Заделка гкл швов: Заделка стыков гипсокартона — как клеить серпянку и наносить шпаклевку

Заделка стыков гипсокартона — как клеить серпянку и наносить шпаклевку

Один из основных этапов подготовки гипсокартонной конструкции к финишной отделке – это заделка швов. Процесс этот простой, если строго придерживаться рекомендаций производителей гипсокартона. Если хотя бы на шаг отступить от технологии, то самый простой дефект, который появится в процессе эксплуатации – это трещина на стыке двух листов. Поэтому заделке стыков гипсокартона необходимо уделять особое внимание.

Материалы и инструменты

Что потребуется для заделки стыков?

Из инструментов:

• Два шпателя: один широкий, второй узкий. Первым будет наноситься шпаклевка на швы, вторым этот материал будет поддеваться из емкости и наносится на рабочую кромку первого шпателя.
• Чистая посуда для шпаклевки.
• Валик или кисточка для нанесения грунтовки.
• Рубанок, с помощью которого будут срезаться кромки (фаски краев) листов. Этот инструмент необходим еще на стадии монтажа. Как только листы уложены, использовать его невозможно.
• Наждачная бумага для шлифовки.

Из материалов:

• шпаклевка;
• лента серпянка или армирующая лента из бумаги;
• грунтовка глубокого проникновения для работ с гипсокартонном – выбирайте акриловый материал для внутренних работ.

Что касается выбора шпаклевки для стыков листов гипсокартона, обратите внимание на следующее:

• Во-первых, необходим раствор именно для ГКЛ.
• Во-вторых, лучше всего подойдет универсальный вариант. Этот материал используется и для выравнивания, и для финишной отделки.

Можно купить два вида: выравнивающий (с крупными зернами) и финишный (мелкодисперсный). Первым заполняется стык, вторым проводится отделка под финишную облицовку. То есть, два варианты приемлемы, кому как удобно.

Единственное, на что хотелось обратить внимание, это состояние самого материала. Они выпускаются в сухом виде. Это смеси, которые необходимо развести водой в пропорциях, указанных на упаковке. Есть готовые растворы, но они дороже.

Специалисты же рекомендуют использовать для заделки стыков гипсокартона шпаклевки от компании «Кнауф». Это растворы «Унифлот» или «Фугенфюллер».

К содержанию↑

Условия проведения работ

Существуют определенные условия, при которых конечный результат будет только положительным.

• Во-первых, это касается температуры внутри помещения. Она должна быть не ниже +10С. При этом продолжительность температурного режима должна выдерживаться на всем сроке проведения данного типа работ. То есть, скачки температуры неприемлемы.
• Во-вторых, запрещены сквозняки. Открывать окна и двери при заделке стыков гипсокартона нельзя.
• В-третьих, есть определенные ограничения, которые касаются влажности внутри комнаты. Поэтому монтаж гипсокартона и заделка его швов может производиться только после заливки напольной стяжки, выравнивания потолка и других мокрых процессов. А дело все в том, что повышенная влажность – это причина, по которой шпаклевка будет плохо скрепляться с гипсокартоном.
• В-четвертых, крепление листов ГКЛ к металлическому каркасу должно быть проведено по всем правилам. Слабое крепление – это причина отслоения листа от каркаса, а, значит, трещина на стыке при любых малейших нагрузках. Ни шпаклевка, ни лента серпянка не помогут.

К содержанию↑

Процесс заделки швов

Фаску на кромках гипсокартонного листа делают специально, тем самым расширяя стык. Так вот эту канавку сначала надо прогрунтовать. Это делается для того, чтобы упрочить открывшийся слой гипса, плюс увеличить адгезию поверхности кромки.

После высыхания стык заполняется шпаклевкой до краев. Сразу же устанавливается лента серпянка. По сути, серпянка – это армирующий каркас. На вид она похожа на медицинский бинт, но изготавливается из полимера.

Чтобы приклеить серпянку на гипсокартон, ее необходимо укладывать на мокрый шпаклевочный раствор. Она ровно монтируется посередине, закрывая равномерно кромки двух сопряженных листов ГКЛ. После чего необходимо дать время, чтобы шпаклевочный слой хорошо просох. Далее, наносится еще один слой шпаклевки.

После его высыхания проводится шлифовка обработанных участков наждачной бумагой. И последний этап – грунтовка. На этом можно считать, что шпаклевка стыков гипсокартона закончена.

Итак, в этой статье мы постарались ответить на несколько вопросов: как и чем шпаклевать стыки гипсокартона? Процесс этот несложный, в этом вы сами смогли убедиться, прочитав стать и посмотрев видео. Предлагаем немного подискутировать на эту тему. Ваши комментарии нам очень интересны.

Автор статьи

Поделись статьей с друзьями:

Заделка швов гипсокартона бумажной, стекловолоконной, самоклеющейся лентой.

Шпаклевка швов гипсокартона гипсовой смесью

ЧЕМ ЗАДЕЛАТЬ ШВЫ ГИПСОКАРТОНА?

Рассмотрим существующие способы заделки швов. В зависимости от того, какой вид шпаклевки используется, применяется обработка стыков либо с использованием армирующей ленты, либо без нее.

Подготовка поверхности
В любом случае поверхность перед обработкой необходимо вначале подготовить:

• На краях стыка обеих плит с помощью инструментов (рубанка или ножа) сделать фаски под углом 45°.

• Убедиться в качественном монтаже плит: они должны находиться в одной плоскости, шурупы в местах крепления слегка утоплены в плиту.

• Очистить места стыка от частиц пыли и гипса.

Приготовление шпаклевочной смеси

Затем следует подготовить шпаклевочную смесь. Компания Siniat в этом сегменте предлагает шпаклевку PLATO Filler, которая отличается высоким качеством и обладает прекрасными характеристиками: пластичная, не дает усадок, не образует трещин и длительное время сохраняет свои рабочие свойства.

Смесь PLATO Filler следует медленно высыпать в емкость с чистой водой, придерживаясь пропорции 10 кг смеси на 6 л воды. Далее медленно перемешивать до получения однородной консистенции. Через 5 мин необходимо провести повторное перемешивание.

Внимание! После перемешивания добавлять воду или сухую смесь в раствор не рекомендуется.

Нанесение первого слоя шпаклевки

После приготовления смеси можно приступать к нанесению первого слоя шпаклевки. Для этого распределяем ранее приготовленную массу в направлении, перпендикулярном линии соединения двух плит. При этом стараемся вдавливать смесь вглубь стыка и тщательно заполнять всю щель. Далее, следует одним непрерывным движением разгладить шпаклевку вдоль всего шва.

Эти операции являются общими для обработки швов, независимо от того, планируется ли использование армирующей ленты или нет.

Как и чем заделывать швы в гипсокартоне?

Главная / Монтаж, ремонт, уход / Выравнивание / Заделываем швы в гипсокартоне

При создании фигур или простых конструкций из гипсокартона, возникает множество соединений деталей и швов. Естественно, что в таком виде, поверхность никуда не годится. Необходимо все эти стыки чем-то заделать.

У многих листы ломаются, не выбрасывать же их после этого. Нет, они пойдут в дело. Необходимо просто обрезать место излома достаточно ровно, и соединить поврежденный лист с новым. Иногда просто соединяются два отрезанных листа.

Требуется выравнивание того места, где они сходятся. А вот как правильно, и чем, заделать такие швы в гипсокартоне, знают далеко не все. Чтобы избежать ошибок в отделке и подготовке поверхностей к дальнейшей работе, рассмотрим наиболее простые и популярные способы это сделать.

Шпатлевка с сеткой

Перед началом работы, нужно проверить имеющийся инструмент. Его понадобится немного:

• Шпатель любой ширины, хотя в углах и на переходах уровней, легче будет работать узким инструментом.
• Сетка для армирования стыков, или серпянка, если проще.
• Бумажная лента с перфорацией
• Шпаклевочная смесь.
• Тара, в которой будет замешиваться смесь

После этого, можно переходить к заделке мест соединений деталей конструкции.

Способ, который предлагается компанией Кнауф, и имеет статус «официального», подразумевает использование смеси для заделки соединений в гипсокартонных конструкциях и швов, под названием «Фугенфюлер».

Смесь эта, хоть и хороша, но, далеко не идеальна. При ее использовании, с большой вероятностью, при изменении влажности в помещении, или при самых небольших деформациях покрытия, шпаклевка на месте смыкания деталей, может запросто растрескаться.

Ее можно использовать в тех случаях, когда есть твердая уверенность в том, что подобных вещей не произойдет.

Гораздо прочнее, хотя и значительно дороже, смесь от того же производителя, но с названием «Унифлот». Это шпаклевка, разработанная специально для стыков, и ее характеристики гораздо лучше, чем у «Фугенфюлера». Для работы по такому методу, понадобится самоклеющаяся сетка из стекловолокна или винила. Она продается в небольших рулонах, и очень удобна в использовании.

Первым в ход идет шпатель и немного шпаклевки. Ее нужно равномерно нанести на место соединения листов и добиться полного заполнения его смесью, и выровнять шпателем.

Когда стык, заполненный шпаклевкой подсохнет, можно наклеивать серпянку. Она должна лечь ровно посередине так, чтобы с обоих сторон от него, оставались равные края сетки.

Далее, поверх сетки, наносится еще один слой шпаклевочной смеси. После его высыхания, он затирается теркой и работа закончена.

Шпатлевка с бумажной лентой

Гораздо прочнее, получится шов, который оклеивается не сеткой, а бумажной лентой с перфорацией. С ней и соединение двух деталей получается аккуратнее, и прочность его возрастает.

Сперва следует нанести шпатлевку, как и в предыдущем способе. Пока она сохнет, занимаемся армирующим материалом.

В зависимости от производителя, армирующая лента для гипсокартона, может потребовать предварительного замачивания в горячей воде перед применением. Обязательно учтите время, необходимое для ее намокания.

Лучше, вообще любую ее разновидность хорошенько промочить водой. Далее, нужно нанести ровный и не очень густой слой клея ПВА на поверхность бумаги. Делать это, лучше всего кистью с не очень жесткой щетиной.

Отрезанная и намазанная лента складывается клеевым основанием внутрь, как при наклеивании обоев. Готовая полоска откладывается, а за ней идет следующая. Так делается до тех пор, пока не наберется нужное количество для заделки тех стыков, которые планируется выровнять за раз.

Высохшая поверхность шва нуждается в затирке. Сделать это несложно, применяется терка для шлифовки. После этого, сам стык необходимо тоже промазать клеем, и немедленно наклеить на него ленту. Разравнивать ее нужно при помощи шпателя. Следите за тем, чтобы не слишком сильно на него давить, так как он может порвать ленту.

Когда лента высохнет, она примет форму шва и станет значительно тоньше. Теперь можно обработать стык шпаклевкой еще раз, и еще раз его зашлифовать теркой.

Несмотря на кажущуюся непрочность соединения, бумажная лента для швов гипсокартона, намертво скрепляет два листа гипсокартона между собой. После приклеивания ленты, шов гарантированно не растрескивается.

Обработка неровных краев листов

Если лист обрезался, или был сломан, а потом обрезан по краю, его перед применением необходимо подготовить. Зачем, как и почему – ответим дальше.

Если обратить внимание, то на краях всех гипсовых листов, можно заметить скругление, или уменьшение толщины листа. Это сделано не просто так, а для совершенно конкретной цели – заделки стыков листов.

В углубление, которое получится, если соединить краями два листа, наносится шпаклевка при выравнивании. Она образует ровный и крепкий слой, если немного «заходит» на площадь листа, а не только находится в самом стыке. Вот чтобы такое углубление сделать, и нужно подготовить обрезанные гипсокартонные детали.

Все очень просто – нужен рубанок для гипсокартона или острый нож. Или тем, или другим, необходимо сныть фаску, по краю детали, под углом в 45 градусов.

Теперь, если приставить такую деталь к другой, пусть даже и с фабричной кромкой, образуется углубление, которое заполнится шпаклевочной смесью при выравнивании, и в результате, шов будет крепче.

Заключение

Использование армирования при заделке стыков или швов на поверхности гипсокартонных конструкций, немного увеличивает время их отделки.

Но, пренебрегать таким усилением не стоит. Без сетки или ленты, швы могут запросто растрескаться уже через небольшое время после ремонта.

Чтобы избежать подобных ситуаций, и придумали армирование. Хорошо, если трещина окажется под наклеенными обоями, а если нет? А переделывать всю работу, из-за пары сэкономленных часов, просто нерационально.

Правильная заделка швов гипсокартона для начинающих

Заделка швов гипсокартона — актуальная проблема внутренней отделки помещений. Данный материал широко используется для выравнивания поверхности стен и потолков, а также создания подвесных потолков и перегородок, но неаккуратный стык листов может сказаться на внешнем виде отделки. Только знание принципов и правил подготовки к финишной отделке позволяет придать помещению нужную привлекательность.

Зачем заделывать швы

Места соединений листов гипсокартона — проблемный участок. Во время монтажа могут возникать сложности:

1. Торцы могут крошиться и ломаться в случае механических воздействий.
2. Края листов в месте стыка подвергаются деформации (выгибаются).
3. При перепадах температуры изменяет свою ширину, что приводит к появлению трещин на финишной отделке, вздутию краев листа.
4. В незаделанном зазоре скапливается влага, что вызывает появление пятен и отслоение финишного покрытия, а также образование плесени и грибов.
5. Неточности в стыке делают поверхность стен и потолков неровной.

Таким образом, отсутствие надлежащей заделки зазоров между листами гипсокартона приводит к повреждению финишного покрытия, постепенному разрушению самого материала, ухудшению его внешнего вида. Важно качественно заделывать стыки при подготовке поверхности к покраске.

Заделка швов гипсокартона включает в себя несколько требований:

1. Правильность монтажа гипсокартона. Первостепенную роль играет точное расположение профилей и жесткость каркаса. Стык должен приходиться на средину площадки П-образного профиля (т.е. края должны опираться на жесткую площадку), а обрешетка должна иметь достаточную стабильность. В противном случае края листа будут деформироваться, а шов расходиться от колебаний покрытия.
2. Надежность крепления гипсокартона. Шов будет расходиться из-за недостаточно прочного крепления листов к профилям каркаса.
3. Точность выравнивания. Любые ступеньки в месте соединения ухудшают состояние и качество шва.
4. Ширина. Зазор в месте стыка не должен превышать 7-10 мм. Широкий шов заделывать сложнее.
5. Наличие фаски. Она необходима для увеличения площади в зоне стыковки и улучшения адгезии. Стандартные листы с качественной заводской фаской. Самодельная обработка необходима после разрезания гипсокартона.

Указанные требования обязывают выполнять заделку надежно и качественно. Без нее невозможно обеспечить привлекательный вид и долговечность гипсокартонной конструкции.

Необходимые материалы

Заделку швов гипсокартона можно осуществить с помощью следующих материалов:

1. Бумажная лента. Она представляет собой армирующую полоску, изготавливаемую из высокопрочной бумаги с волокнистыми добавками. На ленте выполнена продольная канавка, позволяющая обеспечить ровный изгиб при отделке углов. Для повышения надежности грунтовки выпускаются варианты с перфорацией. Известные марки бумажных армирующих лент — Knauf, Sheetrock, NextBuild.
2. Серпянка. Это самоклеящаяся лента в виде сетки из синтетических нитей. Ее главный плюс — простота использования. Недостатки — недостаточная прочность, удлинения при растяжении, склонность к растрескиванию. Серпянка применяется в основном для продольных швов.
3. Шпаклевка. Используется 2 вида шпаклевки — стартовая и финишная. Первый тип необходим для заполнения зазора, а второй для выравнивания стыка. Наибольшей известностью пользуется гипсовая шпаклевка, реализуемая в виде сухой смеси. В частности, качественный материал изготавливается компанией Knauf. Модификации Унифлот имеют полимерные добавки, дающие возможность повысить влагостойкость швов. Специально для гипсокартона изготавливаются шпаклевки Knauf Fugen.
4. Грунтовка. Для гипсокартона подходит грунтовка глубокого проникновения акрилового типа. Обычно это белая или бесцветная жидкость, которую можно мазать тонким слоем кисточкой или валиком. Качественные грунтовки выпускает Knauf — Тифенгрунт (для подготовки к покраске, наклейке обоев), Бетоконтакт (под кафель). Можно использовать и другие материалы — Церезит 117, Универсал.

Для заделки швов в углах помещения рекомендуется использовать специальные материалы. Качество обеспечивается благодаря использованию перфорированных пластиковых или металлических уголков. Они устанавливаются вместе с бумажной лентой.

Необходимые инструменты

Для проведения работ своими руками используются следующие приспособления:

1. Рубанок-рашпиль (обдирочный рубанок). Предназначен для выравнивания и зачистки краев листов. Для гипсокартона используются обдирочные и кромочные инструменты. Первый вариант — это металлическая колодка с ручками, имеющая снизу терку. Второй тип — специальные ножи, позволяющие срезать фаску под нужным углом.
2. Шпатели. Для заделки необходим широкий, узкий, а также угловой шпатель. Желательно иметь инструмент с металлическим и резиновым полотном. Широкие шпатели имеют размер — 45, 60 и 80 см, а узкие — 15 и 25 см. Наилучшим качеством отличается инструмент компаний Kraftool, Ansa, Armero, Sheetrock, Storch.
3. Абразивный инструмент. Для ручной обработки заделанных швов используется абразивный брусок, брусок с фиксацией на специальном приспособлении, терки с телескопической ручкой. Последний вариант подходит для потолков. Самый распространенный инструмент при финишной обработке — наждачная бумага. Для первичной грубой обработки нужна крупнозернистая бумага номеров в пределах 20-200, а для окончательной — мелкозернистые сорта номерами 250-2000.

Помимо основных приспособлений потребуются дополнительные и контролирующие инструменты. Для грунтовки нужны малярные кисти разной ширины. А подправить краевые изъяны можно острым ножом. Контролировать качество необходимо строительным уровнем.

Как заделать стыки гипсокартона: рабочий процесс

Заделка швов гипсокартона включает этапы:

1. Подготовка. Работы начинаются с тщательной очистки рабочей зоны от пыли и грязи с помощь кисточки. Заусенцы удаляются ножом.
2. Расшивка швов. При стыковке заводских листов она не требуется. С разрезанных необходимо снять фаску под углом 45 градусов. Размер фаски (ширина и глубина) составляет 3-5 мм. Лучше использовать рубанок, но можно снять фаску и ножом, соблюдая предельную осторожность.
3. Грунтовка. Состав должен иметь удобную для нанесения концентрацию. При необходимости смесь разбавляется по приложенной инструкции. Грунтовка наносится малярной кистью тонким слоем. Тщательно промазывается весь шов, а также поверхность листа на расстоянии 12-16 см от края. Для ускорения работ можно использовать кисть-макловицу или узкий малярный валик.
4. Заполнение шва шпаклевкой. После застывания грунтовки в зазор узким шпателем (лучше резиновым) вдавливается шпаклевочная смесь. Надо стремиться полностью заполнить стыки.
5. Наклейка ленты или серпянки. На заполненный шов приклеивается армирующая лента. Перфорированная или серпянка вдавливается в еще незастывший шпаклевочный раствор. Если применяется сплошная бумажная лента, то поверх шпаклевки наносится слой клея. Можно применить ПВХ. Лента приклеивается поверх шва. Ширина выбирается так, чтобы она перекрывала зазор на 3-5 мм. Рекомендуемая длина одного отрезка ленты — не более 3 м.
6. Заделка шпаклевкой. После отвердения всех слоев заделки производится выравнивание рабочего участка шпаклевкой. Раствор наносится широким шпателем и тщательно выравнивается.
7. Финишная шлифовка высохшего стыка наждачной шкуркой. Окончательная обработка осуществляется путем финишной шлифовки с помощью шкурки или шлифовального инструмента. Как правило, используется ручное шлифование наждачной шкуркой в несколько этапов. Вначале, производится грубое шкуркой № 50-80. Зачистка ведется небольшими участками, движение осуществляется в одном направлении — сверху вниз. Далее, заделка шлифуется мелкозернистой шкуркой № 300-400 до полного устранения неровностей. Шов должен полностью сравняться с поверхностью стены или потолка. Шлифовка производится аккуратными круговыми движениями, начиная с края участка и перемещаясь к центру стыка.

Каким способом вы заделываете швы гипсокартона?

Заделка шва армирующей шпаклевкой без сетки или ленты

В настоящее время выпускаются специальные шпаклевки, позволяющие заделывать швы без дополнительного армирования, т. е. без использования ленты или серпянки. Такая шпаклевка сама способна выполнить армирующую функцию за счет упрочняющих добавок. Среди таких материалов особо отмечается продукция под маркой Semin.

Заделывание швов гипсокартона с помощью армирующей шпаклевки производится в таком порядке:

1. Очистка и расшивка шва.
2. Грунтовка. Накладывается аналогично описанной методики, с применением аналогичных смесей.
3. Шпаклевка. Накладывается аналогично другим шпаклевочным смесям с помощью шпателя. Наложение обеспечивается в 2 слоя, причем второй слой накладывается после полного высыхания предыдущего. Верхний слой тщательно выравнивается.
4. Шлифование.

Эта технология заделки требует выбора хорошей шпаклевки. Ее особенности указываются на упаковке, а в названии имеется ссылка на то, что она конкретно предназначена для заделки швов гипсокартона. Основное достоинство — не требуется наложение лент и упрощение финишной отделки. Недостаток — повышенная цена.

Нюансы заделки швов на углах

При заделке стыков листов в углах учитываются определенные тонкости:

1. Внутренний угол. Шов в нем заделывается с помощью бумажной армирующей ленты или серпянки. Технология очень похожа на заделывание стыков на поверхности. Шпаклевка производится шпателем с 2-х сторон. Вначале, раствор по всей длине шва наносится вдоль одной стены. Затем, инструментом изменяется направление, и проводится подобная операция вдоль смежной стены. На шпаклевку накладывается лента, которая складывается пополам.
2. Внешний угол. Для его отделки применяется пластиковый (ПВХ) или металлический (чаще всего алюминиевый) уголок. Он имеет перфорацию, что позволяет надежно закрепить его шпаклевочной смесью. Для повышения прочности уголок может дополнительно закрепляться саморезами.

При отделке углов шпаклевание лучше производить с помощью углового шпателя. Такой инструмент позволяет обеспечить ровный, прямой угол.

Гипсокартон широко используется в отделочных работах. Проблемой признается наличие швов между листами. Правильная заделка придает поверхности привлекательный вид и обеспечивает устойчивость отделки к эксплуатационным условиям. Заделку можно осуществить своими руками, но для этого надо знать, как выбрать нужный материал и произвести работы с учетом рекомендаций специалистов.

Популярное

Заделка швов гипсокартона: материалы и нюансы технологии

Оглавление:
Заделка швов гипсокартона: от чего зависит стабильность шва
Чем заделать швы в гипсокартоне: используемые материалы
Шпаклевка стыков гипсокартона: технология выполнения работ

Заделка швов гипсокартона – это вам не шутки, а серьезная работа, от которой зависит длительность эксплуатации изготавливаемого изделия, и, естественно, его внешний вид на протяжении всего срока эксплуатации. Согласитесь, трещины на потолке или стене, даже самые маленькие, способны изрядно испортить весь вид помещения. Чтобы такого не происходило, и вопросы, почему треснул потолок и как его исправить, не будоражили ваш разум, нужно правильно заделывать швы между листами гипсокартона. Об этом и пойдет речь в данной статье, в которой вместе с сайтом stroisovety.org мы подробно разберемся с этой технологией.

Заделка швов гипсокартона фото

Заделка швов гипсокартона: от чего зависит стабильность шва

Начать изучение вопроса, как заделать стык между гипсокартоном, нужно издалека – здесь прослеживается длинная цепочка взаимодействий, каждое звено которой является ответственным за длительную сохранность целостности шва. Можно сказать даже больше – если в этой цепочке отсутствует слабое звено, то даже при намокании гипсокартона на стыках не появляется трещина. Если говорить наоборот, то никакая заделка стыков гипсокартона не поможет сохранить его целостность, если сама конструкция изделия изготовлена неправильно – мягко говоря, с нарушениями.

Чтобы будущий стык сохранял свою целостность, нужно соблюсти следующие условия.

1. Жесткость каркаса – этот момент обеспечивается многими факторами. Здесь вам и правильность размещения профиля, и его количество, надежность, и способ крепления каркаса к потолку, и даже качество соединения профилей между собой. Начнем по порядку. Во-первых, это правильность расположения профилей и их количество – здесь все зависит от конструкции. Если это стена, то вполне достаточно будет расположить профили с шагом 600мм, если потолок, то здесь шаг нужен меньше (400мм). Во-вторых, способ крепления каркаса к потолку – ни одна потолочная система, а вернее ее стыки, не сможет долго сохранять свою целостность, если каркас будет закреплен на быстроподвесах. Со временем они проседают и тянут за собой каркас, который, в свою очередь, тянет гипсокартон – в результате появляются трещины. Крепить профили к потолку или стенам нужно П-образными кронштейнами или «сапогами» – так называют в народе изготовленные из профиля ud крепления. В-третьих, соединение профилей между собой – производитель совершенно не напрасно придумал массу всевозможных соединителей. Их способ установки и крепления в каркас четко рассчитан, и менять их на рукотворные изделия, как минимум, неправильно. Если нужен крабовый cd-соединитель, это означает, что он на самом деле требуется, и никакая подрезка профиля его не заменит – она ослабит каркас, результатом чего станут все те же трещины на швах.
2. Наличие профиля под стыком. Без него не обойтись – нет профиля, к которому надежно прикручиваются оба края гипсокартона, нет и надежно заделанного стыка. Здесь имеется одно очень важное условие – центр профиля должен находиться именно посередине стыка, чтобы крепление обеих частей гипсокартона не осуществлялось по самому краю листа. Здесь нужен четкий расчет, с которым половина нынешних мастеров не справляется – почему-то они считают, что это неважный момент.

   Заделка стыков гипсокартона фото

3. Наличие фаски на соединяемых листах гипсокартона. Этот момент не касается заводских краев – они как нельзя лучше подготовлены к заделке. Чего не скажешь о резаных краях гипсокартона – нерасшитые стыки на потолке или стенах лопаются, как бы вы их хорошо не заделывали. Поэтому фаска снимается на обоих листах гипсокартона – чем она больше, тем лучше (естественно, в пределах разумного).

   Как шпаклевать стыки гипсокартона фото

Если все эти условия будут соблюдены, то смело можно будет давать стопроцентную гарантию того, что швы не потрескаются. Вот теперь, когда предыстория качественно заделанного шва выяснена, можно приступать и к непосредственной их заделке.

Чем заделать швы в гипсокартоне: используемые материалы

Начнем с того, что разберемся с вопросом, что нельзя использовать для решения вопроса, чем заделать стыки гипсокартона? Достаточно часто многие мастера применяют для этих целей не очень подходящие материалы, которые вроде и можно было бы использовать, если бы они не отличались слабой способностью держаться на поверхности толстым слоем. Скажу немного по-другому – их можно использовать, но технология в этом случае будет отличаться изрядной длительностью. Наносить такие материалы нужно тонкими слоями, предварительно дав им полностью высохнуть. К таким материалам можно отнести финишную шпаклевку всех мастей.

Для заделки швов гипсокартона используется всего два вида материалов – это армирующая сетка, называемая серпянкой, а также специальный клей. Поговорим об этих материалах несколько подробнее.

1. Клей для швов гипсокартона. Ярким представителем материалов данной группы является сухая строительная смесь под названием «Фугенфюллер» – подобные ему клеящие составы адаптированы таким образом, чтобы в процессе высыхания не происходило их растрескивание, как бы быстро они ни сохли и каким бы толстым слоем они ни накладывались. Заменить их можно разве что клеем для установки гипсокартона на поверхности – они прекрасно держат стык, но работать с ними не очень удобно в силу их вязкости и высокой скорости застывания. Как вариант, некоторые мастера используют для решения вопроса, чем шпаклевать швы гипсокартона, смеси для стартовой шпаклевки – в принципе, они держат стык, но при условии соблюдения правильного изготовления каркаса, правильной нашивки листов гипсокартона и вообще полного соблюдения всех тонкостей и нюансов работ с конструкциями из гипсокартона.
2. Серпянка – вспомогательная армирующая лента для швов гипсокартона. Она не помогает, если каркас слабый или неправильно изготовлен – также от нее мало толку при неправильной установке. Что представляет собой лента-серпянка? Это сетка, изготовленная из современных синтетических материалов – точно такая, как используется для штукатурки по пенопласту, только реализуется она узкой лентой. В последнее время в продаже появилась сплошная лента, изготавливаемая из специальной бумаги – скажем прямо, вариант не очень хороший по одной причине. Она просто наклеивается на стык, поверх которого впоследствии наносится клей – она не усиливает шов и, в принципе, не ослабляет. В общем, толку от нее практически нет.

   Лента для швов гипсокартона фото

Здесь практически без вариантов – хотите сделать стык гипсокартона надежным, долговечным и нерастрескивающимся, применяйте серпянку и специальный клей. Как их использовать? А вот об этом мы и поговорим дальше.

Шпаклевка стыков гипсокартона: технология выполнения работ

Чтобы не ходить вокруг да около, представим весь процесс выполнения работ в виде поэтапной последовательности – так будет проще понять процесс и удобнее описать его тонкости.

1. Грунтуем швы или сразу всю конструкцию. Не нужно тешить себя иллюзиями, что это гипсокартон и к нему все пристанет хорошо. На него, как и на любой другой материал, оседает пыль, которая является помехой для приклеивания чего-либо. Особое внимание нужно уделить не заводским стыкам – после снятия фаски на них образуется тонкий налет гипсовой пыли.
2. Пока грунтовка сохнет, готовим клей. Набираем в ведро воду, добавляем в нее сухую смесь и тщательно перемешиваем до получения однородной массы.
3. Наносим клей на стык нешироким шпателем – наносим обильно, причем так, чтобы заводская выемка была полностью заполнена. Но для начала клей нужно напихать в сам стык – заполнить его нужно полностью, без пропусков.
4. Берем серпянку и с помощью шпателя вдавливаем ее в клей, после чего тщательно разглаживаем его и оставляем в покое до полного высыхания. Когда это произойдет, вы увидите по осветлению клея. Кроме того, сам стык втянет в себя клей и на его поверхности образуется небольшая ложбинка.
5. Берем шлифовальную машинку или просто брусок с абразивной сеткой и зачищаем стыки, убирая тем самым все наплывы клея для стыков.
6. Снова грунтуем их и после высыхания грунта шпаклюем стык второй раз, чтобы удалить ложбинку.

   Шпаклевка стыков гипсокартона фото

В общем, кроме задачи сделать стык стабильным и прочным, попутно решается вопрос его выравнивания в единую плоскость с гипсокартоном – чем тщательнее это будет сделано, тем меньше проблем будет в процессе шпаклевки самой плоскости гипсокартона. В принципе, это все, и вопрос, как шпаклевать стыки гипсокартона, можно считать закрытым. Единственное, что остается добавить, это то, что перед шпаклевкой самой гипсокартонной конструкции стык опять нужно почистить абразивной сеткой и хорошенько грунтовать весь потолок.

И в заключение добавлю, что в большинстве случаев заделка швов гипоскартона непременно сопровождается последующей шпаклевкой самого гипсокартона. Почему я акцентирую на этом внимание? Потому что некоторые люди считают, что гипсокартон ровный и шпаклевать его не нужно – они прямиком оклеивают его обоями. Как результат, впоследствии снять обои с такой поверхности практически невозможно – как бы вы их ни размачивали, они будут сниматься вместе с картоном.

Автор статьи Александр Куликов

Как и чем лучше заделать швы на гипсокартоне

Гипсокартон является одним из универсальных материалов для отделки помещений. Он отлично подходит для выравнивания поверхностей, для создания различных декоративных элементов на стенах и потолке, для оформления арок, ниш. Но чтобы при температурных изменениях, провоцирующих расширение или сжатие гипсокартонной конструкции, не появлялись трещины, надо места стыков заделывать специальной шпаклевочной смесью. Обрабатывать места соединения гипсокартонных листов нужно тщательно, следуя технологии обработки. Чем лучше заделать швы на гипсокартоне, и какие отделочные работы надо провести? Разберемся, как делается шпаклевка стыков гипсокартона своими руками.

Зачем нужна заделка швов

Заделка швов между листами гипсокартона необходима для предотвращения следующих негативных последствий:

• Образование трещин в местах соединения листов
• Уменьшение эксплуатационного срока службы изготовленной конструкции
• Порча финишного покрытия
• Появление пятен на окрашенной или оклеенной поверхности
• Края листов будут подвержены намоканию, иссушению и другому негативному воздействию окружающих факторов

Образованию неровных полостей может сопутствовать установка недостаточно жесткого каркаса, где было использовано малое количество металлических профилей. Под большой нагрузкой металлоконструкция деформируется, и края ГКЛ выгибаются. Щели могут появляться при потере линейных размеров плит в результате температурных колебаний. Микроскопические сдвиги ГКЛ здесь являются главным фактором в образовании трещин. Чтобы не допустить таких неприятностей, надо в процессе установке предусматривать зазор 1-2 мм.

Отделка швов гипсокартона состоит из армирования и заполнения щелей шпатлевкой.

Что понадобится для заделки швов

При заделывании швов на гипсокартоне понадобятся следующие инструменты:

• Шпатели (широкий, средний, узкий)
• Сокол. Это специальный инструмент в виде плоской пластины с ручкой. Приспособление нужно иметь для удобства работы со шпаклевочной смесью. Если такового нет в наличии, то вполне подойдет широкий шпатель, с которого также можно брать шпаклевку
• Строительный уровень
• Электрическая дрель, оборудованная насадкой миксер
• Кисть, валик для нанесения грунтовочной смеси
• Наждачная бумага и брусок
• Малярный нож
• Емкость для замешивания штукатурки
• Средства защиты (респиратор, очки, рабочая одежда, перчатки)

Из материалов для заделки стыков гипсокартона надо подготовить:

• Стартовую шпаклевку для заделки швов гипсокартона
• Финишную шпаклевочную смесь, ее используют для создания ровной поверхности
• Грунтовочный раствор глубокого проникновения. Рекомендованным вариантом является акриловый состав для обработки стен и потолков
• Армирующая лента – серпянка, ею проклеивают швы после заделки стыков штукатуркой. Такой вариант армирования препятствует образованию трещин. Можно воспользоваться перфорированной бумажной лентой для заделывания швов
• Специальные перфорированные углы для обработки угловых неровностей. Серпянка для проклейки углов также нужна

Подготовка швов

Один из часто задаваемых вопросов — «Как обработать стыки гипсокартона, чтобы финишное покрытие в дальнейшем не имело никаких повреждений – трещин?» Как заделать стыки гипсокартона своими руками правильно, какой поэтапный процесс следует соблюдать?

Для начала надо провести очистку рабочей поверхности от частичек пыли. В случае наличия в стыковочных местах заусенцев рекомендуется с помощью строительного ножа аккуратно их удалить, чтобы на основании не было никаких изъянов. Очистить поверхность от пыли можно либо кисточкой, либо ненужной ветошью.

Заделка швов между листами гипсокартона не обходится без проверки шляпок саморезов – не выступают ли они над поверхностью. Это нужно, чтобы шпатель не цеплялся за них при шпаклевании. Перед заделыванием щелей все крепежные элементы должны быть утоплены немного ниже уровня ГКЛ при помощи отвертки, шуруповерта. Почувствовать выступающий саморез можно, проведя по поверхности рукой. При неправильном положении крепежного элемента шляпка будет выступать над листом.

Заводские кромки ГКЛ не нуждаются в дополнительной обработке, только места стыкования прямых торцевых сторон либо разрезанных фрагментов нужно расшивать.

При расшивке швов гипсокартона на соединении сделайте фаску под углом в 45 градусов с шириной и глубиной не более 5 мм. Резать фаску можно обычным строительным ножом. Повысить прочность мест соединения поможет фаска, которая заклеивается сеткой-серпянкой и заделывается штукатуркой.

Перед заделкой швов между листами гипсокартона наносят на основание грунтовочную смесь. Такая обработка стен и потолков из ГКЛ укрепляет поверхность и помогает избежать в дальнейшем порчи финишного покрытия. Если состав грунтовки концентрированный, то его разводят согласно инструкции. Готовый раствор можно применять сразу. Рекомендуется выбирать продукцию от проверенных производителей.

Швы следует грунтовать на 15 см в одну и другую сторону от стыковочного места. Хорошо для этого брать кисть-макловицу либо валик.

Как заделать стыки гипсокартона: рабочий процесс

После всех подготовительных мероприятий следует разобраться, как правильно заделать швы в гипсокартоне. Здесь все достаточно просто, главное – все делать поэтапно и применять качественные шпатлевочные смеси для заполнения щелей и сетку для армирования. Не менее эффективным будет использование клея ПВА, Бустилата.

Приложив сетку для стыков гипсокартона самоклеющимся слоем на шов, отмотайте ее, одновременно прижимая ее к месту соединения листов. Клеить ее следует дополнительно на один из предложенных клеевых составов. Проклейка швов гипсокартона серпянкой на этом этапе является завершенной.

Лучше всего места крепежа закрывать армирующей лентой или бумажной перфорированной. Приклеивать ее нужно на предварительно прошпаклеванную поверхность.

Заделка швов гипсокартона серпянкой предотвращает вздутие покрытия и существенно облегчает шпатлевание. Теперь понятно, чем армировать швы на гипсокартоне.

Перед тем как замазывать стыковочные места, следует приготовить рабочую смесь. Взяв подходящую емкость (ведро), налив нужное количество воды и насыпав сухую смесь, необходимо все хорошо перемешать до образования однородной массы. Если применять дрель, то можно повысить качество смеси и потратить меньше сил на приготовление раствора. Хорошо замазывать щели после расшивки смесью, имеющей консистенцию густой сметаны.

Чем замазывать швы гипсокартона? Здесь лучше использовать шпаклевку на гипсовой основе, которая и быстрее высыхает, и обладает высокими рабочими качествами.

Шпаклевать поверхность нужно только после расшивки и армирования сеткой. Взяв небольшое количество шпаклевочной смеси на широкий шпатель (для этих целей лучше применять узкий инструмент), замазать щель между плитами ГКЛ. Движения должны идти поперек стыка, массу надо хорошо вдавливать в углубление. Все полости должны быть заполнены таким образом. Излишки шпатлевки убираются также шпателем.

Угловые соединения необходимо заклеить сеткой для швов гипсокартона шириной 100 мм и замазать стартовой шпатлевкой. Для удобства работы можно использовать угловой шпатель.

Для замазки стыков целесообразно готовить рабочий раствор из расчета 5 л смеси на один заход, поскольку спустя 30 мин шпаклевка засыхает и теряет свои свойства.

Дав поверхности время высохнуть (12-24 часа), ее нужно выровнять – затерев наждачной бумагой, прикрепленной на специальный шлифовочный брусок. Как вариант, можно использовать абразивную сетку. Обработанное основание после затирки должно быть идеально ровным. При выявлении изъянов необходимо их снова замазать той же шпатлевочной смесью и затереть.

Затирку швов гипсокартона вполне можно сделать своими руками, но если есть шлифовальная машинка, то этот процесс значительно упрощается.

Выполняя все действия поэтапно, можно не только армировать слабые места декоративной конструкции, но и значительно облегчить последующую отделку поверхности. Ознакомившись с вышеизложенной информацией, становится понятно, чем заделать швы в гипсокартоне между листами.

Понравилось? Поделитесь в соц. сетях!

Советуем почитать!

чем заделать швы в гипсокартоне, бумажная лента для шпаклевки, видео

Гипсокартон сегодня достаточно востребованный строительный материал, ведь с его помощью можно создавать практически любые конструкции и формы. Особенно выгоден он тем, что довольно легко и быстро монтируется. Некоторые затруднения может вызвать только заделка швов между листами данного материала. Но все же процедура эта не слишком сложна, вполне доступна для выполнения своими руками без привлечения профессионалов. Главное на что нужно обратить внимание – это соблюдение технологии работ, ведь допущенные ошибки неизбежно приведут к появлению трещин в местах стыков.

Необходимые условия для выполнения работ

Прежде чем приступить к заделке стыков между листами гипсокартона, нужно соблюсти определенный температурный режим и условия влажности. Температура в помещении, где проводится ремонт, не должна быть ниже 10-ти градусов. А все влажные работы к этому времени необходимо завершить.

Важным условием является и соблюдение постоянной температуры в помещении после заделки швов. Необходимо также избегать во время проведения работ и в течение срока, пока шпаклевка не высохла, возможных сквозняков.

Совет. Перед заделкой стыков желательно удостовериться, что все листы материала жестко скреплены с основанием, иначе слой шпаклевки в месте шва быстро разрушится. Головки же шурупов, крепящих гипсокартон, при необходимости лучше довернуть, чтобы они не выступали на поверхности.

Чем заделать швы: выбор инструмента и шпаклевки

Для заделки швов в местах стыков листов необходимо подготовить следующие инструменты и материалы:

• шпатель – один привычный для руки с гибким лезвием, либо два – узкий и широкий;
• армирующую сетку – можно заменить обыкновенной бумажной лентой;
• кромочный рубанок или нож для гипсокартона;
• шпаклевку.

Необходимые инструменты

Значение имеет правильный выбор шпаклевки для заделки стыков. Многие в таких работах пользуются финишной шпаклевкой, что является не всегда верным. Здесь все зависит от дальнейшей отделки стен и потолка, подо что именно готовится данная поверхность – под покраску или оклейку обоями. Лучше всего подойдет шпаклевка, специально предназначенная для заделки швов, особенно если стены или потолок планируется красить. Если же поверхность в дальнейшем будет оклеена обоями, можно использовать и финишную или стартовую.

Внимание! Не стоит экономить и на армировании швов между плитами гипсокартона. Заделанные без использования специальной армирующей сетки или ленты стыки могут в дальнейшем растрескиваться.

Как заделать стыки в гипсокартоне своими руками

Сначала необходимо очистить от пыли места стыков слегка влажной тряпкой или с помощью пылесоса. Сами плиты гипсокартона могут иметь по кромке специальное утончение, которое заполняется шпаклевкой и облегчает процесс выравнивания поверхности. Если утончение на кромке отсутствует, края листов материала нужно обрезать рубанком или ножом под углом в 45 градусов. Затем это место можно прогрунтовать, чтобы шпаклевка лучше схватилась с поверхностью материала, и дать возможность высохнуть.

Прежде всего обработайте кромку гипсокартона

Сам процесс заделки швов необходимо выполнять в такой последовательности:

1. Подготовить шпаклевочную смесь.
2. Взять шпателем небольшое количество шпаклевки и нанести ее на место стыка движением, перпендикулярным шву. То есть водить шпателем нужно поперек шва, а не вдоль него.

   Не наносите слишком много лишнего раствора

3. Заполнить таким образом все пространство стыка, вдавливая шпаклевку внутрь шва, не убирая на этом этапе образовавшиеся излишки смеси. Заделать так все стыки.

   Техника заполнения стыков

4. Не дожидаясь, пока шпаклевка окончательно схватится, нанести на нее ленту для армирования, предварительно нарезанную по длине всего шва. Укладывают ее так, чтобы шов располагался посередине ленты, вдавливая ее с некоторым нажимом в шпаклевочную смесь для фиксации.

   Армирующая лента

5. Когда сетка или бумажная лента зафиксируется, излишки шпаклевки убрать шпателем.
6. Нанести поверх ленты тонкий слой шпаклевки и вытянуть шов, выровняв места заделки, чтобы поверхность получилась однородной.

   Шпаклевание поверх армирующей ленты

7. Некоторые неровности и небольшие подтеки шпаклевочной смеси после ее высыхания можно на завершающем этапе отшлифовать с помощью шкурки. Но действовать необходимо очень аккуратно, чтобы не повредить поверхность плиты гипсокартона.

Совет. Если с первого раза не получилось уложить ровно армирующую ленту, лучше не подправлять ее, а полностью снять и сделать все заново.

Заделка швов листов гипсокартона на углах

Угловые щели на стыке плит заделываются несколько по-другому, нежели обычные швы между листами материала. При заполнении их шпаклевочной смесью необходимо:

• сначала нанести на обе поверхности немного шпаклевки, разровняв поочередно с той и другой стороны;
• сложив ленту для армирования пополам, проложить ее вдоль углового шва, фиксируя с нажимом и удаляя излишки шпаклевочной смеси;

Работа с угловым швом

• после высыхания шпаклевочной смеси отшлифовать обработанную поверхность от неровностей крупнозернистой шкуркой;
• нанести сверху тонкий завершающий слой шпаклевки с несколько более широким захватом поверхности и аккуратно выровнять до однородной структуры.

В случае когда размеры швов для заделки по длине превышают 3 м, лучше разбить их для работы на участки, выполняя каждый по отдельности. Действуя таким образом, можно получить более аккуратные места стыков. А чтобы быстрее понять, как правильно заделывать швы в гипсокартоне, можно посмотреть по данной тематике видео, которое поможет наглядно представить все этапы этой работы.

Монтаж армирующей ленты

Как можно видеть, процесс заделки швов гипсокартона не представляет каких-либо особых трудностей. С этой работой вполне можно справиться и самостоятельно. Но если возникают сомнения в своих силах, то лучше, конечно, обратиться к помощи профессионалов или хотя бы получить консультацию у тех, кто уже делал такую работу своими руками.

Заделка швов гипсокартона: видео

Заделка швов гипсокартона своими руками: фото

Как и почему сшивание заменяется процедурами горячего расплава

Замена сшивания улучшенными клеевыми пленками-расплавами

Термопласты и термоклеевые пленки производят революцию в самых разных отраслях промышленности, где используются ткани. Клеящие пленки, такие как Sewfree и мир термопластов, позволяют производителям отказаться от иглы и нити и добавить детали и функции, которые невозможны при шитье. Термопластичные клейкие пленки позволяют изделиям быть легче и иметь более низкий профиль.Они также более удобны, долговечны и более модны, что дает вашему продукту конкурентное преимущество.

Некоторые преимущества термопластических материалов включают:

Улучшенный внешний вид

Процедуры горячего расплава заменяют эластичные материалы и громоздкие прошитые швы при износе рабочих характеристик, интимной одежде и предметах носки. Пленка Hot Melt Film обеспечивает оптимальное растяжение и восстановление, сохраняя при этом гладкий, гладкий профиль склеенного шва или кромки.

Легкие

Швы без швов на 6% легче традиционных резьбовых швов.В мокром состоянии швы Sewfree поглощают на 50-60% меньше своего первоначального веса. Таким образом, независимо от области применения, вы получаете более легкий продукт.

Durable

Sewfree прошел испытания. Как лабораторные, так и полевые испытания показывают, что швы Sewfree столь же прочны или даже прочнее, чем прошитые швы. Фактически, во время лабораторных испытаний ткани проседали раньше, чем швы Sewfree.

Гибкие

Швы без швов на 40% менее жесткие, чем швы с резьбой.Большая гибкость означает больше возможностей для дизайнеров и лучший потребительский опыт.

Водонепроницаемый

Чтобы швы были водонепроницаемыми, для сшитых швов требуется герметизирующая лента. Ленты Sewfree с термосваркой водонепроницаемы и позволяют не сшивать все вместе.

Воздухопроницаемость

Держите своих клиентов комфортно с помощью лент Bemis Flowfree. Разработанный для спортсменов, Bemis предлагает широкий выбор дышащих клеевых пленок от базовых дышащих клеев до естественно дышащих с хорошей растяжкой и восстановлением.

Экологичность

Защита планеты важна для Бемиса на каждом уровне. Они упорно трудились, чтобы исключить вредные вещества из производственного процесса, не жертвуя качеством и функциональностью.

Ленты Sewfree Tapes бывают разных форм и размеров, в том числе: рулоны большой ширины, рулоны с прорезью и листы. Большинство лент Sewfree Tapes можно вырезать по шаблону.

Итак, вы решили перейти на Sewfree, но как вы примените его на производстве? Ленты Sewfree Tapes можно наносить с помощью термопресса, лент для ламинирования, скрепляющего утюга или аппаратов с горячим воздухом.Наша команда может сопровождать вас от начала до конца, чтобы гарантировать, что у вас есть все необходимое для производства.

Can-Do National Tape является национально признанным дистрибьютором лент Bemis Sewfree Tapes. Мы помогли клиентам по всей стране найти решения для горячих расплавов и термопластов, чтобы повысить их производительность.

Наша опытная команда и оборудование помогут решить ваши проблемы. Обладая более чем 100-летним опытом работы с клейкой лентой, неклейкими продуктами, разработкой продуктов и разработкой производителей, мы можем помочь в разработке продуктов, которые превосходят ваши ожидания.

Не позволяйте шитью больше проблемой. Позвоните нам сегодня, чтобы поговорить с торговым представителем, чтобы начать создание индивидуального решения для преобразования ленты.

Мы можем воплотить ваши идеи в реальность! Позвоните нам по телефону 1-800-643-5996

Герметизация сварных швов, швов, крепежа, валов анаэробными клеями.

Анаэробные клеи являются предпочтительным методом для фиксации резьбы, герметизации резьбы, удержания и уплотнения по ряду причин, включая прочность, устойчивость к вибрации, предотвращение коррозии и герметизацию.В дополнение к перечисленным выше применениям анаэробные клеи также используются в качестве герметиков для других целей, включая герметизацию швов и сварных швов.

Хотя бутылку можно назвать фиксатором резьбы, анаэробные фиксаторы резьбы капиллярного класса, такие как Permabond HL126, используются на всех типах сварных швов для герметизации утечек пористости. Здесь можно найти процесс герметизации сварных швов в системах противопожарной защиты, хотя он аналогичен для сварных швов на различных элементах, процесс герметизации сварных швов для крупных элементов, таких как чаны для обработки бумаги, немного изменен для большого размера — можно использовать малярные кисти и губки. для больших сварных швов.Обжимные уплотнения бочки объемом 55 галлонов можно восстановить, нанеся герметик HL126 на обод. Это впитывается, чтобы запечатать обжим для герметичного барабана. В Европе продукт Permabond A126 более доступен, он имеет вязкость, подобную воде, и идеально подходит для нанесения после сборки и для впитывания пористых сварных швов.

Аналогично Permabond® HH040 — однокомпонентный анаэробный клей, который разработан как удерживающий состав. Это мгновенный герметизирующий, заполняющий зазоры, «зеленый» анаэробный клей высокой вязкости, предназначенный для герметизации свернутого шва во время производства центробежных фильтров для жидкости.Производители жидкостных фильтров по всему миру выбрали Permabond HH040 в качестве герметика для проката швов при прикреплении гайки к банке для достижения 100% герметичности. Такое нанесение клея внутри шва идеально подходит для фильтров жидкости.
Другие швы, например, на оцинкованных лейках, герметизируются, позволяя более тонкому удерживающему составу стекать по краю шва и растекаться вокруг стыка внизу — банку затем переворачивают, чтобы анаэробный клей мог растекаться по верхней половине .

За дополнительной помощью и советом обращайтесь в Permabond.

Сообщение навигации

AST Hi-acrylic & MST Metal Roof Metal Building Sealant from EMSEAL

.

Характеристики

Не высыхает, не становится твердым или хрупким.

Устойчив к ультрафиолетовому излучению и очень устойчив к старению и паразитам (клопам, грызунам, птицам и т. Д.)

Не будет выдавливаться между стыками при сжатии, что возможно при использовании герметика или лент бутилового типа.

Может использоваться в неподвижных уплотнениях типа прокладок, а также в подвижных соединениях расширения / сжатия.

Размеры

Доступные толщины в сжатом состоянии:
3/32 ″ (10 мм) до 2 ″ (50 мм)
Эквивалентная толщина в расширенном виде:
3/8 ″ (10 мм) до 4 ″ (100 мм)

Доступная ширина:
3/8 ″ (10 мм) до 3 ″ (75 мм)

Загрузить таблицу размеров продукта (pdf)

Механизм

Герметизирующие ленты Emseal имеют разные уровни герметичности при разном уровне сжатия.Для применений, где ожидается движение и требуется водонепроницаемость, герметизирующие ленты могут выдерживать движение + 25% и -25% (всего 50%) от поставляемого сжатого размера при установке в зазоры, равные поставляемому размеру.

См. Диаграмму сжатия ниже, где указаны уровни уплотнения при соответствующих уровнях сжатия.

Цвет

AST Hi-Acrylic: Черный
MST: Серый

Использует

Герметизирует пыль, воздух, снег, переносимый ветром, и влагу через детали соединений в металлических зданиях и аналогичных конструкциях, как предварительно изготовленных, так и построенных на месте.

Идеально подходит в качестве заполнителя швов в уплотнениях расширения / сжатия в соединениях, которые подвержены перемещению из-за теплового расширения и сжатия конструкции, а также в качестве уплотнений типа прокладок в механически закрепленных неподвижных устройствах, таких как швы внахлест.

Подходит для использования против металла, пластмассы и других материалов, используемых в металлических строительных конструкциях.

Используется во всех приложениях, где материал может расширяться для заполнения пустот.

Обеспечивает долговечное и универсальное решение для этих обычно трудно герметизируемых контуров панелей на карнизах, бедрах, впадинах, пиках, скрытых желобах и т. Д.

Используйте небольшие размеры в приложениях «плоское-на-плоское уплотнение» (боковые нахлёстки, концевые нахлёстки и нахлёстки с закрытием), где материал будет удерживаться с высокой степенью сжатия крепежными деталями, такими как зажимы, винты и т. Д.

Для уплотнения металлических крыш и строительных герметиков Emseal представляют собой надежную, долговечную и высокоэффективную альтернативу бутиловым лентам, которые обычно выдавливаются; или материалов с закрытыми порами, которые подвергаются остаточной деформации при сжатии и, кроме того, имеют тенденцию высыхать и крошиться.

Исследования по оптимизации ключевых областей герметизации дренажных скважин в сверхтолстых угольных пластах

Дренаж газа является важным средством газового контроля. Влияние ключевого положения уплотнительного отверстия на дренаж газа было изучено с помощью теоретического и численного моделирования в сочетании с полевыми измерениями для решения проблемы низкой концентрации газа в скважинах предварительного дренажа газа на угольных шахтах Китая. Путем анализа распределения трещин вокруг скважин и закона утечки воздуха и моделирования дренажного эффекта различных участков уплотнения (8 м, 12 м и 16 м) было предложено, чтобы ключевое положение отверстия уплотнения находилось в область предпиковой концентрации напряжений.В соответствии с фактической ситуацией на руднике Баоде была предложена схема испытаний на герметичность различных участков уплотнения, и были проведены полевые испытания для определения ключевой области герметизации скважин для предварительной дренажной газовой скважины на руднике Баоде. Исследования показывают, что при площади уплотнения 8–16 м средняя концентрация газа составляет 63,57%, а средний поток чистого газа составляет 0,408 м ³ / мин. Эффект уплотнения этой области лучше, с меньшим количеством трещин, чем у существующей области уплотнения, что эффективно предотвращает утечку газа и увеличивает концентрацию газа и скалярность газа.

1. Введение

Уголь, как основная энергия Китая, жизненно важен для экономики Китая. Однако горнодобывающий процесс сталкивается с производственной небезопасностью, особенно с газовыми авариями в угольных шахтах [1, 2]. Дренаж шахтного газа является важной мерой по сокращению выбросов шахтного газа и предотвращению самовозгорания в выработках [3–6], взрывов газа и выбросов газа [7–9]. В Китае эффективность отвода газа из угольных шахт, как правило, низкая, отрицательное давление относительно низкое, цикл осушения скважины короткий, а эффект дренажа неудовлетворительный [10].Подача газа недостаточна из-за снижения газоносности скважины [11, 12]. Во время отвода газа инфильтрация воздуха с одной стороны проезжей части вызывает низкую концентрацию отвода газа из-за плохого герметизирующего эффекта ствола скважины [13, 14].

Секция уплотнения должна быть уплотненной и плотной, чтобы избежать утечки газа [15]. Если нельзя гарантировать низкую проницаемость уплотнительной секции, будет создан канал просачивания газа и вдыхания наружного воздуха. Повреждение уплотнения также вызовет утечку герметизирующей среды.Ключом к герметизации ствола скважины является заделка трещин в породе, окружающей ствол скважины. Практика показывает, что герметизирующий эффект обеспечивается только тогда, когда герметизирующий материал скважины попадает в поры и микротрещины вокруг скважины. Таким образом, микроскопические характеристики герметизирующего участка ствола скважины и его герметизирующие характеристики по отношению к зоне трещин окружающей породы ствола скважины являются основными факторами, влияющими на герметизирующий эффект ствола скважины, и это сконцентрированный вариант герметизирующего механизма ствола скважины [16, 17 ].Поскольку ствол скважины будет сползать из-за напряжения на месте, поверхность затвора ствола скважины находится в состоянии микродвижения, что создает проблемы для затвора ствола скважины. Поскольку скважины подвержены влиянию времени, напряжение окружающей породы, вызванное добычей угля и другими возмущениями, многократно сжимается, так что трещины вокруг ствола скважины непрерывно генерируются, пересекаются и соединяются, а трудность герметизации ствола скважины заключается в своевременной герметизации. эти новые трещины [18, 19]. Поскольку пористость угля является основным местом обогащения газа, а трещина в угольной породе является основным каналом миграции газа, степень развития и характеристики распределения пористости и трещин в угольном коллекторе напрямую влияют на адсорбцию, десорбцию, диффузию и проницаемость газа в угольной породе, а затем влияет на извлечение газа из угольных пластов [20–23].Деформация нестабильности ствола скважины также влияет на дренаж газа. Большинство газоотводных скважин в угольном пласте может пробурить более 200 метров, а длина уплотнения обычно составляет 10–15 метров, а длина камеры для отбора газа составляет более 185 метров. Обрушение стенки ствола скважины в любой части 100-метровой скважины приведет к уменьшению ограниченной длины ствола скважины и снижению фактического коэффициента использования газа. Скважина, особенно в пласте мягкого угля с высоким содержанием газа и низкой проницаемостью, часто забрасывается из-за обрушения и закупорки определенной скважины, в результате чего угольный пласт имеет глухую зону для добычи газа, что может привести к образованию угля и выброс газа [24, 25].Глубина разработки угольных шахт в Китае увеличивается со скоростью 8–12 м в год и, по оценкам, достигнет 1000-1500 м в следующие 20 лет. Окружающая горная порода проезжая часть деформируется с большой скоростью. Все более серьезные обрушения и деформации ствола скважины затрудняют отвод газа и выдвигают более высокие требования [26, 27].

Запасы толстых и ультратонких угольных пластов составляют более 45% от общих запасов угля моей страны. В будущем это станет важным направлением развития угольной промышленности Китая.С точки зрения добычи угля толщину выработанного угольного пласта можно разделить на 5 уровней мощности, из которых толщина угля превышает 8 м, что называется сверхтолстым углем. Угольный пласт 8 # шахты Баодэ расположен над песчаником S3 на дне формации Шаньси (P1S). Мощность угля колеблется от 2,15 до 10,50 м, в среднем 7,36 м. Максимальная мощность чистого угля 9,20 м; относится к угольным пластам от толстых до сверхтолстых. На руднике Баоде длина уплотнения, используемого при бурении пластов, составляет 0–8 м в соответствии с требованиями штата.Концентрация добычи низкая, что не способствует безопасному производству рудника Баоде. Чтобы решить проблему низкой скорости дренирования газа на шахте Баоде, компания также обеспечивает техническую поддержку обработки газа в других толстых сверхтолстых угольных пластах. Мы применили комбинацию теоретического моделирования и полевых экспериментов, чтобы выяснить ключевые положения герметизирующих отверстий в руднике Баоде и повысить эффективность герметизации. Предыдущие исследования были сосредоточены на влиянии расстояния между стволами [28], длины ствола [29] и времени ствола скважины [30] на эффект дренажа, а влияние положения герметизирующего отверстия на ствол скважины изучается редко.К тому же условия отработки угольных пластов в Китае совсем другие. Необходимо изучить зону уплотнения газоотводной скважины конкретной угольной шахты [31]. Чтобы полностью раскрыть эффект дренажа газоотводной системы, в этом исследовании, основанном на условиях угольных месторождений и условиях добычи угольной шахты Баоде, была предложена концепция ключевых положений герметизации ствола скважины, проанализировано распределение угольных стенок. трещины и зона закона утечки и фильтрации газа вокруг ствола скважины, а также предлагаемый план испытаний герметичности для различных зон герметизации.И было точно определено положение утечки газа, чтобы закрыть отверстие. Полевые испытания были проведены в возвратном воздуховоде 81310 угольной шахты Баоде, и были проанализированы законы изменения концентрации извлечения и чистоты газа в скважине для извлечения в различных областях уплотнения. Путем сравнительного анализа была получена оптимальная площадь уплотнения скважины для предварительного обезвоживания газа на угольной шахте Баоде, что не только снижает затраты, но и улучшает концентрацию бурения.

2.Профиль проекта

Район исследования представляет собой возвратный воздуховод угольной панели 81310 в третьей панели угольной шахты Баоде. Крупномасштабных разломов, складок и обрушительных колонн не обнаружено. Угольный пласт 8 # расположен над песчаником S3 в нижней части формации Шаньси (P1S), а мощность угля варьируется от 2,15 до 10,50 м, в среднем 7,36 м. Мощность чистого угля 1,85–9,20 м, в среднем 6,02 м; это угольные пласты от толстых до сверхтолстых, в основном толстые угольные пласты.Структура угольного пласта сложная, содержит 0 ~ 8 слоев пустой породы, а общая толщина пустой породы составляет 0 ~ 3,84 м, в среднем 1,38 м. Непосредственная кровля угольного пласта в основном состоит из песчанистых аргиллитов и аргиллитов, а часть — из крупного песчаника. Пол в основном состоит из аргиллита, за которым следует алевролит. Коэффициент вариации толщины угольного пласта № 8 составляет 27,5%. Основной угольный пласт включает толстый угольный пласт и очень толстый угольный пласт и постепенно становится толще с востока на запад. Угольный пласт повышенной толщины расположен на северо-западе и юго-востоке района добычи, а пласт угля средней мощности — на северной границе района добычи.

3. Принцип высокоэффективной герметизации скважины

3.1. Распределение поля трещин вокруг ствола скважины

Более продолжительное время экстракции обычно приводит к снижению концентрации газа и плохой герметичности, поскольку плохой эффект уплотнения позволяет воздуху проезжей части попасть в скважину для отбора. Помимо нестандартной работы процесса герметизации, сломанная угольная стенка проезжей части и круг утечки вокруг скважины также приводят к попаданию воздуха в проезжую часть [32].Во время выемки проезжей части угольная стена с обеих сторон проезжей части подвергается воздействию горных работ, в результате чего образуются трещины и каналы утечки воздуха. Под действием разрежения воздух в проезжей части попадает в скважину. Под воздействием вибрации в процессе бурения угольный пласт также будет деформироваться и разрушаться, в результате чего образуются трещины и свободные зоны, которые из-за кольцевой формы называются «кругами утечки воздуха» [33–35], как показано на Рисунке 1. • Свободная зона приводит к плохому уплотнению.

3.2. Закон об утечке газа из скважины

Поскольку скважина угольного пласта строится на обочине проезжей части, на характеристики утечки и фильтрации газа из скважины неизбежно влияют изменения напряжения вокруг проезжей части [36]. Из рисунка 2 видно, что трехмерные напряжения (,,) на стене проезжей части снимаются в разной степени. По мере увеличения расстояния от стены проезжей части постепенно достигает исходного значения напряжения и сначала испытывает концентрацию напряжения, а затем постепенно возвращается к исходному значению напряжения.Концентрация напряжений намного выше, чем у. В соответствии с различными состояниями сброса давления, и окружение проезжей части можно разделить на четыре различных области напряжений (с I по IV). В области I,, и все снимаются, и каждое напряжение достигает минимума. В областях II и III и постоянно увеличиваются и испытывают большую концентрацию напряжений, пиковое значение которой в 1,3 раза превышает исходное значение напряжения. В области напряжения IV трехмерное напряжение приближается к исходному напряжению.

Четыре области утечки воздуха показаны на рисунке 3. В области напряжений I перераспределение напряжений, вызванное выемкой проезжей части дороги, вызывает сильное снятие напряжения, и все раскрытия трещин увеличиваются. Проницаемость этой зоны наибольшая, и воздух легко проникает в скважину через окружающие трещины. Зона напряжения I — это зона свободной утечки воздуха (FAA). В области напряжения II, за исключением того, что два концентрированных напряжения с обеих сторон и на верхней и нижней сторонах приводят к уменьшению проницаемости вокруг ствола скважины, и вокруг ствола скважины, которые почти эффективно снимаются.Область напряжения II, вероятно, будет иметь утечку воздуха и может быть определена как область полусвободной утечки воздуха (SAA). Из-за высокого напряжения сжатия в SAA и закрытия трещин серьезность утечки воздуха в SAA ниже, чем в FAA. В зоне напряжений III и увеличиваются после выемки проезжей части, при этом незначительно высвобождается. Три напряжения вокруг ствола скважины обычно велики, особенно на верхней и нижней сторонах ствола скважины, а также на левой и правой сторонах. Напряженная зона III почти не имеет утечки воздуха и может быть описана как зона жесткой утечки воздуха (HAA).В зоне напряжений IV угольный пласт не подвергается выемке проезжей части. Из-за небольшого диаметра ствола скважины изменения, и, вызванные стволом скважины, относительно ограничены. Распределение напряжений в этой области очень близко к исходному напряжению, а проницаемость угля почти на исходном уровне и выше, чем у HAA. Зона напряжения IV может быть названа исходной зоной утечки воздуха (VAA). Поскольку VAA находится далеко от вентиляционной проезжей части, утечка воздуха из-за перепада давления слабее, чем в регионах I – III.

Поскольку FAA и SAA имеют более высокую проницаемость, чем две другие области, и прилегают к проезжей части, там с большей вероятностью произойдет утечка газа. Секция уплотнения должна превышать FAA и SAA (длина около 8 м), чтобы образовалась герметичная зона, состоящая из секций HAA (длина 8 м) для эффективного предотвращения утечки воздуха. В этом случае просочившийся воздух не может попасть в ствол скважины через трещины в разрезах FAA, SAA и HAA, а из-за низкого значения проницаемости HAA только несколько утечек воздуха попадают в ствол скважины в зоне VAA, как показано синяя стрелка.Таким образом, положение уплотнения 8–16 м обычно может обеспечить эффективную добычу газа на руднике Баоде.

3.3. Моделирование различных положений уплотнения в скважине

3.3.1. Управляющее уравнение транспортировки газа

Угольные трещины разрезают уголь на матричные единицы, а адсорбированный газ в угольной матрице действует как источник газа, постоянно пополняя газ, который уменьшается при откачке. В этой статье поток газа упрощается до последовательного процесса и рассматривается только изменение проницаемости трещин: где представляет собой скорость массообмена на единицу объема угольной матрицы и системы трещин, является форм-фактором матрицы, обозначает коэффициент диффузии газа, является газом. концентрация в угольной матрице, — это концентрация газа в системе угольных трещин, — это время адсорбции, полученное из сохранения массы: где — общая масса газа в угольной матрице на единицу объема, — это молекулярная масса газа, — универсальный газ постоянная, — температура угольного пласта.Общая масса газа в угольной матрице на единицу объема: где — плотность газа при стандартных условиях, — ложная плотность угля, — постоянная объема Ленгмюра и — постоянная давления Ленгмюра. Плотность газа

Подставляя формулы (3) и (4) в формулу (2), получаем

3.3.2. Начальные условия и граничные условия

Для уравнения деформации угля граничные условия смещения и напряжения могут быть определены как

Начальные условия потока газа могут быть выражены следующим образом: где представляет собой начальное давление газа в матрице и представляет собой начальное давление газа в трещине.

Рассчитан процесс газового потока в процессе отвода газа, и коэффициент уравнения в частных производных равен

Приведите формулу (5) в формулу (8),

Принимая фактическое положение верхней части проезжей части на третьей панели 81310 шахты Шэньхуа Шендонг Баоде в качестве фона, модель отвода газа вдоль залегающей длинной скважины создается в соответствии с местными параметрами с помощью программного обеспечения для моделирования Comsol, как показано на рисунке 4. Длина и ширина модели составляют 260 м и 150 м, соответственно.Давление газа в угольном теле составляет 2,5 МПа, давление всасывания — 13 кПа, проницаемость — 3,85 мД. Объект моделирования — группа из 10 параллельных скважин, которые строятся в угольной панели 81310 вдоль желоба. Длина скважины 200 м, шаг скважин 10 м. При одинаковом времени добычи, отрицательном давлении, расстоянии между скважинами, длине скважины, проницаемости для угля и давлении газа влияние различной длины уплотнения на добычу газа моделируется и анализируется.

При выемке проезжей части угольного пласта нарушается равновесное состояние давления газа в угольном пласте и давления матричного газа. Разрыв газа в зоне сброса давления постепенно фонтанирует в проезжую часть, и давление газа в угольном пласте перераспределяется, образуя зону выброса природного газа проезжей части. Зона выброса природного газа проезжей части угольного пласта существенно влияет на дренаж газа угольного пласта вдоль ствола скважины.На рис. 5 показано распределение давления газа на трех участках закупорки (8 м, 12 м и 16 м) после 800 дней дренирования. Видно, что по мере увеличения длины уплотнения ствола скважины объем влияния дренажа постепенно увеличивается, и давление газа быстро падает. Длину уплотнения можно определить в соответствии с реальной ситуацией в сочетании с эффектом извлечения и факторами стоимости.

4. Полевые испытания

4.1. Схема испытаний

Скважины построены на участке №81310 возвратный воздуховод. В каждой группе было построено по 5 скважин с шагом 5 м, шаг скважин по каждой группе 20 м. Принципиальная схема компоновки буровой установки представлена ​​на рисунке 6. По таким параметрам, как коэффициент проницаемости угольного пласта, учитывалось влияние определенных трещин. При герметизации газодренажной скважины применялся метод герметизации «мешок типа два, один закачка» [37]. В положении уплотнения приняты положения уплотнения 0–8 м, 0–12 м, 8–16 м и 0–16 м, которые соответствуют первой группе, второй группе, третьей группе и четвертой группе на Рисунке 6. , соответственно.Испытания на герметичность проводились с этими комбинациями, и контролировались концентрация газа и поток чистого газа для каждого метода герметизации. Путем анализа и сравнения данных бурения была определена оптимальная зона уплотнения.

4.2. Результаты и анализ испытаний

В соответствии с данными испытаний проанализируйте график концентрации газа (Рис. 7) и кривую потока чистого газа (Рис. 8) во времени после четырех наборов скважин.

4.2.1. Концентрация смешанного газа

Из рисунка 7 видно, что во время дренажа средняя концентрация газа в четырех группах скважин составляет 48,7%, 39,32%, 63,57% и 58,37% соответственно. Концентрация смешанного газа третьей группы в 1,31 раза больше, чем в первой группе, в 1,62 раза больше, чем во второй группе, и в 1,09 раза больше, чем в четвертой группе. Кроме того, концентрация смешанного газа во всех четырех группах имеет тенденцию к снижению. Также видно, что концентрация смешанного газа третьей группы падает с 93% до 56.4%, но при этом сохраняется более высокая концентрация. Концентрация смешанного газа в трех других группах значительно снижается. При экстракции концентрация смешанного газа в первой, второй и четвертой группах снижается на 45,6%, 46,4% и 63% соответственно.

Обнаружено, что концентрация смешанного газа в первой и второй группах быстро снижается и не может поддерживаться на высоком уровне, что свидетельствует о негерметичности скважин в зоне уплотнения 0–8 м и 0–12 м. очень серьезно.Концентрация смешанного газа четвертой группы выше, чем у первой группы и второй группы, что указывает на то, что пористость в области уплотнения 0–16 м ниже, чем в области 0–8 м и 0–12. м. Область уплотнения 8–16 м имеет самую высокую концентрацию смешанного газа, что доказывает, что поры в этом интервале не развиваются, и эта область подходит для уплотнения.

4.2.2. Поток чистого газа

Из рисунка 8 видно, что во время дренирования поток чистого газа четырех групп равен 0.2106 м ³ / мин, 0,2361 м ³ / мин, 0,408 м3 / мин и 0,226 м ³ / мин. Поток чистого газа первой группы, второй группы и четвертой группы составляет всего 51,62%, 57,87% и 55,39% от третьей группы и, в свою очередь, увеличивается, указывая на то, что пористость скважин в области 0–8 м до 0–12 м, а затем до 0–16 м постепенно уменьшается.

Путем анализа концентрации газа и скаляра газа в четырех группах тестовых предварительных дренажных скважин в обратном дыхательном пути 81310 шахты Баоде было обнаружено, что рыхлая зона сильно влияет на поток газа в предварительных дренажных скважинах.По сравнению с национальным стандартом и положением уплотнения 0–8 м, используемым на руднике Баоде, положение уплотнения 8–16 м имеет более высокую концентрацию и чистоту газа, более медленное затухание и более длительный срок службы ствола скважины и больше подходит для уплотнения.

5. Выводы

(1) Согласно исследованию распределения трещин вокруг скважин на рабочем забое 81310, закон утечки газа был изучен с помощью численного моделирования COMSOL. Когда глубина уплотнения находилась в пределах зоны сброса давления, но за пределами «непроникающей зоны между трещиной и свободной поверхностью», насосный эффект был лучше, и стабильность секции уплотнения ствола скважины была лучше.Оптимальный диапазон герметизации дренажной скважины в испытательной зоне был определен как 8–16 м. (2) В ходе полевых испытаний и изучения ключевого положения герметизации скважины на руднике Баоде, правила изменения концентрации извлекаемого газа и чистого газа флюс в различных положениях уплотнительных отверстий. Было обнаружено, что когда положение уплотнения скважины для отбора газа в соседнем слое рудника Баоде составляло 8–16 м, средняя извлекаемая концентрация чистого газа составляла 63,57%, а средний поток чистого газа составлял 0.408 м ³ / мин. По сравнению с существующим положением уплотнения 0–8 м, степень уменьшения концентрации и скалярного количества извлекаемого газа является наименьшей, и достигается лучший эффект уплотнения. Таким образом, установлено, что наилучшее положение для герметизации угольного пласта в шахте Баоде составляет 8–16 м. (3) С помощью теоретического анализа и численного моделирования влияние различных положений уплотнения на влияние скважинного газа получается дренаж. Полевые испытания доказывают, что диапазон герметизации 8–16 м играет решающую роль в герметизации скважин на угольной шахте Баоде и обеспечивает теоретическую и техническую поддержку для определения надежных параметров дренажа.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявили об отсутствии конфликта интересов в отношении исследования, авторства и / или публикации этой статьи.

Вклад авторов

Все авторы внесли свой вклад в эту статью. Синь Го подготовил и отредактировал рукопись. Синь Го и Шэн Сюэ внесли существенный вклад в анализ данных и отредактировали статью.Синь Го, Линьфан Се и Яобинь Ли просмотрели рукопись и обработали расследование в процессе исследования. Шэн Сюэ и Чуньшань Чжэн оказали финансовую поддержку.

Выражение признательности

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку этой работы, оказанную Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая (2018YFC0808000), Национальным фондом естественных наук Китая (51_{3), Программой поддержки молодежных научных и технологических талантов (2020) Ассоциация науки и технологий Аньхой (RCTJ202005) и Открытый исследовательский фонд Государственной ключевой лаборатории угольных ресурсов и безопасной добычи полезных ископаемых, CUMT (SKLCRSM20KF003).}

A Реверсивно запечатанная, легкодоступная, модульная (SEAM) микрофлюидная архитектура для создания тканевых интерфейсов in vitro

Образец цитирования: Abhyankar VV, Wu M, Koh CY, Hatch AV (2016) A Reversually Sealed, Easy Access, Modular ( SEAM) Микрожидкостная архитектура для создания интерфейсов с тканями in vitro . PLoS ONE 11 (5):
e0156341.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0156341

Редактор: Дэвид Т. Эддингтон, Иллинойский университет в Чикаго, США

Поступила: 26 октября 2015 г .; Дата принятия: 12 мая 2016 г .; Опубликовано: 26 мая 2016 г.

Авторские права: © 2016 Abhyankar et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе и его файлах с вспомогательной информацией.

Финансирование: Эта работа финансировалась Лабораторией исследований и разработок (LDRD) в Sandia National Laboratories и Объединенным научно-техническим отделом по химической и биологической защите Агентства по уменьшению угрозы Министерства обороны (номер IAA DTRA 10027IA-3167).CK была поддержана грантом NIAID R01AI98853. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Микрожидкостные барьерные ткани (МБТ) — это усовершенствованные модели культур in vitro , которые сочетают в себе методы микротехники с живыми клетками, чтобы помочь удовлетворить потребность в биологически репрезентативных анализах для изучения сложных биологических взаимодействий [1,2].Типичные МБТ представляют собой монолитные полимерные структуры, состоящие из синтетических микропористых культуральных мембран, необратимо герметизированных между сетками эластомерных микрофлюидных каналов; индивидуально адресуемые каналы над и под суспендированной культуральной мембраной обеспечивают превосходный контроль над биофизическими / биохимическими микроокружениями и способствуют развитию поляризованных совместно культивируемых популяций клеток в пределах архитектуры. Недавно микрофлюидные подходы были использованы для создания барьерных моделей сосудистой сети, легких, гематоэнцефалического барьера, кишечника, почек и печени [3].Эти системы расширяют возможности традиционных моделей барьеров, таких как анализ Transwell, и открывают новые возможности для исследований, позволяя получать количественные данные на уровне клеток и тканей, включая жизнеспособность; метаболическая активность; токсичность; барьерная проницаемость; клеточная миграция; и экспрессия поверхностного белка в определенных средах культивирования. [4–7]. Несмотря на то, что MBT предоставили важную биологическую информацию, их может быть трудно реализовать в лабораториях без собственных инженерных знаний.В частности, могут быть затруднены процессы, связанные с эффективным посевом клеток, поддержанием культуры и доступом к клеткам для последующего анализа. Цель представленной здесь работы — представить новый подход, который включает специализированные готовые микрожидкостные модули, чтобы упростить и упростить экспериментальные рабочие процессы.

MBT

требуют эффективного связывания между эластомерными каналами и суспендированными культуральными мембранами для достижения определенной апикальной и базолатеральной среды культивирования.В обычных методах склеивания используются адгезивные клеи или обработка кислородной плазмой для подготовки поверхностей к постоянному креплению. Хотя мембраны биологических культур очень эффективны в прикреплении полимеров к полимерам, их трудно включить из-за проблем, связанных с формированием герметичных уплотнений между полимерными микрожидкостными каналами и гидратированными материалами [8,9]. Постоянно запечатанные конструкции также представляют потенциальные проблемы для эффективного введения клеток на поверхность культуральной мембраны и могут потребовать значительных манипуляций и манипуляций с жидкостями для сбора клеток и лизата из системы для последующего анализа.Несколько групп представили альтернативные методы прикрепления микроканалов, включая внешние вакуумные / магнитные коллекторы или схемы механического присоединения, для сжатия жидкостных каналов против растущих слоев клеток или плоских субстратов для создания уплотнений в гидратированной среде [10]. Однако эти подходы с большим форм-фактором могут быть дорогими в производстве для одноразового использования и могут потребовать использования сложного периферийного оборудования.

С картированием генома человека и достижениями в биоинформатике геномика стала мощным подходом к исследованию действий, которые происходят перед экспрессией белка [11].Например, считывание генов может определить, может ли лекарство-кандидат специфично взаимодействовать с целевыми сигнальными путями, или направлять разработку медицинских контрмер, механически исследуя взаимодействия хозяин-патоген [12]. Несмотря на то, что протоколы выделения нуклеиновых кислот хорошо известны в рамках традиционных микрожидкостных платформ «лаборатория на чипе» [13,14], надежное выделение РНК, необходимое для анализа, трудно достичь с помощью существующих платформ MBT. Проблема, вероятно, связана с неизбежными потерями пробы, которые происходят вдоль жидкостного тракта во время сбора лизата из-за мертвых объемов и транспортировки по каналам с высоким отношением площади поверхности к объему [15].Альтернативные методы выделения РНК с уменьшенным количеством этапов обработки образцов могут значительно упростить сбор нуклеиновых кислот и помочь обеспечить легкий доступ к показаниям уровня генов из мембранных микрофлюидных систем.

Микрожидкостное сообщество прилагает значительные усилия для создания простых в использовании систем, которые улучшат их принятие исследователями биологических наук за счет ограничения потребности во внешних насосах и других инструментах [16], [17]. Здесь мы сосредотачиваемся на разработке удобного рабочего процесса, чтобы упростить эксперимент и ввести новые возможности.Наша масштабируемая, легкодоступная модульная (SEAM) платформа состоит из предварительно изготовленных микрожидкостных модулей, которые обеспечивают: i) точный посев клеток; ii) облегчить интеграцию гидратированных культуральных мембран биоматериала; iii) поддерживать надежное выделение нуклеиновых кислот; и iv) способствовать многоуровневому экспериментальному считыванию данных. В качестве доказательства концепции мы используем SEAM для проверки маркеров поверхностных белков, связанных с воспалением, и показаний экспрессии генов из первичных эндотелиальных клеток микрососудов человека (HMVEC) после апикальной стимуляции липополисахаридом бактериального эндотоксина (LPS).Мы также демонстрируем совместимость SEAM с гидратированными материалами интерфейса культур путем включения самособирающейся подвешенной мембраны со специфическим для мозга модулем Юнга с использованием магнитной фиксации.

Материалы и методы

Для достижения «дружественного к пользователю» подхода к установлению и анализу границ раздела тканей мы разработали архитектуру SEAM, состоящую из специализированных модулей, с использованием метода лабораторного прототипирования, сочетающего мягкую литографию, лазерную обработку и ламинирование. Как показано на рис. 1а, культуральный модуль состоит из: i) вырезаемых лазером слоев корпуса из ПММА (толщина ПММА 1.5875 мм (1/16 дюйма), McMaster Carr, VersaLaser 40W CO ₂ laser, Universal Laser Systems) со встроенными магнитами из редкоземельных элементов (K&J Magnetics), ii) формованными микроканалами PDMS и iii) съемной вставкой для культивирования клеток.

Рис. 1.

a) Схематическое изображение архитектуры SEAM, состоящей из корпусов из ПММА со встроенными магнитами, каналов PDMS и съемной вставки для культивирования клеток. б) Изображения съемных культуральных вкладышей, включая пористые протравленные дорожки (вверху) и мягкие самособирающиеся (внизу) области культуры.Масштабная линейка = 1 мм. c) Собранный культуральный модуль SEAM с верхним и нижним микрожидкостными каналами, заполненными красными и синими красителями, чтобы продемонстрировать отдельные жидкостные компартменты в магнитозащищенной архитектуре.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0156341.g001

PMMA Корпуса и магнитные защелки

Слои жесткого пластикового корпуса были сконструированы путем ламинирования двух вырезанных лазером кусков ПММА (базовый слой: 18 мм x 22 мм и полость: 18 мм x 22 мм с вырезом 7 мм x 11 мм) с использованием самоклеящихся листов (Fralock).Каждый слой корпуса содержал магниты из редкоземельных элементов (диаметром 2,54 мм), ориентированные так, что верхний и нижний корпуса имели противоположные магнитные полюса, обращенные друг к другу. Полости были спроектированы для приема каналов, содержащих PDMS, как описано ниже.

Изготовление каналов PDMS

Полидиметилсилоксановые микроканалы (PDMS, Sylgard 184) (h = 0,25 мм, w = 1 мм, l = 9 мм) были изготовлены с использованием стандартных методов формования реплик с мягкой литографией [18]. Вкратце, УФ-реактивный фоторезист SU-8 100 (MicroChem) был нанесен методом центрифугирования на силиконовую пластину, подвергнут мягкому запеканию и затем подвергнут УФ-свету через прозрачную маску высокой плотности (Fineline Imaging, Inc.) для определения характеристик канала. Затем пластину погружали в раствор проявителя (MicroChem), чтобы удалить несшитый SU-8, и подвергали твердому спеканию, чтобы установить «мастер», используемый для создания микрофлюидных каналов. Чтобы получить блоки из ПДМС определенной общей высоты, мастер помещали в полость формы, состоящую из кольца из ПММА (внешний диаметр = 250 мм, внутренний диаметр = 200 мм), прикрепленного к диску из ПММА (диаметр = 300 мм) с помощью самоклеящегося клея. (Фралок). Затем полость формы была заполнена дегазированным форполимером ПДМС (соотношение основания и катализатора 10: 1).Лист прозрачного майлара был помещен поверх заполненной формы для создания плоской верхней поверхности и покрыт дополнительным кольцом из ПММА (диаметр = 300 мм). Собранную форму зажимали и помещали в печь на 6 часов при 65 ° C. Полученный блок PDMS (с общей высотой 1,7 мм) был извлечен из формы и разрезан до размера (7 мм x 11 мм) с помощью лезвия бритвы. Порты доступа заполняли сердцевиной с использованием пробойника для биопсии 1 мм (Miltex). Блоки PDMS вставлялись в верхний и нижний корпуса из ПММА, при этом канальные элементы были ориентированы внутрь устройства.

Вкладыши для клеточных культур

Как показано на рис. 1а, магнитная фиксация позволяет культуральным мембранам быть зажатыми между жидкостными каналами и запаять их на месте для поддержки разделенных (апикальных / базолатеральных) культур. Мы продемонстрировали использование двух материалов для культивирования клеток: i) стандартной микропористой культуральной мембраны с протравленной дорожкой и ii) гидратированной самособирающейся культуральной мембраны, чтобы подчеркнуть гибкость подхода с магнитной герметизацией (см. Рис. 1b). Гидратированная подвешенная мембрана представляет собой материал, который трудно включить в модели MBT из-за вышеупомянутой несовместимости склеивания.Культуральную мембрану из полиэфирного трека (диаметр пор 0,4 мкм, м, Sterlitech) вырезали лазером, зажимали и ламинировали между двумя листами полиэтилена (PE), вырезанными лазером, содержащими открытую центральную область и чувствительный к давлению силиконовый клей на одной стороне (Fralock ). Непористый полиэтилен изолировал жидкие компартменты и гарантировал, что сообщение между каналами происходит только через нанопористую культуральную мембрану. Листы PE также позволяли легко переносить культуральную вставку между специализированными модулями.

Для культуральной вставки, которая включала гидратированный материал, листы полиэтилена и пористые мембраны (0,1 мкм, мкм, Steriletch) были вырезаны лазером для создания открытых центральных областей. Нанопористая мембрана с трековым травлением была расположена так, что небольшой край проходил в открытую область. Мы адаптировали химию супрамолекулярной самосборки жидкость-жидкость, впервые разработанную Ступпом [19–21], для создания водопроницаемой культуральной мембраны, которая прикреплена к вставке носителя. Резервуар PDMS был заполнен 2% -ным (масс. / Об.) Раствором гиалуроновой кислоты (HA) в ацетатном буфере (pH 5.7, 50 мМ), а сверху помещали культуральную вставку. Второй резервуар для PDMS помещали поверх вставки и заполняли 3% -ным (масс. / Об.) Раствором пептидного амфифила (PA) в ацетатном буфере (pH 5,7, 50 мМ). Структура PA содержала хвост пальмитиновой кислоты, последовательность формирования бета-листа и заряженную головную группу (C ₁₆ V ₃ A ₃ K ₃ ). HA представляет собой отрицательно заряженный линейный полимер с большой молекулярной массой, который присутствует в большом количестве во внеклеточном матриксе млекопитающих. Структуры показаны на S1 Рис.Когда растворы вступили в контакт друг с другом, на границе жидкость-жидкость мгновенно образовалась твердая мембрана в результате процесса самосборки, вызванного гидрофобным коллапсом хвостов пальмитиновой кислоты и экранированием заряда между положительно заряженными головками PA и отрицательно заряженными HA. Толщина мембраны может регулироваться в зависимости от времени контакта жидкость-жидкость [22,23].

После самосборки мембраны осторожно промывали PBS (10 мМ фосфат натрия, 150 мМ хлорид натрия, pH 7.4). Затем мембраны устанавливали на очищенное покровное стекло в ячейке для жидкости, заполненной PBS. Модуль Юнга для мембраны был извлечен из графика отклонения кантилевера в зависимости от смещения путем подгонки данных к уравнению сферического контакта Герца с использованием предварительно откалиброванного кантилевера АСМ, модифицированного сферическим зондом 0,005 мм, как описано Soofi [24]. Толщина мембраны определялась методом АСМ в контактном режиме с использованием зонда из нитрида кремния с размером острия 27 ± нм и высотой 800 нм (Новоскан).Данные были экспортированы в NanoScope Analysis (Bruker) для анализа в Origin Pro (Origin Labs). Отсечение молекулярной массы мембраны определяли путем измерения транспорта флуоресцентно меченых декстранов, приобретенных у Sigma (10 кДа, 40 кДа, 70 кДа, 120 кДа, 150 кДа) через мембрану за 24 часа. Характеристики приведены на рис. S2

.

Сборка

Силы притяжения между магнитами в каждом слое корпуса герметизировали каналы PDMS относительно культуральной вставки и устанавливали непроницаемое для жидкости уплотнение, способное выдерживать приложенное давление ~ 35 кПа.Собранная платформа для культивирования SEAM с использованием вставки протравленной культуральной мембраны показана на рис. 1c с красным красителем (верхний канал) и синим красителем (нижний канал), используемыми для идентификации отдельных компартментов. Каждый канал можно отдельно перфузировать клеточной средой для поддержания культуры или введения экспериментального тестируемого соединения (например, лекарства, вируса или токсина окружающей среды). Магнитный фиксирующий механизм позволял вводить и извлекать несущую вставку (и прикрепленные ячейки) из модулей SEAM и обрабатывать их независимо от гидравлической сети.Как показано на видео S1, процесс магнитной фиксации и герметизации культуральной вставки может легко выполнить трехлетний доброволец.

Модуль прямого посева

Как показано на рис. 2а, магнитная фиксация позволила обратимо запечатать несущую вставку в двухкомпонентном посевном модуле ПММА, где клетки были непосредственно введены в область культивирования (площадь поверхности = 0,05 см ² ).

Рис. 2.

a) Схема и собранный посевной модуль, состоящий из верхнего и нижнего слоев корпуса и магнитоуплотненной культуральной вставки.В собранном модуле (справа) нижний канал был заполнен желтым красителем, а область добавления ячеек открытого доступа заполнена синим красителем для облегчения визуализации. б) Рабочий процесс (шаги 1–4) для установления границ раздела совместно культивируемых тканей. Желаемое количество клеток добавляли в культуральную область вставки и давали возможность прикрепиться. Затем вставку отсоединили от корпусов из ПММА, перевернули, снова запечатали и засеяли второй совокупностью. c) Репрезентативное изображение совместно культивированного первичного альвеолярного эпителия человека, окрашенного на окклюдин (зеленый), и первичного эндотелия микрососудов человека, окрашенного на VE-кадгерин (красный), оба с ядерным контрастным красителем (синий).Масштабные линейки = 40 мкм.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0156341.g002

В процессе изготовления использовались процессы лазерной резки и ламинирования, описанные для модуля культивирования. Модуль прямого посева состоял из верхнего корпуса из ПММА со встроенными магнитами, отверстий для доступа и центрального резервуара. Лист PDMS, вырезанный лазером (0,125 мм, Interstate Specialty Products), был прикреплен к дну с помощью чувствительного к давлению клея (0,050 мм, Fralock), чтобы способствовать формированию герметичного уплотнения вокруг культуральной вставки во время магнитного сжатия.Нижний корпус из ПММА содержал магниты, канал для жидкости и вырезанный лазером лист из ПДМС, определяющий порты доступа для жидкости. Культуральную мембрану выровняли на нижнем слое над центральным портом доступа, и корпуса были соединены магнитом. Нижний канал и верхний резервуар были заполнены культуральной средой для поддержки прикрепления клеток, и желаемое количество клеток было добавлено непосредственно в культуральную область вставки-носителя. Посевной модуль инкубировали в течение 4–6 часов до прилипания клеток к культуральной мембране.Для совместного культивирования корпуса из ПММА с магнитной защелкой были разделены, а мембрана была перевернута и повторно запечатана между корпусами. Нижний канал был заполнен соответствующей культуральной средой для поддержки прикрепленной популяции клеток, а затем открытая сторона мембраны была засеяна второй популяцией клеток. После клеточной адгезии вставку (с прикрепленными клетками) можно было перенести в культуральный модуль.

Модуль микроперфузии

Хотя появляются альтернативные методы [25], традиционные микрофлюидные подходы основаны на шприцевых насосах для контроля перфузии среды для поддержания здоровья культуры, обеспечения биомеханической стимуляции и доставки экспериментальных тестируемых соединений.Внешние насосы привлекательны благодаря динамическому контролю, который они обеспечивают, но стоимость оборудования может быть непомерно высокой, а внедрение в инкубируемой среде может быть проблематичным. Чтобы предоставить удобный вариант перфузии жидкости для поддержки простого роста клеток, мы использовали гравитационный перфузионный модуль, состоящий из горизонтально ориентированных резервуаров, заполненных жидкостью, разделенных определенной высотой. В типичных гравитационных подходах с вертикально ориентированными резервуарами разница в высоте жидкости между свободными жидкостными поверхностями вызывает падение гидростатического давления, Δ P = ρ г Δ z, которое уменьшается как разница, Δ z , между уровнями жидкости приближается к нулю.Было показано [26], что горизонтальные резервуары поддерживают падение гидравлического давления в подключенной сети микрофлюидных каналов, поскольку Δz остается постоянным, как описано ниже.

Модуль микроперфузии был изготовлен с использованием комбинации лазерной обработки PMMA, чувствительного к давлению клея и ламинирования, описанных ранее; Подход послойного изготовления обеспечил гибкость при проектировании прототипов. Как показано на рис. 3а, слои включали горизонтально ориентированные входные и выходные резервуары для жидкости ( слоя 2 и 5 соответственно с толщиной ПММА = 2.5 мм), гидроизоляционный слой, разделяющий резервуары ( слой 3 , h = 1 мм), сеть микрожидкостного сопротивления ( слой 4 , размеры канала: h = 0,02 мм, w = 0,5 мм, L = 25 мм), порты для доступа к входным резервуарам ( слой 1 ) и жидкостное соединение ( слой 6 ) между перфузионным модулем и магнитно связанным культуральным модулем.

Рис. 3.

a) Слои, содержащие перфузионный модуль с гравитационной подачей. б) Вид сбоку подключенных перфузионных и культуральных модулей.Контур жидкости (входной резервуар, aa, через культуральный модуль к выходному резервуару, bb) был осторожно заполнен средой с помощью шприца. c) После заполнения поверхностное натяжение удерживало среду от вытекания из резервуаров, а разница в гидростатическом давлении Δ P вызывала поток жидкости от входного к выходному резервуару.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0156341.g003

Как показано на рис. 3b, подключенные перфузионные и культуральные модули были магнитно соединены и осторожно заполнены средой до тех пор, пока каналы не будут заполнены и не появится мениск воздух-жидкость. был установлен в каждом водоеме.Поверхностное натяжение между средой и поверхностями резервуара было достаточным, чтобы жидкость не разлилась в горизонтальной конфигурации, а разница гидростатического давления ( Δ P _aa-bb = ρ г Δ z) между впускной и выпускной резервуары индуцировали поток от aa до bb. Мениск двигался горизонтально, когда жидкость текла по контуру; поскольку не было изменений относительной высоты жидкости в резервуарах ( Δ z), а гравитационное ускорение и плотность жидкости были постоянными, Δ P также были постоянными.Предполагалось, что вклады в поток, связанные с капиллярным давлением, сбалансированы, поскольку входной и выходной резервуары были построены из одних и тех же материалов и имели одинаковые внутренние размеры.

С постоянным перепадом давления ( Δ P _aa-bb ) и гидравлическим сопротивлением R в каналах с низким коэффициентом удлинения, определяемыми как [27]:
(1)

Средняя скорость потока в сети, Q _avg , была рассчитана по выражению Q _avg = Δ P R ^-1 с μ = 0.0007 [Па · сек] при 37 ° C, а w, h, L относятся к ширине, высоте и длине каждого сегмента на пути текучей среды соответственно. В таблице 1 показана взаимосвязь между Δ z и рассчитанной средней скоростью потока в культуральном канале. Расчетная скорость потока в нашей системе (при Δ z = 3,62 мм) составила 2,42 мк л час ^-1 , что соответствует 58 мк л, используемым в день (одна полная замена среды в канале культивирования. в час). Новые перфузионные модули использовались в конце каждого периода культивирования.

Соответствующее напряжение сдвига в культуральном канале было рассчитано как 0,00045 дин см ^-2 с использованием выражения [28] в уравнении 2, с γ (аспектное отношение культурального канала) = 0,25 [-].

(2)

Среда с контролируемым сдвигом может быть полезна при поддержании культур с использованием чувствительных к сдвигу клеток, таких как нейроны и популяции стволовых клеток [29]. Результаты расчетов напряжения сдвига приведены в таблице 1. Для исследований, где требуются более высокие значения напряжения сдвига, увеличение напора (т.е.е. 15,875 мм или 5/8 дюйма), удалив сеть сопротивления и уменьшив ширину культурального канала до 0,40 мм и высоту до 0,1 мм, можно достичь теоретических касательных напряжений порядка 10 дин см ^-2 .

В варианте осуществления, показанном здесь, цель перфузионного модуля состояла в том, чтобы продемонстрировать необязательный автономный вариант, способный поддерживать первичные человеческие клетки в культуре без необходимости использования методов откачки с помощью инструмента. Тем не менее, модульная природа платформы SEAM позволяет при желании реализовать традиционные методы откачки, включая шприцевые насосы (S5 рис., На котором показано подключение к внешнему насосу и взаимосвязь между несколькими модулями культивирования).

Посев клеток

Культуральная вставка была запечатана в посевном модуле, а нижний канал был заполнен соответствующей культуральной средой. Затем в верхний резервуар загружали фибронектин (5 мкл мкг / мл ^-1 ) и инкубировали (37 ° C при 5% CO ₂ ) в течение ночи для покрытия мембраны. Резервуар и канал опорожняли пипеткой, промывали PBS (10 мМ фосфат натрия, 150 мМ хлорид натрия, pH 7,4) и заполняли соответствующей культуральной средой (ScienCell).Первичные HMVEC (ScienCell) размораживали в соответствии с инструкциями производителя и высевали на покрытые фибронектином планшеты для культивирования тканей. После одной субкультуры клетки обрабатывали трипсином и ресуспендировали при концентрации 500000 клеток на мл ^-1 . 2 мкл л суспензии добавляли в каждую открытую лунку (вход ~ 1000 клеток) посевной платформы непосредственно над областью культивирования сэндвич-вкладыша для культивирования. Клетки визуализировали с помощью инвертированного микроскопа (Olympus IX-70) для обеспечения равномерного покрытия.Затем посевной модуль инкубировали до прилипания клеток к мембране (4-6 часов). Кортикальные нейроны крыс (ScienCell) обрабатывали в соответствии с инструкциями производителя. Из-за хрупкой природы нейронов клетки высевали непосредственно в планшет для культивирования ткани из полистирола, покрытый ГК (Nunc), или на самособирающуюся мембрану при плотности 30 000 клеток на см ^-2 .

Для совместного культивирования клетки HMVEC засевали, как описано выше. Затем мембрану отсоединили и перевернули.Нижний канал был заполнен средой HMVEC, а посевной резервуар был заполнен культуральной средой легочных альвеолярных эпителиальных клеток (HPAEpiC) (ScienCell). Затем в резервуар добавляли HPAEpiC в концентрации 20000 клеток на см ^-2 . Среду меняли дважды в день. После трех дней культивирования клетки на мембране фиксировали и повышали проницаемость для иммуноцитохимии.

Иммуноцитохимия

Клетки фиксировали 4% параформальдегидом (Sigma) в PBS в течение 20 минут с последующей пермеабилизацией 0.1% Triton X-100 в PBS в течение 15 минут. Затем клетки блокировали 2% BSA в PBS в течение 2 часов. Первичные антитела против MAP2 (1: 000, Sigma) или ICAM-1 (1:40, R&D Systems), окклюдина (1: 1000, конъюгированный с Alexa 488, Invitrogen) или кадгерина эндотелия сосудов (VE-Cad, 1:10, R&D Systems) и инкубировали в течение 6–8 часов при 4 ° C. Раствор первичных антител удаляли, клетки осторожно промывали PBS, а затем инкубировали в течение двух часов со вторичными антителами, конъюгированными с Alexa 647 (1: 500, Life Technologies) или Qdot 625 (1: 500, Life technologies).Ядра окрашивали DAPI (Life Technologies) при 15 мк мкг / мл ^-1 . 12-битные изображения были получены с помощью программного обеспечения ImagePro на микроскопе Olympus IX-70 с камерой Photometrics CoolSnap HQ2. Настройки экспозиции были выбраны так, чтобы свести к минимуму фоновую флуоресценцию. Обработка изображений производилась в ImageJ, и настройки применялись одинаково ко всем образцам. Мембраны отображали непосредственно в устройстве или удаляли и устанавливали на предметные стекла микроскопа, покрывали PBS и закрывали покровным стеклом перед визуализацией.

Анализ генов

Кортикальные нейроны крысы : Культуральные вставки отделяли от культурального модуля стерильными пинцетами и помещали в 150 мкл л RNAzol RT (Центр молекулярных исследований). С этого момента экстракция РНК происходила в соответствии с инструкциями производителя. Клетки лизировали с помощью пипетки и раствор центрифугировали при 12000 g в течение 2 минут. Супернатант помещали в пробирку, свободную от РНКазы, и к раствору добавляли 150 мкл л абсолютного этанола.Смесь встряхивали, затем помещали в колонку Zymo-Spin IIC и центрифугировали при 12000 g в течение одной минуты. Затем колонку промывали и обрабатывали ДНКазой для удаления любых загрязняющих ДНК. РНК элюировали 50 мкл л сверхчистой воды. Качество РНК определяли с помощью набора RNA 6000 на Bioanalyzer (Agilent Technologies). Затем для синтеза кДНК РНК подвергали обратной транскрипции в кДНК с использованием набора для синтеза кДНК iScript (Bio-Rad) в соответствии со спецификациями производителя. Каждую реакцию проводили в дублированных лунках с генами домашнего хозяйства (GAPDH [5 ‘VIC], ACTB [5’ FAM], RPL13A [5 ‘TET]), детектированными мультиплексно с использованием зондов TaqMan (эндогенные контрольные наборы Applied Biosystems, Life Technologies) в в одной лунке и интересующий ген обнаруживают в другой лунке с использованием мастер-микса SYBR Green PCR (Life Technologies) на CFX96 (Bio-Rad).Гены-мишени включали: Neurodap1, NCAM1, c-fos, trkA (прямой и обратный праймеры, показанные на S3 фиг.). Метод ΔΔ Ct был использован для расчета количества мРНК относительно генов домашнего хозяйства после экспериментальной нормализации фактора лунки. Для каждой биологической реплики проводили две реакции обратной транскрипции с одним контролем без RT. Для каждой сгенерированной кДНК были выполнены три технических повтора с двумя контролями без матрицы. Определение порогового значения Ct с достоверностью 99% определяли путем умножения стандартного отклонения NTC для каждого целевого гена на 6.965. Контрольные эксперименты с использованием РНК из мозга нормальной крысы (Takara Clontech) обрабатывали, как указано выше, для получения данных для сравнения. Данные представляют собой среднее значение со стандартным отклонением.

HMVEC : после стимуляции LPS экстракцию РНК клеток в устройстве проводили с использованием набора Quick RNA Microprep от Zymo (Cat. R1050). Культуральные вставки (и клеточный слой) отделяли от культуральных модулей и немедленно погружали в 600 мкл л ZR-буфера из набора Microprep и центрифугировали для лизирования всех клеток.С этого момента экстракция РНК происходила в соответствии со спецификациями производителя. РНК элюировали 10 мкл л воды, свободной от нуклеаз, и качество РНК определяли с помощью набора Agilent RNA 6000 Pico (Agilent, 5067–1513). Для экстракции РНК из интактных устройств эквивалентный объем (600 мкл л) буфера для лизиса из набора RNA Microprep вручную пипеткой переносили в культуральный модуль и собирали. Собранный раствор затем загружали в колонки для очистки, и экстракция продолжалась в соответствии с указаниями производителя.

Для синтеза кДНК 5 нг РНК из каждого образца использовали для создания кДНК с использованием набора для синтеза кДНК Superscript VILO (Life Technologies, Cat. 11754-050) в условиях, рекомендованных производителем. Для количественной ПЦР 100 нг кДНК использовали в индивидуальных анализах экспрессии гена Taqman (Applied Biosystems). Относительная экспрессия фактора фон Виллебранда (Hs00169795_m1), ICAM-1 (Hs00164932_m1), кадгерина 5 (Hs003_m1), CXCL1 (Hs00236937_m1), CXCL2 (Hs00601975_m1) и CXCL2 (Hs00601975_m1) и CCL4 Δ1401 (Hs002000) была проанализирована с использованием метода 9Δ2000 Δ1000 (Hs002000). GAPDH (Hs99999905_m1), служащий в качестве положительного контроля для нормализации, и уровень экспрессии без стимуляции LPS служил в качестве базального уровня.Для каждой сгенерированной кДНК были выполнены три технических повтора с двумя контролями без матрицы. Определение порогового значения Ct с достоверностью 99% определяли путем умножения стандартного отклонения NTC для каждого целевого гена на 6,965.

Результаты

Модульный подход и съемная культуральная вставка в платформе SEAM позволили использовать рабочие процессы, сочетающие прямой доступ к клеткам, обеспечиваемый открытыми культурами, с характерными возможностями культивирования, присущими микрожидкостным системам.Как схематично описано в рабочем процессе (рис. 4), культуральные вставки были обратимо соединены с модулями посева для точного микромасштабного посева, затем перенесены в модуль микрожидкостной культуры для исследований культуры клеток и стимуляции LPS с использованием модуля микроперфузии (вариант 1). После стимуляции экспериментальные данные были получены с помощью дифференциальной иммуноцитохимии поверхностных белков или путем отделения культуральной вставки от модуля и передачи ее в коммерческий технологический процесс вне чипа для достижения высококачественного выделения нуклеиновых кислот для последующего анализа.

Рис. 4. Варианты экспериментального рабочего процесса SEAM.

a) Клетки высевают непосредственно в культуральную область желаемой вставки с известной плотностью с использованием модуля посева. б) Культуральная вставка с прикрепленными клетками переносится на платформу для культивирования для долгосрочной перфузионной культуры и исследований воздействия. c) Затем вставку можно напрямую перенести для лизиса вне чипа и выделения нуклеиновой кислоты или d) установить на предметное стекло для визуализации. Клетки также могут быть визуализированы внутри платформы с помощью объектива с большим рабочим расстоянием.e) Модульный подход позволяет легко исследовать комбинацию изображений и ответов на уровне генов.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0156341.g004

Проверка показаний SEAM с использованием HMVEC, стимулированного LPS

HMVEC выстилают кровеносные сосуды и играют важную роль в обеспечении проницаемости сосудов, регуляции кровотока, заживлении ран и воспалении [30]. Липополисахарид бактериального эндотоксина (ЛПС) является компонентом клеточной стенки грамотрицательных бактерий и часто используется для изучения воспаления.Известно, что ЛПС активирует рецепторы Toll-подобного рецептора 4 (TLR4) на эндотелиальных клетках и индуцирует повышенную регуляцию молекул адгезии на клеточной поверхности для облегчения остановки нейтрофилов [31] и увеличения производства хемокинов для набора и активации дендритных клеток и макрофагов [32]. ]. Мы использовали эту хорошо изученную модель сосудистого воспаления для проверки многоуровневых показаний SEAM, как показано на рис. 5а. Первичные HMVEC высевали на микропористую культуральную область вставки (площадь поверхности = 0,05 см ² ) с использованием модуля прямого посева.Площадь культуральной поверхности мембраны была выбрана для размещения монослоя контактно ингибированных клеток (~ 20 000 клеток · см- ² ) с использованием входной популяции в 1000 клеток. 1000 клеток можно было легко и воспроизводимо пипетировать, что помогло снизить затраты на анализ. Размер несущей мембраны (7 мм x 11 мм) был разработан таким образом, чтобы она помещалась непосредственно во флакон для выделения клеток в соответствии со стандартным протоколом выделения РНК, при этом ее необходимо было разрезать или манипулировать другими способами.

Рис. 5. Показания SEAM после стимуляции LPS.

a) Для исследования показаний SEAM, имитирующих сосудистое воспаление, эндотелиальные клетки микрососудов человека были засеяны и перенесены в связанные модули культуры и микроперфузии. б) После апикального моделирования с помощью LPS в течение 4 часов клетки окрашивали в канале и мембрану переносили на предметное стекло для исследования экспрессии на поверхности ICAM1 после воздействия стимуляции. Масштабная линейка = 40 мкм. c) Чтобы продемонстрировать быстрое и надежное выделение РНК, вставки были удалены из архитектуры и перенесены на выделение РНК вне кристалла.Статистически значимые (p <0,001) различия в экспрессии мРНК наблюдались в ICAM1, CXCL1, CXCL2 и CCL2, при этом VFW (эндотелиальный маркер) оставался постоянным. SEAM может воспроизводить как экспрессию генов, так и дифференциальные ответы поверхностных белков на стимуляцию ЛПС с помощью простого в использовании рабочего процесса.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0156341.g005

После прикрепления клеток культуральную вставку перенесли в культуральный модуль и подключили к модулю микроперфузии на 24 часа культивирования (рис. 5а).Затем перфузионный модуль заменяли новым, и клетки подвергали воздействию LPS через апикальный канал в течение 4 часов, в то время как базальный канал перфузировали культуральной средой. После стимуляции устройства были рандомизированы и отобраны для иммуноцитохимии ICAM-1 или выделения РНК для последующего анализа экспрессии генов. Разделение и перенос культуральной вставки (с прикрепленными клетками) позволили выделить РНК из всей популяции клеток с использованием оптимизированной коммерческой технологии вне чипа, не требуя обработки жидких образцов.Мы успешно достигли высокого качества выделения РНК (RIN ~ 10, S4 Fig) из небольшой начальной популяции клеток. Клетки, выделенные с использованием внутриканальных методов, также показали высокий RIN (среднее значение = 9,5), но показали вдвое меньший выход РНК (34,1 ± 1,38 нг против 17,3 ± 1,17 нг). Хотя дальнейшие этапы очистки могут противодействовать низкому выходу РНК, метод мембранного переноса значительно упростил процесс и снизил потенциальные источники ошибок за счет исключения этапов обработки образцов. Прямой перенос клеточной популяции обеспечивает возможность экономически эффективного масштабирования экспериментов и поддерживает методы анализа всего генома, такие как RNA-Seq или miRNA-Seq, которые исследуют глобальные транскриптомные профили без a priori спецификации цели .

На фиг. 5b и 5c показаны клетки, окрашенные на ICAM-1, и профиль экспрессии гена, отражающий изменения мРНК, вызванные LPS. Значительное увеличение экспрессии мРНК было обнаружено для ICAM-1, CXCL1, CXCL2 и CCL2 (* p <0,001). ICAM-1, молекула поверхностной адгезии, участвующая в остановке свертывания лейкоцитов, была активирована в 2,5 раза, в то время как CXCL1 и CXCL2, хемокины, участвующие в рекрутинге нейтрофилов и лимфоцитов, увеличились в 5 и 11 раз соответственно. Было показано, что CCL2 способствует инфильтрации дендритных клеток и моноцитов, а экспрессия мРНК увеличивается в 6 раз по сравнению с нестимулированным контролем.Уровни мРНК эндотелиального фенотипического маркера фактора фон Виллебранда оставались неизменными, как и ожидалось для здорового контроля. Окрашивание ICAM-1 между стимулированными и нестимулированными клетками продемонстрировало, что изменения мРНК транслировались в изменения уровня белка в системе. Используя автономную платформу SEAM, удалось продемонстрировать изменения уровня мРНК и белка в результате контролируемой стимуляции LPS.

Культивирование нейронов и сравнение экспрессии генов на разных субстратах

Общей целью микромасштабных моделей барьеров in vitro является создание физиологически репрезентативной среды культивирования (например,г. биохимические сигналы, механическая стимуляция, межклеточная коммуникация и межклеточные взаимодействия), в которых необходимо изучить реакции на тканевом уровне. Влияние биохимических сигналов и механической стимуляции на микрофлюидные структуры хорошо задокументировано в литературе [33]. Также хорошо установлено, что биофизические взаимодействия между клетками и их субстратом могут влиять на экспрессию генов и управлять фенотипическими изменениями посредством передачи сигналов извне-внутрь [34–37]. Несмотря на то, что был достигнут значительный прогресс в разработке биоматериалов и тканевых каркасов с четко определенными биомиметическими свойствами [38,39], методы приостановки этих границ раздела культур внутри микрофлюидных платформ появлялись медленно.Обратимо запечатанная архитектура, предоставляемая SEAM, может решить эту проблему и обеспечить легкое включение гидратированных интерфейсов культур, чтобы помочь имитировать структуру ткани-мишени.

Например, кора головного мозга или «серое вещество» играет важную роль в нескольких процессах высокого уровня, включая движение и восприятие. ECM мозга имеет уникальный состав с низким процентом фиброзных белков (например, коллагена и фибронектина) и высоким процентом протеогликанов, включая HA [40,41].Чтобы продемонстрировать возможности SEAM, включающие биомиметические мембраны и выделение нуклеиновых кислот, мы количественно определили различия в уровне генов между клетками коры головного мозга крысы, выращенными на мягком подвешенном биомиметическом интерфейсе HA / PA со специфическим для мозга модулем Юнга (~ 1 кПа), и клетками, выращенными на жесткой пластиковой поверхности с покрытием.

Как показано на рис. 6а, «мягкая» мембрана HA / PA (E ~ 1 кПа) была прикреплена к несущей вставке с использованием процесса самосборки жидкость-жидкость. После посева и трехдневного культивирования на самособирающейся мембране (внутри культурального модуля) или стандартной пластине для тканевых культур нейроны либо окрашивали на дендритный маркер, MAP2, либо использовали в анализе экспрессии генов для NeuroDap 1, который играет важную роль. в синаптической коммуникации [42]; молекула нейрональной адгезии 1 (NCAM-1), гликопротеин, участвующий в межклеточной адгезии, росте нейритов и пластичности [43]; c-fos — непрямой маркер нейрональной активности [44]; и киназа рецептора тропомиозина A (TrkA), рецептор с высоким сродством к фактору роста нервов (NGF), который активирует факторы транскрипции для контроля передачи сигналов в соме [45,46].Эти мишени мРНК представляют широкий спектр адгезионных белков, рецепторов и показателей нейрональной активности и были выбраны, чтобы помочь оценить потенциальную важность жесткости субстрата с нескольких точек зрения. По сравнению с нейронами, посаженными на жесткие пластиковые субстраты для культур тканей, клетки, культивированные на самособирающейся культуральной мембране, показали интересное сходство с профилями экспрессии генов из РНК, выделенной из ткани мозга крысы (рис. 6b). Включение гидратированных биоматериалов с использованием архитектуры SEAM в сочетании с надежной изоляцией РНК обеспечивает экспериментальные возможности, которые могут помочь повысить актуальность будущих моделей микрофлюидного барьера in vitro , позволяя экспериментально контролировать передачу сигналов извне-внутрь.

Рис. 6.

a) Включение самосборной мембраны в ламинированную несущую вставку. Модуль Юнга мембраны аналогичен мозгу. б) После 3 дней культивирования на мембране SA отдельные мембраны окрашивали на MAP2 (дендридный маркер, масштабная линейка = 40 мкм) и обрабатывали для анализа экспрессии генов. Экспрессия генов Neurodap1, NCAM1, TrkA и c-fos на мягком самоорганизующемся субстрате была ближе к экспрессии генов мозга крысы (пунктирная горизонтальная линия), чем экспрессия генов, выращенных на жестких субстратах.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0156341.g006

Обсуждение

Для поддержки удобных для пользователя методов создания, обслуживания и анализа микромасштабных интерфейсов тканей мы разработали автономную платформу, состоящую из съемной вставки для культивирования клеток и отдельных готовых модулей для микрофлюидных операций. Обратимо запечатанная архитектура SEAM позволяет быстро соединять, разъединять и переносить культуральную вставку между модулями для достижения эффективного экспериментального рабочего процесса.Модульный подход также обеспечивает уникальные преимущества, связанные с i) эффективным посевом клеток, ii) простым включением специализированных биологических интерфейсов, iiii) надежным выделением нуклеиновых кислот, iv) генерацией многоуровневых считываний и v) упрощенной и удобной для пользователя операцией.

Вставка для культуры клеток

Концепция съемной вставки для культивирования клеток является ключевым аспектом платформы SEAM. Вставка состояла из микромасштабной пористой области культуры клеток, окруженной непористым носителем, который облегчал перенос и связывание с различными жидкостными модулями.Ламинирование вырезанных лазером полиэтиленовых листов (с чувствительным к давлению клеем на одной стороне) совместимо с коммерчески доступными микро- и нанопористыми мембранами, которые были оптимизированы для обеспечения низкой автофлуоресценции, высокой оптической прозрачности и определенного распределения пор по размерам. Также могут быть включены такие материалы, как ультратонкие наномембраны [47, 48], коллагеновые пленки [49], листы гидрогеля [50], структурированные субстраты [51, 52], коммерческие продукты EMC [53] и слоистые композитные биоматериалы [54]. для дальнейшей настройки интерфейса культуры, чтобы отразить физиологию ткани.

Обычные микрофлюидные технологии для постоянного уплотнения мембран между эластомерными каналами в основном используют связывание кислородной плазмой и затрудняют формирование прочных, непроницаемых для жидкости уплотнений при наличии гидратированных материалов. Благодаря концепции магнитной защелки и съемной культуральной вставки материалы для культивирования не обязательно должны быть напрямую совместимы с общим методом изготовления архитектуры. Мы продемонстрировали подход привязки, включающий тонкую самособирающуюся мембрану с модулем Юнга, адаптированным для имитации среды мозга (~ 1 кПа).Этот метод изготовления самосборки мембран жидкость-жидкость на основе интерфейса [55] был выбран потому, что трудно включить этот тип культурального субстрата в микрофлюидную платформу на основе мембран. Включение гидрофильных (полиэфир) и гидратированных мембранных материалов (HA / PA) также сделало возможным простое смачивание и заполнение без модификации поверхности и ограниченного введения и образования пузырьков внутри каналов. В том маловероятном случае, когда наблюдается пузырек, систему можно разобрать, чтобы устранить препятствие.

Наша адаптация самосборной мембраны к вкладышу для культивирования позволяет манипулировать подвешенной мембраной толщиной 900 нанометров на протяжении всего рабочего процесса (например, посев, культивирование, визуализация и выделение нуклеиновых кислот). Тонкие культуральные мембраны могут помочь точно представить динамику межклеточной коммуникации через тканевый интерфейс. Например, паракринные сигнальные факторы, перемещающиеся через культуральную мембрану толщиной 10 мкм, требуют в 100 раз больше времени, чем для мембраны толщиной 900 нм.Некоторые барьерные ткани (включая альвеолярно-капиллярный интерфейс [56] и гематоэнцефалический барьер [57]) содержат слои поляризованных клеток, разделенных субмикрометровыми расстояниями; Возможность включения ультратонких биоматериалов, изготовленных по индивидуальному заказу, дает уникальную возможность воспроизводить физиологические структуры тканей. Мы наблюдали этот феномен в нашем доказательстве принципиальной демонстрации при изучении изменений на уровне генов в нейронах крыс, культивируемых на мягких и жестких интерфейсах. Функциональные последствия этих изменений на уровне генов должны быть исследованы более подробно, и архитектура SEAM обеспечивает удобный подход для включения расширенных биологических интерфейсов для повышения актуальности анализов in vitro и .

Мы обнаружили, что разделение и перенос культуральной вставки позволили выделить высококачественную нуклеиновую кислоту из образцов малых клеток. После экспериментального воздействия вставка (со всей популяцией клеток) была отделена от архитектуры с помощью обратимой магнитной фиксации и перенесена непосредственно в рабочий процесс протокола изоляции вне кристалла. Возможность перемещать всю популяцию клеток без каких-либо манипуляций помогла ограничить потери образцов, которые неизбежно происходят при транспортировке клеточных лизатов в микрофлюидных каналах с высоким отношением площади поверхности к объему.Используя подход переноса, мы смогли достичь значений RIN, приближающихся к максимальному значению 10 из ~ 1000 входных ячеек. Значения RIN также были высокими при использовании внутриканального лизиса и сбора (среднее значение = 9,5), но приводили к ~ 2x меньшему количеству РНК и сбора по сравнению с методом переноса культуральной вставки. Техника съемной культуральной вставки позволила просто и быстро перенести всю популяцию клеток для выделения РНК, не требуя манипуляций с жидкостью.

Хотя в этой работе мы продемонстрировали дифференциальные показания экспрессии генов, перенос вставки позволяет использовать широкий спектр оптимизированных коммерческих методов, включая анализ для изучения повреждений ДНК, генотоксичности и транскриптомики всего генома (например,г. miRNA-Seq или RNA-Seq), которые исследуют паттерны активации глобального пути, возникающие в результате взаимодействия с кандидатом в лекарство или патогеном. Несмотря на то, что хорошо известно, что активация сигнального пути на уровне мРНК не обязательно приводит к экспрессии белка и функциональному ответу, считывание на уровне генов дает важную информацию для выявления потенциально взаимосвязанных путей, которые можно использовать для оценки потенциальной токсичности и определения терапевтических подходов. разработка. Анализы белков на основе КПЦР (например,г. TaqMan Protein Assays) можно включить в рабочий процесс для прямой корреляции экспрессии мРНК с уровнями белка и изучения посттрансляционной модификации белка. Кроме того, съемную культуральную вставку можно закрепить на предметном стекле для визуализации с высоким разрешением внутриклеточной локализации и локализации белка на поверхности. Концепция переносной вставки открывает двери для расширенных многоуровневых считываний, которые обеспечивают уникальное понимание того, как ткань взаимодействует с внешним агентом.

Прямой посев клеток

В постоянно герметичных мембранных системах границы раздела тканей устанавливаются путем введения клеток внутрь устройства путем пропускания клеточной суспензии через микрофлюидные каналы, которые находятся в контакте с культуральной мембраной; поток останавливается, и клетки оседают на поверхности мембраны.Процесс седиментации по всей длине канала затрудняет контроль начальной плотности клеток и воспроизводимое введение того же количества клеток в систему. Следует также соблюдать особую осторожность, чтобы предотвратить попадание пузырьков во время процесса введения проточной ячейки. Посев клеток значительно упрощается на традиционных платформах для культивирования открытого формата, таких как чашки Петри и многолуночные планшеты, где клетки непосредственно добавляются на поверхность культуры с помощью наконечника пипетки. Здесь воспроизводится простота открытого посева путем обратимого связывания культуральной вставки в посевном модуле; определенное количество клеток добавляется непосредственно в область культивирования через открытый резервуар.Прямой посев может значительно уменьшить количество клеток, необходимых для эксперимента, и позволить использовать редкие или дорогие популяции клеток, включая стволовые клетки, первичные клетки человека и клинически значимые образцы.

Например, в типичную микрофлюидную систему засевают ~ 20 000 первичных клеток человека с одной стороны мембраны [58]. Для коммерческой первичной популяции клеток человека стоимостью ~ 600 долларов за миллион клеток и при условии, что 100% клеток равномерно доставляются в область культивирования без потери образца, консервативные затраты, связанные с клетками, составляют 12 долларов за анализ.С помощью метода прямого посева ~ 1000 клеток можно ввести непосредственно в определенную область культуры с минимальной потерей образца, поскольку манипуляции с жидкостью не требуются. Соответствующая стоимость, связанная с клетками, снижена до 0,60 доллара за анализ (20-кратное сокращение), что облегчает масштабирование эксперимента и повышает практическую полезность. Поскольку площадь культивирования клеток и количество вводимых клеток известны, поверхностную плотность посева можно быстро оптимизировать в соответствии с потребностями конкретной ткани. Модуль посева также позволяет легко создавать совместные культуры: i) засевая одну сторону области культуры, ii) ожидая прикрепления, и iii) отсоединяя, переворачивая и повторно закрывая вставку перед непосредственным засеиванием другой стороны.После второй фазы прикрепления клеток мембрану можно перенести непосредственно в культуральный модуль.

Микроперфузия и культура клеток

Обычные культуральные платформы требуют шприцевых насосов для подачи жидкости через платформу. Стремясь сделать микрофлюидные анализы доступными для широкого круга конечных пользователей, мы разработали вариант модуля с гравитационной подачей, который обеспечивает возможности микроперфузии в нашей автономной системе. Модуль микроперфузии можно использовать для поддержания клеточных культур или воздействия экспериментальных соединений на апикальные или базолатеральные популяции.Каждый резервуар адресуется индивидуально и может использоваться для создания физиологической среды культивирования, такой как культура раздела воздух-жидкость, что актуально в моделях роговицы, кожи и легких. Наша опция перфузии без оборудования также делает платформу пригодной для использования в учреждениях BSL3 / 4, где шприцевые насосы трудно внедрить из-за рисков образования аэрозолей и проблем, связанных с проблемной дезактивацией [59]. Уравнения 1 и 2 используются для оценки дебитов, требуемых объемов коллектора и касательных напряжений.Изменение физических конструктивных параметров (высоты каналов и падения давления) можно легко изменить для достижения желаемых характеристик перфузии. Как показано на дополнительном рисунке S5, модульный подход также позволяет напрямую взаимодействовать с шприцевыми насосами или другими насосными механизмами для обеспечения стимуляции сдвига, если это необходимо. В этой демонстрации микрожидкостные каналы были отлиты из PDMS и использованы для герметизации каналов против культуральной вставки при магнитном сжатии и обеспечения разделенной культуральной среды.PDMS имеет несколько благоприятных свойств, включая оптическую прозрачность и простоту изготовления, но у этого материала также есть хорошо известные проблемы, связанные с разделением небольших гидрофобных молекул на массу [60,61]. В таких ситуациях, как тестирование кандидатов в маломолекулярные лекарственные препараты, полиуретан может использоваться для минимизации эффектов разделения [62].

Модульное прототипирование и системы нового поколения

Используемый здесь процесс изготовления на основе лазерной резки и ламинирования идеально подходит для итераций дизайна и разработки прототипов; при наличии опыта партию или 5–10 модулей можно разрезать, выровнять и собрать менее чем за пять минут.После завершения дизайна модули можно масштабировать для мелкосерийного производства с использованием методов горячего тиснения или переводить на литье под давлением для крупномасштабного производства. Перечень комбинированных модулей для поддержки экспериментальных исследований может быть создан как на стадии лабораторного прототипа, так и на стадии усовершенствованного прототипа. Таким образом, конечные пользователи могут легко вводить необходимые возможности.

Используемая везде техника магнитного сцепления также обеспечивает простой подход для соединения различных тканевых модулей вместе (например,г. от сердца к легким) через магнитный коллектор для изучения многомодульных взаимодействий лекарств или токсинов (S5, рис.). Экспериментальное масштабирование может быть достигнуто путем подключения нескольких модулей к общему источнику перфузии. Модульный подход также позволяет интегрировать микрожидкостные иммуноанализы в линию с SEAM для анализа секретируемых белков из небольших популяций клеток [63–65], а метод послойного изготовления может поддерживать интеграцию электродов для обеспечения измерений целостности барьера в режиме реального времени. Архитектура обратимого SEAM обеспечивает технику для изучения многоуровневых считываний клеток, культивируемых на различных субстратах с определенными биохимическими и биомеханическими свойствами.Было показано, что материал HA / PA, используемый в нашей работе, увеличивает ответную реакцию на перепад давления на границе раздела [23]; эта возможность может быть использована в будущих исследованиях для внедрения механического растяжения типа «орган на чипе» в границы раздела тканей, поддерживаемые в SEAM. Благодаря последним достижениям в аддитивном производстве из нескольких материалов, прямая 3D-печать может выйти за рамки простых жестких материалов корпуса и разработать интегрированные жесткие и гибкие элементы, которые можно использовать для обратимого уплотнения мембран клеточных культур общего класса, а также ввести механическую стимуляцию для лучшего имитации физиологическая микросреда без ущерба для простоты использования.

протекающих воздуховодов и вы | Качество воздуха в помещении | HL Bowman

Хотя это скрытый элемент в вашем доме, воздуховоды имеют решающее значение для домашнего комфорта. Это система, с помощью которой теплый или прохладный воздух циркулирует по всему дому. И весь ваш кондиционированный воздух, будь он теплый или охлажденный, должен проходить через эти воздуховоды. Таким образом, очень важно иметь в доме хорошо обслуживаемую систему воздуховодов.

Что такое воздуховоды?

Компания HL Bowman очень серьезно относится к воздуховодам.Наши специалисты по отоплению и охлаждению знают, какую важную роль играют воздуховоды вашего дома во многих сферах — в частности, в вашем комфорте, счетах за электроэнергию и здоровье. Здесь, в Кэмп-Хилле, мы видим разницу между воздуховодами, которые хорошо закрыты и обслуживаются, и воздуховодами, которые не используются регулярно.

Воздуховоды или воздуховоды вашего дома в Пенсильвании — это коридоры, по которым ваш нагретый или охлажденный воздух проходит туда и обратно в систему отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) и к вентиляционным отверстиям в вашем доме.Он состоит из системы воздуховодов и труб, обычно металлических, и имеет швы, которые профессионально герметизируются при первой установке. Некоторые места также могут быть изолированы, чтобы уменьшить потери энергии.

Почему вы не видите свои протоки?

Большая часть ваших воздуховодов скрыта за стенами или в местах, которые не так часто используются, как другие части вашего дома. Скорее всего, вы не увидите его большей части. Часто он находится на чердаке, и для большинства из нас воздуховоды попадают в категорию невидимых, неуместных.Но такой образ мышления может поставить под угрозу комфорт в помещении, стоить вам денег и даже повлиять на ваше здоровье.

Зачем нужно герметизировать и изолировать воздуховоды?

Надлежащее уплотнение и изоляция воздуховодов предотвращает утечку очищенного воздуха из системы воздуховодов. По данным Министерства энергетики США, от 20 до 40 процентов энергии теряется в большинстве систем воздуховодов. Воздуховоды обычно изготавливаются из тонкого листового металла или стекловолокна. Ваш циркулирующий воздух может легко просачиваться через эти материалы, а также через любые швы воздуховодов.

Кроме того, изоляция воздуховодов защищает воздуховоды от плесени и роста плесени, потому что прохладный воздух вашего дома проходит через воздуховоды, расположенные в теплых частях вашего дома. Это может вызвать конденсацию в ваших воздуховодах, которая способствует появлению плесени и грибка. Изоляция воздуховодов регулирует температуру и предотвращает этот сценарий.

Зачем нужно обслуживать воздуховоды?

Со временем уплотнения воздуховодов могут ухудшиться и заржаветь, а изоляция может потерять свою эффективность, что и вызовет проблемы.Вот почему так важно, чтобы профессионалы регулярно проверяли вашу систему воздуховодов и устраняли любые утечки.

Плохо обслуживаемый и негерметичный воздуховод может вызвать следующие проблемы:

• Увеличение ваших счетов за отопление и охлаждение

Утечки в ваших воздуховодах могут возникнуть там, где они соединены. Утечка воздуха — это потраченный впустую воздух. Ваша печь или кондиционер израсходовали энергию, за которую вы платите, на нагрев или охлаждение воздуха. Когда этот воздух не попадает в желаемое место в вашем доме, вашему блоку HVAC приходится работать вдвое тяжелее, чтобы компенсировать потерю энергии — это, по сути, выбрасывание денег.

• Негативно влияет на комфорт в помещении

Из-за утечки энергии из ваших воздуховодов ваша внутренняя температура может постоянно меняться и оставлять вас без ожидаемого комфорта. Независимо от того, какой у вас тип системы отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) и насколько она энергоэффективна, если у вас протекающие воздуховоды, ваша система не сможет обеспечить вам эффективный уровень комфорта и реализовать свой потенциал.

• Плохое здоровье

Утечки могут привести к попаданию нежелательных веществ из воздуха в вашей системы воздуховодов, а это означает, что такие загрязнители, как выхлопные газы, дым, окись углерода или многие другие загрязнители, могут попасть в вашу систему воздуховодов и циркулировать по дому без вашего ведома.Это может вызвать множество проблем, в том числе вызвать проблемы с дыханием или обострить проблемы, которые у вас могут быть, такие как астма или аллергия.

Позвоните нам сегодня, чтобы проверить систему воздуховодов

Диагностика и устранение проблемы с протекающим воздуховодом — это простой процесс, который значительно улучшит комфорт и здоровье вашего дома в Кэмп-Хилл, штат Пенсильвания. Наши технические специалисты HL Bowman являются экспертами в области воздуховодов, их установки и обслуживания. Позвоните нам по телефону 717-561-1206 или свяжитесь с нами через Интернет, чтобы получить помощь с воздуховодами.

Обслуживание обертки серии H: блоки замены уплотнения ребра сигпака

Обслуживание обертки серии H: блоки замены уплотнения ребра сигпака | Syntegon Technology Services

Устройство Fin Seal Unit вашей машины запечатывает продольные швы вашей упаковки. Из-за стабильной эксплуатации и естественных производственных условий он может показывать признаки обычного износа, такие как заметный шум и сморщенные поверхности зубчатых колес.

Для эффективного обслуживания ваших упаковщиков серии H мы предлагаем вам комплектные сменные блоки , которые могут заменить изношенный блок ребристого уплотнения именно тогда, когда это необходимо.В зависимости от состояния возможна замена дополнительных деталей.

Ваши преимущества

Немедленная замена блока при необходимости

Быстрое выполнение технического обслуживания для сокращения времени простоя

Капитальный ремонт агрегатов с индивидуальным комплектом для восстановления

Помимо полного блока ребристого уплотнения, вам может быть полезен специализированный ремонтный комплект .На вашей упаковочной машине обычно установлено три блока ребристых уплотнений. Дополнительный комплект для восстановления позволяет выполнить капитальный ремонт всей сборки узлов уплотнения ребер. В зависимости от текущего состояния ваш индивидуальный ремонтный комплект состоит из нескольких дополнительных запасных частей для вашего ребристого уплотнения, которые, возможно, потребуется заменить, например:

Узнайте все об этой услуге с первого взгляда и ознакомьтесь с нашей брошюрой для этой услуги ниже.
Не стесняйтесь обращаться к нам с любыми вопросами. Будем рады обсудить ваш личный запрос.

Брошюра

Связаться

Мы с нетерпением ждем вашего ответа!

Мы используем файлы cookie на нашем веб-сайте. Некоторые из них очень важны, а другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и улучшить ваш опыт.

Принять все

Сохранить

Индивидуальные настройки конфиденциальности

Подробная информация о файлах cookie

Политика конфиденциальности

Отпечаток

Предпочтение конфиденциальности

Здесь вы найдете обзор всех используемых файлов cookie.Вы можете дать свое согласие на использование целых категорий или отобразить дополнительную информацию и выбрать определенные файлы cookie.