[pt] O revestimento por cortina é um dos processos preferidos para revestir o substrato de varias camadas de líquido à altas velocidades. Este tipo de processo pertence a classe de método de revestimento de vazão pre-fixada. O processo consiste num líquido de revestimento caindo livremente de uma altura considerável sob ação da gravidade sobre o substrato em movimento a ser revestido. Existem várias aplicações industriais deste processo, como filmes óticos, fitas adesivas e magnéticas, papéis especiais entre muitos outros. As mais importantes vantagens são revestimento à altas velocidades, adaptação a uma grande variedade de líquidos e flexibilidade na aplicação de finas camadas de líquidos em superfícies irregulares. Os limites operacionais do processo são determinados por diferentes instabilidades no escoamento perto da zona de encontro entre o líquido e o substrato
como entrada de ar, formação de calcanhar e a cortina sendo puxada pelo
substrato, e pela quebra da cortina de líquido. O objetivo principal deste trabalho é analisar teórico e experimentalmente esses limites operacionais, focando nos efeitos dos parâmetros operacionais, aditivos no líquido de revestimento no escoamento que ocorre na zona de encontro entre o líquido e o substrato, e na quebra da cortina. Para descrever o escoamento bidimensional que ocorre no processo de revestimento por cortina, na simulação numérica, foram utilizadas as equações de conservação de massa e de conservação de quantidade de movimento. O sistema
de equações diferenciais foi resolvido utilizando o método de Galerkin e o
sistema não linear foi resolvido com o método de Newton. Resultados teóricos, na zona de encontro entre líquido e o substrato, mostram a configuração do escoamento para líquidos Newtonianos, incluindo a formação de calcanhar e a cortina puxada pelo substrato como uma função da velocidade do substrato, da altura da cortina e da vazão. Estes resultados foram comparados com os resultados da visualização experimental encontrando assim a janela de operação do processo em função dos parâmetros operacionais. Na zona do escoamento da cortina, a condição crítica na qual cortina de líquido quebra foi determinada como uma função das propriedades reologicas dos líquidos de revestimento. Os resultados mostram que as propriedades viscoelásticas influenciam no balanço de forças no escoamento da cortina. Líquidos com alta viscosidade extensional podem reduzir notavelmente a vazão mínima necessária para formar e manter cortinas estáveis. / [en] Curtain coating is one the preferred methods for precision multi-layer coatings at
high speeds. Curtain coating belongs to the class of premetered coating methods.
Liquid falls as a sheet, or curtain, freely over a considerable height and under
the action of gravity before it impinges onto the substrate being coated. Edge
guide are needed to maintain at specific width of the falling curtain. Precision
curtain coating was originally developed for multi-layer photographic film but
its use has expanded to many different applications such as optical films and
specialty papers. Some advantages of this process include very high coating
speeds, adaptability to a wide range of liquids and flexibility to apply thin liquid
layer to irregular surfaces. The operability limits of the process are set by different
flow instabilities in the coating bead, such as air entrainment, low speed heels and
curtain pulling, and by curtain breakup. The goal of this research is to analyze
these operability limits by theory and experiments. The focus is to determine
the effect of operating parameters; edge guides design and polymer additives on
the coating solution on the bead configuration and liquid curtain breakup. The
conservation mass and momentum equations with the boundary conditions were
used to describe the flow. The equations were solved all together by Galerkin’s
method with finite element basis functions and non-linear system solved by
Newton’s method. Theoretical results show the bead configuration, including heel
formation and curtain pulling as a function of web speed, curtain height and flow
rate. Theoretical predictions will also be extended to include viscoelastic behavior
of the coating liquid. This results was compared with experimental results to
obtain the coating windows for fixed parameters. The visualization results show
the critical condition at which a viscoelastic liquid curtain breaks was determined
as a function of the rheological properties of the coating liquid. The results show
that the viscoelastic properties can affect the force balance in the curtain flow.
High extensional viscosity liquids can drastically reduce the minimal flow rate to
create more stable curtains.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:15502 |
| Date | 20 April 2010 |
| Creators | MELISA YVONE ZAMBRANO BECERRA |
| Contributors | MARCIO DA SILVEIRA CARVALHO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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