Name: 잉크젯으로 인쇄 된 폴리 비닐 알코올 다층 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-11T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 11 s
Description: 학습하세요 잉크젯 프린팅을 이용하여 폴리비닐알코올 다층 구조를 제조하는 방법을. 이 기술은 복잡한 3D 구조를 효율적으로 만들 수 있어 재료 과학 연구에 활용됩니다.

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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.

1. 잉크 제형 <ol><li> 60 ℃로 가열 된 정제수에 폴리 비닐 알콜 (PVOH 8 중량 %)을 용해시켜 IJP 용 용액을 준비합니다. </li><li> 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. </li><li> 균질성을 보장하기 위해 몇 시간 동안 용액을 저어주고 노즐을 막을 수있는 미립자를 제거하기 위해 5μm 필터로 여과하십시오. </li><li> 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. </li></ol> 2. 잉크 특성화 <ol><li> 모든 잉크 문자를 수행하십시오.클린 룸 환경에서 실온에서의 자화 테스트. </li><li> 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 점도계를 사용하여 전단 율의 함수로서 잉크의 점도를 측정합니다. </li><li> 펜던트 드롭 방식을 사용하여 실온에서 잉크의 표면 장력을 테스트합니다. 장력 계와 같은 적절한 측정 도구를 사용하십시오. 제조업체의 프로토콜을 사용하십시오. 참고 : 잉크젯 인쇄의 일반적인 솔루션은 표면 장력이 30-40 mN / m입니다. </li><li> pH 미터를 사용하여 pH를 시험하십시오. 제조업체의 프로토콜을 사용하십시오. 참고 : pH는 수성 잉크의 필수 매개 변수입니다. 공식화 된 솔루션의 특성과 안정성에 대한 필수 정보를 제공하기 때문입니다. pH가 7 인 중성 용액은 안정적인 pH를 보장합니다.인쇄 헤드의 양호한 수명을 보장합니다. </li><li> 정착 낙하 실험을 통해 접촉각을 측정하여 다른 기판에서 잉크의 젖음성을 평가합니다. 장력 계를 사용하여 가능한 기판 ( 예 : 유리, 플라스틱 및 종이)의 표면 에너지를 측정합니다. 장력 측정기 제조업체가 제공 한 프로토콜을 사용하여 표면 에너지를 측정합니다. 참고 : 잉크 방울과 인쇄물 사이의 상호 작용은 인쇄 품질에 큰 영향을줍니다. 기판에 대한 잉크의 양호한 접착을 보장하기 위해, 기판의 표면 에너지는 잉크의 표면 장력을 10-15 mN / m 초과해야한다. </li></ol> 3. 잉크젯 인쇄 참고 : 모든 잉크젯 인쇄 침착은 실온에서 수행되었습니다. PVOH 다층은 압전 하이브리드 잉크젯 인쇄기를 사용하여 증착되었다. 512 개의 노즐 (256 x 2 행), 30 μm 노즐 직경 및 42-pL 잉크 방울 크기를 가진 프린트 헤드가 사용되었습니다이 작품에서. <ol><li> 인쇄하기 전에 아세톤 / 메탄올 / 이소프로판올 및 디 물로 유리 기판을 완전히 닦아냅니다. N 2 건으로 기판을 건조시킵니다. </li><li> 인쇄물 위에 인쇄물을 놓고 단단히 고정 시키십시오. </li><li> 프린트 헤드를 통해 잉크를 플러시하여 카트리지를 준비하십시오. 저장소 및 노즐에서 공기 또는 세제를 제거하십시오. </li><li> 카트리지를 프린터에 넣으십시오. 헤드 개성 보드를 통해 프린트 헤드를 글로벌 잉크젯 시스템 (GIS) 인쇄 관리자에 연결하십시오. </li><li> 카트리지 위에있는 150 mL 주사기에 용액을 넣고 밀폐 된 캡으로 주사기를 밀봉하십시오. </li><li> 퍼지 버튼을 눌러 노즐을 통해 잉크를 퍼지합니다. 참고 : 노즐 - 기판 거리는 제트 궤적에 영향을 미치므로 인쇄 된 패턴의 품질에 영향을 미칩니다. 따라서 분사 소프트웨어를 줄이기 위해 프린터의 소프트웨어를 사용하여 노즐 - 기판 거리를 조정하십시오. </li><li> 세트GIS 인쇄 소프트웨어와 표 2 를 사용하여 파형 및 인쇄 매개 변수를 높입니다. 참고 : GIS 소프트웨어 인터페이스를 사용하면 그리기 및 해제 진폭과 너비를 모두 제어 할 수 있습니다. </li><li> GIS 인쇄 관리자 소프트웨어를 사용하여 인쇄 할 이미지 파일을로드하십시오. </li><li> 디지털 프로세스를 시작하고 이미지 패턴을 인쇄물 위에 인쇄하십시오. </li></ol> 4. 인쇄 된 패턴 분석 <ol><li> 광학 현미경을 사용하여 인쇄 된 패턴의 품질을 조사하십시오. 인쇄 된 피처에 결함이 있는지 확인하고 더 많은 레이어를 인쇄 할 때 품질이 향상되는지 평가하십시오. </li><li> 3D 광학 현미경을 통해 비접촉 3D 표면 프로파일 미터 (백색광 간섭계 기반)를 사용하여 잉크젯 인쇄 멀티 레이어의 표면 토폴로지 및 두께 프로파일을 평가합니다. 참고 : 공식화 / 인쇄 및 특성화에 사용 된 측정 및 계측기에 대한 자세한 내용인쇄 된 패턴은 참고 문헌 21 에 제시되어있다. </li></ol>

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</ol>

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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...

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) 5 , 스핀 코팅 (spin coating) 6 또는 전기 방사 (electrospinning) 7 에 의해 용액 형태를 통해 증착 될 수있다. 그러나, 이들 방법은 원하지 않는 물질의 낭비 측면에서 여러 가지 한계가있다. 예를 들어, 스핀 코팅의 경우, 재료의 95 %가 낭비되는 것으로보고되었다. 또한, 이러한 방법은 설계 / 피쳐 (패터닝 기능 없음)의 관점에서 상당히 엄격하며 전체적인 처리 비용이 높습니다. 기존 솔루션 처리의 한계를 극복하기 위해 여기서는 재료 및 응용 모두에 강한 영향을 미치는 폴리 비닐 알코올 (PVOH) 다층 구조를 생산하기위한 새로운 플랫폼을 제공하기 위해 잉크젯 인쇄 기술의 잠재력을 연구합니다.의학 관점. 최근 제조 부문의 발전은 저렴하고 간단하며 친환경적이며 에너지 절약적인 프로세스에 초점을 맞추고 있습니다. 잉크젯 인쇄 (IJP)는이 프레임 워크 내에서 완벽하게 맞는 현대의 제조 공정입니다. IJP 기술의 주요 이점은 재료 사용 효율, 디지털 (마스크없는) 및 부가 패터닝, 대용량 기능, 강성 / 유연성 기판과의 호환성 및 저렴한 비용입니다. IJP는 용매에 분산 된 고분자 물질을 사용하는 증착 방법입니다. 지금까지, 기능성 고분자 - 9 , 세라믹 - 10 , 전도성 나노 재료 - 11 , 2D - 12 , 생물학적 - 및 약제 - 기반 재료가 성공적으로 증착되었다. 최근에, IJP는 전자 장치의 일부로서 구성 요소의 침착에 관여하고 있으며,트랜지스터 (14) , 센서 ( 15) , 태양 전지 ( 16) , 및 메모리 장치 ( 17 )뿐만 아니라 전자 패키징 ( 18) 잉크, 카트리지 및 인쇄물은 인쇄 공정에서 사용되는 똑같이 중요한 구성 요소입니다. 첫째, 표면 장력 및 유변학 적 성질 ( 예 : 전단 점도)과 같은 잉크의 물리적 성질은 인쇄 성 행동에 중요한 영향을 미칩니다. 또한 pH는 용액 ( 예 : 건조, 거품 및 점도) 및 IJP 인쇄 카트리지의 수명에 중요한 역할을합니다. 둘째, 카트리지 (압전기)의 경우, 구동 전압 파형은 액체 방울의 방향 형성 및 균일 성 모두를 실질적으로 드롭 형성을 정의한다. 마지막으로, 잉크 / 기판 상호 작용이 해상도와 정확도가 매우 잘 이해되는 것이 필수적입니다이 인터페이스에 강하게 의존하고 있습니다. 용매 증발, 액체에서 고체로의 상 변화 및 화학 반응은 유체 방울과 기질 사이에서 발생하는 주요 과정입니다. 잉크 특성에서 드롭 / 기질 메커니즘에 이르기까지 IJP와 관련된 모든 측면이 Hutchings 19 및 Derby 20의 검토 논문에서 강조되었습니다. 이 연구에서는 폴리 비닐 알콜 멀티 레이어를 제조하기 위해 IJP의 기능을 탐구합니다. 먼저, PVOH 수용성 잉크를 제조하고 유변학 적 거동, 표면 장력 및 pH와 같은 주요 물성을 조사 하였다. 이 작업에서는 압전 잉크젯 프린터를 사용하여 적절한 파형 매개 변수를 확인했습니다. PVOH 다층을 인쇄하고, 광학 현미경으로 품질 및 표면 / 두께 프로파일을 평가 하였다.

<table><tbody><tr><td>폴리비닐 알코올&nbsp;</td><td>PVOH Polymers Ltd, 영국</td><td>Poval 4-88</td><td></td></tr><tr><td>모노-프로필렌 글리콜&nbsp;</td><td>Sigma Aldrich, 영국</td><td>W29004</td><td></td></tr><tr><td>DV2T 점도계&nbsp;</td>영국 <td></td><td></td><td>브룩필드</td></tr><tr><td>Attension Theta 광학 텐시오미터&nbsp;</td><td>Biolin Scientific, 스웨덴</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HANNA pH 측정기&nbsp;</td><td>HANNA Instruments, 영국</td><td></td><td></td></tr><tr><td>산업용 잉크젯 XYPrint100Z</td><td>산업용 잉크젯 Ltd, 영국</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ContourGT-K 3D 광학 현미경&nbsp;</td><td>Bruker Corp, 미국</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

잉크젯으로 인쇄 된 폴리 비닐 알코올 다층

Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers

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.

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. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td> 잉크 </td><td colspan="3"> 표면 장력 (mN / m) </td><td colspan="3"> 점도 (cP) 1 분 / 25 rpm </td><td> pH </td></tr><tr><td> PVOH_ink </td><td...

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

Inkjet printing is a modern method for polymer processing, and in this work, we demonstrate that this technology is capable of producing polyvinyl alcohol ...

본 실험 절차의 전반적인 목표는 잉크젯 프린팅 방법을 사용하여 폴리비닐 알코올 다층 구조를 제작하는 것입니다. 잉크젯 프린팅은 유연하고 효율적인 무상 프린팅 기술로, 다양한 재료를 이용해 복잡한 3D 구조물을 제작할 수 있게 해줍니다. 이 기술의 주요 장점은 재료 사용의 효율성, 디지털 및 적층 방식의 결합, 비접촉 공정, 다양한 기판 재료와의 호환성, 상온 증착, 빠른 속도 및 저비용 제작입니다.이 절차를 시작하려면, 정제수의 담긴 비커를 60 °C까지 가열하십시오. 용액 내 폴리비닐 알코올의 최종 중량 퍼센트가 8%가 되도록 폴리비닐 알코올을 첨가하십시오. 그런 다음, 용액 내 최종 중량 퍼센트가 10%가 되도록 모노프로필렌 글리콜을 첨가하십시오. 균질성을 확보하기 위해 용액을 6~8시간 동안 교반하십시오. 그 후, 5 µm 필터로 용액을 여과하십시오.잉크의 균질성과 침전 징후를 육안으로 평가합니다. 텍스트 프로토콜에 명시된 대로 잉크의 특성을 분석합니다. 다음으로, 먼저 아세톤을 사용하고 이어서 탈이온수로 유리 기판을 철저히 세척합니다.질소 스프레이 건을 사용하여 세척된 기판을 건조하십시오. 기판을 프린트 베드에 올리고 단단히 고정하십시오. 프린트 헤드를 통해 잉크를 흘려보내 저장소와 노즐 내의 공기나 세척액을 제거하십시오.그 다음, 카트리지를 프린터에 장착하십시오. 헤드 퍼스낼리티 보드(head personality board)를 통해 프린트 헤드를 GIS 프린트 매니저에 연결하십시오. 카트리지 상단에 위치한 150 milliliter 시린지에 잉크 용액을 채우십시오.공기가 통하지 않도록 캡으로 시린지를 밀봉합니다. 다음으로, 퍼지 버튼을 눌러 노즐을 통해 잉크를 배출합니다. 파형과 프린팅 파라미터를 설정한 후, 프린팅할 이미지를 불러옵니다.디지털 공정을 시작하고 기판 위에 이미지 패턴을 인쇄합니다. 그런 다음, 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 인쇄된 패턴을 분석합니다. 본 연구에서는 PVOH 수성 잉크의 물리적 특성을 조사합니다.전단 속도에 따른 점도를 측정하여 유변학적 거동을 조사합니다. 전단 속도가 증가함에 따라 점도가 감소하는 것으로 나타나며, 이는 잉크가 가소성 전단 희석 거동을 보임을 시사합니다. 이후 30일 동안 시간에 따른 점도와 pH를 측정하여 잉크의 안정성을 테스트합니다.평균 점도는 7.76 centipoys이며 평균 pH는 6.71로, 이는 잉크가 시간이 지나도 매우 안정적임을 나타냅니다. 이어서 잉크의 젖음성을 조사합니다. 확인된 바와 같이, PVOH 잉크는 초기 접촉각이 54.5도이며 양호한 수준의 젖음성을 보입니다.이후 처음 25초 동안 접촉각이 약간 감소하다가 안정화되는 것이 관찰됩니다. 10회 반복 인쇄한 잉크젯 프린팅의 광학 현미경 사진을 보면 커피 고리 효과(coffee stain effect)로 인해 발생한 다수의 결함이 나타납니다. 하지만 인쇄 횟수를 75회로 늘렸을 때 품질이 현저히 향상되는 것을 확인할 수 있습니다.이는 용매 증발 속도의 변화와 추가적인 중첩 층 사이의 계면 상호작용 변화로 인한 결과일 수 있습니다. 이 영상을 시청하신 후, 여러분은 잉크를 조제하는 방법과 잉크젯 프린팅이라는 적층 제조 방식을 사용하여 팟(pot)에 도색하는 데 필요한 모든 단계에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 전반적으로, 우리의 목표는 폴리비닐 알코올 다층막을 제조하기 위한 또 다른 플랫폼으로서 잉크젯 프린팅 기술의 가능성을 탐구하는 것이었습니다.여러 산업 분야에서 이 기술에 대한 관심이 가속화되고 있습니다. 이제 가용성 보호 배리어 층으로 소비자나 활성 성분을 보호하는 동시에, 정밀한 다층 구조로 활성 성분을 투여할 수 있는 능력을 갖추게 되었습니다.

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전도성 잉크의 평면 및 3 차원 인쇄

온 - 칩 photopolymerization 기술을 사용하여 폴리머 microarray의 형성에 대한 설명입니다. 원자 힘 현미경, 물 접촉 각도 측정, X-선 광전자 분광법 및 비행 차 이온 질량 분광법과 세포 부착 분석 시간을 사용하여 높은 처리량 표면 특성도 설명되어 있습니다.

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브러쉬 모양의 반응 표면 날조 및 Azlactone 기능성된 블록 공동 고분자의 가교 된 영화

여기 선물이 없애는 제조 기판 및 호 일에 잉크젯 인쇄 적 층 형 센서의 제조에 대 한 프로토콜.

스마트 센서의 제조에 인쇄 하는 하이브리드

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학습하세요 잉크젯 프린팅을 이용하여 폴리비닐알코올 다층 구조를 제조하는 방법을. 이 기술은 복잡한 3D 구조를 효율적으로 만들 수 있어 재료 과학 연구에 활용됩니다.

잉크젯으로 인쇄 된 폴리 비닐 알코올 다층

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