Kwantyfikacja wstrzykiwalności za pomocą testów mechanicznych

Mierząc siłę, możemy stwierdzić, czy materiał nadaje się do wstrzykiwania i jak zmiana rozmiaru igły i strzykawki lub przetwarzanie preparatu i chemia mogą wpłynąć na wstrzykiwalność. Ta technika jest szybka i prosta. Może być używany z różnymi geometriami igieł i strzykawek i wymaga niewielkiego przetwarzania danych w celu uzyskania kluczowych wartości siły.

Metoda ta jest szczególnie przydatna w przypadku biomateriałów do wstrzykiwań, takich jak hydrożele i cementy, do zastosowań w ciągłym dostarczaniu leków i inżynierii tkankowej. Aby skonfigurować tester mechaniczny, przymocuj płaskie tabletki do testowania ściskania do testera mechanicznego i ręcznie wyposaż tester w ogniwo obciążnikowe o maksymalnym obciążeniu 200 niutonów. Użyj przycisków sterowania ręcznego, aby oddzielić banany, aby pozostawić około 30 centymetrów miejsca na igłę, strzykawkę i tłok

Aby utworzyć protokół testowy, otwórz kreatora testów w oprogramowaniu urządzenia i ustaw typ testu na kompresję jednoosiową. Ustaw zmierzoną wartość napięcia wstępnego, przy której rozpocznie się testowanie, i dostosuj prędkość do napięcia wstępnego na pięć milimetrów na minutę, aby ustawić prędkość, z jaką poprzeczka będzie przesuwać się w dół, aż napotka napięcie wstępne. Ustaw obciążenie na kontrolę przemieszczenia i wybierz odpowiednią prędkość testową.

Następnie ustaw górną granicę siły, przy której chcesz zatrzymać test. Aby ustawić system zaciskowy, przymocuj dwa zestawy zacisków z uchwytami wystarczająco dużymi, aby bezpiecznie przymocować wybraną strzykawkę do dwóch stojaków. Umieść uchwyty między poprzeczką a płytą podstawy, pozostawiając wystarczająco dużo miejsca poniżej uchwytów na strzykawkę i igłę, a następnie wyrównaj środki uchwytów ze środkiem poprzeczek.

Użyj pustej strzykawki, aby pomóc w wyrównaniu. Następnie sprawdź, czy zaciski są mocno zamocowane, aby nie było ruchu w zaciskach po przyłożeniu siły skierowanej w dół i umieść naczynie na dolnej płycie, aby zebrać wytłaczany materiał. Aby przeprowadzić eksperyment z wstrzykiwalnością, należy włożyć strzykawkę do uchwytów zaciskowych i zamknąć uchwyty tak, aby strzykawka była utrzymywana na miejscu, ale mogła poruszać się w górę i w dół bez oporu, gdy strzykawka i tłok są prostopadłe do poprzeczki.

Użyj przycisków, aby opuścić górną płytę tuż nad tłokiem i kliknij zero siły, aby wyzerować zmierzoną siłę. Następnie kliknij przycisk uruchom, aby uruchomić protokół testowy. Pod koniec badania podnieść płytki na wystarczającą wysokość, tak aby można było wyjąć strzykawkę i powtórzyć test z następną próbką.

Po każdej próbie zapisz dane w formacie umożliwiającym wygenerowanie tabeli wartości siły i przemieszczenia, a następnie wykreśl wyniki z każdej próby z przemieszczeniem na osi X i siłą na osi Y. Po wykreśleniu wszystkich prób określ siły maksymalne i plateau na podstawie każdego wykresu. Typowa krzywa przemieszczenia siły składa się z trzech przekrojów.

Początkowy gradient, gdy tłok pokonuje tarcie od lufy, a materiał przyspiesza z maksymalną siłą. I plateau, gdy materiał jest wytłaczany w stanie ustalonym. W przypadku lepkich próbek przechodzących przez węższy otwór siła potrzebna do wstrzyknięcia próbki ze stałą prędkością jest większa niż siła potrzebna do pokonania tarcia w cylindrze i przyspieszenia materiału.

W związku z tym nie obserwuje się wyraźnego szczytu. W przypadku próbek o dużej lepkości lub bardzo wąskich igieł siła wymagana do wytłaczania materiału może być tak duża, że strzykawka wygina się i ulega awarii. Często przy bardzo małym wytłaczaniu materiału.

Jeśli wstrzykiwany materiał zawiera cząstki stałe lub zaczyna twardnieć, może dojść do wyciśnięcia filtra lub ustawienia zbiorczego, co prowadzi do niepełnego wtrysku. Konieczne jest upewnienie się, że grudki są mocno zabezpieczone, tak aby strzykawka była dobrze dopasowana, wyśrodkowana i prostopadła do poprzeczki. Korelacja może być wykorzystana do powiązania zmierzonej siły łatwości wtrysku.

Alternatywnie reologię można wykorzystać do zrozumienia, w jaki sposób proces wtryskiwania wpływa na materiał.