Functionalisation of spruce O-acetyl-galactoglucomannans for barrier and composite applications

The increasing use of energy, food, and materials by the growing population in the world is leading to the situation where alternative solutions from renewable carbon resources are sought after. The growing use of plastics depends on the raw-oil production while oil refining are politically governed and required for the polymer manufacturing is not sustainable in terms of carbon footprint. The amount of packaging is also increasing. Packaging is not only utilising cardboard and paper, but also plastics. The synthetic petroleum-derived plastics and inner-coatings in food packaging can be substituted with polymeric material from the renewable resources. The trees in Finnish forests constitute a huge resource, which ought to be utilised more effectively than it is today. One underutilised component of the forests is the wood-derived hemicelluloses, although Spruce Oacetyl-galactoglucomannans (GGMs) have previously shown high potential for material applications and can be recovered in large scale. Hemicelluloses are hydrophilic in their native state, which restrains the use of them for food packaging as non-dry item. To cope with this challenge, we intended to make GGMs more hydrophobic or amphiphilic by chemical grafting and consequently with the focus of using them for barrier applications. Methods of esterification with anhydrides and cationic etherification with a trimethyl ammonium moiety were established. A method of controlled synthesis to obtain the desired properties by the means of altering temperature, reaction time, the quantity of the reagent, and even the solvent for purification of the products was developed. Numerous analytical tools, such as NMR, FTIR, SEC-MALLS/RI, MALDI-TOF-MS, RP-HPLC and polyelectrolyte titration were used to evaluate the products from different perspectives and to acquire parallel proofs of their chemical structure. Modified GGMs with different degree of substitution and the correlating level of hydrophobicity was applied as coatings on cartonboard and on nanofibrillated cellulose-GGM films to exhibit barrier functionality. The water dispersibility in processing was maintained with GGM esters with low DS. The use of chemically functionalised GGM was evaluated for the use as barriers against water, oxygen and grease for the food packaging purposes. The results show undoubtedly that GGM derivatives exhibit high potential to function as a barrier material in food packaging.

Transmission oflight through individually formed fiber- reinforced composite post (Yksilöllisesti muotoillun kuitukomposiittinastan valonläpäisevyys)

Kuitukomposiitista valmistettuja juurikanavanastoja käytetään apuna, kun restauroidaan juurihoidettuja ja kruunuosastaan runsaasti kudosta menettäneitä hampaita. Kliinisen kestävyyden kannalta on tärkeää että nasta kiinnittyy hampaaseen hyvin. Tarvittavan valomäärän saattaminen valokovetuksella pimeään juurikanavaan on vaikeaa ja sen vuoksi nastojen kiinnittämiseen suositellaan kaksoiskovetteista yhdistelmämuovisementtiä, joka kovettuu vain osittain valolla. Jotta nasta ja sementti polymeroituisivat hyvin, nastan hyvä valonläpäisy- ja sirontakyky olisi eduksi. Tehdasvalmisteisten nastojen valonläpäisykyvyn on todettu heikkenevän niiden pituuden kasvaessa. Yksilöllisesti muotoilluilla kuitukomposiittinastoilla, joilla on osittaislomittaismuoviverkostorakenne (semi-IPN) polymeerimatriisi, on todettu tehdasvalmisteisia kuitunastoja parempi sidos nastan ja yhdistelmämuovisementin välillä. Yksilöllisesti muotoilluilla kuitunastoilla näyttäisi myös olevan hyvä valonjohtamiskyky, mutta lisätutkimuksia tarvitaan. Tässä tutkimuksessa selvitettiin yksilöllisesti muotoillun kuitukomposiittinastan (EverStick Post) ja kahden tehdasvalmisteisen (Relyx Fiber Post ja GC Fiber Post) kuitukomposiittina stan valonläpäisevyyttä sekä pituuden vaikutusta niiden valonläpäisykykyyn laboratorio- olosuhteissa. Tutkimushypoteesi oli, että nastojen valonläpäisykyky heikkenee niiden pidentyessä. Tutkimuksessa kaikista nastatyypeistä valmistettiin eripituisia nastoja (4, 8, 12 ja 16 mm). Nastoille tehtiin samanpituiset testikappaleet muoviputkesta ja polyvinyylisiloksaanista, ja nastat asetettiin niiden sisään. Tämän jälkeen nastoja kovetettiin valokovettimella 10 sekuntia, ja läpi päässyt valo mitattiin MARC Resin Calibrator -laitteella. Kontrollina käytettiin tyhjää testikappaletta ilman nastaa. Keskeiseksi tulokseksi saatiin, että yksilöllisesti muotoillulla kuitukomposiittinastalla oli kaikissa pituusryhmissä muita nastoja merkitsevästi parempi valonläpäisykyky. Tulokset osoittivat myös, että kaikkien nastojen valonläpäisevyys laski merkitsevästi nastan pituuden lisääntyessä aina 12 millimetriin asti. Tulosten perusteella yksilöllisesti muotoillulla kuitukomposiittinastalla on tehdasvalmisteista nastaa parempi valonläpäisykyky. Kuitukomposiittinastojen valonläpäisykyky heikkenee niiden pituuden kasvaessa aiempien tutkimusten mukaisesti. Jatkotutkimuksissa tulisi selvittää, miten valonläpäisevyys ja siroaminen vaikuttavat nastan ja sementin polymeroitumiseen ja siten kliiniseen lopputulokseen.

A software engineering approach to distributed systems for composite modeling

The goal of this thesis is to define and validate a software engineering approach for the development of a distributed system for the modeling of composite materials, based on the analysis of various existing software development methods. We reviewed the main features of: (1) software engineering methodologies; (2) distributed system characteristics and their effect on software development; (3) composite materials modeling activities and the requirements for the software development. Using the design science as a research methodology, the distributed system for creating models of composite materials is created and evaluated. Empirical experiments which we conducted showed good convergence of modeled and real processes. During the study, we paid attention to the matter of complexity and importance of distributed system and a deep understanding of modern software engineering methods and tools.

Review of investment strategy, portfolio management, and scorecard based portfolio selection tool for direct property investments in Finland

The lack of research of private real estate is a well-known problem. Earlier studies have mostly concentrated on the USA or the UK. Therefore, this master thesis offers more information about the performance and risk associated with private real estate investments in Nordic countries, but especially in Finland. The structure of this master thesis is divided into two independent sections based on the research questions. In first section, database analysis is performed to assess risk-return ratio of direct real estate investment for Nordic countries. Risk-return ratios are also assessed for different property sectors and economic regions. Finally, review of diversification strategies based on property sectors and economic regions is performed. However, standard deviation itself is not usually sufficient method to evaluate riskiness of private real estate. There is demand for more explicit assessment of property risk. One solution is property risk scoring. In second section risk scorecard based tool is built to make different real estate comparable in terms of risk. In order to do this, nine real estate professionals were interviewed to enhance the structure of theory-based risk scorecard and to assess weights for different risk factors.

Optimal distance of the light-curing tip for light transmission through the resin composite

Hammaslääketieteessä käytetettävien komposiittien valonläpäisevyys vaihtelee. Samoin LED-valokovettimet eroavat toisistaan valotehonsa ja muotoilunsa perusteella. On yleisesti tiedossa, että valokovettimesta tulevan valon intensiteetti pinta-alayksikköä kohden heikkenee, kun kovettimen etäisyys kasvaa. Toisaalta ei ole tiedossa, miten valokovetettavan kohteen ja valokovettimen kärjen väliin sijoitettu materiaali tarkalleenottaen vaikuttaa valon intensiteettiin eri etäisyyksiä käytettäessä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, miten valokovetettavan kohteen ja valokovettimen kärjen väliin asetettava etukäteen polymerisoitu materiaali vaikuttaa valon intensiteettiin eri etäisyyksillä. Tutkimus suoritettiin käyttämällä kahta eri valokovetinta. Jotta etäisyyden vaikutusta valotustehoon voitiin demonstroida, vaihdettiin kovettimen etäisyyttä sensorista 0,2,4,6,8,10mm välillä. Valotehot rekisteröitiin MARC resin calibrator -laitteella. Sensorin ja valokovettimen kärjen väliin asetettavat erilaiset komposiittilevyt olivat valmiiksi kovetettuja,1mm paksuisia, filleripitoisuuksiltaan neljää erilaista muovia. Valotehot rekisteröitiin jokaiselta etäisyydeltä komposiitin ollessa sensorin päällä. Rinnakkaisesti verrattiin myös etäisyyden vaikutusta valotehoon ilman esikovetettua materiaalia kovettimen kärjen ja valoa mittaavan sensorin välissä. Vertailun suorittamiseksi laskettiin intensiteettisuhdeluku muovillisen ja muovittoman arvon välillä aina tietyllä etäisyydellä Valokovettimen kärjen etäisyyden kasvattaminen sensorista (eli valokovetettavasta kohteesta) odotusten mukaisesti pienensi valotehoa. Laittamalla sensorin ja kovettimen väliin komposiittilevy, valoteho pieneni odotetusti vielä enemmän. Tutkittaessa intensiteettisuhdetta (valoteho muovin kanssa : valoteho ilman muovia) kuitenkin huomattiin, että 4-6mm:n kohdalla suhdeluku oli suurempi kuin 0,2,8 ja 10mm kohdalla. Johtopäätöksenä oli, että suurin mahdollinen valokovetusteho saavutetan laittamalla kovetuskärki mahdollisimman lähelle kohdetta. Jos valokovetettavan kohteen ja valokovettimen kärjen välissä oli kiinteä komposiittipalanen, suurin mahdollinen valokovetusteho kohteeseen saavutetaan edelleen laittamalla kovetuskärki kiinni muoviin. Jos etäisyyttä muovin pinnasta sen sijaan kasvatettiin, valokovetusteho ei laskenutkaan niin nopeasti kuin oli odotettu. Tämä voi liittyä siihen, että tehokkaan valokeilan halkaisijan koko on suurempi verrattuna komposiitin sekä sensorin halkaisian kokoon. Toiseksi on arvioitu, että resiinikomposiitin täyteaineet voisivat fokusoida läpi kulkevaa valoa sensoriin. Se, pitääkö tämä ilmiö paikkansa, vaatii kuitenkin enemmän tutkimusta