Characterization of the ethylene-vinyl acetate copolymer and the influencing parameters of the weld in intravaginal rings

Abstract

The aim of this thesis was to characterize the mechanical and thermal properties of three different ethylene vinyl acetate (EVA) polymers with varying vinyl acetate (VAc) content and to investigate the influential parameters when welding the polymer into intravaginal rings. A second purpose in this study was to compare two different produced EVA polymers with the same VAc content to find thermal and structural differences. Since the weld is a crucial part of the production of a thermoplastic based IVR it is of high interest to gain knowledge and experience on how the material behave upon a second heating and what parameters affect the strength and robustness of the rings. The study was made by first investigating the properties of the EVA polymers with 9, 28 and 40% VAc content by running samples in a DSC. A modelling study was then made to get knowledge and to find interesting temperatures and times for the welding part of the thesis. The polymeric fibers were welded into IVRs while alternating the important parameters time, temperature and VAc content. To evaluate the welding, tensile testing was carried out and the stress and elongation at break were analyzed. The analysis and results showed clear trends where the elongation and stress at break increased with the welding time for the EVA9 and EVA28 IVRs. For EVA40 the trends in the results were not as clear. Conclusions made in this thesis are that the VAc content parameter has a large effect on the weld strength where the elongation at break will increase with increasing amount of VAc content. The stress at break will increase with a decreasing amount of VAc content. For IVRs made of EVA28 welded at 100°C the time needs to reach at least 20 seconds to result in a good weld. EVA9 IVRs need to be welded at a higher temperature than 110°C but the material shows a clear trend with increasing elongation and stress at break with increasing time, thus it can be concluded that the time is an important parameter for the welding process.

Popular Abstract (Swedish)

Karaktärisering av polymermaterial för produktion av säkra och hållbara vaginala ringar

Vaginala ringar är en läkemedelsformulering som är väldigt användarvänlig och som kan vara ett alternativ till traditionella preventivmedel som ofta kan anses vara tabu i U-länder. Därför är det av största intresse och vikt att få kunskap om hur man producerar säkra och hållbara vaginala ringar för att kunna hjälpa fler människor världen över.
Den huvudsakliga frågeställningen i denna studie har varit hur man producerar vaginala ringar med en stark svets. Detta för att lösa problemen med ringar som går sönder eller får andra defekter vid produktionen. Eftersom vaginala ringar är en läkemedelsformulering som dels sätts in av användaren själv men som också befinner sig i en människas kropp så är det av största vikt att få kunskap om produktionsprocessen för att kunna producera vaginala ringar som inte kan gå sönder när de används.
I denna studie har ringar med polymeren etylen-vinylacetat (EVA) studerats, EVA9 med 9% vinylacetat, EVA28 med 28% vinylacetat och EVA40 med 40% vinylacetat. Parametrar som studerades i svetsningsprocessen av ringarna var tid, temperatur och halten vinylacetat uttryckt i viktprocent.

Studien visade hur polymererna beter sig under en andra uppvärmning. Ringarna testades i ett dragningstest där man fäster ringarna i en rigg som sedan drar isär ringen och mäter spänningskraft och elongation vid brytpunkten av ringarna.

Resultatet visade tydligt att andelen vinylacetat spelade stor roll på både elongationen och spänningskraften vid ringens brytpunkt. En minskande halt av vinylacetat ökade spänningskraften hos svetsen i ringen och en minskande halt av vinylacetat minskade elongationen av svetsen. Resultaten visade även att för ringarna som var gjorda av EVA9 och EVA28 så påverkade parametern tid hur bra svetsen i ringen blev. För EVA28 som svetsades vid 100°C så såg man en stigande trend med tiden. EVA9 som svetsades vid 110°C visade en liknande trend som EVA28 gjorde vilket innebär att tiden har en tydlig påverkan för de båda polymerringarna där det vid dessa givna svetstemperaturer är tydligt att ju längre ringarna svetsas desto bättre svetsresultat. För temperaturen går det inte att tolka ett entydigt resultat eftersom problem uppstod under svetsningen där en hel del material istället fastnade i utrustningen och därför kommer temperaturparametern behöva studeras ytterligare i framtida studier.

Tack vare denna studie så har man nu fått klara slutsatser på hur några parametrar påverkar svetsningen och i slutändan kvalitén på de vaginala ringarna. Man vet att halten vinylacetat spelar en stor roll för hur starka ringar man kan producera och även att vid givna temperaturer för EVA28 och EVA9 så är tiden en mycket viktig faktor. Denna kunskap kan användas för att driva vidare utvecklingsarbetet av denna läkemedelsformulering för att i slutändan kunna leverera en säker, effektiv och hållbar produkt.

• author: Kaindl, Ludwig
• supervisor: Adrian Sanchez-Fernandez
• organization: Food Technology and Nutrition (M.Sc.)
• course: KLGM15 20201
• year: 2020
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Ethylene-vinyl acetate, Intravaginal rings, DSC, Thermal properties EVA, Welding, Pharmaceutical Technology, Läkemedelsteknologi
• language: English
• id: 9015982
• date added to LUP: 2020-06-15 14:01:22
• date last changed: 2020-06-15 14:01:22