Polyvinyl Alcohol Multilayers impresso a jacto de tinta
11 de maio de 2017
Utilizou-se uma impressora a jacto de tinta para fabricar multicamadas de álcool polivinílico. Formulou-se tinta à base de água de álcool polivinílico, e as propriedades físicas principais foram investigadas.
O objetivo geral deste procedimento é fabricar multicamadas de álcool polivinílico usando métodos de impressão a jato de tinta. A impressão a jato de tinta é uma tecnologia de impressão livre flexível e eficiente que nos permite fabricar estruturas 3D complexas em vários materiais. As principais vantagens desta técnica são a eficiência no uso de materiais, parceria digital e aditiva, processo sem contato, compatibilidade com muitos materiais em substrato, deposição em temperatura ambiente, fabricação de alta velocidade e baixo custo.
Para iniciar este procedimento, aqueça um copo de água purificada a 60 graus Celsius. Adicione álcool polivinílico de forma que a porcentagem de peso final de álcool polivinílico em solução seja de 8%Em seguida, adicione monopropilenoglicol de forma que sua porcentagem de peso final em solução seja de 10%Agite a solução por seis a oito horas para garantir a homogeneidade. Depois disso, filtre a solução através de um filtro de cinco micrômetros.
Avalie visualmente a tinta quanto à homogeneidade e sinais de sedimentação. Caracterize a tinta conforme descrito no protocolo de texto. Em seguida, limpe completamente o substrato de vidro, primeiro com acetona e depois com água deionizada.
Usando uma pistola de nitrogênio, seque o substrato de lavagem. Coloque o substrato na mesa de impressão e prenda-o firmemente. Passe a tinta pela cabeça de impressão para remover qualquer ar ou solução de limpeza do reservatório e dos bicos.
Depois disso, coloque o cartucho na impressora. Conecte a cabeça de impressão ao gerenciador de impressão GIS por meio da placa de personalidade da cabeça. Coloque a solução de tinta na seringa de 150 mililitros situada acima do cartucho.
Sele a seringa com uma tampa hermética. Em seguida, pressione o botão de purga para purgar a tinta através do bico. Depois de configurar a forma de onda e os parâmetros de impressão, carregue a imagem desejada para impressão.
Inicie o processo digital e imprima o padrão de imagem no substrato. Em seguida, analise o padrão impresso conforme descrito no protocolo de texto. Neste estudo, as propriedades físicas da tinta à base de água PVOH são investigadas.
O comportamento reológico é examinado medindo a viscosidade em função da taxa de cisalhamento. A viscosidade diminui com o aumento da taxa de cisalhamento, o que sugere que a tinta exibe um comportamento de afinamento por cisalhamento pseudoplástico. A estabilidade da tinta é então testada medindo a viscosidade e o pH em função do tempo ao longo de 30 dias.
A viscosidade média é de 7,76 centímetros, enquanto o pH médio é de 6,71, o que revela que a tinta é muito estável ao longo do tempo. O comportamento de umedecimento da tinta é então investigado. Como pode ser visto, a tinta PVOH demonstra um bom nível de molhabilidade com o ângulo de contato do primeiro contato de 54,5 graus.
Uma ligeira diminuição no ângulo de contato é então observada nos primeiros 25 segundos, após os quais ele se estabiliza. Uma micrografia óptica da impressão a jato de tinta com 10 camadas de passagens de impressão mostra uma série de defeitos gerados pelo efeito de mancha de café em anel. No entanto, a qualidade melhora significativamente com 75 camadas de passagens de impressão.
Isso pode ser o resultado de uma mudança na taxa de evaporação do solvente e da mudança na interação da interface entre as camadas sobrepostas adicionais. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter um bom entendimento de como formular uma tinta e sobre todas as etapas necessárias para pintar o pote usando um método de fabricação de camada aditiva chamado impressão a jato de tinta. No geral, nosso objetivo era explorar o potencial da tecnologia de impressão a jato de tinta para fornecer outra plataforma para a produção de multicamadas de álcool polivinílico.
O interesse por muitos setores da indústria ganhou força por essa tecnologia. Agora temos a capacidade de dosar ativos em uma estrutura multicamada precisa, protegendo o consumidor ou o ativo com uma camada protetora solúvel de oito de barreira.
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Visão Geral
Este estudo foca na fabricação de multicamadas de álcool polivinílico utilizando técnicas de impressão jato de tinta. O processo enfatiza a eficiência e a versatilidade da impressão jato de tinta na criação de estruturas complexas.
Componentes Principais do Estudo
Área de Ciência
- Ciência dos Materiais
- Tecnologia de Impressão
- Química de Polímeros
Contexto
- A impressão jato de tinta é uma tecnologia flexível e eficiente.
- Permite a criação de estruturas tridimensionais complexas.
- O processo é compatível com diversos materiais.
- Oferece vantagens como fabricação de baixo custo e produção em alta velocidade.
Objetivo do Estudo
- Produzir multicamadas de álcool polivinílico.
- Explorar as propriedades físicas das camadas impressas.
- Demonstrar as capacidades da impressão jato de tinta na fabricação de materiais.
Métodos Utilizados
- Aquecimento da água purificada a 60 graus Celsius.
- Adição de álcool polivinílico para obter uma porcentagem em peso de 8% na solução.
- Incorporação de mono-propilenoglicol para atingir uma porcentagem em peso de 10%.
- Agitação da solução durante 6 a 8 horas para homogeneização.
Resultados Principais
- A solução foi filtrada com sucesso por meio de um filtro de cinco micrômetros.
- As propriedades físicas das multicamadas foram investigadas.
- Demonstrou a viabilidade do uso da impressão jato de tinta para a fabricação de multicamadas.
- Destacou a eficiência no uso de materiais no processo.
Conclusões
- A impressão jato de tinta é um método viável para criar multicamadas de álcool polivinílico.
- O processo é eficiente e adaptável para diversas aplicações.
- Estudos futuros podem explorar materiais e aplicações adicionais.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
A impressão jato de tinta de multicamadas de álcool polivinílico permite a fabricação precisa e aditiva de estruturas poliméricas solúveis em água para aplicações farmacêuticas. Esta abordagem favorece o desenvolvimento de camadas de barreira solúveis e sistemas de liberação controlada, possibilitando a deposição com precisão da dose de princípios ativos dentro de multicamadas protetoras. O método aumenta a confiança preditiva no design inicial da formulação por meio da fabricação reprodutível e com baixo desperdício de arquiteturas poliméricas hidrofílicas.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia e Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite a investigação de hipóteses de liberação baseadas em polímeros por meio de espessura e composição multicamadas ajustáveis.
- Valor Operacional: Apoia a prototipagem rápida de sistemas de barreira solúveis para avaliar perfis de proteção e liberação ativas.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Valor Científico: Fornece filmes padronizados de PVOH hidrofílicos em substratos de vidro para ensaios de interação com fármacos consistentes.
- Valor Operacional: Oferece uma formulação de tinta reprodutível com viscosidade caracterizada (7,5 cP), pH (6,7) e estabilidade ao longo do tempo para desempenho confiável na impressão.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Valor Científico: Facilita a redução de riscos mecanicistas de carreadores poliméricos hidrofílicos ao permitir a análise específica por camada da evaporação do solvente e das interações na interface.
- Valor Operacional: Demonstra escalabilidade de impressões de 10 a 75 camadas, apoiando a transição de prova de conceito para avaliação pré-clínica.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
Este método integra-se aos fluxos de trabalho iniciais de descoberta ao permitir a fabricação rápida de multicamadas poliméricas para triagem de formulações, avançando para estudos pré-clínicos por meio da melhoria da uniformidade de espessura e da redução de defeitos com o aumento do número de camadas.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses sobre a eficácia de barreiras poliméricas mediante controle preciso da arquitetura multicamadas.
- Triagem: Fornece substratos prontos para ensaios com molhabilidade quantificável (ângulo de contato inicial de 54,5°) e propriedades de tinta estáveis ao longo do tempo.
- Análise: Permite a análise do comportamento reológico e de molhamento para correlacionar parâmetros de impressão com a qualidade estrutural.
- Pesquisa Translacional: Conecta a descoberta à pré-clínica por meio da fabricação aditiva escalonável de multicamadas de PVOH adequadas para avaliação de revestimentos biocompatíveis.
- Reutilização Empresarial: Estabelece uma plataforma reutilizável para deposição de polímeros multicamadas em diversos programas de formulação.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Confiança preditiva na formação de filmes poliméricos por meio da estabilidade da tinta caracterizada e do comportamento pseudoplástico.
- Valor Operacional: Deposição padronizada, sem contato e em temperatura ambiente, com alta eficiência de material.
- Valor Estratégico: Permite decisões mais precisas de prosseguir/não prosseguir no estágio inicial de formulação, reduzindo ambiguidades no processamento de polímeros.
- Impacto no Portfólio: Apoia a priorização ajustada ao risco de sistemas transportadores hidrófilos por meio de saídas multilaminares reprodutíveis.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência na formulação de tintas e na caracterização reológica.
- Depende de hardware piezoelétrico para jato de tinta e ambientes de impressão com clima controlado.
- Necessita padronização na limpeza do substrato (acetona/água DI) e secagem com nitrogênio para garantir consistência de adesão.
- Envolve considerações de adaptação quanto à molhabilidade do substrato além do vidro, conforme demonstrado no estudo.
- Limitado por defeitos do tipo mancha de café em baixas quantidades de camadas, exigindo número suficiente de passagens (por exemplo, 75 camadas) para melhoria da qualidade.
