Wielowarstwowe polialkohol winylowy z nadrukiem atramentowym
11 maja 2017
Drukarka atramentowa została użyta do produkcji wielowarstwowych poliwarstw alkoholu winylowego. Opracowano tusz na bazie wody na bazie alkoholu poliwinylowego i zbadano główne właściwości fizyczne.
Ogólnym celem tej procedury jest wytworzenie wielowarstwowych warstw z polialkoholu winylowego przy użyciu metod druku atramentowego. Druk atramentowy to elastyczna i wydajna, bezpłatna technologia druku, która umożliwia nam wytwarzanie złożonych struktur 3D z wielu materiałów. Główne zalety tej techniki to efektywność wykorzystania materiału, partnerstwo cyfrowe i addytywne, proces bezkontaktowy, kompatybilność z wieloma materiałami w podłożu, osadzanie w temperaturze pokojowej, duża szybkość i niski koszt wytwarzania.
Aby rozpocząć tę procedurę, podgrzej zlewkę z oczyszczoną wodą do 60 stopni Celsjusza. Dodaj alkohol poliwinylowy tak, aby ostateczny procent wagowy alkoholu poliwinylowego w roztworze wynosił 8%Następnie dodaj glikol monopropylenowy tak, aby jego końcowa zawartość wagowa w roztworze wynosiła 10%Mieszaj roztwór przez sześć do ośmiu godzin, aby zapewnić jednorodność. Następnie przefiltruj roztwór przez filtr o długości pięciu mikrometrów.
Wizualnie oceń atrament pod kątem jednorodności i oznak sedymentacji. Scharakteryzować atrament zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Następnie dokładnie wyczyść szklane podłoże, najpierw acetonem, a następnie wodą dejonizowaną.
Za pomocą pistoletu do natryskiwania azotu osusz podłoże do mycia. Załaduj podłoże na stół roboczy i mocno je zabezpiecz. Przepłucz atrament przez głowicę drukującą, aby usunąć powietrze lub roztwór czyszczący ze zbiornika i dysz.
Następnie załaduj wkład do drukarki. Podłącz głowicę drukującą do menedżera druku GIS za pomocą karty osobowości głowicy. Załaduj roztwór atramentu do 150-mililitrowej strzykawki znajdującej się nad wkładem.
Uszczelnić strzykawkę hermetyczną nakrętką. Następnie naciśnij przycisk przedmuchiwania, aby usunąć atrament przez dyszę. Po skonfigurowaniu kształtu fali i parametrów drukowania załaduj żądany obraz do druku.
Rozpocznij proces cyfrowy i wydrukuj wzór obrazu na podłożu. Następnie przeanalizuj wydrukowany wzór zgodnie z opisem w protokole tekstowym. W tym badaniu badane są właściwości fizyczne tuszu na bazie wody PVOH.
Zachowanie reological jest badane poprzez pomiar lepkości w funkcji szybkości ścinania. Obserwuje się, że lepkość zmniejsza się wraz ze wzrostem szybkości ścinania, co sugeruje, że atrament wykazuje pseudoplastyczne rozrzedzenie przy ścinaniu. Stabilność atramentu jest następnie testowana poprzez pomiar lepkości i pH w funkcji czasu w ciągu 30 dni.
Średnia lepkość wynosi 7,76 centypoyów, podczas gdy średnie pH wynosi 6,71, co pokazuje, że atrament jest bardzo stabilny w czasie. Następnie badane jest zachowanie atramentu podczas zwilżania. Jak widać, tusz PVOH wykazuje dobry poziom zwilżalności przy pierwszym kącie zwilżania wynoszącym 54,5 stopnia.
Następnie przez pierwsze 25 sekund obserwuje się niewielki spadek kąta zwilżania, po czym następuje jego stabilizacja. Mikrografia optyczna druku atramentowego z 10 warstwami przejść drukarskich pokazuje szereg defektów generowanych przez efekt plamy z kawy w pierścieniu. Obserwuje się jednak, że jakość znacznie się poprawia dzięki 75 warstwom przebiegów drukowania.
Może to być wynikiem zmiany szybkości parowania rozpuszczalnika i zmiany interakcji między dodatkowymi nakładającymi się warstwami. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak sformułować atrament i o wszystkich krokach wymaganych do pomalowania doniczki przy użyciu metody produkcji warstw addytywnych zwanej drukiem atramentowym. Ogólnie rzecz biorąc, naszym celem było zbadanie potencjału technologii druku atramentowego, aby zapewnić kolejną platformę do produkcji wielowarstwowych polialkoholi winylowych.
Zainteresowanie tą technologią w wielu sektorach przemysłu nabrało tempa. Mamy teraz możliwość dozowania substancji czynnych w precyzyjnej wielowarstwowej strukturze, jednocześnie chroniąc konsumenta lub substancję czynną za pomocą rozpuszczalnej ósemki ochronnej warstwy barierowej.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
To badanie koncentruje się na produkcji wielowarstwowych struktur poli(alkohol winylowy) za pomocą technik druku atramentowego. Proces podkreśla wydajność i wszechstronność druku atramentowego w tworzeniu złożonych struktur.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Nauka o materiałach
- Technologia druku
- Chemia polimerów
Tło
- Druk atramentowy jest elastyczną i wydajną technologią.
- Pozwola na tworzenie złożonych struktur 3D.
- Proces jest kompatybilny z różnymi materiałami.
- Oferuje zalety takie jak niskobudżetowe wytwarzanie i produkcja z wysoką szybkością.
Cel badania
- Wyprodukować wielowarstwowe struktury poli(alkohol winylowy).
- Zbadać właściwości fizyczne wydrukowane warstwy.
- Przedstawić możliwości druku atramentowego w produkcji materiałów.
Stosowane metody
- Podgrzanie oczyszczonej wody do 60 stopni Celsjusza.
- Dodanie poli(alkohol winylowy) w celu osiągnięcia 8% procentowej zawartości masowej w roztworze.
- Wprowadzenie monopropylenglikolo do osiągnięcia 10% procentowej zawartości masowej.
- Mieszanie roztworu przez 6 do 8 godzin dla uzyskania jednorodności.
Główne wyniki
- Roztwór został pomyślnie przefiltrowany przez filtr pięciomikronowy.
- Zbadano właściwości fizyczne wielowarstwowych struktur.
- Wykazano wykonalność użycia druku atramentowego do produkcji wielowarstwowych struktur.
- Podkreślono wydajność zużycia materiałów w procesie.
Wnioski
- Druk atramentowy jest wykonalną metodą tworzenia wielowarstwowych struktur poli(alkohol winylowy).
- Proces jest wydajny i przystosowany do różnych zastosowań.
- Dalsze badania mogą obejmować dodatkowe materiały i zastosowania.
Często zadawane pytania
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.
