High-throughput technologieën versnellen de ontwikkeling van nieuwe formuleringen

Transcriptie

1 High-throughput technologieën versnellen de ontwikkeling van nieuwe formuleringen Johan Paul FLAMAC, a division of SIM 1

2 Overzicht Inleiding Activiteiten van FLAMAC High-throughput formulatie onderzoek Case studies Inkten Coatings Formuleringen voor controlled drug release Conclusies 2

3 Overzicht Inleiding Activiteiten van FLAMAC High-throughput formulatie onderzoek Case studies Inkten Coatings Formuleringen voor controlled drug release Conclusies 3

4 Inleiding Nieuwe materialen worden aangewend in een brede waaier aan toepassingen Een pro-actieve ontwikkeling en aanwending van deze nieuwe materialen kan een significant competitief voordeel opleveren. Opmerking: lange time-to-market voor nieuwe materialen Nood aan versnelde methodologieën in materiaal onderzoek 4

5 Inleiding High-throughput technologieën zijn vaak niet «plug & play» Definieer vooraf parameter ruimte Welke parameters beïnvloeden de finale performantie? Samenstelling Temperatuur van processing Dikte coating Hoe worden de samples klassiek aangemaakt? Hoe kunnen deze klassieke methoden getransfereerd worden naar een high-throughput methode? Wat is de minimale hoeveelheid van een materiaal om een reproduceerbaar experiment te kunnen uitvoeren? 5

6 Inleiding Design of Experiment Zelfs met de ontwikkeling van high-throughput technologieën is het vaak niet mogelijk om alle mogelijke combinaties van de parameterruimte te testen Voorbeeld van een typische verf formulering: 10 componenten 5 mogelijke chemicaliën per component 3 verschillende concentraties elk mogelijke combinaties 6

7 Inleiding Design of Experiment Traditioneel vs. high-throughput vs. combinatoriële methoden 7

8 Overzicht Inleiding Activiteiten van FLAMAC High-throughput formulatie onderzoek Case studies Inkten Coatings Formuleringen voor controlled drug release Conclusies 8

9 Activiteiten van FLAMAC Flamac a division of SIM Ontwikkeling van top competentie Collectieve projecten Contract onderzoek Technologisch advies & innovatie stimulering High-throughput technologieën High-throughput formulatie en coating workflows High-throughput screening workflows Computational materials design 9

10 Activiteiten van FLAMAC Inkten, verven & coatings Polymeren Huishoud producten en veel meer... Legeringen & ceramische materialen Zonnecel materialen 10

11 Overzicht Inleiding Activiteiten van FLAMAC High-throughput formulatie onderzoek Case studies Inkten Coatings Formuleringen voor controlled drug release Conclusies 11

12 High-throughput formulatie onderzoek Versnelde aanmaak van formuleringen Manuele procedure Semi-automatische workflows Volledig geïntegreerde workflows 12

13 High-throughput formulatie onderzoek Versnelde stabiliteit metingen van formuleringen Automatische rheologie screening Versnelde stabiliteit screening 13

14 High-throughput formulatie onderzoek Coating applicatie en processing 14

15 High-throughput formulatie onderzoek Coating karakterisering Optische eigenschappen Structuur Mechanische eigenschappen Oppervlakte energie Coating Samenstelling Ageing Electrische eigenschappen Dikte 15

16 Overzicht Inleiding Activiteiten van FLAMAC High-throughput formulatie onderzoek Case studies Inkten Coatings Formuleringen voor controlled drug release Conclusies 16

17 Case studies High-throughput ontwikkeling van inkt formuleringen Parameter ruimte 6 pigment dispersies 2 solventen Photo-initiatoren (poeders) 3 disperganten Mengsnelheid, tijd Volgorde van toevoeging van ingrediënten Bibliotheek: 96 samples, 10g formulering, 20ml glas recipiënten Recept Pigment oplossingen, solvent_1, Photo-initiator Meng Disperganten, solvent_2 Meng 17

18 Case studies High-throughput ontwikkeling van inkt formuleringen Screening Viscositeit & stabiliteit Oppervlakte spanning 18

19 Case studies High-throughput ontwikkeling van inkt formuleringen 6 dagen (80 C) 3 dagen (80 C) Dag 1 samples Samenstelling Viscositeit (mpa.s) Row Scatter Plot 100 Row Scatter Plot 18.5 Row Scatter Plot 19

20 Case studies High-throughput ontwikkeling van coatings E-passivatie De belangrijkste rol van E-Passivatie is om corrosie bescherming te bieden tijdens normaal transport en opslag. Milieuvriendelijk: chroom (Cr 6+ ) vrij Metallisch gecoate staalsoorten met E-Passivatie kunnen gebruikt worden in een brede waaier aan toepassingen 20

21 Case studies Vraag van klant Ontwikkeling van nieuwe oppervlakte functionalisatie voor passivatie van staal Verschillende parameters dienden geoptimaliseerd te worden bv. adhesie Geen gebruik van Cr 6+ toegelaten Snelle introductie in productie nodig Bijdrage van Flamac High-throughput aanmaak van ± 250 formuleringen en applicatie van ± 450 coatings High-throughput analyse Resultaten - Stabiliteit - Adhesie - Corrosie bescherming 2 maanden van initiële vraag tot resultaat (incl. levering materiaal & planning) Tijdsreductie: van 1 jaar tot 1 maand experimenten en analyse (> 10x) Introductie van nieuwe formulering op industriële schaal in ArcelorMittal Gent in periode van 2 maanden 21

22 Case studies Formuleringen voor controlled drug release High-throughput aanmaak van formuleringen 22

23 Case studies Formuleringen voor controlled drug release High-throughput screening van verschillende formuleringen 23

24 Overzicht Inleiding Activiteiten van FLAMAC High-throughput formulatie onderzoek Case studies Inkten Coatings Formuleringen voor controlled drug release Conclusies 24

25 Conclusies High-throughput technologieën Time-to-market voor materialen verkorten Competitief voordeel Vaak niet plug & play Succesvol aangewend in vele formulering & coating toepassingen FLAMAC R&D centrum rond de ontwikkeling en aanwending van highthroughput technologieën Unieke expertise en infrastructuur Verschillende internationale samenwerkingen met bedrijven en R&D centra 25

26 Vragen? 26