Multilingüe de alcohol polivinílico impreso con chorro de tinta
11 de mayo de 2017
Se utilizó una impresora de chorro de tinta para fabricar multicapas de alcohol polivinílico. Se formuló tinta a base de agua de alcohol polivinílico y se investigaron las propiedades físicas principales.
El objetivo general de este procedimiento es fabricar multicapas de alcohol polivinílico utilizando métodos de impresión por inyección de tinta. La impresión por inyección de tinta es una tecnología de impresión flexible y eficiente, gratuita, que nos permite fabricar estructuras 3D complejas en múltiples materiales. Las principales ventajas de esta técnica son la eficiencia en el uso de materiales, el partnering digital y aditivo, el proceso sin contacto, la compatibilidad con muchos materiales en sustrato, la deposición a temperatura ambiente, la fabricación de alta velocidad y bajo costo.
Para comenzar este procedimiento, caliente un vaso de precipitados con agua purificada a 60 grados centígrados. Agregue alcohol polivinílico de modo que el porcentaje de peso final de alcohol polivinílico en solución sea del 8%Luego agregue monopropilenglicol de tal manera que su porcentaje de peso final en solución sea del 10%Revuelva la solución durante seis a ocho horas para garantizar la homogeneidad. Después de esto, filtre la solución a través de un filtro de cinco micrómetros.
Evalúe visualmente la tinta para determinar la homogeneidad y los signos de sedimentación. Caracterice la entrada manuscrita como se indica en el protocolo de texto. A continuación, limpie a fondo el sustrato de vidrio, primero con acetona y luego con agua desionizada.
Con una pistola rociadora de nitrógeno, seque el sustrato de lavado. Cargue el sustrato en la cama de impresión y asegúrelo firmemente. Enjuague la tinta a través del cabezal de impresión para eliminar el aire o la solución de limpieza del depósito y los inyectores.
Después de esto, cargue el cartucho en la impresora. Conecte el cabezal de impresión al administrador de impresión GIS a través del tablero de personalidad del jefe. Cargue la solución de tinta en la jeringa de 150 mililitros situada encima del cartucho.
Selle la jeringa con una tapa hermética. A continuación, presione el botón de purga para purgar la tinta a través de la boquilla. Después de configurar la forma de onda y los parámetros de impresión, cargue la imagen deseada para imprimir.
Inicie el proceso digital e imprima el patrón de la imagen en el sustrato. A continuación, analice el patrón impreso tal y como se describe en el protocolo de texto. En este estudio, se investigan las propiedades físicas de la tinta a base de agua PVOH.
El comportamiento reológico se examina midiendo la viscosidad en función de la velocidad de cizallamiento. Se observa que la viscosidad disminuye con el aumento de la velocidad de cizallamiento, lo que sugiere que la tinta muestra un comportamiento de adelgazamiento por cizallamiento pseudoplástico. A continuación, se comprueba la estabilidad de la tinta midiendo la viscosidad y el pH en función del tiempo durante 30 días.
La viscosidad media es de 7,76 centipoys mientras que el pH medio es de 6,71, lo que revela que la tinta es muy estable en el tiempo. A continuación, se investiga el comportamiento de humectación de la tinta. Como se puede ver, la tinta PVOH demuestra un buen nivel de humectabilidad con un ángulo de primer contacto de 54,5 grados.
A continuación, se observa una ligera disminución del ángulo de contacto durante los primeros 25 segundos, después de lo cual se estabiliza. Una micrografía óptica de la impresión por inyección de tinta con 10 capas de pasadas de impresión muestra una serie de defectos generados por el efecto de la mancha de café del anillo. Sin embargo, se considera que la calidad mejora significativamente con 75 capas de pasadas de impresión.
Esto puede ser el resultado de un cambio en la tasa de evaporación del solvente y el cambio en la interacción de la interfaz entre las capas superpuestas adicionales. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo formular una tinta y sobre todos los pasos necesarios para pintar la maceta utilizando un método de fabricación de capas aditivas llamado impresión por inyección de tinta. En general, nuestro objetivo era explorar el potencial de la tecnología de impresión por inyección de tinta para proporcionar otra plataforma para la producción de multicapas de alcohol polivinílico.
El interés por muchos sectores de la industria ha cobrado impulso para esta tecnología. Ahora tenemos la capacidad de dosificar activos en una estructura multicapa precisa mientras protegemos al consumidor o al activo con una capa protectora soluble de ocho de barrera.
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Descripción general
Este estudio se centra en la fabricación de multicapas de alcohol polivinílico utilizando técnicas de impresión por inyección de tinta. El proceso destaca la eficiencia y versatilidad de la impresión por inyección de tinta para crear estructuras complejas.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Ciencia de Materiales
- Tecnología de Impresión
- Química de Polímeros
Antecedentes
- La impresión de inyección de tinta es una tecnología flexible y eficiente.
- Permite la creación de estructuras complejas en 3D.
- El proceso es compatible con diversos materiales.
- Ofrece ventajas como la fabricación de bajo costo y la producción a alta velocidad.
Objetivo del estudio
- Para fabricar multicapas de alcohol polivinílico.
- Para explorar las propiedades físicas de las capas impresas.
- Para demostrar las capacidades de la impresión por inyección de tinta en la fabricación de materiales.
Métodos Utilizados
- Calentar agua purificada a 60 grados Celsius.
- Añadir alcohol polivinílico para obtener un porcentaje en peso del 8 % en la solución.
- Incorporar glicol monopropilénico para alcanzar un porcentaje en peso del 10 %.
- Agitar la solución durante 6 a 8 horas para lograr homogeneidad.
Resultados principales
- La solución se filtró con éxito a través de un filtro de cinco micrómetros.
- Se investigaron las propiedades físicas de las multicapas.
- Se demostró la viabilidad de utilizar la impresión por inyección de tinta para la fabricación de multicapas.
- Se destacó la eficiencia en el uso de materiales en el proceso.
Conclusiones
- La impresión por inyección de tinta es un método viable para crear multicapas de alcohol polivinílico.
- El proceso es eficiente y adaptable para diversas aplicaciones.
- Estudios futuros pueden explorar materiales y aplicaciones adicionales.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La impresión por inyección de tinta de multicapas de alcohol polivinílico permite la fabricación precisa y aditiva de estructuras poliméricas solubles en agua para aplicaciones farmacéuticas. Este enfoque facilita el desarrollo de capas de barrera solubles y sistemas de liberación controlada, al permitir la deposición precisa de fármacos dentro de multicapas protectoras. El método mejora la confianza predictiva en el diseño inicial de formulaciones mediante la fabricación reproducible y con bajo desperdicio de arquitecturas poliméricas hidrofílicas.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Valor científico: Permite la evaluación de hipótesis sobre sistemas de liberación basados en polímeros mediante el ajuste del grosor y la composición de multicapas.
- Valor operativo: Facilita la prototipación rápida de sistemas de barrera solubles para evaluar perfiles de protección activa y liberación.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Valor científico: Proporciona películas de PVOH estandarizadas y humectables sobre sustratos de vidrio para ensayos de interacción de fármacos consistentes.
- Valor operativo: Ofrece una formulación de tinta reproducible con viscosidad caracterizada (7,5 cP), pH (6,7) y estabilidad en el tiempo para un rendimiento de impresión confiable.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Valor científico: Facilita la reducción mecanicista de riesgos de los vehículos poliméricos hidrófilos al permitir el análisis específico por capas de la evaporación del disolvente y de las interacciones en la interfaz.
- Valor operativo: Demuestra escalabilidad desde impresiones de 10 capas hasta 75 capas, lo que apoya la transición desde la prueba de concepto hasta la evaluación preclínica.
Integración de la Línea de Producción y Flujo de Trabajo
Este método se integra en los flujos de trabajo de descubrimiento temprano al permitir la fabricación rápida de multicapas poliméricas para la selección de formulaciones, avanzando hacia estudios preclínicos mediante una mayor uniformidad del espesor y la reducción de defectos con un aumento en el número de capas.
- Biología del Descubrimiento: Facilita la comprobación de hipótesis sobre la eficacia de barreras poliméricas mediante un control preciso de la arquitectura multicapa.
- Selección: Proporciona sustratos listos para ensayos con humectabilidad cuantificable (ángulo de contacto inicial de 54,5°) y propiedades de tinta estables en el tiempo.
- Análisis: Permite el análisis del comportamiento reológico y de humectación para correlacionar los parámetros de impresión con la calidad estructural.
- Investigación Traductiva: Conecta el descubrimiento con la fase preclínica mediante la fabricación escalable y aditiva de multicapas de PVOH adecuadas para la evaluación de recubrimientos biocompatibles.
- Reutilización Empresarial: Establece una plataforma reutilizable para la deposición de polímeros multicapa en múltiples programas de formulación.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Confianza predictiva en la formación de películas poliméricas mediante la estabilidad caracterizada de la tinta y el comportamiento de adelgazamiento por cizalladura.
- Valor operativo: Depósito estandarizado, sin contacto y a temperatura ambiente con alta eficiencia de material.
- Valor estratégico: Permite tomar mejores decisiones de avance o interrupción en las primeras etapas de formulación al reducir la ambigüedad en el procesamiento de polímeros.
- Impacto en la cartera: Apoya la priorización ajustada al riesgo de sistemas portadores hidrófilos mediante una producción reproducible de múltiples capas.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en la formulación de tintas y en la caracterización reológica.
- Depende del equipo piezoeléctrico de inyección de tinta y de entornos de impresión con clima controlado.
- Necesita la estandarización de la limpieza del sustrato (acetona/agua DI) y del secado con nitrógeno para garantizar una adhesión uniforme.
- Implica consideraciones de adaptación respecto a la humectabilidad del sustrato más allá del vidrio, como se demostró en el estudio.
- Limitado por defectos tipo mancha de café en un número bajo de capas, lo que requiere suficientes pasadas (por ejemplo, 75 capas) para mejorar la calidad.
