1.13D پرنٹنگ مارٹر کی پرنٹ ایبلٹی پر HPMC کا اثر
1.1.13D پرنٹنگ مارٹر کے اخراج پر HPMC کا اثر
خالی گروپ M-H0 بغیر HPMC کے اور 0.05%، 0.10%، 0.20%، اور 0.30% کے HPMC مواد والے ٹیسٹ گروپس کو مختلف ادوار کے لیے کھڑے رہنے کی اجازت دی گئی، اور پھر روانی کی جانچ کی گئی۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ HPMC کی شمولیت سے مارٹر کی روانی میں نمایاں کمی آئے گی۔ جب HPMC کے مواد کو بتدریج 0% سے 0.30% تک بڑھایا جاتا ہے، تو مارٹر کی ابتدائی روانی 243 ملی میٹر سے کم ہو کر بالترتیب 206، 191، 167 اور 160 ملی میٹر ہو جاتی ہے۔ HPMC ایک اعلی مالیکیولر پولیمر ہے۔ نیٹ ورک کا ڈھانچہ بنانے کے لیے انہیں ایک دوسرے کے ساتھ الجھایا جا سکتا ہے، اور سیمنٹ کے گارے کی ہم آہنگی کو Ca(OH) 2 جیسے اجزاء کو سمیٹ کر بڑھایا جا سکتا ہے۔ میکروسکوپی طور پر، مارٹر کی ہم آہنگی بہتر ہوتی ہے۔ کھڑے ہونے کے وقت میں توسیع کے ساتھ، مارٹر کی ہائیڈریشن کی ڈگری بڑھ جاتی ہے۔ اضافہ ہوا، وقت کے ساتھ ساتھ روانی ختم ہو گئی۔ HPMC کے بغیر خالی گروپ M-H0 کی روانی میں تیزی سے کمی واقع ہوئی۔ تجرباتی گروپ میں 0.05%، 0.10%، 0.20% اور 0.30% HPMC، وقت کے ساتھ ساتھ روانی میں کمی کی ڈگری میں کمی واقع ہوئی، اور 60 منٹ تک کھڑے رہنے کے بعد مارٹر کی روانی بالترتیب 180، 177، 164، اور 155 ملی میٹر تھی۔ . روانی 87.3%، 92.7%، 98.2%، 96.8% ہے۔ HPMC کا شامل ہونا مارٹر کی روانی کو برقرار رکھنے کی صلاحیت کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے، جو HPMC اور پانی کے مالیکیولز کے امتزاج کی وجہ سے ہے۔ دوسری طرف، HPMC ایک ایسی ہی فلم بنا سکتا ہے جس میں نیٹ ورک کا ڈھانچہ ہوتا ہے اور سیمنٹ کو لپیٹتا ہے، جو مارٹر میں پانی کے اتار چڑھاؤ کو مؤثر طریقے سے کم کرتا ہے اور پانی کو برقرار رکھنے کی ایک خاص کارکردگی ہے۔ یہ بات قابل غور ہے کہ جب HPMC کا مواد 0.20% ہوتا ہے، تو مارٹر کی روانی کو برقرار رکھنے کی صلاحیت بلند ترین سطح تک پہنچ جاتی ہے۔
HPMC کی مختلف مقداروں کے ساتھ ملا ہوا 3D پرنٹنگ مارٹر کی روانی 160~206 ملی میٹر ہے۔ پرنٹر کے مختلف پیرامیٹرز کی وجہ سے، مختلف محققین کے ذریعہ حاصل کردہ روانی کی تجویز کردہ رینجز مختلف ہیں، جیسے کہ 150~190 ملی میٹر، 160~170 ملی میٹر۔ شکل 3 سے، یہ بدیہی طور پر دیکھا جا سکتا ہے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ HPMC کے ساتھ ملایا گیا 3D پرنٹنگ مارٹر کی روانی زیادہ تر تجویز کردہ حد کے اندر ہوتی ہے، خاص طور پر جب HPMC کا مواد 0.20% ہوتا ہے، مارٹر کی روانی 60 منٹ کے اندر ہوتی ہے۔ تجویز کردہ رینج، جو مناسب روانی اور اسٹیک ایبلٹی کو پورا کرتی ہے۔ اس لیے، اگرچہ HPMC کی مناسب مقدار کے ساتھ مارٹر کی روانی کم ہو جاتی ہے، جس کی وجہ سے اخراج میں کمی واقع ہوتی ہے، پھر بھی اس میں اچھی اخراج کی صلاحیت موجود ہے، جو تجویز کردہ حد کے اندر ہے۔
1.1.23D پرنٹنگ مارٹر کے اسٹیک ایبلٹی پر HPMC کا اثر
ٹیمپلیٹ استعمال نہ کرنے کی صورت میں، خود وزن کے تحت شکل برقرار رکھنے کی شرح کا سائز مواد کی پیداوار کے دباؤ پر منحصر ہوتا ہے، جس کا تعلق گارا اور مجموعی کے درمیان اندرونی ہم آہنگی سے ہے۔ مختلف HPMC مواد کے ساتھ 3D پرنٹنگ مارٹر کی شکل برقرار رکھی گئی ہے۔ کھڑے وقت کے ساتھ تبدیلی کی شرح۔ HPMC کو شامل کرنے کے بعد، مارٹر کی شکل برقرار رکھنے کی شرح میں بہتری آتی ہے، خاص طور پر ابتدائی مرحلے میں اور 20 منٹ تک کھڑے رہنا۔ تاہم، کھڑے ہونے کے وقت میں توسیع کے ساتھ، مارٹر کی شکل برقرار رکھنے کی شرح پر HPMC کا بہتری کا اثر آہستہ آہستہ کمزور ہوتا گیا، جس کی بنیادی وجہ برقرار رکھنے کی شرح میں نمایاں اضافہ تھا۔ 60 منٹ تک کھڑے رہنے کے بعد، صرف 0.20% اور 0.30% HPMC مارٹر کی شکل برقرار رکھنے کی شرح کو بہتر بنا سکتے ہیں۔
مختلف HPMC مواد کے ساتھ 3D پرنٹنگ مارٹر کے دخول مزاحمت کے ٹیسٹ کے نتائج شکل 5 میں دکھائے گئے ہیں۔ یہ شکل 5 سے دیکھا جا سکتا ہے کہ دخول مزاحمت عام طور پر کھڑے وقت کی توسیع کے ساتھ بڑھ جاتی ہے، جس کی بنیادی وجہ ہے سیمنٹ ہائیڈریشن کے عمل کے دوران گارا۔ یہ بتدریج ایک سخت ٹھوس میں تیار ہوا۔ پہلے 80 منٹ میں، HPMC کے شامل ہونے سے دخول مزاحمت میں اضافہ ہوا، اور HPMC کے مواد میں اضافے کے ساتھ، دخول مزاحمت میں اضافہ ہوا۔ دخول کی مزاحمت جتنی زیادہ ہوگی، لاگو بوجھ کی وجہ سے مواد کی خرابی اتنی ہی زیادہ ہوگی HPMC کی مزاحمت اتنی ہی زیادہ ہوگی، جو اس بات کی نشاندہی کرتی ہے کہ HPMC 3D پرنٹنگ مارٹر کی ابتدائی اسٹیک ایبلٹی کو بہتر بنا سکتا ہے۔ چونکہ HPMC کی پولیمر چین پر ہائیڈروکسیل اور ایتھر بانڈز آسانی سے ہائیڈروجن بانڈز کے ذریعے پانی کے ساتھ مل جاتے ہیں، جس کے نتیجے میں آزاد پانی کی بتدریج کمی اور ذرات کے درمیان تعلق بڑھتا ہے، رگڑ کی قوت بڑھ جاتی ہے، اس لیے ابتدائی دخول مزاحمت بڑی ہو جاتی ہے۔ 80 منٹ تک کھڑے رہنے کے بعد، سیمنٹ کی ہائیڈریشن کی وجہ سے، HPMC کے بغیر خالی گروپ کی دخول مزاحمت میں تیزی سے اضافہ ہوا، جبکہ HPMC کے ساتھ ٹیسٹ گروپ کی دخول مزاحمت میں اضافہ ہوا، تقریباً 160 منٹ کھڑے ہونے تک شرح میں کوئی خاص تبدیلی نہیں آئی۔ چن ایٹ ال کے مطابق، اس کی بنیادی وجہ یہ ہے کہ HPMC سیمنٹ کے ذرات کے گرد ایک حفاظتی فلم بناتا ہے، جو ترتیب کے وقت کو طول دیتی ہے۔ پورچیز وغیرہ۔ قیاس کیا گیا کہ یہ بنیادی طور پر فائبر کی وجہ سے ہے سادہ ایتھر انحطاط کی مصنوعات (جیسے کاربو آکسیلیٹ) یا میتھوکسیل گروپس Ca(OH)2 کی تشکیل کو روک کر سیمنٹ کی ہائیڈریشن میں تاخیر کر سکتے ہیں۔ یہ بات قابل غور ہے کہ نمونے کی سطح پر پانی کے بخارات سے متاثر ہونے سے دخول مزاحمت کی نشوونما کو روکنے کے لیے، یہ تجربہ اسی درجہ حرارت اور نمی کے حالات میں کیا گیا تھا۔ مجموعی طور پر، HPMC ابتدائی مرحلے میں 3D پرنٹنگ مارٹر کی اسٹیک ایبلٹی کو مؤثر طریقے سے بہتر بنا سکتا ہے، جمنے میں تاخیر کر سکتا ہے، اور 3D پرنٹنگ مارٹر کے قابل پرنٹ وقت کو طول دے سکتا ہے۔
3D پرنٹنگ مارٹر ہستی (لمبائی 200 ملی میٹر × چوڑائی 20 ملی میٹر × پرت کی موٹائی 8 ملی میٹر): HPMC کے بغیر خالی گروپ شدید طور پر بگڑا ہوا تھا، منہدم ہو گیا تھا اور ساتویں تہہ کو پرنٹ کرتے وقت خون بہنے کے مسائل تھے۔ M-H0.20 گروپ مارٹر میں اچھی اسٹیک ایبلٹی ہے۔ 13 تہوں کو پرنٹ کرنے کے بعد، اوپر والے کنارے کی چوڑائی 16.58 ملی میٹر، نیچے کے کنارے کی چوڑائی 19.65 ملی میٹر، اور اوپر سے نیچے کا تناسب (اوپر کے کنارے کی چوڑائی اور نیچے والے کنارے کی چوڑائی کا تناسب) 0.84 ہے۔ جہتی انحراف چھوٹا ہے۔ لہذا، پرنٹنگ کے ذریعے اس بات کی تصدیق کی گئی ہے کہ HPMC کی شمولیت سے مارٹر کی پرنٹ ایبلٹی کو نمایاں طور پر بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ مارٹر کی روانی 160~170 ملی میٹر پر اچھی اخراج اور اسٹیک ایبلٹی ہے۔ شکل برقرار رکھنے کی شرح 70٪ سے کم ہے سنجیدگی سے درست شکل ہے اور پرنٹنگ کی ضروریات کو پورا نہیں کر سکتا۔
1.23D پرنٹنگ مارٹر کی rheological خصوصیات پر HPMC کا اثر
مختلف HPMC مواد کے تحت خالص گودا کی ظاہری viscosity دی گئی ہے: قینچ کی شرح میں اضافے کے ساتھ، خالص گودا کی ظاہری viscosity کم ہو جاتی ہے، اور قینچ پتلا ہونے کا رجحان HPMC کے اعلیٰ مواد کے تحت ہوتا ہے۔ یہ زیادہ واضح ہے۔ HPMC مالیکیولر چین خراب ہے اور کم قینچ کی شرح پر زیادہ واسکعثیٹی دکھاتا ہے۔ لیکن اعلی قینچ کی شرح پر، HPMC مالیکیول قینچ کی سمت کے ساتھ متوازی اور منظم انداز میں حرکت کرتے ہیں، جس سے مالیکیولز کو پھسلنا آسان ہو جاتا ہے، اس لیے ٹیبل سلوری کی ظاہری چپچپا پن نسبتاً کم ہے۔ جب قینچ کی شرح 5.0 s-1 سے زیادہ ہوتی ہے، خالی گروپ میں P-H0 کی ظاہری viscosity بنیادی طور پر 5 Pa s کے اندر مستحکم ہوتی ہے۔ جبکہ HPMC کو شامل کرنے کے بعد سلری کی ظاہری viscosity بڑھ جاتی ہے، اور اسے HPMC کے ساتھ ملایا جاتا ہے۔ HPMC کا اضافہ سیمنٹ کے ذرات کے درمیان اندرونی رگڑ کو بڑھاتا ہے، جس سے پیسٹ کی ظاہری viscosity بڑھ جاتی ہے، اور میکروسکوپک کارکردگی یہ ہے کہ 3D پرنٹنگ مارٹر کی extrudability کم ہو جاتی ہے۔
ریولوجیکل ٹیسٹ میں خالص سلیری کے قینچ کے دباؤ اور قینچ کی شرح کے درمیان تعلق کو ریکارڈ کیا گیا تھا، اور نتائج کو فٹ کرنے کے لیے بنگھم ماڈل کا استعمال کیا گیا تھا۔ نتائج شکل 8 اور جدول 3 میں دکھائے گئے ہیں۔ جب HPMC کا مواد 0.30% تھا، ٹیسٹ کے دوران قینچ کی شرح 32.5 سے زیادہ تھی جب s-1 پر گارا کی viscosity آلہ کی حد سے زیادہ ہوتی ہے، متعلقہ ڈیٹا پوائنٹس جمع نہیں کیے جا سکتے۔ عام طور پر، مستحکم مرحلے (10.0 ~ 50.0 s-1) میں بڑھتے ہوئے اور گرتے ہوئے منحنی خطوط سے گھرا ہوا علاقہ گارا کی thixotropy کی خصوصیت کے لیے استعمال کیا جاتا ہے [21, 33]۔ Thixotropy سے مراد وہ خاصیت ہے جس میں بیرونی قوت مونڈنے کے عمل کے تحت سلوری میں بہت زیادہ روانی ہوتی ہے، اور شیئرنگ ایکشن منسوخ ہونے کے بعد اپنی اصل حالت میں واپس آسکتی ہے۔ مناسب thixotropy مارٹر کی پرنٹ ایبلٹی کے لیے بہت اہم ہے۔ یہ شکل 8 سے دیکھا جا سکتا ہے کہ HPMC کے بغیر خالی گروپ کا thixotropic رقبہ صرف 116.55 Pa/s تھا۔ HPMC کے 0.10% کو شامل کرنے کے بعد، نیٹ پیسٹ کا thixotropic رقبہ نمایاں طور پر بڑھ کر 1 800.38 Pa/s ہو گیا۔ کے اضافے کے ساتھ، پیسٹ کے thixotropic علاقے میں کمی آئی، لیکن یہ خالی گروپ کے مقابلے میں اب بھی 10 گنا زیادہ تھا۔ thixotropy کے نقطہ نظر سے، HPMC کے شامل ہونے سے مارٹر کی پرنٹ ایبلٹی میں بہت بہتری آئی۔
مارٹر کو اخراج کے بعد اپنی شکل برقرار رکھنے اور اس کے بعد کی ایکسٹروڈڈ پرت کے بوجھ کو برداشت کرنے کے لیے، مارٹر کو زیادہ پیداواری دباؤ کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ جدول 3 سے دیکھا جا سکتا ہے کہ HPMC کو شامل کرنے کے بعد خالص سلوری کی پیداوار کا دباؤ τ0 نمایاں طور پر بہتر ہوا ہے، اور یہ HPMC کی طرح ہے۔ HPMC کا مواد مثبت طور پر منسلک ہے؛ جب HPMC کا مواد 0.10%، 0.20%، اور 0.30% ہوتا ہے، تو خالص پیسٹ کی پیداوار کا دباؤ بالترتیب خالی گروپ سے 8.6، 23.7، اور 31.8 گنا بڑھ جاتا ہے۔ HPMC کے مواد میں اضافے کے ساتھ پلاسٹک کی viscosity μ بھی بڑھ جاتی ہے۔ 3D پرنٹنگ کی ضرورت ہوتی ہے کہ مارٹر کی پلاسٹک کی چپکنے والی مقدار بہت چھوٹی نہیں ہونی چاہئے، ورنہ اخراج کے بعد اخترتی بڑی ہوگی۔ ایک ہی وقت میں، مواد کے اخراج کی مستقل مزاجی کو یقینی بنانے کے لیے ایک مناسب پلاسٹک کی viscosity کو برقرار رکھا جانا چاہیے۔ خلاصہ طور پر، rheology کے نقطہ نظر سے، HPMC کے Incorporation کا 3D پرنٹنگ مارٹر کے اسٹیک ایبلٹی کی بہتری پر مثبت اثر پڑتا ہے۔ HPMC کو شامل کرنے کے بعد، خالص پیسٹ اب بھی Bingham rheological ماڈل کے مطابق ہے، اور Fit R2 کی خوبی 0.99 سے کم نہیں ہے۔
1.33D پرنٹنگ مارٹر کی مکینیکل خصوصیات پر HPMC کا اثر
28 ڈی کمپریشن طاقت اور 3D پرنٹنگ مارٹر کی لچکدار طاقت۔ HPMC مواد میں اضافے کے ساتھ، 3D پرنٹنگ مارٹر کی 28 d کمپریسیو اور لچکدار طاقت میں کمی آئی۔ جب HPMC کا مواد 0.30% تک پہنچ جاتا ہے، تو 28 d کمپریشن طاقت اور لچکدار طاقتیں بالترتیب 30.3 اور 7.3 MPa ہوتی ہیں۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ HPMC کا ایک خاص ہوا میں داخل ہونے والا اثر ہوتا ہے، اور اگر اس کا مواد بہت زیادہ ہے، تو مارٹر کی اندرونی پورسٹی نمایاں طور پر بڑھ جائے گی۔ بازی مزاحمت بڑھ جاتی ہے اور سب کو خارج کرنا مشکل ہوتا ہے۔ لہذا، porosity میں اضافہ HPMC کی وجہ سے 3D پرنٹنگ مارٹر کی طاقت میں کمی کی وجہ ہو سکتی ہے۔
تھری ڈی پرنٹنگ کا منفرد لیمینیشن مولڈنگ عمل ملحقہ تہوں کے درمیان ساخت اور مکینیکل خصوصیات میں کمزور علاقوں کی موجودگی کا باعث بنتا ہے، اور تہوں کے درمیان بانڈنگ کی مضبوطی طباعت شدہ اجزاء کی مجموعی طاقت پر بہت زیادہ اثر ڈالتی ہے۔ 3D پرنٹنگ کے لیے مارٹر کے نمونوں کو 0.20% HPMC M-H0.20 کے ساتھ ملایا گیا تھا، اور انٹرلیئر بانڈ کی طاقت کو انٹرلیئر اسپلٹنگ طریقہ سے جانچا گیا تھا۔ تین حصوں کی انٹرلیئر بانڈ کی طاقت 1.3 MPa سے زیادہ تھی۔ اور جب تہوں کی تعداد کم تھی، انٹرلیئر بانڈ کی طاقت تھوڑی زیادہ تھی۔ اس کی وجہ یہ ہو سکتی ہے کہ، ایک طرف، اوپری تہہ کی کشش ثقل نچلی تہوں کو زیادہ گھنی بنتی ہے۔ دوسری طرف، نچلی تہہ کو پرنٹ کرتے وقت مارٹر کی سطح میں زیادہ نمی ہو سکتی ہے، جبکہ اوپری تہہ کو پرنٹ کرتے وقت مارٹر کی سطح کی نمی بخارات اور ہائیڈریشن کی وجہ سے کم ہو جاتی ہے، اس لیے نیچے کی تہوں کے درمیان بندھن مضبوط ہوتا ہے۔
1.43D پرنٹنگ مارٹر کے مائکرو مورفولوجی پر HPMC کا اثر
3 دن کی عمر میں M-H0 اور M-H0.20 نمونوں کی SEM تصاویر سے پتہ چلتا ہے کہ M-H0.20 نمونوں کی سطح کے چھیدوں میں 0.20% HPMC شامل کرنے کے بعد نمایاں طور پر اضافہ ہوا ہے، اور تاکنا کا سائز اس سے بڑا ہے۔ خالی گروپ. یہ ایک طرف، اس کی وجہ یہ ہے کہ HPMC کا ہوا میں داخل ہونے والا اثر ہے، جو یکساں اور باریک سوراخوں کو متعارف کرواتا ہے۔ دوسری طرف، یہ ہو سکتا ہے کہ HPMC کا اضافہ گارا کی چپچپا پن کو بڑھاتا ہے، اس طرح گارا کے اندر ہوا کی خارج ہونے والی مزاحمت میں اضافہ ہوتا ہے۔ یہ اضافہ مارٹر کی مکینیکل خصوصیات میں کمی کی بنیادی وجہ ہو سکتا ہے۔ خلاصہ یہ کہ 3D پرنٹنگ مارٹر کی مضبوطی کو یقینی بنانے کے لیے، HPMC کا مواد بہت بڑا نہیں ہونا چاہیے (≤ 0.20%)۔
آخر میں
(1) Hydroxypropyl methylcellulose HPMC مارٹر کی پرنٹ ایبلٹی کو بہتر بناتا ہے۔ HPMC کے مواد میں اضافے کے ساتھ، مارٹر کی باہر نکلنے کی صلاحیت کم ہو جاتی ہے لیکن پھر بھی اس میں اچھی extrudability ہوتی ہے، stackability بہتر ہوتی ہے، اور پرنٹ ایبل وقت لمبا ہوتا ہے۔ پرنٹنگ کے ذریعے اس بات کی تصدیق کی گئی ہے کہ HPMC کو شامل کرنے کے بعد مارٹر کی نیچے کی تہہ کی خرابی کم ہو جاتی ہے، اور HPMC کا مواد 0.20% ہونے پر اوپر سے نیچے کا تناسب 0.84 ہے۔
(2) HPMC 3D پرنٹنگ مارٹر کی rheological خصوصیات کو بہتر بناتا ہے۔ HPMC کے مواد میں اضافے کے ساتھ، واضح viscosity، پیداوار کے دباؤ اور slurry کی پلاسٹک کی viscosity میں اضافہ؛ thixotropy پہلے بڑھتا ہے اور پھر گھٹتا ہے، اور پرنٹ ایبلٹی حاصل کی جاتی ہے۔ بہتری۔ ریولوجی کے نقطہ نظر سے، HPMC کو شامل کرنے سے مارٹر کی پرنٹ ایبلٹی کو بھی بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ HPMC کو شامل کرنے کے بعد، گارا اب بھی Bingham rheological ماڈل کے مطابق ہے، اور R2≥0.99 فٹ ہونے کی خوبی ہے۔
(3) HPMC کو شامل کرنے کے بعد، مواد کی مائیکرو اسٹرکچر اور سوراخ بڑھ جاتے ہیں۔ یہ سفارش کی جاتی ہے کہ HPMC کا مواد 0.20% سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے، ورنہ یہ مارٹر کی میکانکی خصوصیات پر بہت زیادہ اثر ڈالے گا۔ 3D پرنٹنگ مارٹر کی مختلف تہوں کے درمیان بانڈنگ کی طاقت قدرے مختلف ہوتی ہے، اور تہوں کی تعداد جب یہ کم ہوتی ہے، تو مارٹر کی تہوں کے درمیان بانڈ کی طاقت زیادہ ہوتی ہے۔
پوسٹ ٹائم: ستمبر 27-2022