Mürekkep püskürtmeli baskılı Polivinil Alkol Çok Katmanlılar
Summary
Bir mürekkep püskürtmeli yazıcı, polivinil alkol çok tabakaları imal etmek için kullanıldı. Polivinil alkol su bazlı mürekkep formüle edildi ve ana fiziksel özellikler araştırıldı.
Abstract
Mürekkep püskürtmeli baskı, polimer işleme için modern bir yöntemdir ve bu çalışmada, bu teknolojinin polivinil alkol (PVOH) çok tabakalı yapılar üretebildiğini göstermektedir. Bir polivinil alkol sulu çözeltisi formüle edildi. Mürekkebin, yüzey gerilimi, viskozite, pH ve zaman kararlılığı gibi içsel özellikleri araştırılmıştır. PVOH esaslı mürekkep, 39.3 mN / m bir yüzey gerilimi ve 7.5 cP'lik bir viskoziteye sahip nötr bir çözeltiydi (pH 6.7). Mürekkep, düşük kesme hızlarında pseudoplastik (Newton olmayan kayma inceltme) davranış sergiledi ve genel olarak, iyi zaman stabilitesi gösterdi. Farklı substratlarda mürekkebin ıslanabilme özelliği araştırıldı ve cam, bu özel durumda en uygun alt tabaka olarak tanımlandı. Polimer çok tabakalı yapıların imalatı için tescilli bir 3B mürekkep püskürtmeli yazıcı kullanıldı. Mürekkep püskürtmeli basılmış çok katmanlıların morfolojisi, yüzey profili ve kalınlık tekdüzeliği, optik mikroskopi.
Introduction
Polivinil alkol yarı organik, yapay, toksik olmayan, suda çözünür, çoğu organik çözücüde çözünmez, biyolojik olarak parçalanabilir ve insan dokusunda biyolojik olarak uyumludur ve mükemmel gaz bariyeri özelliklerine sahiptir 1 . Dahası, birçok yararlı özelliği nedeniyle, PVOH çok sayıda uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Günümüzde PVOH, temizlik ve deterjan ürünleri, gıda ambalaj endüstrisi, su arıtma, tekstil, tarım ve inşaat (katkı maddeleri olarak) üretiminde kullanılmaktadır 1 . Bununla birlikte, PVOH kısa bir süre önce , ilaç kullanımı 2 (ilaç verme) ve tıbbi uygulamalarda 3,4 ( örn., Yara pansuman, yumuşak kontakt lensler, göz damlası ve yumuşak klinikler değiştirme implantları) için artan miktarda ilgi uyandırmıştır. PVOH filmleri bir eriyik veya çözelti formu ile üretilir. Eriyik işleme compatSadece PVOH ile düşük hidroliz seviyeleri veya aşırı derecede plastikleşmiş PVOH ile karşılaşılabilir. Böylece, bu yolu kullanırken, bazı özellikler feda edilebilir 1 . Öte yandan, bir PVOH tabakası, damla dökümü 5 , spin kaplama 6 veya elektrospinning 7 ile çözelti formundan geçirilebilir. Bununla birlikte, bu yöntemlerin istenmeyen materyallerin atılması açısından bir takım kısıtlamaları vardır. Örneğin, spin kaplama söz konusu olduğunda, maddenin% 95'inin boşa gittiği bildirilmiştir. Buna ek olarak, bu yöntemler tasarım / özellik açısından oldukça katıdır (desenlendirme yeteneği yok) ve genel işleme maliyetleri yüksektir. Geleneksel çözelti işlemesinin sınırlandırılmasının üstesinden gelmek için, mürekkep püskürtmeli baskı teknolojisinin, hem malzeme hem de uygulama üzerinde güçlü bir etkisi olan polivinil alkol (PVOH) çok katmanlı yapılar üretmek için yeni bir platform sunma potansiyelini keşfediyoruzYalan söyleme perspektifleri.
İmalat sektöründeki son gelişmeler ucuz, basit, çevre dostu ve enerji tasarruflu süreçlere odaklanmıştır. Mürekkep Püskürtmeli Baskı (IJP), bu çerçevede mükemmel biçimde uyan modern bir üretim sürecidir. IJP teknolojisinin başlıca avantajları, materyal kullanımının etkinliği, dijital (maskesiz) ve katmanlı desenlendirme, geniş alan kapasitesi, katı / esnek yüzeyler ile uyumluluk ve düşük maliyettir.
IJP, bir çözücü içerisinde dağılmış polimerik malzemeleri kullanan bir birikim yöntemidir. Bugüne kadar fonksiyonel polimer- 9 , seramik- 10 , iletken nanomaterial- 11 , 2D- 12 , biyolojik ve farmasötik bazlı 13 materyal başarılı bir şekilde çöktürülmüştür. Son zamanlarda, IJP'nin elektronik cihazların bir parçası olarak bileşenlerin biriktirilmesine katıldığı,( 14) , sensörler ( 15) , güneş pilleri ( 16 ) ve hafıza cihazları ( 17 ) gibi elektronik ambalajlardaki ( 18) .
Mürekkep, kartuş ve alt tabaka, baskı sürecinde kullanılan eşit derecede önemli bileşenlerdir. Birincisi, yüzey gerilimi ve reolojik özellikler ( yani kesilme viskozitesi) gibi mürekkebin fiziksel özellikleri baskılanabilirlik davranışında önemli bir etkiye sahiptir. Ayrıca, pH hem solüsyondaki ( ör. Kurutma, köpürme ve viskozite) hem de IJP baskı kartuşunun kullanım ömründe önemli bir rol oynamaktadır. İkincisi, kartuş için (piezoelektrik), sürüş gerilimi dalga formu aslında damla oluşumunu ve sıvı jetinin yöniyetini ve tekdüzeliğini tanımlar. Son olarak, mürekkep / substrat etkileşiminin çözünürlük ve doğruluk olarak çok iyi anlaşılması zorunludurBasılı nesnenin güçlü bir şekilde bu arayüze bağlıdır. Solvent buharlaşması, sıvıdan katıya faz değişimi ve kimyasal reaksiyonlar sıvı damlası ve alt tabaka arasında oluşan ana işlemlerdir. Mürekkep özelliklerinden düşme / alt tabaka mekanizmalarına kadar IJP'de yer alan tüm hususlar Hutchings 19 ve Derby 20 tarafından incelenen makalelerde vurgulanmıştır.
Bu çalışmada, IJP'nin polivinil alkol çok katmanlı imalatçılarının yeteneklerini keşfediyoruz. Birincisi, PVOH su bazlı mürekkep formüle edildi ve reolojik davranış, yüzey gerilimi ve pH gibi ana fiziksel özellikler araştırıldı. Bu çalışmada piezoelektrik mürekkep püskürtmeli bir yazıcı kullanıldı ve uygun dalga formu parametreleri belirlendi. PVOH çok tabakaları basıldı ve kalite ve yüzey / kalınlık profilleri optik mikroskopi ile değerlendirildi.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmada, mürekkep püskürtmeli baskı teknolojisinin polimer çok tabakalarını biriktirme becerisini başarıyla gösterdik. Reolojik davranış incelendi ve deneysel sonuçlar, formülasyona tabi tutulan mürekkebin psödoplastik kayma inceltme davranışını sergilediğini ortaya koydu. Ayrıca, PVOH mürekkebi nötr bir çözeltidir (pH 7) ve zamanla iyi bir kararlılık gösterir. Özellikle, IJP teknolojisinin polivinil alkol çok tabakalı yapıları üretebildiğini başarıyla gösterildi, ancak bas…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, bu araştırmayı DIRECT (33417-239227) ve PCAP (27508-196153) projeleri kapsamında finanse ettikleri için Innovate UK'i onaylamak istiyorlar. Yazarlar ayrıca, PVOH Polymers Ltd.'ye, bu çalışma sırasında malzeme ve mesleki rehberlik sağladıkları için teşekkür etmeyi ve Unilever, AkzoNobel ve Carclo Technical Plastics'i de desteklemelerini istemektedirler.
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 |
Riferimenti
- Goodship, V., Jacobs, D. Polyvinyl Alcohol: Materials, Processing and Applications. Rapta Review Reports. 16, (2008).
- Marin, E., Rojas, J., Ciro, Y. A review of polyvinyl alcohol derivatives: Promising materials for pharmaceutical and biomedical applications. Afr J Pharm Pharmacol. 8 (24), 674-684 (2014).
- Baker, M. I., Walsh, S. P., Schwartz, Z., Boyan, B. D. A review of polyvinyl alcohol and its uses in cartilage and orthopedic applications. J. Biomed. Mater. Res. Part B Appl. Biomater. 100 (5), 1451-1457 (2012).
- Gaaz, T. S., et al. Properties and Applications of Polyvinyl Alcohol, Halloysite Nanotubes and Their Nanocomposites. Molecules. 20, 22833-22847 (2015).
- Birck, C., Degoutin, S., Tabary, N., Miri, V., Bacquet, M. New crosslinked cast films based on poly(vinyl alcohol): Preparation and physico-chemical properties. eXPRESS Poly Lett. 8 (12), 941-952 (2014).
- Kitsara, M., et al. Spin coating of hydrophilic polymeric films for enhanced centrifugal flow control by serial siphoning. Microfluid Nanofluid. 16, 691 (2014).
- Supaphol, P., Chuangchote, S. On the electrospinning of poly(vinyl alcohol) nanofiber mats: A revisit. J. Appl. Polym. Sci. 108 (2), 969-978 (2008).
- Hoath, S. D., et al. Links between Ink rheology, drop-on-demand jet formation, and printability. J Imaging Sci Technol. 53 (4), 1-8 (2009).
- Pan, Z., et al. Recent development on preparation of ceramic inks in ink-jet printing. Ceram Int. 41, 12515-12528 (2015).
- Kamyshny, A., Magdassi, S. Conductive nanomaterials for printed electronics. Small. 10 (17), 3515-3535 (2014).
- Li, J., Lemme, M. C., Östling, M. Inkjet Printing of 2D Layered Materials. ChemPhysChem. 15, 3427-3434 (2014).
- Choi, H. W., Zhou, T., Singh, M., Jabbour, G. E. Recent developments and directions in printed nanomaterials. Nanoscale. 7, 3338-3355 (2015).
- Basirico, L., Cosseddu, P., Fraboni, B., Bonfiglio, A. Inkjet printing of transparent, flexible, organic transistors. Thin Solid Films. 520 (4), 1291-1294 (2011).
- Komuro, N., Takaki, S., Suzuki, K., Citterio, D. Inkjet printed (bio)chemical sensing devices. Anal.Bioanal.Chem. 405 (17), 5785-5805 (2013).
- Cherrington, R., Wood, B. M., Salaoru, I., Goodship, V. Digital printing of titanium dioxide for dye sensitized solar cells. J. Vis. Exp. , (2016).
- Nelo, M., et al. Inkjet-printed memristor: Printing process development. Jpn. J. Appl. Phys. 52, 1-6 (2013).
- Jacot-Descombes, L., Gullo, R. M., Mastrangeli, M., Cadarso, V. J., Brugger, J. Inkjet-printed SU-8 Hemispherical Microcapsules and Silicon chip Embedding. IET Micro & Nano Letters. 8 (10), 633-636 (2013).
- Martin, G. D., Hoath, S. D., Hutchings, I. M. Inkjet printing – the physics of manipulating liquid jets and drops. J Phys Conf Series. 105, 012001 (2008).
- Derby, B. Inkjet printing of functional and structural materials: Fluid properties requirements, feature stability and resolution. Annu. Rev. Mater. Res. 40, 395-414 (2010).
- Salaoru, I., Zhou, Z., Morris, P., Gibbons, G. J. Inkjet printing of polyvinyl alcohol multilayers for additive manufacturing applications. J. Appl. Polym. Sci. 133, 43572 (2016).
- Deegan, R. D., et al. Capillary flow as the cause of the ring stains from dried liquid drops. Nature. 389, 827-829 (1997).
- Yunker, P. J., Still, T., Lohr, M. A., Yodh, A. G. Suppression of the coffee-ring effect by shape-dependent capillary interactions. Nature. 476, 308-311 (2011).
- Famili, A., Palkar, S. A., Baldy, W. J. First drop dissimilarity in drop-on-demand inkjet devices. Phys Fluids. 23, 1-6 (2011).
- Park, J., et al. Prediction of drop-on-demand (DOD) pattern size in pulse voltage-applied electrohydrodynamic (EHD) jet printing of Ag colloid ink. Appl. Phys. A. 117, 2225 (2014).
