잉크젯으로 인쇄 된 폴리 비닐 알코올 다층
2017년 5월 11일
잉크젯 프린터는 폴리 비닐 알코올 다층을 제조하는데 사용되었다. 폴리 비닐 알콜 수성 잉크를 제조하고 주요 물성을 조사 하였다.
이 절차의 전반적인 목표는 잉크젯 인쇄 방법을 사용하여 폴리비닐 알코올 다층을 제조하는 것입니다. 잉크젯 프린팅은 여러 재료로 복잡한 3D 구조를 제조할 수 있는 유연하고 효율적인 무료 프린팅 기술입니다. 이 기술의 주요 장점은 재료 사용의 효율성, 디지털 및 첨가제 파트너링, 비접촉 공정, 기판의 많은 재료와의 호환성, 실온 증착, 고속 및 저비용 제작입니다.
이 절차를 시작하려면 정수된 물이 담긴 비커를 섭씨 60도까지 가열합니다. 용액 내 폴리비닐 알코올의 최종 중량 비율이 8%가 되도록 폴리비닐 알코올을 첨가한 다음 용액 내 최종 중량 비율이 10%가 되도록 모노프로필렌 글리콜을 첨가하고 균질성을 보장하기 위해 6-8시간 동안 용액을 저어줍니다. 그런 다음 5 마이크로 미터 필터를 통해 용액을 여과하십시오.
잉크의 균질성과 침전의 징후를 육안으로 평가합니다. 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 잉크를 특성화합니다. 다음으로, 먼저 아세톤으로 유리 기판을 철저히 청소한 다음 탈이온수로 청소하십시오.
질소 스프레이 건을 사용하여 세척 기판을 건조시킵니다. 인쇄재를 프린트 베드에 로드하고 단단히 고정합니다. 프린트 헤드를 통해 잉크를 씻어내어 물통과 노즐에서 공기 또는 세척액을 제거합니다.
그런 다음 카트리지를 프린터에 넣습니다. 헤드 퍼스낼리티 보드를 통해 프린트 헤드를 GIS 프린트 매니저에 연결합니다. 카트리지 위에 있는 150ml 주사기에 잉크 용액을 넣습니다.
기밀 캡으로 주사기를 밀봉하십시오. 그런 다음 퍼지 버튼을 눌러 노즐을 통해 잉크를 퍼지합니다. 파형과 인쇄 매개변수를 설정한 후 인쇄를 위해 원하는 이미지를 로드합니다.
디지털 프로세스를 시작하고 이미지 패턴을 기판에 인쇄합니다. 그런 다음 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 인쇄된 패턴을 분석합니다. 본 연구에서는 PVOH 수성 잉크의 물리적 특성을 조사합니다.
reological behavior는 전단 속도의 함수로 점도를 측정하여 검사합니다. 점도는 전단 속도가 증가함에 따라 감소하는 것으로 보이며, 이는 잉크가 유사 소성 전단 박화 거동을 표시함을 시사합니다. 그런 다음 30일 동안의 시간 함수로 점도와 pH를 측정하여 잉크의 안정성을 테스트합니다.
평균 점도는 7.76 센티포이이고 평균 pH는 6.71로 시간이 지남에 따라 잉크가 매우 안정적임을 나타냅니다. 그런 다음 잉크의 습윤 거동을 조사합니다. 보시다시피, PVOH 잉크는 54.5도의 첫 번째 접촉 각도로 우수한 수준의 습윤성을 보여줍니다.
그런 다음 처음 25초 동안 접촉각이 약간 감소한 후 안정화됩니다. 10개의 인쇄 패스가 있는 잉크젯 인쇄의 광학 현미경 사진은 링 커피 얼룩 효과로 인해 생성된 여러 결함을 보여줍니다. 그러나 품질은 75개의 인쇄 패스 레이어로 크게 향상되는 것으로 보입니다.
이는 용매 증발 속도의 변화와 추가적인 중첩 층 사이의 계면 상호 작용의 변화의 결과일 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 잉크를 공식화하는 방법과 잉크젯 인쇄라는 적층 제조 방법을 사용하여 냄비를 페인트하는 데 필요한 모든 단계를 잘 이해하게 될 것입니다. 전반적으로 우리의 목표는 잉크젯 인쇄 기술의 잠재력을 탐구하여 폴리비닐 알코올 다층을 생산하기 위한 또 다른 플랫폼을 제공하는 것이었습니다.
이 기술에 대한 많은 산업 부문의 관심이 탄력을 받고 있습니다. 이제 우리는 정밀한 다층 구조로 활성 물질을 투여하는 동시에 수용성 보호 8층으로 소비자 또는 활성 물질을 보호할 수 있습니다.
전체 스크립트를 보고 수천 개의 과학 동영상에 액세스하세요
개요
본 연구는 잉크젯 프린팅 기술을 이용한 폴리비닐 알코올 다층 구조의 제조에 초점을 맞춥니다. 이 공정은 복잡한 구조를 생성하는 데 있어 잉크젯 프린팅의 효율성과 다재다능함을 강조합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 재료과학
- 인쇄 기술
- 고분자 화학
배경
- 잉크젯 프린팅은 유연하고 효율적인 기술입니다.
- 이를 통해 복잡한 3D 구조체를 제작할 수 있습니다.
- 이 공정은 다양한 재료와 호환됩니다.
- 저비용 제작 및 고속 생산과 같은 장점을 제공합니다.
연구 목적
- 폴리비닐 알코올 다층 구조를 제조한다.
- 인쇄된 층의 물리적 특성을 탐구한다.
- 재료 제작에 있어 잉크젯 프린팅의 성능을 입증한다.
사용된 방법
- 정제수를 60 °C로 가열합니다.
- 폴리비닐 알코올을 첨가하여 용액 내 중량 백분율이 8%가 되도록 합니다.
- 모노프로필렌 글리콜을 첨가하여 중량 백분율이 10%가 되도록 합니다.
- 균질화를 위해 용액을 6~8시간 동안 교반합니다.
주요 결과
- 용액을 5 µm 필터로 성공적으로 여과하였습니다.
- 다층막의 물리적 특성을 조사하였습니다.
- 다층막 제작을 위한 잉크젯 프린팅 사용의 가능성을 입증하였습니다.
- 해당 공정에서 재료 사용의 효율성을 강조하였습니다.
결론
- 잉크젯 프린팅은 폴리비닐 알코올 다층막을 형성하는 실행 가능한 방법입니다.
- 이 공정은 효율적이며 다양한 응용 분야에 적응 가능합니다.
- 추가 연구를 통해 더 많은 재료와 응용 분야를 탐색할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
폴리비닐 알코올 다층 구조의 잉크젯 프린팅을 통해 제약 분야에 적용 가능한 수용성 폴리머 구조체의 정밀한 적층 제조가 가능합니다. 이러한 접근 방식은 보호 다층 구조 내에 활성 성분을 정확한 용량으로 증착함으로써 용해성 장벽층 및 방출 제어 시스템의 개발을 지원합니다. 이 방법은 친수성 폴리머 구조의 재현성 높고 폐기물이 적은 제작을 통해 초기 제형 설계의 예측 신뢰도를 향상시킵니다.
바이오 제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 타겟 검증
- 과학적 가치: 조절 가능한 다층 두께 및 조성을 통해 폴리머 기반 전달 가설의 검증을 가능하게 합니다.
- 운영적 가치: 가용성 장벽 시스템의 신속한 프로토타이핑을 지원하여 활성 보호 및 방출 프로파일을 평가할 수 있게 합니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- 과학적 가치: 일관된 약물 상호작용 분석을 위해 유리 기판 위에 표준화된 습윤성 PVOH 필름을 제공합니다.
- 운용적 가치: 신뢰할 수 있는 프린팅 성능을 위해 점도(7.5 cP), pH(6.7) 및 시간적 안정성이 특성화된 재현 가능한 잉크 포뮬레이션을 제공합니다.
중개 및 전임상 연구
- 과학적 가치: 용매 증발 및 계면 상호작용의 층별 분석을 가능하게 하여 친수성 고분자 캐리어의 기전적 리스크 감소를 촉진합니다.
- 운용적 가치: 10층에서 75층 프린트까지의 확장 가능성을 입증하여, 개념 증명 단계에서 전임상 평가 단계로의 진행을 지원합니다.
파이프라인 및 워크플로우 통합
이 방법은 제형 스크리닝을 위한 고분자 다층막의 신속한 제작을 가능하게 함으로써 초기 발굴 워크플로우에 통합되며, 층수가 증가함에 따라 두께 균일성이 향상되고 결함이 감소하여 전임상 연구로의 진전을 지원합니다.
- 발견 생물학: 다층 구조에 대한 정밀한 제어를 가능하게 하여 폴리머 차단막 효능에 대한 가설 검증을 지원합니다.
- 스크리닝: 정량화 가능한 젖음성(초기 접촉각 54.5°)과 시간적으로 안정적인 잉크 특성을 가진 분석 준비 완료 기판을 제공합니다.
- 분석: 유변학 및 젖음 거동 분석을 통해 인쇄 파라미터와 구조적 품질 간의 상관관계를 규명할 수 있게 합니다.
- 중개 연구: 생체 적합성 코팅 평가에 적합한 PVOH 다층 구조의 확장 가능한 적층 제조를 통해 발견 단계에서 전임상 단계로 연결합니다.
- 기업 재사용: 여러 제형 프로그램에 걸쳐 적용 가능한 다층 폴리머 증착을 위한 재사용 가능한 플랫폼을 구축합니다.
운영 및 기업 영향
- 과학적 가치: 특성화된 잉크 안정성과 전단 희석 거동을 통한 폴리머 박막 형성의 예측 신뢰도 확보.
- 운영적 가치: 높은 재료 효율성을 갖춘 표준화된 비접촉식 상온 증착.
- 전략적 가치: 폴리머 공정의 모호성을 줄여 초기 제형 단계에서 보다 정확한 실행 여부(go/no-go) 결정 가능.
- 포트폴리오 영향: 재현 가능한 다층 출력을 통해 친수성 캐리어 시스템의 리스크 조정 우선순위 설정 지원.
실행 시 고려 사항
- 잉크 제형 및 유변학적 특성 분석에 대한 전문 지식이 필요합니다.
- 피에조전기 잉크젯 하드웨어 및 온도와 습도가 제어된 출력 환경에 따라 결과가 달라질 수 있습니다.
- 접착 일관성을 위해 기판 세척(아세톤/DI water) 및 질소 건조의 표준화가 필수적입니다.
- 본 연구에서 입증된 바와 같이, 유리 외의 기판에 적용할 때는 기판 젖음성에 대한 적응 고려 사항이 포함됩니다.
- 적층 수가 적을 때는 커피 얼룩 결함(coffee-stain defects)으로 인해 제한적이며, 품질 향상을 위해 충분한 횟수의 패스(예: 75 layers)가 필요합니다.
