방법 논문

잉크젯으로 인쇄 된 폴리 비닐 알코올 다층

DOI:

10.3791/55093

⸱

2017년 5월 11일

 ,  ,  , 
1Emerging Technologies Research Centre (EMTERC), De Montfort University, 2WMG, University of Warwick, 3PVOH Polymer Ltd.

이 논문에서

요약

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잉크젯 프린터는 폴리 비닐 알코올 다층을 제조하는데 사용되었다. 폴리 비닐 알콜 수성 잉크를 제조하고 주요 물성을 조사 하였다.

초록

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잉크젯 프린팅은 폴리머 가공을위한 현대적인 방법이며이 작업에서이 기술로 폴리 비닐 알콜 (PVOH) 다층 구조를 생산할 수 있음을 입증합니다. 폴리 비닐 알콜 수용액을 조제 하였다. 표면 장력, 점도, pH 및 시간 안정성과 같은 잉크의 고유 특성을 조사했습니다. PVOH 계 잉크는 39.3 mN / m의 표면 장력 및 7.5 cP의 점도를 갖는 중성 용액 (pH 6.7)이었다. 잉크는 저 전단 속도에서 가소성 (비 뉴톤 식 전단 묽어 짐) 거동을 나타내었고 전체적으로 우수한 시간 안정성을 나타 냈습니다. 상이한 기판상의 잉크의 습윤성이 조사되었고,이 특정 경우에 유리가 가장 적합한 기판으로 확인되었다. 독점적 인 3D 잉크젯 프린터를 사용하여 폴리머 다층 구조를 제조했습니다. 잉크젯 인쇄 된 다중 층의 형태, 표면 프로파일 및 두께 균일 성을 광학 현미경.

서론

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폴리 비닐 알콜은 반 결정질이며 인위적이며 독성이 없으며 수용성이며 대부분의 유기 용제에는 녹지 않으며 생체 내 분해가 가능하며 인체 조직에는 생체 적합성이 있으며 우수한 가스 차단 성을 나타냅니다 1 . 또한, PVOH는 많은 유용한 특성 때문에 많은 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 요즘 PVOH는 세척 및 세제 제품, 식품 포장 산업, 수처리, 섬유, 농업 및 건설 (첨가물)의 제조에 사용됩니다 1 . 그러나 PVOH는 최근 약물 사용 2 (약물 전달) 및 의학 응용 3 , 4 ( 예 : 상처 드레싱, 소프트 콘택트 렌즈, 안약 및 연골 대체 용 연성 임플란트)에 대한 관심이 증가하고 있습니다. PVOH 필름은 용융물 또는 용액 형태로 생산됩니다. 용융 처리가 호환 됨가수 분해 수준이 낮은 PVOH 또는 극도로 가소 화 된 PVOH로만 가능합니다. 따라서이 경로를 사용할 때 일부 특성이 희생 될 수 있습니다 1 . 다른 한편, PVOH 층은 드롭 캐스팅 (drop casting)

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프로토콜

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1. 잉크 제형

  1. 60 ℃로 가열 된 정제수에 폴리 비닐 알콜 (PVOH 8 중량 %)을 용해시켜 IJP 용 용액을 준비합니다.
  2. 보습 성분 인 모노 프로필렌 글리콜 (MPG) 10g (물에 모노 프로필렌 글리콜 10 중량 %)을 용액에 첨가한다.
    참고 : 보습제의 역할은 프린트 헤드의 막힘을 방지하는 것입니다.
  3. 균질성을 보장하기 위해 몇 시간 동안 용액을 저어주고 노즐을 막을 수있는 미립자를 제거하기 위해 5μm 필터로 여과하십시오.
  4. 균질성, 특히 침강의 발생률에 대해 잉크를 육안으로 평가합니다. 침강이 관찰되면, 용액을 오랜 시간 (일) 동안 교반 / 초 음파 처리하거나 저 분자량의 PVOH로 새로운 수성 용액을 제조하십시오.
    참고 : 밀봉 한 비커에 모든 유체를 실온에서 보관하십시오.

2. 잉크 특성화

  1. 모든 잉크 문자를 수행하십시오.클린 룸 환경에서 실온에서의 자화 테스트.
  2. 점도계를 사용하여 용액의 점도를 측정하십시오.
    참고 :이 테스트는 공식화 된 잉크가 IJP 하드웨어와 호환되는지 확인하기 위해 필요합니다. 잉크젯 프린팅 공정은 4-20 cP의 저점도 용액이 필요합니다. 회전 ....

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결과

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표면 장력, 점도 / 유동 학적 거동, pH, 습윤 및 시간 안정성과 같은 PVOH 수성 잉크의 물리적 특성을 조사했습니다. 이 작업에 사용 된 잉크의 점도는 7.5 cP이고 표면 장력은 39.3 mN / m이었다. 또한, 배합 된 잉크는 중성 (pH 7)이며, 결과는 표 1 에 요약되어있다.

잉크 표면 장력 (mN / m) 점도 (cP) 1 분 / 25 rpm pH
PVOH_ink

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토론

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이 작업에서 폴리머 멀티 레이어를 증착하는 잉크젯 프린팅 기술의 능력을 성공적으로 입증했습니다. 레올 로지 거동을 조사한 결과, 공식화 된 잉크는 가소성 전단 묽어 짐 거동을 보여 주었다. 또한, PVOH 잉크는 중성 용액 (pH 7)이며 시간 경과에 따른 양호한 안정성을 나타낸다. 특히, IJP 기술이 폴리 비닐 알콜 다층 구조를 생산할 수 있다는 것이 성공적으로 입증되었지만, 인쇄 범위와 전반적인 품질을 더욱 향상시킬 필요가 있습니다.

또한, 인쇄 된 패턴의 정확성을 향상시키기 위해, 인접한 층들 사이뿐만 아니라 잉크와 기판 사이의 상호 작용에 대한 더 나은 이해와 분사 동작의보다 효과적인 제어가 필요하다.

DOD (Drop-on-demand) IJP는 재료를 증착하는 데 사용되는 현대적인 방법으로 최근에는 마개가 있습니다연구 공동체의 주목을 끌었다. 국방부 IJP 기술은 고분자에서부터 의약품까지 광범위한 재료를 증착 할.......

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공개 사항

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저자는 공개 할 것이 없습니다.

감사의 글

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저자는 DIRECT (33417-239227) 및 PCAP (27508-196153) 프로젝트에 따라이 연구에 자금을 지원하여 Innovate UK를 인정하고자합니다. 저자는 또한이 작업 동안 재료 및 전문 지침을 제공 한 PVOH Polymers Ltd.와 Unilever, AkzoNobel 및 Carclo Technical Plastics의 지원에 감사드립니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
폴리비닐 알코올 PVOH Polymers Ltd, 영국Poval 4-88
모노-프로필렌 글리콜 Sigma Aldrich, 영국W29004
DV2T 점도계 브룩필드
Attension Theta 광학 텐시오미터 Biolin Scientific, 스웨덴
HANNA pH 측정기 HANNA Instruments, 영국
산업용 잉크젯 XYPrint100Z산업용 잉크젯 Ltd, 영국
ContourGT-K 3D 광학 현미경 Bruker Corp, 미국
영국

참고문헌

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  1. Goodship, V., Jacobs, D. Polyvinyl Alcohol: Materials, Processing and Applications. Rapta Review Reports. 16, (2008).
  2. Marin, E., Rojas, J., Ciro, Y. A review of polyvinyl alcohol derivatives: Promising materials for pharmaceutical and biomedical applications. Afr J Pharm Pharmacol. 8 (24), 674-684 (2014).
  3. Baker, M. I., Walsh, S. P., Schwartz, Z., Boyan, B. D.

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재인쇄 및 허가

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