Name: inkjet-printed polyvinyl alcohol multilayers
Uploaded: 2017-05-11T13:00:00
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Gli autori vorrebbero riconoscere Innovate UK per finanziare questa ricerca in base ai progetti DIRECT (33417-239227) e PCAP (27508-196153). Gli autori ringraziano anche PVOH Polymers Ltd. per fornire materiali e orientamenti professionali durante questo lavoro, e per il loro sostegno a Unilever, AkzoNobel e Carclo Technical Plastics.

1. Formulazione dell&#39;inchiostro <ol><li> Preparare la soluzione per IJP sciogliendo l&#39;alcool polivinilico (8% PVOH in acqua) in acqua purificata riscaldata a 60 ° C. </li><li> Aggiungere 10 g di mono-propilenglicole (MPG) (10% in peso di mono-propilenglicole in acqua), come umettante, alla soluzione. NOTA: Il ruolo dell&#39;umettantante è quello di prevenire blocchi nella testina di stampa. </li><li> Mescolare la soluzione per diverse ore per garantire l&#39;omogeneità e quindi filtrare attraverso un...

<ol>
	<li>Goodship, V., Jacobs, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyvinyl+Alcohol:+Materials,+Processing+and+Applications.">Polyvinyl Alcohol: Materials, Processing and Applications.</a> Rapta Review Reports. 16, (2008).</li><li>Marin, E., Rojas, J., Ciro, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+polyvinyl+alcohol+derivatives:+Promising+materials+for+pharmaceutical+and+biomedical+applications.">A review of polyvinyl alcohol derivatives: Promising materials for pharmaceutical and biomedical applications.</a> Afr J Pharm Pharmacol. 8 (24), 674-684 (2014).</li><li>Baker, M. I., Walsh, S. P., Schwartz, Z., Boyan, B. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+polyvinyl+alcohol+and+its+uses+in+cartilage+and+orthopedic+applications.">A review of polyvinyl alcohol and its uses in cartilage and orthopedic applications.</a> J. Biomed. Mater. Res. Part B Appl. Biomater. 100 (5), 1451-1457 (2012).</li><li>Gaaz, T. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Properties+and+Applications+of+Polyvinyl+Alcohol,+Halloysite+Nanotubes+and+Their+Nanocomposites.">Properties and Applications of Polyvinyl Alcohol, Halloysite Nanotubes and Their Nanocomposites.</a> Molecules. 20, 22833-22847 (2015).</li><li>Birck, C., Degoutin, S., Tabary, N., Miri, V., Bacquet, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+crosslinked+cast+films+based+on+poly(vinyl+alcohol):+Preparation+and+physico-chemical+properties.">New crosslinked cast films based on poly(vinyl alcohol): Preparation and physico-chemical properties.</a> eXPRESS Poly Lett. 8 (12), 941-952 (2014).</li><li>Kitsara, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spin+coating+of+hydrophilic+polymeric+films+for+enhanced+centrifugal+flow+control+by+serial+siphoning.">Spin coating of hydrophilic polymeric films for enhanced centrifugal flow control by serial siphoning.</a> Microfluid Nanofluid. 16, 691 (2014).</li><li>Supaphol, P., Chuangchote, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+electrospinning+of+poly(vinyl+alcohol)+nanofiber+mats:+A+revisit.">On the electrospinning of poly(vinyl alcohol) nanofiber mats: A revisit.</a> J. Appl. Polym. Sci. 108 (2), 969-978 (2008).</li><li>Hoath, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Links+between+Ink+rheology,+drop-on-demand+jet+formation,+and+printability.">Links between Ink rheology, drop-on-demand jet formation, and printability.</a> J Imaging Sci Technol. 53 (4), 1-8 (2009).</li><li>Pan, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+development+on+preparation+of+ceramic+inks+in+ink-jet+printing.">Recent development on preparation of ceramic inks in ink-jet printing.</a> Ceram Int. 41, 12515-12528 (2015).</li><li>Kamyshny, A., Magdassi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conductive+nanomaterials+for+printed+electronics.">Conductive nanomaterials for printed electronics.</a> Small. 10 (17), 3515-3535 (2014).</li><li>Li, J., Lemme, M. C., &#214;stling, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+Printing+of+2D+Layered+Materials.">Inkjet Printing of 2D Layered Materials.</a> ChemPhysChem. 15, 3427-3434 (2014).</li><li>Choi, H. W., Zhou, T., Singh, M., Jabbour, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+and+directions+in+printed+nanomaterials.">Recent developments and directions in printed nanomaterials.</a> Nanoscale. 7, 3338-3355 (2015).</li><li>Basirico, L., Cosseddu, P., Fraboni, B., Bonfiglio, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+of+transparent,+flexible,+organic+transistors.">Inkjet printing of transparent, flexible, organic transistors.</a> Thin Solid Films. 520 (4), 1291-1294 (2011).</li><li>Komuro, N., Takaki, S., Suzuki, K., Citterio, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printed+(bio)chemical+sensing+devices.">Inkjet printed (bio)chemical sensing devices.</a> Anal.Bioanal.Chem. 405 (17), 5785-5805 (2013).</li><li>Cherrington, R., Wood, B. M., Salaoru, I., Goodship, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+printing+of+titanium+dioxide+for+dye+sensitized+solar+cells.">Digital printing of titanium dioxide for dye sensitized solar cells.</a> J. Vis. Exp. , (2016).</li><li>Nelo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet-printed+memristor:+Printing+process+development.">Inkjet-printed memristor: Printing process development.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 52, 1-6 (2013).</li><li>Jacot-Descombes, L., Gullo, R. M., Mastrangeli, M., Cadarso, V. J., Brugger, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet-printed+SU-8+Hemispherical+Microcapsules+and+Silicon+chip+Embedding.">Inkjet-printed SU-8 Hemispherical Microcapsules and Silicon chip Embedding.</a> IET Micro &amp; Nano Letters. 8 (10), 633-636 (2013).</li><li>Martin, G. D., Hoath, S. D., Hutchings, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+-+the+physics+of+manipulating+liquid+jets+and+drops.">Inkjet printing - the physics of manipulating liquid jets and drops.</a> J Phys Conf Series. 105, 012001 (2008).</li><li>Derby, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+of+functional+and+structural+materials:+Fluid+properties+requirements,+feature+stability+and+resolution.">Inkjet printing of functional and structural materials: Fluid properties requirements, feature stability and resolution.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 40, 395-414 (2010).</li><li>Salaoru, I., Zhou, Z., Morris, P., Gibbons, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet+printing+of+polyvinyl+alcohol+multilayers+for+additive+manufacturing+applications.">Inkjet printing of polyvinyl alcohol multilayers for additive manufacturing applications.</a> J. Appl. Polym. Sci. 133, 43572 (2016).</li><li>Deegan, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillary+flow+as+the+cause+of+the+ring+stains+from+dried+liquid+drops.">Capillary flow as the cause of the ring stains from dried liquid drops.</a> Nature. 389, 827-829 (1997).</li><li>Yunker, P. J., Still, T., Lohr, M. A., Yodh, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suppression+of+the+coffee-ring+effect+by+shape-dependent+capillary+interactions.">Suppression of the coffee-ring effect by shape-dependent capillary interactions.</a> Nature. 476, 308-311 (2011).</li><li>Famili, A., Palkar, S. A., Baldy, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+drop+dissimilarity+in+drop-on-demand+inkjet+devices.">First drop dissimilarity in drop-on-demand inkjet devices.</a> Phys Fluids. 23, 1-6 (2011).</li><li>Park, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prediction+of+drop-on-demand+(DOD)+pattern+size+in+pulse+voltage-applied+electrohydrodynamic+(EHD)+jet+printing+of+Ag+colloid+ink.">Prediction of drop-on-demand (DOD) pattern size in pulse voltage-applied electrohydrodynamic (EHD) jet printing of Ag colloid ink.</a> Appl. Phys. A. 117, 2225 (2014).</li></ol>

In questo lavoro abbiamo dimostrato con successo la capacità della tecnologia di stampa a getto d&#39;inchiostro di depositare i multistrati di polimeri. Il comportamento reologico è stato studiato e i risultati sperimentali dimostrano che l&#39;inchiostro formulato presenta un comportamento pseudo-plastico di taglio del taglio. Inoltre, l&#39;inchiostro PVOH è una soluzione neutra (pH 7) e mostra una buona stabilità nel tempo. In particolare, è stato dimostrato con successo che la tecnologia IJP è in grado di pro...

L&#39;alcool polivinilico è semicristallino, artificiale, non tossico, solubile in acqua, insolubile nella maggior parte dei solventi organici, biodegradabile e biocompatibile nei tessuti umani e ha eccellenti proprietà del gas-barriera 1 . Inoltre, grazie alle sue molteplici proprietà utili, PVOH è ampiamente utilizzato in un gran numero di applicazioni. Oggi PVOH è utilizzato in: la fabbricazione di prodotti per la pulizia e detergenti, l&#39;industria dell&#39;imballaggio alimentare, il trattamento dell&#39;acqua, il tessile, l&#39;agricoltura e la costruzione (come additivi) 1 . Tuttavia, PVOH ha recentemente attirato una maggiore attenzione per gli usi farmaceutici 2 ( cioè la consegna di farmaci) e nelle applicazioni mediche 3 , 4 ( ad es., Salviettine , lenti a contatto morbide, gocce oculari e morbidi impianti per la sostituzione della cartilagine). I film PVOH vengono prodotti sia attraverso una forma di fusione o di soluzione. L&#39;elaborazione della fusione è compatSolo con PVOH con bassi livelli di idrolisi o PVOH fortemente plastificati. Così, quando si utilizza questo percorso, alcune proprietà possono essere sacrificate 1 . D&#39;altra parte, uno strato di PVOH può essere depositato attraverso la forma di soluzione mediante colata a goccia 5 , spin coating 6 o elettrospinning 7 . Tuttavia, questi metodi hanno una serie di limitazioni in termini di spreco di materiale indesiderato. Ad esempio, nel caso del rivestimento a spin, è stato riportato che il 95% del materiale viene sprecato. Inoltre, questi metodi sono piuttosto rigidi in termini di design / caratteristiche (nessuna capacità di patterning) e hanno elevati costi di elaborazione complessivi. Al fine di superare la limitazione dell&#39;elaborazione della soluzione convenzionale, esploriamo il potenziale della tecnologia di stampa a getto d&#39;inchiostro per fornire una nuova piattaforma per produrre strutture multistrato di alcool polivinilico (PVOH) che hanno un forte impatto sul materiale e sull&#39;applicazioneProspettive di licazione. I recenti sviluppi nel settore manifatturiero si sono concentrati su processi economici, economici, ecologici e risparmio energetico. La stampa a getto d&#39;inchiostro (IJP) è un processo di fabbricazione moderno che si inserisce perfettamente in questo quadro. I principali vantaggi della tecnologia IJP sono l&#39;efficienza dell&#39;utilizzo dei materiali, il modello digitale (senza maschere) e il pattern di additivi, la grande capacità di area, la compatibilità con i supporti rigidi / flessibili e il basso costo. IJP è un metodo di deposizione che utilizza materiali polimerici dispersi in un solvente. Fino ad oggi sono stati depositati con successo depositi di materiali nanomateriali 11 , 2D- 12 , biologici e farmaceutici basati sul polimero 9 , ceramici 10. Recentemente, è stato riferito che IJP è stato coinvolto nella deposizione di componenti come parte di dispositivi elettronici,Quali i transistori 14 , i sensori 15 , le celle solari 16 e i dispositivi di memoria 17 , nonché nell&#39;imballaggio elettronico 18 . L&#39;inchiostro, la cartuccia e il substrato sono elementi altrettanto importanti che vengono impiegati nel processo di stampa. In primo luogo, le proprietà fisiche dell&#39;inchiostro, come la tensione superficiale e le proprietà reologiche ( vale a dire, la viscosità di taglio), hanno un impatto significativo sul comportamento di stampabilità. Inoltre, il pH svolge un ruolo importante sia sulla soluzione ( es. Essiccazione, schiumatura e viscosità) sia per la durata della cartuccia di stampa IJP. In secondo luogo, per la cartuccia (piezoelettrica), la forma d&#39;onda della tensione di guida definisce effettivamente la formazione di goccia e sia la direzionalità che l&#39;uniformità del getto liquido. Infine, è indispensabile che l&#39;interazione tra inchiostro e substrato sia ben compreso, come la risoluzione e l&#39;accuratezzaDell&#39;oggetto stampato dipendono fortemente da questa interfaccia. L&#39;evaporazione del solvente, la fase cambia da liquido a solido e le reazioni chimiche sono i principali processi che si verificano tra la goccia di fluido e il substrato. Tutti gli aspetti coinvolti nel IJP, dalle proprietà dell&#39;inchiostro al meccanismo di caduta / substrato, sono evidenziati in documenti di revisione da parte di Hutchings 19 e Derby 20 . In questo studio esploriamo le capacità della IJP per la produzione di multistrati di polivinilcloruro. In primo luogo, è stato formulato un inchiostro a base acqua PVOH e sono state studiate le principali proprietà fisiche, come il comportamento reologico, la tensione superficiale e il pH. In questo lavoro è stata impiegata una stampante piezoelettrica a getto d&#39;inchiostro e sono stati identificati i parametri d&#39;onda appropriate. I multilayer PVOH sono stati stampati e i profili di qualità e di superficie / spessore sono stati valutati mediante microscopia ottica.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Polyvinyl alcohol&#160;</td>
			<td style="width:71px;">PVOH Polymers Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;">Poval 4-88</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;">Mono-propylene glycol&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigma Aldrich, UK</td>
			<td style="width:119px;">W29004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">DV2T viscometer&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Brookfield, UK</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Attension Theta Optical Tensiometer&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Biolin Scientific, Sweden</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">HANNA pH meter&#160;</td>
			<td style="width:71px;">HANNA Instruments, UK</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">industrial Inkjet XYPrint100Z</td>
			<td style="width:71px;">Industrial Inkjet Ltd, UK</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">ContourGT-K 3D optical microscope&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Bruker Corp, USA</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

inkjet-printed polyvinyl alcohol multilayers

La stampa a getto d&#39;inchiostro è un metodo moderno per l&#39;elaborazione del polimero e in questo lavoro dimostriamo che questa tecnologia è in grado di produrre strutture multistrato di alcool polivinilico (PVOH). Viene formulata una soluzione acquosa di alcool polivinilico. Sono state studiate le proprietà intrinseche dell&#39;inchiostro, quali tensione superficiale, viscosità, pH e stabilità del tempo. L&#39;inchiostro a base PVOH era una soluzione neutra (pH 6,7) con una tensione superficiale di 39,3 mN / m e una viscosità di 7,5 cP. L&#39;inchiostro ha mostrato comportamento pseudoplastico (non-Newtoniano di taglio del taglio) a bassi tassi di taglio e, in generale, ha dimostrato una buona stabilità del tempo. La wettabilità dell&#39;inchiostro su substrati diversi è stata studiata e il vetro è stato identificato come il substrato più adatto in questo caso particolare. Una stampante a getto d&#39;inchiostro proprietaria 3D è stata impiegata per produrre strutture polimeriche multistrato. La morfologia, il profilo di superficie e l&#39;uniformità dello spessore dei multistrati stampati a getto d&#39;inchiostro sono stati valutati mediante microscopia ottica.

Sono state studiate le proprietà fisiche dell&#39;inchiostro a base acqua PVOH, come la tensione superficiale, il comportamento viscosità / reologico, il pH, la bagnatura e la stabilità del tempo. La viscosità dell&#39;inchiostro utilizzato in questo lavoro è stata di 7,5 cP e la tensione superficiale era di 39,3 mN / m. Inoltre, l&#39;inchiostro formulato era neutro (pH 7), con i risultati riassunti nella tabella 1 . <table border="1" fo:keep-together.within-pa...

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Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers

Una stampante a getto d&#39;inchiostro è stata utilizzata per la produzione di multistrati di alcool polivinilico. L&#39;inchiostro a base di alcool polivinilico è stato formulato e le principali proprietà fisiche sono state studiate.

Multistrati in polistirene stampato a getto d&#39;inchiostro

Inkjet printing is a modern method for polymer processing, and in this work, we demonstrate that this technology is capable of producing polyvinyl alcohol ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Artificial Thermal Ageing of Polyester Reinforced and Polyvinyl Chloride Coated Technical Fabric

Invecchiamento termico artificiale del poliestere rinforzato e del tessuto tecnico rivestito di poligono in polivinile

Architectural fabric AF9032 has been subjected to artificial thermal ageing to determine changes of the material parameters of the fabric. The proposed ...