Multistrati in polistirene stampato a getto d'inchiostro
11 maggio 2017
Una stampante a getto d'inchiostro è stata utilizzata per la produzione di multistrati di alcool polivinilico. L'inchiostro a base di alcool polivinilico è stato formulato e le principali proprietà fisiche sono state studiate.
L'obiettivo generale di questa procedura è produrre multistrati di alcol polivinilico utilizzando metodi di stampa a getto d'inchiostro. La stampa a getto d'inchiostro è una tecnologia di stampa flessibile, efficiente e gratuita che ci consente di produrre strutture 3D complesse in più materiali. I principali vantaggi di questa tecnica sono l'efficienza nell'uso del materiale, la collaborazione digitale e additiva, il processo senza contatto, la compatibilità con molti materiali nel substrato, la deposizione a temperatura ambiente, l'alta velocità e la fabbricazione a basso costo.
Per iniziare questa procedura, scaldare un bicchiere di acqua purificata a 60 gradi Celsius. Aggiungere alcol polivinilico in modo tale che la percentuale in peso finale di alcol polivinilico in soluzione sia dell'8%Quindi aggiungere glicole monopropilenico in modo tale che la sua percentuale di peso finale in soluzione sia del 10%Agitare la soluzione per sei-otto ore per garantire l'omogeneità. Successivamente, filtrare la soluzione attraverso un filtro da cinque micrometri.
Valutare visivamente l'omogeneità dell'inchiostro e i segni di sedimentazione. Caratterizzare l'inchiostro come indicato nel protocollo di testo. Successivamente, pulire accuratamente il substrato di vetro, prima con acetone e poi con acqua deionizzata.
Utilizzando una pistola a spruzzo di azoto, asciugare il substrato di lavaggio. Caricare il supporto di stampa sul piano di stampa e fissarlo saldamente. Sciacquare l'inchiostro attraverso la testina di stampa per rimuovere l'aria o la soluzione detergente dal serbatoio e dagli ugelli.
Successivamente, caricare la cartuccia nella stampante. Collegare la testina di stampa al gestore di stampa GIS tramite la scheda della personalità della testina. Caricare la soluzione di inchiostro nella siringa da 150 millilitri situata sopra la cartuccia.
Sigillare la siringa con un tappo ermetico. Quindi, premere il pulsante di spurgo per spurgare l'inchiostro attraverso l'ugello. Dopo aver impostato la forma d'onda e i parametri di stampa, caricare l'immagine desiderata per la stampa.
Avvia il processo digitale e stampa il motivo dell'immagine sul substrato. Quindi, analizza il modello stampato come indicato nel protocollo di testo. In questo studio, vengono studiate le proprietà fisiche dell'inchiostro a base d'acqua PVOH.
Il comportamento reologico viene esaminato misurando la viscosità in funzione della velocità di taglio. Si vede che la viscosità diminuisce con l'aumentare della velocità di taglio, il che suggerisce che l'inchiostro mostra un comportamento di assottigliamento del taglio pseudoplastico. La stabilità dell'inchiostro viene poi testata misurando la viscosità e il pH in funzione del tempo su 30 giorni.
La viscosità media è di 7,76 centipoys mentre il pH medio è di 6,71, il che rivela che l'inchiostro è molto stabile nel tempo. Viene quindi studiato il comportamento di bagnatura dell'inchiostro. Come si può notare, l'inchiostro PVOH dimostra un buon livello di bagnabilità con l'angolo di contatto iniziale di 54,5 gradi.
Si osserva quindi una leggera diminuzione dell'angolo di contatto per i primi 25 secondi, dopodiché si stabilizza. Una micrografia ottica della stampa a getto d'inchiostro con 10 strati di passaggi di stampa mostra una serie di difetti generati dall'effetto macchia di caffè ad anello. Tuttavia, si prevede che la qualità migliorerà in modo significativo con 75 strati di passaggi di stampa.
Questo può essere il risultato di un cambiamento nella velocità di evaporazione del solvente e del cambiamento nell'interazione dell'interfaccia tra gli strati sovrapposti aggiuntivi. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come formulare un inchiostro e di tutti i passaggi necessari per dipingere il vaso utilizzando un metodo di produzione a strati additivo chiamato stampa a getto d'inchiostro. Nel complesso, il nostro obiettivo era quello di esplorare il potenziale della tecnologia di stampa a getto d'inchiostro per fornire un'altra piattaforma per la produzione di multistrati di alcol polivinilico.
L'interesse per molti settori industriali ha guadagnato slancio per questa tecnologia. Ora abbiamo la possibilità di dosare i principi attivi in una precisa struttura multistrato, proteggendo al contempo il consumatore o il principio attivo con uno strato protettivo solubile a otto strati.
Visualizza la trascrizione completa e accedi a migliaia di video scientifici
Panoramica
Questo studio si concentra sulla produzione di multistrati di alcool polivinilico utilizzando tecniche di stampa a getto d'inchiostro. Il processo enfatizza l'efficienza e la versatilità della stampa a getto d'inchiostro nella creazione di strutture complesse.
Componenti chiave dello studio
Area della scienza
- Scienza dei materiali
- Tecnologia di stampa
- Chimica dei polimeri
Sfondo
- La stampa a getto d'inchiostro è una tecnologia flessibile ed efficiente.
- Consente la creazione di strutture 3D complesse.
- Il processo è compatibile con vari materiali.
- Offre vantaggi come la fabbricazione a basso costo e la produzione ad alta velocità.
Obiettivo dello studio
- Produrre multistrati di alcool polivinilico.
- Esplorare le proprietà fisiche degli strati stampati.
- Dimostrare le capacità della stampa a getto d'inchiostro nella fabbricazione dei materiali.
Metodi utilizzati
- Riscaldare l'acqua purificata a 60 gradi Celsius.
- Aggiungere alcool polivinilico per raggiungere un peso percentuale dell'8% in soluzione.
- Incorporare monopropilenglicole per raggiungere un peso percentuale del 10%.
- Agitare la soluzione per 6-8 ore per omogeneità.
Principali risultati
- La soluzione è stata filtrata con successo attraverso un filtro da cinque micrometri.
- Sono state studiate le proprietà fisiche dei multistrati.
- È stata dimostrata la fattibilità dell'uso della stampa a getto d'inchiostro per la fabbricazione di multistrati.
- È stata evidenziata l'efficienza dell'uso dei materiali nel processo.
Conclusioni
- La stampa a getto d'inchiostro è un metodo valido per creare multistrati di alcool polivinilico.
- Il processo è efficiente e adattabile per varie applicazioni.
- Ulteriori studi possono esplorare materiali e applicazioni aggiuntive.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Inkjet printing of polyvinyl alcohol multilayers enables precise, additive manufacturing of water-soluble polymer structures for pharmaceutical applications. This approach supports the development of soluble barrier layers and controlled-release systems by allowing dose-accurate deposition of actives within protective multilayers. The method enhances predictive confidence in early formulation design through reproducible, low-waste fabrication of hydrophilic polymer architectures.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of polymer-based delivery hypotheses through tunable multilayer thickness and composition.
- Operational Value: Supports rapid prototyping of soluble barrier systems to assess active protection and release profiles.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Provides standardized, wettable PVOH films on glass substrates for consistent drug interaction assays.
- Operational Value: Offers reproducible ink formulation with characterized viscosity (7.5 cP), pH (6.7), and time stability for reliable printing performance.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates mechanistic de-risking of hydrophilic polymer carriers by enabling layer-specific analysis of solvent evaporation and interface interactions.
- Operational Value: Demonstrates scalability from 10-layer to 75-layer prints, supporting progression from proof-of-concept to preclinical evaluation.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into early discovery workflows by enabling rapid fabrication of polymer multilayers for formulation screening, advancing to preclinical studies through improved thickness uniformity and defect reduction with increased layer counts.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on polymer barrier efficacy by allowing precise control over multilayer architecture.
- Screening: Delivers assay-ready substrates with quantifiable wettability (initial contact angle 54.5°) and time-stable ink properties.
- Analytics: Enables rheological and wetting behavior analysis to correlate printing parameters with structural quality.
- Translational Research: Bridges discovery to preclinical via scalable, additive manufacturing of PVOH multilayers suitable for biocompatible coating evaluation.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for multilayer polymer deposition across multiple formulation programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in polymer film formation through characterized ink stability and shear-thinning behavior.
- Operational Value: Standardized, non-contact, room-temperature deposition with high material efficiency.
- Strategic Value: Enables better go/no-go decisions in early formulation by reducing ambiguity in polymer processing.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of hydrophilic carrier systems through reproducible multilayer output.
Implementation Considerations
- Requires expertise in ink formulation and rheological characterization.
- Dependent on piezoelectric inkjet hardware and climate-controlled print environments.
- Necessitates standardization of substrate cleaning (acetone/DI water) and nitrogen drying for adhesion consistency.
- Involves adaptation considerations for substrate wettability beyond glass, as demonstrated in the study.
- Limited by coffee-stain defects at low layer counts, requiring sufficient passes (e.g., 75 layers) for quality improvement.
