен ряд измерений ОКТ здоровой и деминерализованной эмали. Общий коэффициент затухания сигнала ОКТ внутри зуба является параметром, который количественно определяет взаимодействие между светом и матрицей зуба. Мы продемонстрировали, что затухание сигнала является величиной, чувствительной к деминерализации зубов, происходящей под поверхностью зубов, и поэтому может использоваться в качестве маркера для обнаружения начальной деминерализации. Также было показано, что
ОКТ-сигнал на длине волны 850 нм в кариозной эмали ослабляется меньше, чем в здоровой эмали.Это, вероятно, связано с двумя одновременными эффектами, вызванными наличием пор в результате процесса деминерализации. Во-первых, из-за отсутствия центров рассеяния внутри пор деминерализации свет беспрепятственно проходит через объем пор, поэтому меньшая интенсивность света уходит из оптического поля зрения коллимирующей линзы и/или из ворот пространственной когерентности системы ОКТ, поскольку это проникает в кариозную ткань, чем при прохождении эквивалентного расстояния в здоровой эмали. Во-вторых, более сильные обратные отражения, возникающие на границе эмаль/пора в кариозном случае, посылают более интенсивный сигнал обратно к системе обнаружения из более глубоких слоев матрицы зуба.Кумулятивное действие этих двух процессов снижает эффективное затухание сигнала ОКТ при измерении в кариозной ткани. Поскольку технологию ОКТ можно легко сочетать с волоконно-оптической технологией для доставки света к образцу (например, к зубу пациента) и сбора обратно рассеянного света для анализа, ОКТ является хорошим кандидатом в качестве потенциального клинического инструмента для руководства обнаружением и мониторингом зубов. на ранних стадиях деминерализации. Многообещающие результаты, полученные в этих исследованиях, являются стимулом для более обширных проверочных исследований, включающих более крупные выборки.Также проводятся исследования, включающие взаимную корреляцию результатов, полученных неинвазивным методом ОКТ-изображения нерассеченных образцов, с современным золотым стандартом метода поперечной микрорентгенографии на гистологических срезах зубов.

Благодарности

Мы благодарим Джеффри Вернера и Элисию Коленберг за техническую поддержку в получении изображений ОКТ, а также Программу ортодонтии для выпускников и клинику челюстно-лицевой хирургии стоматологического факультета Университета Манитобы за помощь в сборе зубов для этого исследования. .Мы также благодарим доктора Сесилию Донг (кафедра восстановительной стоматологии, Университет Манитобы, Виннипег, Манитоба) и доктора Блейна Клегхорна (кафедра стоматологической клиники, Университет Далхаузи, Галифакс, Новая Шотландия) за помощь в клиническом осмотре образцы. Частично финансирование было предоставлено за счет грантов Канадских институтов медицинских исследований — Института скелетно-мышечного здоровья и артрита и Национальных институтов здравоохранения США — Национального института стоматологических и черепно-лицевых исследований (R01DE017889).

Ссылки

Национальные институты здравоохранения,
«Диагностика и лечение кариеса зубов на протяжении всей жизни; Заявление Национальной конференции по разработке консенсуса национальных институтов здравоохранения, 26–28 марта 2001 г. ».
Дж. Дент. Образовательная, 65 1162
–1168
(2001). 0022-0337 Академия Google

А. Холл и
Дж. М. Гиркин,
«Обзор потенциальных новых методов диагностики кариеса».
Дж. Дент. Рез., 83 С89
–C94
(2004).0022-0345 Академия Google

Г. К. Стуки и
К. Гонсалес-Кабесас,
«Новые методы диагностики кариеса».
Дж. Дент. Образовательная, 65 1001
–1006
(2001). 0022-0337 Академия Google

Р. К. Ван и
В. В. Тучин,
«Оптическая когерентная томография — рассеяние света и улучшение изображения».
Справочник по когерентным оптическим методам, 2 3
–60 Kluwer Academic Publishers, Бостон
(2004). Google Scholar

Д. Фрид,
Дж. Се,
С. Шафи,
Дж. Д. Фезерстоун,
Т. М. Брейниг и
К. Ле,
«Визуализация кариеса и прогрессирования поражения с помощью поляризационно-чувствительной оптической когерентной томографии»,
Дж. Биомед. Опт., 7 618
–627
(2002). https://doi.org/10.1117/1.1509752 1083-3668 Академия Google

К. Мужат,
М. Х. ван дер Вин,
Дж. Л. Рубен,
Дж. Дж. тен Бош и
А. Догариу,
«Спектроскопия длины оптического пути начальных кариозных поражений в связи с количественной светоиндуцированной флуоресценцией и характеристиками поражения».
заявл.Опт., 42 2979
–2986
(2003). 0003-6935 Академия Google

М. Д. Хьюко,
Л.-П. Чу-Смит,
ДЕЙСТВОВАТЬ. Ко,
Л. Леонарди,
Си Си Донг,
Б. Клегхорн и
М. Г. Сова,
«ОКТ раннего кариеса зубов: сравнительное исследование с гистологией и рамановской спектроскопией».
проц. SPIE, 5687 16
–24
(2005). 0277-786X Академия Google

М. Г. Сова,
Д. П. Попеску,
Дж. Вернер,
М. Д. Хьюко,
ДЕЙСТВОВАТЬ. Ко,
Дж. Пайетт,
Си Си Донг,
Б. Клегхорн и
Л.-П. Чу-Смит,
«Точность измерений деполяризации и оптического затухания здоровой зубной эмали».
Анальный. Биоанал. хим., 387 1613
–1619
(2007). https://doi.org/10.1007/s00216-006-0856-9 1618-2642 Академия Google

10.

Б. Карамата,
М. Лаубшер,
М. Лойтенеггер,
С. Буркин,
Т. Лассер и
П. Ламбеле,
«Многократное рассеяние в оптической когерентной томографии. I. Исследования и моделирование».
Дж. опт. соц. Являюсь. А, 22 1369
–1379
(2005).https://doi.org/10.1364/JOSAA.22.001369 0740-3232 Академия Google

13.

Д. П. Попеску,
М. Д. Хьюко и
М. Г. Сова,
«Подавление спекл-шума в оптической когерентной томографии путем объединения изображений, полученных в разных положениях образца».
Опц. коммун., 269 247
–251
(2006). 0030-4018 Академия Google

14.

А. И. Холодных,
И. Ю. Петрова,
К. В. Ларин,
М. Мотамеди и
Р. О. Эсеналиев,
«Точность измерения оптических свойств тканей с помощью оптической когерентной томографии».
заявл.Опт., 42
(16), 3027
–3037
(2003). https://doi.org/10.1364/AO.42.003027 0003-6935 Академия Google

15.

Ларин К.В.,
М. Г. Гон,
С. Н. Айверс,
А. Теллез и
Дж. Ф. Гранада,
«Количественная оценка диффузии глюкозы в артериальных тканях с помощью оптической когерентной томографии».
Лазерная физ. Лет., 4
(4), 312
–317
(2007). https://doi.org/10.1002/lapl.200610111 1612-2011 Google Scholar

16.

Р. В. Платт,
Дж.А. Хэнли и
Х. Ян,
«Начальные доверительные интервалы для чувствительности количественного диагностического теста»,
Стат. Мед., 19
(3), 313
–322
(2000). 0277-6715 Академия Google

17.

П. Нгаотеппитак,
К. Л. Дарлинг и
Д. Фрид,
«Измерение тяжести естественного кариеса на гладкой поверхности (интерпроксимальных) с помощью поляризационно-чувствительной оптической когерентной томографии»,
Лазеры Surg. Мед., 37 78
–88
(2005). https://дои.org/10.1002/lsm.20169 0196-8092 Академия Google

18.

К. Робинсон,
Р. К. Шор,
С. Дж. Брукс,
С. Страффорд,
С. Р. Вуд и
Дж. Киркхэм,
«Химия кариеса эмали».
крит. Преподобный Орал Биол. Мед., 11 481
–495
(2000). 1045-4411 Академия Google

Элементный анализ углей, выделенных из летучей золы газификатора биомассы

Элементный анализ углей, выделенных из летучей золы газификатора биомассы | Поиск по дереву
Перейти к основному содержанию

.gov означает, что это официально.

Веб-сайты федерального правительства часто заканчиваются на .gov или .mil. Прежде чем делиться конфиденциальной информацией, убедитесь, что вы находитесь на сайте федерального правительства.

Сайт защищен.

https:// гарантирует, что вы подключаетесь к официальному веб-сайту и что любая предоставленная вами информация шифруется и передается безопасно.

Тип публикации:

Научный журнал (JRNL)

Первичная(ые) станция(и):

Южная исследовательская станция

Описание

При переработке сосновой щепы в экспериментальном газификаторе с нисходящим потоком в качестве побочного продукта образуется богатая углеродом летучая зола.Исследования летучей золы, полученной из биомассы, в основном сосредоточены на ее непосредственной характеристике по мере образования для разработки вариантов использования или удаления. По аналогии с исследованиями летучей золы, полученной из угля, здесь были применены стратегии для оценки возможности выделения полукокса для приложений с добавленной стоимостью и определения их элементного состава по сравнению с исходным сырьем. Содержание неорганической золы в летучей золе, полученной из биомассы, составляло 48,4%. Просеивание с последующей промывкой деионизированной водой дало крупные частицы полукокса (>10 меш) с содержанием золы всего 3.59%. Последующая кислотная обработка снизила зольность до 1,55%; дальнейшее деминерализация для снижения зольности было сочтено нецелесообразным. Элементный анализ показал, что кальций был наиболее распространенным неорганическим элементом в сырье, зольной пыли и промытом водой полукоксе. Очевидное удаление карбоната кальция кислотной обработкой привело к получению полукокса, в котором калий был наиболее распространенным элементом. Результаты показали, что уголь, переживший газификацию, может действовать как адсорбент in situ для элементов, которые являются летучими в условиях газификации.

Обессмоливание древесины: Обессмоливание древесины

Обессмоливание древесины: Обессмоливание древесины

Обессмоливание древесины

Обессмоливание древесины. Столярные и плотничные работы

Читайте также

Лакирование древесины

Строение древесины

Пороки древесины

Cушка древесины

Тесание древесины

Пиление древесины

Строгание древесины

Сверление древесины

Долбление древесины

Резание древесины

Циклевание древесины

Шлифование древесины

Обессмоливание древесины

Отбеливание древесины

3. Плотность древесины. Тепловые свойства древесины

5. Прочность древесины

Отбеливание древесины. Обессмоливание древесины |

Обессмоливание древесины хвойных пород

Отбеливание древесины

Вот средства для отбеливания древесины:

2)

Отбеливание и обессмоливание древесины.

Обессмоливание древесины — Работа с древесиной

Обессмоливание древесины

Подготовка изделий к лакированию и полированию

Материалы для обессмоливания, удаления пятен, отбеливания и выравнивания поверхности древесины

На пути к процессу селективного пиролиза для производства топлива и химикатов — отпечаток пальца — Исследовательская информация Университета Твенте

Инженерия и материаловедение

Химия

Профиль TG/DTG

Расположение уроновой кислоты в агрегатах целлюлозы и гемицеллюлозы в клеточной стенке

Влияние неорганических веществ на пиролиз древесины при температуре газификации

Термогравиметрический анализ сырой и деминерализованной биомассы

Практический пример | Деминерализация | Целлюлозно-бумажная промышленность | пуролит

Оценка ранней деминерализации зубов по затуханию сигнала на изображениях оптической когерентной томографии

1.

Введение

2.

Материалы и методы

2.1.

Образцы зубов

2.2.

Система ОКТ

2.3.

Получение и обработка ОКТ-изображений

Рис. 1

Ур.1

2.4.

Статистический анализ

3.

Результаты и обсуждение

Рис. 2

Рис. 3

Таблица 1

Таблица 2

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

4.

Выводы

Благодарности

Ссылки

Элементный анализ углей, выделенных из летучей золы газификатора биомассы

Тип публикации:

Первичная(ые) станция(и):

Описание

Добавить комментарий Отменить ответ