잉크젯으로 인쇄 된 폴리 비닐 알코올 다층
Summary
잉크젯 프린터는 폴리 비닐 알코올 다층을 제조하는데 사용되었다. 폴리 비닐 알콜 수성 잉크를 제조하고 주요 물성을 조사 하였다.
Abstract
잉크젯 프린팅은 폴리머 가공을위한 현대적인 방법이며이 작업에서이 기술로 폴리 비닐 알콜 (PVOH) 다층 구조를 생산할 수 있음을 입증합니다. 폴리 비닐 알콜 수용액을 조제 하였다. 표면 장력, 점도, pH 및 시간 안정성과 같은 잉크의 고유 특성을 조사했습니다. PVOH 계 잉크는 39.3 mN / m의 표면 장력 및 7.5 cP의 점도를 갖는 중성 용액 (pH 6.7)이었다. 잉크는 저 전단 속도에서 가소성 (비 뉴톤 식 전단 묽어 짐) 거동을 나타내었고 전체적으로 우수한 시간 안정성을 나타 냈습니다. 상이한 기판상의 잉크의 습윤성이 조사되었고,이 특정 경우에 유리가 가장 적합한 기판으로 확인되었다. 독점적 인 3D 잉크젯 프린터를 사용하여 폴리머 다층 구조를 제조했습니다. 잉크젯 인쇄 된 다중 층의 형태, 표면 프로파일 및 두께 균일 성을 광학 현미경.
Introduction
폴리 비닐 알콜은 반 결정질이며 인위적이며 독성이 없으며 수용성이며 대부분의 유기 용제에는 녹지 않으며 생체 내 분해가 가능하며 인체 조직에는 생체 적합성이 있으며 우수한 가스 차단 성을 나타냅니다 1 . 또한, PVOH는 많은 유용한 특성 때문에 많은 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 요즘 PVOH는 세척 및 세제 제품, 식품 포장 산업, 수처리, 섬유, 농업 및 건설 (첨가물)의 제조에 사용됩니다 1 . 그러나 PVOH는 최근 약물 사용 2 (약물 전달) 및 의학 응용 3 , 4 ( 예 : 상처 드레싱, 소프트 콘택트 렌즈, 안약 및 연골 대체 용 연성 임플란트)에 대한 관심이 증가하고 있습니다. PVOH 필름은 용융물 또는 용액 형태로 생산됩니다. 용융 처리가 호환 됨가수 분해 수준이 낮은 PVOH 또는 극도로 가소 화 된 PVOH로만 가능합니다. 따라서이 경로를 사용할 때 일부 특성이 희생 될 수 있습니다 1 . 다른 한편, PVOH 층은 드롭 캐스팅 (drop casting) 5 , 스핀 코팅 (spin coating) 6 또는 전기 방사 (electrospinning) 7 에 의해 용액 형태를 통해 증착 될 수있다. 그러나, 이들 방법은 원하지 않는 물질의 낭비 측면에서 여러 가지 한계가있다. 예를 들어, 스핀 코팅의 경우, 재료의 95 %가 낭비되는 것으로보고되었다. 또한, 이러한 방법은 설계 / 피쳐 (패터닝 기능 없음)의 관점에서 상당히 엄격하며 전체적인 처리 비용이 높습니다. 기존 솔루션 처리의 한계를 극복하기 위해 여기서는 재료 및 응용 모두에 강한 영향을 미치는 폴리 비닐 알코올 (PVOH) 다층 구조를 생산하기위한 새로운 플랫폼을 제공하기 위해 잉크젯 인쇄 기술의 잠재력을 연구합니다.의학 관점.
최근 제조 부문의 발전은 저렴하고 간단하며 친환경적이며 에너지 절약적인 프로세스에 초점을 맞추고 있습니다. 잉크젯 인쇄 (IJP)는이 프레임 워크 내에서 완벽하게 맞는 현대의 제조 공정입니다. IJP 기술의 주요 이점은 재료 사용 효율, 디지털 (마스크없는) 및 부가 패터닝, 대용량 기능, 강성 / 유연성 기판과의 호환성 및 저렴한 비용입니다.
IJP는 용매에 분산 된 고분자 물질을 사용하는 증착 방법입니다. 지금까지, 기능성 고분자 – 9 , 세라믹 – 10 , 전도성 나노 재료 – 11 , 2D – 12 , 생물학적 – 및 약제 – 기반 재료가 성공적으로 증착되었다. 최근에, IJP는 전자 장치의 일부로서 구성 요소의 침착에 관여하고 있으며,트랜지스터 (14) , 센서 ( 15) , 태양 전지 ( 16) , 및 메모리 장치 ( 17 )뿐만 아니라 전자 패키징 ( 18)
잉크, 카트리지 및 인쇄물은 인쇄 공정에서 사용되는 똑같이 중요한 구성 요소입니다. 첫째, 표면 장력 및 유변학 적 성질 ( 예 : 전단 점도)과 같은 잉크의 물리적 성질은 인쇄 성 행동에 중요한 영향을 미칩니다. 또한 pH는 용액 ( 예 : 건조, 거품 및 점도) 및 IJP 인쇄 카트리지의 수명에 중요한 역할을합니다. 둘째, 카트리지 (압전기)의 경우, 구동 전압 파형은 액체 방울의 방향 형성 및 균일 성 모두를 실질적으로 드롭 형성을 정의한다. 마지막으로, 잉크 / 기판 상호 작용이 해상도와 정확도가 매우 잘 이해되는 것이 필수적입니다이 인터페이스에 강하게 의존하고 있습니다. 용매 증발, 액체에서 고체로의 상 변화 및 화학 반응은 유체 방울과 기질 사이에서 발생하는 주요 과정입니다. 잉크 특성에서 드롭 / 기질 메커니즘에 이르기까지 IJP와 관련된 모든 측면이 Hutchings 19 및 Derby 20의 검토 논문에서 강조되었습니다.
이 연구에서는 폴리 비닐 알콜 멀티 레이어를 제조하기 위해 IJP의 기능을 탐구합니다. 먼저, PVOH 수용성 잉크를 제조하고 유변학 적 거동, 표면 장력 및 pH와 같은 주요 물성을 조사 하였다. 이 작업에서는 압전 잉크젯 프린터를 사용하여 적절한 파형 매개 변수를 확인했습니다. PVOH 다층을 인쇄하고, 광학 현미경으로 품질 및 표면 / 두께 프로파일을 평가 하였다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 작업에서 폴리머 멀티 레이어를 증착하는 잉크젯 프린팅 기술의 능력을 성공적으로 입증했습니다. 레올 로지 거동을 조사한 결과, 공식화 된 잉크는 가소성 전단 묽어 짐 거동을 보여 주었다. 또한, PVOH 잉크는 중성 용액 (pH 7)이며 시간 경과에 따른 양호한 안정성을 나타낸다. 특히, IJP 기술이 폴리 비닐 알콜 다층 구조를 생산할 수 있다는 것이 성공적으로 입증되었지만, 인쇄 범위와 전반적인…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 DIRECT (33417-239227) 및 PCAP (27508-196153) 프로젝트에 따라이 연구에 자금을 지원하여 Innovate UK를 인정하고자합니다. 저자는 또한이 작업 동안 재료 및 전문 지침을 제공 한 PVOH Polymers Ltd.와 Unilever, AkzoNobel 및 Carclo Technical Plastics의 지원에 감사드립니다.
Materials
| Polyvinyl alcohol | PVOH Polymers Ltd, UK | Poval 4-88 | |
| Mono-propylene glycol | Sigma Aldrich, UK | W29004 | |
| DV2T viscometer | Brookfield, UK | ||
| Attension Theta Optical Tensiometer | Biolin Scientific, Sweden | ||
| HANNA pH meter | HANNA Instruments, UK | ||
| industrial Inkjet XYPrint100Z | Industrial Inkjet Ltd, UK | ||
| ContourGT-K 3D optical microscope | Bruker Corp, USA |
References
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