[关键词]玻璃纤维桩;前牙;修复
[中图分类号]R783[文献标识码]C[文章编号]1673-7210(2009)02(c)-163-02
几年来,随着科技进步,根管桩所用的新材料层出不穷,临床报道使用新型材料对牙医和患者都带来了益处。在这其中最优异的材料就是玻璃纤维,它在根管桩上的应用保障了牙齿功能上、美学上及解剖形态上完美的修复。
玻璃纤维无化学活性,这使它无腐蚀性,因此避免了组织着色;另外,其白色的天然色也使修复体无阴影,从而确保瓷牙的天然效果。尤其在基牙牙本质较薄的临床案例中更显优势。玻璃纤维的放射线阻射性使它可进行影像学控制。另外,利用化学同质性,玻璃纤维可以与复合体和水门汀紧密结合。玻璃纤维预成桩可以很容易地用钻针拆除。笔者对市场上玻璃纤维的抗弯折性进行了大量的实验研究,其结果证明了许多材料的显著差异,使笔者从中选出了最好的一种作为原料。这种材料就是由40%的环氧聚合物树脂基和60%的锆纤维强化的二氧化硅纤维合成的。咀嚼力可被环氧基吸收,使释放入牙体的压力显著减少。预成桩的上部结构使它可在任何方向固定。模拟牙根形状的设计确保了根管桩保持在牙根的初始位置。其固位形态是经过研究,在确保不减弱材料性能的要求下,保留其特性,使桩的核心部分恒定。玻璃纤维预成桩比金属式、碳制桩柔软,由于其轴向的弹性模量近似于牙本质,它们可以与牙齿一起在牙槽骨内做轻微运动。咀嚼压力传导进入整个牙本质结构中,不会集中在根尖区域,避免了组织紧张,因此减少了折断的危险。
当牙体组织缺损较多,经过完善根管治疗的前牙,常常采取桩冠修复。目前,临床上多采用铸造桩核,但由于金属桩弹性模量较大,易导致根折,而且由于不透光,影响美学效果。近年来,玻璃纤维桩由于具有良好的力学特性及美学性能,正逐渐应用于临床,取得了良好的效果,现总结如下:
1资料与方法
1.1一般资料
2004-2006年选择了76例前牙牙体缺损的患者,包括龋齿61例、外伤15例,共89颗患牙;其中,男30例,女46例;年龄22-65岁。患牙缺损严重,无松动及根折,经过了完善的根管治疗。
1.2材料与器械
预成玻璃纤维桩(Coltene/Whaledent,USA);DUOLINK双重固化树脂黏结剂;高强度双重固化复合树脂桩核材料(CF2000Compomer,3MESPE,USA);CerecⅢ全瓷冠。
1.3方法
患牙经过完善的根管治疗观察1-2周,根据X线片测量牙根长度,根据牙根粗细不同,选择相应规格的根管预备钻针,预备深度为2/3-3/4,直径不超过牙根直径的1/3。选择相对应的玻璃纤维桩,在酸蚀冲洗干净吹干后。将DUOLINK双重固化树脂黏结剂放入注射器内注入根管中,将纤维桩放入根管内并保持压力,光固化40s。黏固完成后在桩及牙本质表面应用处理剂处理,然后在其上堆筑双重固化的复合树脂形成核的外形,光照40s。进行牙体预备、排龈、硅橡胶取模、制作烤瓷全冠。嘱患者在治疗后按时复诊,定期复查。
1.4疗效评定标准
成功:患者无直觉症状,咀嚼功能正常,修复体边缘无渗漏、无松动,牙根颜色正常,无牙周袋,即诊无不适感。失败:有自觉症状,不能行使吸嚼功能,牙红肿有深牙周袋,牙根劈裂修复体松动脱落,X光显示根尖有病变、根折等,有一项者即为失败。
2结果
76例患者共89颗患牙,经过1-3年的临床随诊观察,其中,修复成功84颗,失败5颗(纤维桩脱药2例,外伤折断2例,牙龈炎1例),成功率为94.4%。
3讨论
理想的桩冠材料应具备强度高、耐腐蚀、耐疲劳、弹性模量与牙体接近、透光性好、美观、操作简单的特点,尤其是弹性模量均匀一致,减少应力集中,降低牙根折裂的发生率。常规铸造金属桩弹性模量高,应力通常直接传导至桩与牙本质的界面。是发生牙根折裂导致失败的最常见原因,玻璃纤维桩一般用复合树脂黏结剂黏固,并通过牙本质黏结剂的黏结作用而达到较好的边缘封闭。
此外,桩核修复最严重的并发症为由于根折和桩核折断无法取出,形成修复的彻底失败。纤维桩系统易于从根管内拆取,从而为桩核折断提供修复的可能性。
同时,金属还存在易使牙根组织变色,引起过敏及美观效果差等缺点。本研究中,2例纤维桩脱落,1例牙根炎,可能在使用树脂黏结剂时隔湿不好。酸蚀剂、唾液、血液等影响黏结效果,使黏结剂和牙本质之间未形成良好的机械和化学固位作用,及根下牙根修整切除不彻底造成。2例外伤由于车祸造成牙齿脱落及根1/2处折裂需后另行修复。
关键词:纤维复合材料;加工工艺;缺陷;解决方案
引言
随着国家对于生态环境保护的重视,纤维复合材料这一环保概念受到了各行各业的广泛欢迎,包括化工、机电、船舶以及航空行业。使用纤维复合材料不仅可以降低商家加工的成本,还可以为当地的生态环境带来积极的影响,但在实际的施工应用中,纤维复合材料在切断加工以及外圆表面加工处理和钻孔方面存在操作问题,限制了纤维复合材料的广泛应用,为解决其中存在的缺陷,本文分析了复合纤维材料存在的缺陷以及产生缺陷的原因,并提出解决方案,提高了复合纤维材料的利用率以及加工质量,为复合纤维材料的广泛应用奠定了良好的基础。
1纤维复合材料存在切断缺陷的原因以及改进的措施
纤维复合材料在使用的过程中存在着高强度、耐高温腐蚀的特点,在化工、机电以及船舶航空之中有着广泛的应用,但是在进行纤维复合材料加工的时候,诸多加工环节具有较大的难度,尤其是缠绕成型工艺加工,常常会出现加工切断的问题,此时,若缠绕制品出现内壁拉丝的问题,会导致在进行快切断制品的时候出现最内层纤维存在剥落的情况,严重时甚至会生成若干纤维沿着缠绕角方向出现内壁拉丝。出现该问题的主要原因是切削加工刀具的时候对局部材料造成了较大的压力,切削的压力大于复合材料每层之间的粘贴强度,对纤维层间之间的黏贴能力造成损害,形成了纤维层之间的剥离问题。为了解决该问题,切段时对分层纤维之间的分层现象需要重点处理,必要的时候可以采用涨环撑实内壁的方式,有效地处理纤维分层的问题。提高涨环对复合纤维内部的切断部位的外观形成有积极影响,但是会造成纤维易断,为了避免该现象,应当在纤维复合材料加工的时候沿着缠绕角方向进行内壁拉丝;并在反复的实验加工的过程中,为了提高纤维层各层之间的联结强度,应适当地降低复合材料的转速。另外,还可以使用角向磨光机来改装加工机械,使加工件与角向磨光机的转速相互磨合,利用角向磨光机的反方向来切断纤维层,确保复合纤维的切口整齐、平整。
2纤维复合材料在外圆件加工过程中存在的缺陷及其原因
纤维复合材料在制作成纤维缠绕成型的制品之后,容易出现机械加工的问题,为了避免这些问题对复合纤维材料造成质量问题,在容易出现问题的外圆加工环节,应当注意加工纵向层,改善制品表面的粗糙程度。在进行复合纤维材料加工,尤其是加工环向层的时候,容易对环向层纤维造成外力剥离,使得纤维复合材料的外观出现凹陷问题。为了避免这一问题,应当在纤维复合材料加工机械磨刀的时候,考虑加工刀刃的刃线,最佳的刃线形状为圆弧型,这样不仅可以减少刀具的磨损,还可以使加工后的复合纤维材料具有很光滑的外观。
3纤维复合材料加工在钻孔过程中存在的缺陷问题及其原因
在进行复合纤维材料加工的时候,缠绕制品的钻孔容易出现分层以及毛边的问题。这些加工制品在制作的时候,钻孔的周围出现纤维白毛,即加工对内部造成了损害,不仅纤维出现发白的现象,且钻孔的内壁也十分粗糙。在处理钻孔内壁出现纤维白毛的情况时,应当仔细观察纤维出现白毛现象的原因,如果是纤维复合材料的内部出现乳胶层被破坏的现象,说明进行机械加工的时候钻孔钻头的前角角度比较大,超过了正常值(120°),给钻孔内壁造成了较大的压力,使得复合纤维材料在经过钻孔机进口的时候受到了较大的压力,导致纤维与基体呈现剥离现象。而一旦纤维复合材料的出口材料处呈现剥离现象,就会引起复合纤维材料孔周边光滑度不足以及毛边现象严重的问题,这时需要调整加工机械的钻头前角刀刃线,使得复合纤维材料纤维丝角度与之形成垂直切割的关系,并采用锋利的钻头进行加工操作。可以在钻头的出口处使用密度板或高密度板进行顶紧操作,确保复合纤维材料不会出现分层的问题,有效提高钻孔加工中的操作效率,提高钻孔加工的质量。
4优化纤维复合材料高效加工的对策
(1)在纤维复合材料钻孔的时候采用以磨代钻的方式。由于纤维复合材料对于加工技术有很高的要求,并且纤维复合材料具有材料强度大、发热严重的缺点,因此在进行钻孔操作的时候可以使用电镀超硬磨料钻磨刀具,这一类型的刀具可以以磨代钻,确保每一个刀具内的磨粒都有规律的运动轨迹,运动轨迹最佳的形状是螺旋线。在确定使用何种刀具的时候,刀具端面上的磨粒要以主切为主要操作,并且磨粒多是由负前角组成的,该类型的刀具以超大的负前角以及较高的速度切入复合材料内部,使得刀具内的磨粒与复合纤维进行充分的摩擦以及挤压,对复合纤维和基体的形状产生良好的影响,使纤维复合材料的形变阻力不会加大,所制作出的钻孔的毛刺数量很少,钻孔的形状也非常的完整,促进纤维复合材料的加工质量水平不断地提高。(2)使用新型的PCD刀具处理纤维复合材料进行加工处理。纤维复合材料在进行加工的时候常常会使用钛合金复合构件,这两类材料之间存在较大的性能差异,无法顺利地完成加工操作,为了解决该问题,可使用聚晶金刚石材料实现高温下的复合材料加工。PCD刀具不仅可以耐高温,还具有很高的耐腐蚀性及导热性,满足纤维复合材料的加工需求并适应机械设备的材料特性。在高温的环境下,PCD刀具能够将微米级的金刚石颗粒与Co金属以及Ni金属粉末均匀地混合在一起,将碳化钨基础材料烧制成为全新的刀胚材料,满足碳纤维复合材料的加工质量要求,并适合钛合金钻机的应用特征。(3)使用红外检测的方式优化纤维复合材料的制品检测。纤维复合材料在加工的时候很容易产生脱黏缺陷的问题,造成集中现象,对纤维复合材料的使用产生很大的影响。为了提高纤维复合材料的使用强度,可以采用红外检测技术对加工完成的纤维复合材料进行质量状况检测。脉冲红外热波检测技术即利用高能脉冲热源,对纤维复合材料加工之后的缠绕进行缺陷分析。在已知纤维复合材料的热属性系数之后,可以通过测量纤维复合材料成品的表面温度来确定材料的温度场变化以及变化的时间,以计算纤维复合材料制成品存在的缺陷深度。当纤维复合材料的热属性系数不确定的时候,可以使用脉冲红外热成像技术对纤维复合材料的内部进行缺陷检测,借助平板材料的脉冲热源进行缺陷深度计算。
5结语
对纤维复合材料中缠绕制品的机械加工工艺存在的问题进行原因分析,并针对常出现的基础纤维复合材料加工问题提出新兴技术解决措施,包括加工纤维复合材料过程中钻孔技术的改良、刀具的优化以及利用脉冲红外检测技术进行加工后的缺陷检测,优化了纤维复合材料的加工工艺,大大提高纤维复合材料的加工效率和产品质量。
参考文献
[1]王正,赵行志,郭文静.回收塑料-木材纤维复合材料的工艺及性能[J].北京林业大学学报,2005,27(1):1-5.
[2]蔡闻峰,周惠群,于凤丽.树脂基碳纤维复合材料成型工艺现状及发展方向[J].航空制造技术,2008(10):54-57.
[3]耿永红,郭迎春,张吉明,等.大塑性变形金属基纳米纤维复合材料制备工艺与研究现状[J].材料导报,2007,21(8):67-71.
[4]李一军.浅谈碳纤维复合材料成型工艺技术[J].广东科技,2012,21(21):202.
[5]谢和平,刘雄祥.聚丙烯/玻璃纤维复合材料注塑工艺条件研究[J].工程塑料应用,2009,37(7):43-45.
[6]龙洪生,薛平,丁筠,等.熔融浸渍法制备PE-HD/黄麻纤维复合材料工艺及性能研究[J].中国塑料,2015(6):24-27.
[7]杨金水.厚截面碳纤维复合材料VIMP工艺制备与性能研究[D].长沙:国防科学技术大学,2012.
一、资源因素严重制约“十一五”行业可持续发展
(一)“十一五”总量需求矛盾进一步加剧,各类原料仍会有较大缺口
1、根据正在编制的纺织化纤“十一五”规划总量目标,新增产能所需原料总量可能超过1000万吨。
到2010年中国纺织纤维加工总量将由2008年的2416万吨(2008年预计2570万吨)规划发展到3400万吨,其中棉、毛、丝、麻等天然纤维用量为1160万吨,使用化纤用量将达2240万吨,比2008年增加57%。新增各类化纤原料将可能超过1000万吨。
2、在化纤生产中,涤纶产能仍将可能占到总量近80%,届时涤纶产量约1750~1800万吨,配套聚酯若包括瓶用、非纤,则总量约1900~2000万吨,(约需PTA1600~1700万吨,EG650~680万吨),锦纶产量100万吨(使用量约125万吨);腈纶产量100万吨(使用量约145~150万吨);估计CPL、AN等需求量均将超过100万吨。
(二)全球石化原料“紧缺”,“高价”影响长远,提高中国资源利用效能,迫在眉睫。
1、中国是世界上第一大煤炭、第二大石油消耗国,伴随以石油、天然气、煤炭为代表的“化石资源”的短缺,与油价大幅上涨,高位振荡,对中国和世界经济影响深远。
我国能源消费位居世界第二,在一次性能源消费结构中,原油占23%~24%,2008年中国进口原油12281.5万吨,比上年增长34.8%;净进口原油11732万吨,增长41.3%,进口量占表观消费量的42.1%,随着我国经济建设速度的加快,对国际原油需求依存度将继续增大,预计2010年有可能突破50%;
我国石化工业近年来发展迅速,成绩卓著。我国炼油能力超过3亿吨/年,位居世界第二,乙烯产能达630万吨,位居世界第三,五大类合成树脂和合成橡胶位居世界第四,轮胎世界第二、涂料世界第三位。但由于多种原因,总体竞争能力及综合成本与先进国家仍有较大差距。据有关部门统计,目前全国原油加工企业约170家,平均规模仅200万吨(世界平均规模540万吨/年),最大的炼油厂规模也只有1600万吨,与世界先进水平有较大差距。我国16个乙烯生产企业的18套装置分布在12个省份,相对分散,平均规模30万吨(2008年世界平均规模就已达45万吨),乙烯装置作为龙头装置,由于规模偏小,导致下游石化产品链规模小,成本高,这也导致我国合纤原料成本偏高,竞争力差。
目前,我国三大合成材料及部分有机化工原料市场占有率只有一半,另一半要依靠国外进口,显然,石油化工产品的紧缺、高价,影响是多品种的、全局的、长远的,事关产业安全和可持续发展这必须要高度重视,深入研究。
2、由于技术、资金、管理等多种原因造成资源的不合理开发和利用,使中国能源和资源利用效能低下,目前我国综合能源利用率约为33%,比发达国家低10个百分点;单位产值耗能是世界平均水平的2倍多,是美国的4.3倍,是德国、法国的7.7倍,是日本的11.5倍;主要产品单位能耗平均比国外先进水平约高40%;我国化纤行业也是能耗、物耗大户,与国外消耗水平差距较大,亟待在“十一五”期间,节能降耗,提高整体资源利用水平。
(三)生物资源技术发展迅速,全面推进已初露曙光
为了能从根本上解决“化石资源”短缺乃至枯竭的严峻局面,世界各发达国家,正从战略上全力研发以可再生的玉米、大豆、甘薯、秸秆、速生林材等农林资源为主体的生物质工程技术等新材料、新能源。目前已取得多项产业化成果。如PLA,PDO,PTMG,多元醇等。国内也在加紧研发,目前在生物酒精车用燃料,竹浆、麻浆等已实现产业化,在PLA,PDO,多元醇,兰胺、玉米秸秆等生物质技术研发上,也取得阶段性成果。
“十一五”期间,要从战略高度加强国内外高新技术合作,突出重点,扶优扶强,努力建立海内外人纤浆粕基地,特别是加快兰胺、竹、麻等速生林木资源产业化技术项目的研发。探求与国外进行技术合作的可能,利用好我国广西、海南等地区兰胺等速生林材。
二、政策建议
(一)采用多种形式,进一步推进化纤原料工业快速发展
采用多种形式,推进化纤原料工业的快速发展,结合行业“十一五”及中长期发展规划,从战略全局上深层次研究相关产业政策,充分利用好国内国外两个市场,两种资源的最佳组合。新上的原料项目,一定要追踪借鉴国内外最新技术,坚持先进实用,高起点、低投入,具有国内外市场竞争能力的优质产能。
(二)工贸结合,协调运作,推动国际化、现代物流商贸网络建设
目前,我国化纤原料进口量已超过1100万吨,约占世界贸易量的1/4(不计跨国公司内部贸易),这么大的商贸活动,一定要重视工贸结合,协调运作,推动国际化、现代物流商贸网络建设探求长期合同和期货交易的可能性,减缓国际市场上可能的价格波动空间。同时,随着“十一五”期间,国内原料项目的快速发展,也要高度重视相关的烯烃、芳烃、苯、二甲苯等基础石化产品信息的快速捕集和动向研究。
(三)严控能耗高、污染大、水平低的各类常规品种项目过快发展
严格控制低水平常规品种的“趋同”性超速发展,严格控制能耗高、污染大、水平低的各类项目(包括招商引资等进口项目)的建设实施。加强行业产业政策研究和投资预警系统定期,以指导行业在新时期“在发展中调整,在调整中升级”。推动化纤行业真正由数量型向效益型实施战略转变,向技术强国奋进,推进可持续发展。
(四)加速生物质工程新材料、新能源研发,建设海内外人纤浆粕基地
按照国家发改委战略部署,“十一五”期间,要切实推进生物质工程技术产业化研发,借鉴国内外高新技术,扶优扶强,突出重点,对技术研发较为成熟,市场应用前景较为广阔的要优先安排,如聚乳酸,丙二醇、竹、麻纤维等等。
(五)维护产业安全,加强政策研究,解决关税倒挂问题
加强后过渡期维护产业安全政策研究,尽快解决好化纤原料与纤维产品进口关税倒挂,影响行业健康合理发展。
在原料发展严重滞后的同时,化纤原料与其对应纤维进口关税却存在倒挂。虽然入世后,化纤原料关税也在逐年降低,但部分品种关税倒挂十分严重。例如2008年PTA承诺税率为9.7%,与涤纶纤维倒挂4.7%,到2008年降到6.5%,也倒挂1.5百分点;而CPL(已内酰胺)承诺税率已经降到9%后不再下降,而锦纶纤维已降到5%,倒挂高达4个百分点。AN(丙烯腈)与腈纶纤维倒挂1.5个百分点。原料关税倒挂,既不符合国际惯例,更不利于合纤工业健康合理、可持续发展,也不利于下游纺织、服装产业整体竞争力的提高。
(六)加强各级复合人才培养和专业技术队伍建设
摘要:纺织品从纤维到染色的加工过程中,会受到机械、化学和热学的作用,从而导致纤维损伤。每一种损伤引起的质量缺陷都会对产品的质量产生很大的影响,这些质量缺陷往往在生产过程中不易发现,而在最后染色加工中反映出来,而此时质量缺陷已无法弥补。利用显微技术观察纤维损伤,并结合生产实践经验,对质量缺陷成因作出准确的判断,能够搞清许多产品质量的疑难问题,追溯质量缺陷产生工序,控制产品质量缺陷,化解商贸质量纠纷。
关键词:染色织物;质量缺陷;成因分析;显微技术
引言
利用简便而有效的方法检测纺织品的质量,并通过检测结果的分析,推断产生质量缺陷的主要原因,一直是生产企业控制产品质量、商贸企业明确质量纠纷责任、科研机构攻克质量难关的重要手段。
在纺织品的生产和使用过程中,如果处理不当,可能会产生化学的、机械的、热学的或者由微生物引起的损伤,而每一种损伤都会对产品的质量产生很大的影响。例如由于羊毛酸性或碱性损伤,毛条出现染色不匀;由于机械损伤,染色后出现光痕和色斑;棉纤维由于受挤压而使织物产生深色斑纹;由于纤维擦伤、开裂使染黑织物出现条纹;丝织物由于纤维开裂导致织物局部变灰或者形成浅色斑纹;锦纶织物由于抗静电整理纤维熔融形成硬块等等。在通常情况下,这样的损伤在生产过程中不易发现,而在最后染色加工中反映出来,而此时质量缺陷已无法弥补,给生产企业造成不可挽回的损失,也极易引起商贸质量纠纷。
由纤维原料到纱线、坯布和染色加工过程中,纤维经受机械外力、热学和化学试剂的反复作用,这一过程中引起的纤维损伤,可归为机械损伤、热学损伤和化学损伤三大类。
1机械损伤引起的染色疵点显微分析
纺织品在整个加工过程中的机械损伤常常由磨损带来,并且往往在织物后整理阶段才显示出来,导致的灰印、光痕等染色疵点已无法弥补。天然纤维和再生纤维素纤维较合成纤维更易产生机械磨损,原因是合成纤维的耐磨性一般优于天然纤维及再生纤维素纤维,如图1所示,在锦纶与羊毛混纺制成的织物中,取出羊毛和锦纶,在显微镜下放大100倍观察,发现许多羊毛开裂,而锦纶则完好无损。
(1)羊毛纤维的机械性损伤:羊毛纤维的机械性损伤来自剪毛、洗毛及梳毛等加工过程及虫蛀,使纤维开裂露出纺锤形细胞或毛束状[1],如图2和图3所示。
原毛在洗毛过程中,由于洗槽与洗槽之间的输送设备有缺陷,可能使羊毛纤维受毡化或撕扯而导致机械损伤。这种损伤在整理后的织物上不易发觉,而在羊毛纺纱过程形成机械破损或回收毛中出现的毛刷状开裂则较为明显。
羊毛纤维易被织物蛾、毛皮甲虫及地毯甲虫蚕食,在纤维边缘出现新月形缺口,而在大多数情况下,纤维的一头会被咬掉[2],如图4、图5所示。
羊毛纤维开裂,被染成深色后易出现光痕和色斑,如图6和图7分别为羊毛纤维开裂织物染色后出现亮纹和色斑。
(2)蚕丝的机械性损伤
天然桑蚕丝和柞蚕丝在从脱胶到染整的整个生产过程中的挤压摩擦等机械作用都非常敏感,尤其是染色和脱胶的湿态下,更易磨损。
蚕丝织物的纤维磨损导致织物局部灰化(也称为白化)或形成浅色斑,原因是纤维被刮伤或开裂后,织物对入射光产生漫反射,破坏了真丝优美的光泽。
从织物灰化处取出纤维,放在显微镜下,可清晰地观察到纤维开裂、外层剥落或被溶解的现象,如图8所示。
(3)棉和粘胶纤维的机械性损伤
棉纤维的机械性损伤主要是在湿态下的擦伤和由于折叠受挤压出现缺口和裂纹,分别如图9和图10所示。纤维受挤压产生的损伤在光学显微镜下不易观察到,而在电子显微镜下则十分清晰。擦伤纤维染成黑色后织物表面出现亮纹,如图11所示。而挤压受损纤维,由于其结构变化,染色比未受损纤维更深,织物表面会出现深色折痕线,如图12所示。
再生纤维素纤维经受机械外力作用而磨损现象较易发生,例如在染色过程中,由于转笼的作用导致纤维损伤,同样引起织物灰化,并且退染和重染都不能消除这种疵点,相反只能加重[1]。
2热学损伤引起的染色疵点显微分析
热学损伤主要发生在合成纤维织物中,由于合成纤维具有热塑性,故常利用这一性能进行纺、织、染和服装加工,如定形和变形加工。在各个工序生产过程中对合成纤维的软化温度范围予以充分考虑,才可避免不可逆的质量变化。合成纤维发生热损伤可能是直接受热引起的,如加热和熨烫;也可能是间接受热引起的,如摩擦和撞击使纤维产生热机械磨损。
2.1直接受热引起的热损伤疵点
合成纤维直接受热加工的工序有定形、烧毛、熨烫等工序。
(1)定形过程的热损伤:合成纤维为使形态稳定,通常要实施热定形,保持织物平整和尺寸稳定,这些热定形经常使纤维出现热变形和截面结构的变化,如图13和图14所示。图13的纤维取自机织物中的经纬纱交叉处的纤维,图14的纤维取自假捻法形成的涤纶变形丝。定形加工只要定形温度、张力和时间保持稳定,这些局部轻微的纤维变形不会对染色均匀性带来影响。但温度等参数的变化往往不能完全避免,图14中涤纶纤维变形加工后由于横截面变化并不相同,变形严重的纤维染色更深,利用这一特点可在变形加工中检测温度的变化。
(2)烧毛过程的热损伤:合成纤维织物在烧毛时不燃烧,但会形成熔珠,而熔珠的染色特性完全不同于纤维,如图15和图16所示。故合成纤维织物烧毛时工艺参数尤其要注意控制,特别是合纤与天然纤维、再生纤维素纤维混纺织物和氨纶包芯纱织物烧毛时,必须充分考虑合成纤维熔融的特性(混纺织物和包芯纱织物中合纤的这一特性容易被忽略),例涤/毛染色织物,在烧毛工艺后,当熔珠还比较柔软,容易变形时立即进行修剪,以消除熔珠并防止熔珠被压[1]。否则,纤维在没有被适当冷却,而被压辊碾过,在张力和压力作用下,便会出现比熔珠更坏的情况,熔珠被压成薄片。
(3)熨烫过程的热损伤:合成纤维织物对熨烫过程中的过热特别敏感,熨烫时温度过高并施以加压,合成纤维被压成薄膜,织物上产生似油漆般的光斑。
2.2间接受热引起的热损伤疵点
合成纤维由于摩擦和撞击导致机械性损伤,不同于天然纤维和再生纤维素纤维的机械性损伤,还伴随着热学作用,形成热机械损伤,使纤维屑从纤维表面剥落或有毛绒感、纤维间粘连或变形,染色后织物出现条纹、光斑等,如图17和图18所示。图17是腈纶针织物上出现与编织方向一致的纵向灰色条纹,此处纤维经显微镜检验发现纤维被部分磨损并压扁,进一步分析疵点原因是纱线上油不足而导致纱线过度摩擦,图18是黑色涤纶织物出现的“梭子印”或称为“经斑痕”,是经组织点形成的小点亮斑,用显微镜对亮斑处取出的经纱中纤维检验发现,纤维被压扁、相互粘合、开裂,是纱线受梭
子撞击导致的热损伤引起的[1]。
3化学损伤引起的染色疵点显微分析
纤维在前处理和染整加工中会遇到酸、碱或含氯化学试剂等的作用而引起损伤。
3.1酸性损伤引起的染色疵点显微分析
(1)羊毛纤维酸性损伤:羊毛纤维耐酸性较强,但在羊毛炭化时工艺不合理或者在强酸性染浴中长时间沸腾,羊毛纤维仍然有相当严重的损伤,而且损伤后的羊毛纤维耐酸性下降,纤维变脆,对摩擦和受压等机械作用变得非常敏感。羊毛纤维如果酸性损伤较为轻微,直接用显微镜检验较难判定,因为纤维内部结构破坏,其鳞片还能基本完好地保留。在羊毛纤维酸性损伤初期,可结合kv膨润反应检测羊毛纤维的酸性受损,具体做法是:将几根羊毛纤维放在显微镜载玻片上,滴上氢氧化钾胺(将20g苛性钾加入50ml浓氨水,小心摇动和冷却配制而成)盖上盖玻片,放在显微镜下观察泡状物形成时间,若1min~2min形成,则受酸性损伤,如图19所示;10min后形成,泡状物数量较少,则为完好羊毛;若约30min后形成则受碱性损伤[2]。
(2)锦纶纤维酸性损伤:合成纤维一般都有较强的耐化学腐蚀性,因此合纤出现化学损伤的可能性比天然纤维要小得多。合纤中最常见的化学损伤是锦纶的酸性损伤,经常出现在锦纶织物染色时,在染浴中加入未经稀释的浓甲酸而导致的酸性损伤。受酸性损伤的锦纶织物上有光斑、发脆、发硬甚至于破洞。
3.2碱性损伤引起的染色疵点显微分析
含硫蛋白质纤维对于碱性物质是非常敏感的,尤其是在加热处理情况下更明显。因此,羊毛的碱性损伤情况特别常见。羊毛碱性损伤导致毛条染色不匀,织物出现染斑,纤维强度下降。蚕丝与羊毛相同也是蛋白质纤维,与羊毛不同的是茧丝的外层是丝胶而非鳞片。丝胶与丝素相比,质脆且没有弹性,但丝胶覆盖着丝素具有漂亮的光泽,作为纺织材料的蚕丝是丝素部分,丝胶要在弱碱性液中接近沸腾的温度处理与丝素分离,故蚕丝的化学损伤中,碱性损伤最常见。羊毛与蚕丝的碱性损伤,可用pauly(对氨基苯磺酸)试剂染色后显微镜观察鉴别。碱性损伤羊毛纤维用pauly着色后染成橙色,并且产生剧烈的膨润反应,还会出现鳞片被破坏或者被掀开,纤维呈现卷曲状,如图20所示。碱性损伤的蚕丝,同羊毛的情况相同,也可用pauly试剂,脱胶后受损伤的蚕丝pauly反应变成橙红色,而完好纤维呈现黄色。但是,丝胶的pauly反应也呈现橙红色,如图21所示,所以呈现橙红色的蚕丝,必须用显微镜观察其是否已脱胶,只有在没有丝胶的情况下的橙红色蚕丝,才能确定是碱损伤。
pauly反应不仅用来检验碱性损伤,还可用在酸性损伤和剥鳞羊毛的检验中,反应后纤维呈现的颜色也相互交叉,在实际应用中需要分清情况和具有一定的经验,才能作出正确的判断。
pauly反应原理:羊毛中的芳香族氨基酸与重氮对氨基苯磺酸反应生成红色染料。羊毛中的这种氨基酸只在鳞片下的纺锤形细胞层中发现,所以只有鳞片受损或剥鳞后的羊毛纤维,这种染色反应才能发生[3]。
pauly反应试剂的配制:2g对氨基苯磺酸(分析纯)加入3ml蒸馏水,再加入2ml浓盐酸,然后慢慢滴入亚硝酸钠溶液(1g亚硝酸钠加入2ml蒸馏水),让其慢慢重氮化(10min~15min)制得重氮对氨苯磺酸,将沉淀的重氮对氨苯磺酸用玻璃过滤器过滤,加入50ml10%的碳酸钠溶液,当其完全溶解,加入50ml水和冰块。由于重氮化合物溶液不稳定,溶液温度不能超过5℃,而且溶液在制备后要立即使用,用于制备重氮化合物的蒸馏水、亚硝酸钠溶液及碳酸钠溶液都应冷藏。
羊毛与pauly试剂反应操作要点:羊毛样品必须保持湿润,样品在反应前先浸在蒸馏水中,经过离心脱水或挤压脱水以后,样品放入冷藏的重氮化合物中处理10min后,用冷藏蒸馏水冲洗干净,再经过离心脱水或挤压脱水后,放在空气中或60℃的干燥箱中干燥。
蚕丝与pauly试剂反应操作要点:与羊毛纤维操作要点基本相同,但反应时间不能多于1min~2min。这是因为蚕丝不同于羊毛,它没有鳞片层,只有较薄的丝蛋白皮层,如果反应时间较长,特别是如果温度太高,试剂将穿透表层,进入纤维内层。
如果经验不足,为了保证结果正确,可用已知完好的纤维和受损纤维样品进行平行试验。受损羊毛制备,可把羊毛放入1g/l~2g/l的碳酸溶液中煮沸;受损脱胶蚕丝制备,可把生丝放入ph值大于10的皂液中脱胶取得[4]。
4综述
纺织品在加工过程中动态与累积的损伤和结构不匀,引起的隐蔽性质量缺陷,可利用显微技术和显微+化学显色技术,把隐性的质量疵点转化成显性结构特征,并从实际发生的疵点中取出纱线和纤维对其结构和生产工艺分析,建立疵点与结构特征间的关系,使隐性质量缺陷在织物形成不可弥补的疵点之前得以控制。需要特别说明的是,在实际生产中,质量缺陷引起的原因是多方面的,在利用显微技术同时,还需分析人员对原料性能、结构和生产工艺有透彻的了解和丰富的检测经验,甚至有时还需要分析灵感。
利用显微技术观察纤维结构的缺陷,并结合生产实践经验,对质量缺陷成因作出准确的判断,能够搞清许多产品质量的疑难问题。利用显微技术判别质量缺陷成因,这一探索有四方面意义:一是操作方法准确方便,仪器设备成本低,可推广性强;二是对于隐蔽性缺陷成因的分析具有无可替代性;三是对于多工序纺织品生产质量缺陷的追溯成为可能,化解商贸质量纠纷;四是能把企业生产中典型的质量缺陷案例挖掘提炼出来,为纺织品生产、贸易的工程技术人员和质量控制专业人员提供技术支持。
参考文献:
[1]karlmahall.张嘉红,译.纺织品质量缺陷及成因分析——显微技术法[m].北京:中国纺织出版社,2008:26,26-27,31,34,37.
[2]kraisp,viertelo.untersuchungenüberdiever?nderungdeswollhaaresw?hrendseinerverarbeitungbiszumfertigenstreichgarntuch[r].forschungshefte14und15,deutschesforschungsinstituttextilndustreidresden,1993.
[3]agstera.f?rberei-undtexilchemischceuntersuchungen[m].berlinheidelbergnewyork:springer-verlag,1967:383.
【关键词】组织工程学;面部凹陷;面部皱纹;注射
【Abstract】Objective
Toreviewclinicaldataoftheinjectingsolutionwhichcontainalotoffibroblaststotreatfacialdepressionin59cases,toanalyzepracticalimprovementeffectiveofdepressioninface,andtosummarizetreatmentexperiences.MethodsSamplesofnormalskinwerecollected.Themeansofcellculturewereusedtomaketheinjectingsolutionwhichcontainalotoffibroblasts.Thesolutionwasinjectedintofacialdepressionandwrinklearea.Eachtimedoseis2~6ml.Thedoseusedvariedaccordingtoinpidualpatient.Injectingintodermallayerisappropriate.ResultsAnexcellentimprovementoffacialwrinklewasobtained.Thefacialdepressionwascorrectedinthirtydaysafterinjecting.Edemainskinoccasionallyappearedthissymptomdisappearedin2~48hlater.ConclusionSkintissueengineering——theinjectingsolutionwhichcontainsalotoffibroblasts,totreatfacialdepression,isasafetechnique,whichcanconfirmthereliabilityinreducingfacialwrinklesandfillingconcavescar.Theresultsaresatisfactory.
【Keywords】tissueengineering;facialdepression;facialwrinkle;injection
随着年龄的增大,人体皮肤逐渐变得没有光泽并失去弹性,最后形成皱纹。也可以由于意外伤害而造成皮肤凹陷性瘢痕。以前治疗面部凹陷性瘢痕多采用注射牛的胶原蛋白,但维持时间不长,甚至造成皮肤表面出现变态反应,副作用比较大。为了解决变态反应对人体造成的伤害,有些医院采用自制皮制成胶原蛋白注射,但制备过程中需要大量皮肤,注射后仍会被肌肉组织很快吸收。近年来许多人采用注射肉毒素来治疗面部皱纹,但仍维持时间短,治疗效果不理想。
本文采用现代组织工程学技术针对上述现有技术所存在的不足而提供一种除皱和填充皮肤凹陷性缺损的注射液(国家发明专利申请号:2004100660291.X),经临床应用后效果满意,报告如下。
1材料与方法
1.1材料
1.1.1组织来源全部取自我科患者的正常皮肤,男9例,女50例,年龄23~58岁,取皮部位为耳后、上臂内侧、大腿内侧、上眼皮或下眼袋。
1.1.2主要试剂(1)DMEM培养基(GIBCOBRL美国);(2)胎牛血清(GIBCOBRL美国);(3)0.25%胰蛋白酶。
1.2方法
1.2.1成纤维细胞的培养用碘伏对受术者耳后、上臂内侧或大腿根部消毒,也可以对拟切除的下眼袋或瘢痕部位进行消毒,然后铺无菌巾。用2%利多卡因局部浸润麻醉;用手术刀将2mm×2mm全层皮肤取下,放入组织保存液中;将取下的皮肤组织块置于培养皿中,加入2ml浓度为0.25%的胰酶/EDTA液,置入CO2孵箱中,37℃下保存30min,使皮肤组织消化;在少量胎牛血清中将标本切成1mm3左右的组织块置于培养瓶中,在95%空气、5%CO2、37℃、饱和湿度条件下培养6~8h,使组织块牢固地黏附在瓶壁上;然后加入含15%胎牛血清的DMEM培养基适量,继续培养,3~4天换液1次;2~3周后,原代细胞生长成单层,用0.25%胰蛋白酶消化后,按1∶3的比例传代培养,然后每2~3天换液1次,每4~5天分种传代1次。将体外传代至第4~6代的成纤维细胞取5000~8000万个加入2~6ml浓度为0.9%的氯化钠溶液中,配制成注射液。
1.2.2对面部皱纹及凹陷的注射方法取配制成的含成纤维细胞的注射液适量,注入面部皱纹或瘢痕凹陷区域,注射的量根据皱纹的多少及瘢痕凹陷区域的面积决定,一般为2~6ml。注射需沿皮肤凹陷部位进针,边推溶液边均匀退针,要求注射在真皮乳头层内,注射到皮肤发白隆起为宜。
1.2.3疗效评判标准评判标准分为优、良、差三级。患者注射30天后由操作者与患者共同判定。优:完全达到填平效果,看不到凹陷,患者满意。良:部分达到填平效果,尚能看出凹陷,患者比较满意。差:未达到填平效果,仍可见明显凹陷。
2结果
59例患者中,53例皱纹(额头纹、鱼尾纹、手背纹、唇纹、鼻唇沟等)患者,优53例;面部瘢痕6例,优4例,良2例。总优良率100%。祛除皮肤凹陷性缺损的注射液注射后局部稍有肿胀,一般2~48h自然消退。59例患者中无感染,无皮下出血发生。随访2~5年,患者治疗后美容效果显著,表情自然,而且保持时间长久。
3讨论
3.1皮肤组织工程学技术—祛除皮肤凹陷性缺损的注射液祛除皱纹填平凹陷的原理随着年龄增长,皮肤出现衰老。真皮结构的改变是皮肤衰老的主要原因[1]。衰老真皮厚度变薄,密度降低[2]。真皮中含有胶原纤维和弹力纤维,胶原纤维维持着皮肤的韧性,弹力纤维则保持着皮肤的柔软。体内新陈代谢中,胶原纤维和弹力纤维不断衰老,被胶原酶和蛋白水解酶等酶类清理破坏掉,同时成纤维细胞又产生新的纤维来代替它们。随着时间的推移,这种新陈代谢平衡会被打乱,随着年龄的增长,成纤维细胞对抗酶的破坏力的能力降低,胶原纤维和弹力纤维的数量和质量也随之下降,表皮和真皮的交界原有的胶原纤维和弹力纤维的交联结构开始衰退松散,表皮和真皮越来越倾向于分离,有时甚至完全分离。失去了交联结构支撑的表皮就会在重力作用下下垂,于是额部、颞、眶区整体下滑出现皱纹。胶原是愈合过程中细胞生长的依附物和支持物,能诱导细胞增殖、分化和移行。祛除皮肤凹陷性缺损的注射液注入面部皱纹及瘢痕凹陷区后,已经老化、受损导致皱纹出现的胶原蛋白脱水收缩,胶原降解酶降解,清除衰老的胶原,新注入的成纤维细胞即开始产生胶原纤维蛋白,修复表皮和真皮交界面的衰退松散的交联结构,重新排列出自然状态的胶原纤维,最终使衰老受损的皮肤得以重新修复,达到消除皱纹的目的。
3.2祛除皮肤凹陷性缺损的注射液的应用前景本法是目前注射类祛皱和填充皮肤凹陷缺损方法[3~5]中最有发展前景的方法。与以往的方法比较,注射肉毒素[3]治疗面部皱纹维持时间短,欲保持较长时间需要重复注射。胶原蛋白注射也存在维持时间短的缺点[4],而注射自身脂肪涉及到脂肪细胞存活及液化的问题[5]。比较而言组织工程技术较好地解决了上述方法的不足之处。组织工程学是近10年来发展起来的一门新兴学科,旨在研制开发能够修复和改善损伤或缺失组织之功能形态的人造组织或器官。1987年美国科学基金会在华盛顿举办的生物工程小组会上提出组织工程这个名词,1988年被定义为“它应用生命科学与工程科学的原理与方法,在可控、可重复条件下,通过哺乳动物、人类(负损患者自身)特定细胞在网络构架的体外培养及体内移植,形成具有特定功能的组织和生物替代物。”组织工程对于医学的发展与保持人类健康有着重大的意义[6]。许多国家正在投入资金实现其商品化,美国已形成价值几十亿美元的产业,培育的骨骼、软骨、血管、皮肤以及各种组织正在进行体内试验。可靠的细胞来源是组织工程研究的首要前提,本文去除皮肤凹陷性缺损的注射液仅需切除2mm3的皮肤组织块,故细胞来源在临床应用上不成问题。接下来,细胞的培养与扩增技术成熟、可靠,制备注射液也没有问题,需要注意的是在某些特定的环境中应用的组织只有在特定的环境条件下培养才能符合临床应用的要求。即研究组织工程中细胞培养与扩增条件时,应当重视在与生理环境类似的条件下的培养,这样才有实用价值。
3.3祛除皮肤凹陷性缺损的注射液制备和使用方法本文公开了这种祛除皮肤凹陷性缺损的注射液及其制备方法和使用技术,由5000~8000万个皮肤成纤维细胞和2~6ml浓度09%的氯化钠溶液组成。该注射液的制备方法,是将来源于患者自体皮肤成纤维细胞经体外培养和扩增,再按照每5000~8000万个成纤维细胞加入2~6ml浓度09%的氯化钠溶液,制成注射液。
3.4本法优点本发明的优点在于采用患者自身的皮肤细胞在体外经过培养、扩增后再次注射到需要进行修复的部位。该注射液在这些部位产生胶原纤维蛋白从而使皱纹和瘢痕修复,恢复皮肤弹性并嫩滑美观。由于本发明使用的皮肤组织取自患者自体,无排斥反应和毒副作用,被治疗者用过后美容效果显著,表情自然,而且保持时间长久。更重要的是,本技术创造了“青春银行”的概念,即被治疗者的成纤维细胞样本将能像重要档案一样,长期储存起来,等若干年后皮肤出现老化症状时,取出被治者年轻时所储存的成纤维细胞重新培育扩增,这样所使用的成纤维细胞功能相对会更强,注射到所需的部位后,祛皱嫩化皮肤的效果就更好,因而储存越早效果越好(幼儿时期即可开始)。
综上所述,皮肤组织工程学技术—祛除皮肤凹陷性缺损的注射液是一种很有发展前景的组织工程技术。
参考文献
1RohrerTE.Softtissuefillersubstances.CurrProbDermatol,2001,13:54-60.
2李卫,元发芝.皮肤衰老及抗衰老研究进展.中华医学美学美容杂志,2004,1:60-61.
3LangerR,VacantiJP.Tissueengineering.Science,1993,260:920-926.
4秦军侠,黄靖西.肉毒毒素祛除面部皱纹3000例.中国实用医学月刊,2004,8:696-697.