Studium roztoku polyvinylalkoholu pro inkoustový tisk

Abstract

Práce je zaměřena na přípravu a charakterizaci inkoustu na bázi vodě-rozpustného polymeru. Polyvinylalkohol (PVA) byl vybrán pro přípravu polymerního inkoustu vhodného pro materiálovou tiskárnu Dimatix DMP-2800 Series pracující v módu "drop-on-demand", který je jedním ze dvou nejčastěji používaných v technologii inkoustového tisku, a který představuje slibnou metodu pro vzorování a ukládání materiálu současně bez potřeby použití tiskové formy anebo masky. Práce je rozdělena na část teoretickou a část experimentální. Stručný úvod do technologie inkoustového tisku je popsán v teoretické části, za kterou následuje popis hlavních způsobů generace kapiček spolu s uspořádáním zařízení pro každý typ tvorby kapiček. Následující sekce teoretické části je zaměřena na popis základních druhů inkoustů, jakož i na jejich klíčové parametry, které jsou reprezentovány hlavně viskozitou a povrchovým napětím. Následně je diskutovaný interpretační rámec založený na bezrozměrných kritériích včetně posouzení viskoelasticity. Poslední sekce teoretické částí je věnována stručnému textu o polyvinylalkoholu. Poté jsou definovány hlavní cíle této práce v souladu s dříve dosaženými výsledky výzkumu prováděného v laboratořích naší instituce a s pomocí informací shromážděných v průběhu literární rešerše. Experimentální část je uspořádaná v souladu s posloupností provedených experimentů. Základní část práce obsahuje 10 kapitol zabývajících se získanými výsledky a jejich diskusí. Na začátku této části je diskutován výběr vhodného systému polymer-rozpouštědlo. Dále jsou uvedeny a diskutovány reologické a viskozimetrické studie připravených roztoků včetně záležitosti ohledně jejich stability a stárnutí. Poté následuje diskuse stanovení povrchového napětí. Na základě naměřených hodnot byla stanovena vhodnost připravených roztoků pro inkoustový tisk pomocí vypočtení a vyhodnocení bezrozměrných kritérii. Ty přes zlepšení mohou být využity pro nalezení vhodných vlastností inkoustu, které by odpovídaly zpracovatelskému oknu. Bylo prokázáno, že analytický přístroj zcela nepopisuje studovaný případ. Další sekce je proto věnována studiu tvorby kapičky a analýze tohoto procesu, který vyžaduje studium visko-elastických vlastností a jejich analýzu s ohledem na tvorbu kapičky. V posledním kroku byly optimalizovány ostatní parametry (waveforma, rychlost kapičky) pro použití digitálního tisku definované inkoustové kazety a konkrétní model flexibilního substrátu z poly(ethylentereftalátu). V návaznosti na to jsou připravené demonstrační vzory charakterizovány a prezentovány zejména ve formě obrázků zachycených pomocí optické mikroskopie a dat získaných z AFM a mechanické profilometrie. Získané znalosti a zkušenosti byly shrnuty krok za krokem v části závěrečné shrnutí a v krátkém shrnujícím doporučení pro praktickou přípravu a vývoj inkoustu.