Inkjet-gedrukte Polyvinyl Alcohol Multilayers
11 mei 2017
Een inkjetprinter werd gebruikt om polyvinylalcohol multilayers te vervaardigen. Polyvinylalcohol op water gebaseerde inkt werd geformuleerd en de belangrijkste fysieke eigenschappen werden onderzocht.
Het algemene doel van deze procedure is om polyvinylalcohol meerlagen te vervaardigen met behulp van inkjetprintmethoden. Inkjetprinten is een flexibele en efficiënte, gratis printtechnologie die ons in staat stelt complexe 3D-structuren in meerdere materialen te vervaardigen. De belangrijkste voordelen van deze techniek zijn de efficiëntie in materiaalgebruik, digitale en additieve samenwerking, non-contact proces, compatibiliteit met veel materialen op substraat, depositie bij kamertemperatuur, hoge snelheid en lage kosten fabricage.
Om deze procedure te beginnen, verwarm een beker met gezuiverd water tot 60 graden Celsius. Voeg polyvinylalcohol toe zodat het uiteindelijke gewichtspercentage van polyvinylalcohol in de oplossing 8% is. Voeg vervolgens monopropyleenglycol toe zodat het uiteindelijke gewichtspercentage in de oplossing 10% is. Roer de oplossing gedurende zes tot acht uur om homogeniteit te garanderen. Filter daarna de oplossing door een vijf micrometerfilter.
Beoordeel de inkt visueel op homogeniteit en tekenen van sedimentatie. Karakteriseer de inkt zoals beschreven in het tekstprotocol. Reinig vervolgens grondig het glazen substraat, eerst met aceton en vervolgens met gedeïoniseerd water.
Gebruik een stikstofspuitpistool om het wassubstraat te drogen. Laad het substraat op het printbed en zet het stevig vast. Spoel inkt door de printkop om eventuele lucht of reinigingsoplossing uit het reservoir en de spuitmonden te verwijderen.
Laad vervolgens de cartridge in de printer. Verbind de printkop met de GIS-printmanager via de head personality board. Laad de inkoplossing in de 150 milliliter spuit die zich boven de cartridge bevindt.
Versluit de spuit met een luchtdichte dop. Druk vervolgens op de purge-knop om de inkt door de spuitmond te zuiveren. Na het instellen van de golfvorm en de printparameters, laad je het gewenste beeld voor het afdrukken.
Start het digitale proces en druk het beeldpatroon op het substraat. Analyseer vervolgens het gedrukte patroon zoals beschreven in het tekstprotocol. In deze studie worden de fysische eigenschappen van PVOH watergedragen inkt onderzocht.
Het reologische gedrag wordt onderzocht door de viscositeit als functie van de schuifsnelheid te meten. De viscositeit blijkt te verminderen met toenemende schuifsnelheid, wat suggereert dat de inkt pseudoplastisch schuifverdunnend gedrag vertoont. De stabiliteit van de inkt wordt vervolgens getest door de viscositeit en pH als functie van de tijd gedurende 30 dagen te meten.
De gemiddelde viscositeit is 7,76 centipoys terwijl de gemiddelde pH 6,71 is, wat aantoont dat de inkt zeer stabiel is in de tijd. Het bevochtigingsgedrag van de inkt wordt vervolgens onderzocht. Zoals te zien is, vertoont de PVOH-inkt een goede bevochtigbaarheid met een eerste contactcontacthoek van 54,5 graden.
Een lichte afname in de contacthoek wordt vervolgens waargenomen gedurende de eerste 25 seconden, waarna deze stabiliseert. Een optisch micrograaf van het inkjetprinten met 10 lagen printpassen toont een aantal defecten veroorzaakt door het ringkoffievlekeffect. De kwaliteit lijkt echter aanzienlijk te verbeteren met 75 lagen printpassen.
Dit kan het gevolg zijn van een verschuiving in de oplosmiddelverdampingssnelheid en de verandering in interface-interactie tussen de aanvullende overlappende lagen. Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van het formuleren van een inkt en alle stappen die nodig zijn om de pot te beschilderen met behulp van een additieve laagfabricagemethode genaamd inkjetprinten. Over het algemeen was ons doel om het potentieel van inkjetprinttechnologie te verkennen om een ander platform te bieden voor het produceren van polyvinylalcohol meerlagen.
De interesse voor vele industriesectoren heeft aan kracht gewonnen voor deze technologie. We hebben nu de mogelijkheid om actieve stoffen in een nauwkeurige meerlaagse structuur te doseren terwijl we de consument of de actieve stof beschermen met een oplosbare beschermlaag van barrièrelaag.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie richt zich op de vervaardiging van polyvinylalcohol-multilagen met behulp van inkjetprinttechnieken. Het proces benadrukt de efficiëntie en veelzijdigheid van inkjetprinten bij het creëren van complexe structuren.
Belangrijkste onderdelen van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Materiaalkunde
- Printtechnologie
- Polymeerchemie
Achtergrond
- Inkjetprinten is een flexibele en efficiënte technologie.
- Het maakt de creatie van complexe 3D-structuren mogelijk.
- Het proces is compatibel met diverse materialen.
- Het biedt voordelen zoals kosteneffectieve fabricage en hoge productiesnelheid.
Doel van de studie
- Om polyvinylalcohol-multilagen te vervaardigen.
- Om de fysische eigenschappen van de geprinte lagen te onderzoeken.
- Om de mogelijkheden van inkjetprinten bij de fabricage van materialen aan te tonen.
Gebruikte methoden
- Gerectificeerd water verhitten tot 60 °C.
- Polyvinylalcohol toevoegen om een gewichtspercentage van 8% in de oplossing te bereiken.
- Monopropyleenglycol toevoegen om een gewichtspercentage van 10% te bereiken.
- De oplossing 6 tot 8 uur roeren om homogeniteit te verkrijgen.
Belangrijkste resultaten
- De oplossing werd succesvol gefiltreerd door een filter van vijf micrometer.
- De fysische eigenschappen van de multilayers werden onderzocht.
- De haalbaarheid van inkjetprinten voor de fabricage van multilayers is aangetoond.
- De efficiëntie van het materiaalgebruik in het proces is benadrukt.
Conclusies
- Inkjetprinten is een levensvatbare methode voor het creëren van polyvinylalcohol-multilagen.
- Het proces is efficiënt en aanpasbaar voor diverse toepassingen.
- Verdere studies kunnen aanvullende materialen en toepassingen verkennen.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Inkjetprinten van polyvinylalcohol-multilagen maakt nauwkeurige, additieve productie van wateroplosbare polymeerstructuren voor farmaceutische toepassingen mogelijk. Deze benadering ondersteunt de ontwikkeling van oplosbare barrièrelagen en systemen voor gecontroleerde afgifte door een dosis-accurate depositie van actieve stoffen binnen beschermende multilagen mogelijk te maken. De methode vergroot het voorspellend vertrouwen in het vroege ontwerp van formuleringen door middel van reproduceerbare, afvalarme fabricage van hydrofiele polymeerarchitecturen.
Strategische Toepassingen in Biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt onderzoek naar hypothesen over polymeergebaseerde aflevering mogelijk via instelbare dikte en samenstelling van meerlaagse structuren.
- Operationele waarde: Ondersteunt snelle prototyping van oplosbare barrièresystemen om actieve bescherming en afgifteprofielen te beoordelen.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Levert gestandaardiseerde, bevochtigbare PVOH-films op glassubstraten voor consistente assays van interacties met geneesmiddelen.
- Operationele waarde: Biedt een reproduceerbare inkformulering met gekarakteriseerde viscositeit (7,5 cP), pH (6,7) en tijdsstabiliteit voor betrouwbare printprestaties.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Faciliteert mechanische risicoreductie van hydrofiele polymeerdragers door laagspecifieke analyse van oplosmiddelverdamping en interface-interacties mogelijk te maken.
- Operationele waarde: Demonstreert schaalbaarheid van prints met 10 lagen naar prints met 75 lagen, wat de overgang van proof-of-concept naar preklinische evaluatie ondersteunt.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze methode kan worden geïntegreerd in vroege ontdekkingsworkflows door de snelle fabricage van polymeermultilagen voor formulatiescreening mogelijk te maken, en faciliteert de overgang naar preklinische studies door een verbeterde dikteuniformiteit en defectreductie bij een toenemend aantal lagen.
- Discovery Biology: Ondersteunt hypothesetesten over de effectiviteit van polymeerbarrières door nauwkeurige controle over de meerlaagse architectuur mogelijk te maken.
- Screening: Levert assay-klare substraten met kwantificeerbare bevochtigbaarheid (initiële contacthoek 54,5°) en tijdsstabiele inktkenmerken.
- Analytics: Maakt reologische analyse en analyse van het bevochtigingsgedrag mogelijk om printparameters te correleren met de structurele kwaliteit.
- Translationeel onderzoek: Slaat de brug van discovery naar preklinisch onderzoek via schaalbare, additieve productie van PVOH-meervoudige lagen die geschikt zijn voor de evaluatie van biocompatibele coatings.
- Enterprise Reuse: Vestigt een herbruikbaar platform voor de depositie van meerlaagse polymeren voor meerdere formulatieprogramma's.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellend vertrouwen in de vorming van polymeerfilms door middel van gekarakteriseerde inktstabiliteit en shear-thinning gedrag.
- Operationele waarde: Gestandaardiseerde, contactloze depositie bij kamertemperatuur met een hoge materiaalefficiëntie.
- Strategische waarde: Maakt betere go/no-go beslissingen mogelijk in vroege formuleringen door ambiguïteit in polymeerverwerking te verminderen.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering van hydrofiele carriersystemen door middel van reproduceerbare meerlaagse output.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in inktformulering en rheologische karakterisering.
- Afhankelijk van piëzo-elektrische inkjetapparatuur en klimaatbeheerde printomgevingen.
- Maakt standaardisatie van substraatreiniging (aceton/DI-water) en stikstofdroging noodzakelijk voor een consistente adhesie.
- Omvat overwegingen voor aanpassing van de bevochtigbaarheid van substraten anders dan glas, zoals aangetoond in de studie.
- Beperkt door coffee-stain-defecten bij lage laagenaantallen, waarbij voldoende passes (bijv. 75 lagen) vereist zijn voor kwaliteitsverbetering.
