Multistrati in polistirene stampato a getto d'inchiostro

L'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'industria dell'imballaggio alimentare, il trattamento dell'acqua, il tessile, l'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'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'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'elaborazione della soluzione convenzionale, esploriamo il potenziale della tecnologia di stampa a getto d'inchiostro per fornire una nuova piattaforma per produrre strutture multistrato di alcool polivinilico (PVOH) che hanno un forte impatto sul materiale e sull'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'inchiostro (IJP) è un processo di fabbricazione moderno che si inserisce perfettamente in questo quadro. I principali vantaggi della tecnologia IJP sono l'efficienza dell'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'imballaggio elettronico ¹⁸ .

L'inchiostro, la cartuccia e il substrato sono elementi altrettanto importanti che vengono impiegati nel processo di stampa. In primo luogo, le proprietà fisiche dell'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'onda della tensione di guida definisce effettivamente la formazione di goccia e sia la direzionalità che l'uniformità del getto liquido. Infine, è indispensabile che l'interazione tra inchiostro e substrato sia ben compreso, come la risoluzione e l'accuratezzaDell'oggetto stampato dipendono fortemente da questa interfaccia. L'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'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'inchiostro e sono stati identificati i parametri d'onda appropriate. I multilayer PVOH sono stati stampati e i profili di qualità e di superficie / spessore sono stati valutati mediante microscopia ottica.