[pt] O processo de revestimento por Extrusão é amplamente usado
nos processo
de manufatura de diferentes produtos. Em geral a mínima
espessura de filme que
pode ser obtida é proporcional à distância entre a barra
de revestimento e o
substrato (usualmente apoiado por um cilindro rígido) e
inversamente
proporcional à viscosidade do líquido. Na prática, existe
uma distância mínima de
operação, tipicamente em torno de 100 m, abaixo da qual o
processo torna-se
perigoso com o risco de colisão do cilindro de apoio com a
barra e de quebra do
substrato. Conseqüentemente, existe um limite da menor
espessura de filme que
pode ser depositada, principalmente no caso de líquidos de
alta viscosidade. Uma
solução comum é usar um cilindro rígido de apoio coberto
com uma camada de
borracha, que se deforma durante a operação. O líquido na
região de aplicação
produz uma pressão suficiente para deformar a camada
elástica, mudando a
geometria do escoamento, caracterizando uma interação
elastohidrodinâmica.
Apesar de muito usado na indústria, o conhecimento
fundamental deste processo é
bastante limitado. O entendimento desta interação
líquido/sólido é vital para a
otimização deste processo de revestimento. Um modelo
teórico para descrever
este processo deve considerar o escoamento viscoso, a
deformação do cilindro e
os efeitos da superfície livre a fim de predizer o
comportamento do escoamento e
conseqüentemente os limites de operação do processo. Uma
análise teórica é
apresentada neste trabalho, que consiste em resolver a
equação de Navier-Stokes
para descrever escoamento com superfície livre acoplado a
um arranjo de molas
para modelar a deformação da camada elástica. O sistema de
equações foi
resolvido pelo método Galerkin/MEF. O sistema de equações
algébrica não-linear
resultante foi resolvido pelo método de Newton. Os
resultados indicam como os
parâmetros de operação, as propriedades do líquido e da
cobertura do cilindro
afetam os limites de operação do processo. / [en] Slot coating is largely used in the manufacturing process
of many products.
In general, the minimum thickness that can be coated is
proportional to the gap
between the coating die and the substrate (usually backed-
up by a rigid roll) and
inversely proportional to the liquid viscosity. Therefore,
in order to obtain thin
films with liquid of high viscosity, a very small gap
would be necessary. In
practice, the clearance between the die and the web has to
be large enough to
avoid the risk of clashing two hard surfaces. A common
solution is the use a
backup rolls covered with an elastomeric layer. The liquid
in the coating bead
develops high enough pressure to deform the resilient
cover, which changes the
geometry of the flow, characterizing an elastohydrodynamic
action. The
understanding of the flow is vital to the optimization of
this widely used coating
method. Theoretical model has to take into account the
viscous flow, the roll
deformation and the free surface effects in order to
predict the flow behavior. A
theoretical analysis is presented here, that consisted of
solving the Navier-Stokes
equation to describe the free surface flow coupled with an
array of springs to
model the elastic cover deformation. The equation system
was solved by the
Galerkin / Finite element method. The resulting set of non-
linear algebraic
equations was solved by Newton´s method. The results
indicate how different
operating parameters, liquid and roll cover properties
affect the flow.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:7357 |
| Date | 26 October 2005 |
| Creators | DANMER PAULINO MAZA QUINONES |
| Contributors | MARCIO DA SILVEIRA CARVALHO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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