[pt] O processo de deposição de uma fina camada de líquido
sobre um substrato
em movimento é conhecido como processo de revestimento.
Um
das
técnicas mais utilizadas é o Revestimento por Rotação
Direta, devido a sua
simplicidade e baixo custo de instalação e operação. A
baixas velocidades, o
escoamento na região de aplicação do líquido é bi-
dimensional e permanente.
Porem quando a velocidade é elevada o escoamento bi-
dimensional torna-se
instável, levando a um escoamento tri-dimensional, com
variação da espessura
do filme de líquido depositado ao longo da largura do
substrato. Este
tipo de instabilidade é comunmente denominado Ribbing, e
limita a velocidade
do processo dependendo dos requisitos de uniformidade de
espessura.
Geralmente, os líquidos utilizados neste processo são
soluções poliméricas,
os que apresentam um comportamento não Newtoniano. Foi
demonstrado,
para líquidos Newtonianos, que o gradiente da pressão
perto do menisco
destabiliza o escoamento. O parâmetro crítico para o
aparecimento da instabilidade
é o número de capilaridade. Para líquidos viscoelásticos
o
comportamento
do escoamento muda dramaticamente, o inicio das
instabilidades
ocorre a bem menores números de capilaridade quando é
comparado
ao caso Newtoniano. O mecanismo pelo qual a elasticidade
desestabiliza
o escoamento perto da superfície livre ainda não é
completamente entendido.
Predições recentes mostraram que a zona de recirculação
perto do
menisco presente para líquidos Newtonianos, diminui e
desaparece posteriormente
a medida que o escoamento torna-se mais viscoelástico
(aumento
do Número de Weissenberg). O objetivo deste trabalho é
verificar experimentalmente
este fenômeno e determinar o efeito das propriedades
viscoelásticas do líquido no processo. Para isso, o
escoamento entre uma placa
estacionaria e o cilindro girante é analisado
experimentalmente visualizando
a região perto da superfície livre e medindo o campo de
velocidade usando a técnica de Velocimetria por Imagem
de
Partículas (PIV).Diferentes soluções de baixo peso
molecular polietileno glicol (PEG), e alto
peso molecular oxido de polietileno (PEO),
característica elástica, em agua
foram usados para avaliar o efeito da viscoelasticidade
no comportamento do
escoamento. Com este analises experimental se quer
confirmar la prediçao
teórica de Zevallos(2003) sobre o efeito da
viscoelasticidade nas linhas de
corrente e na estabilidade da superfície livre com
respeito às perturbaçoes
tri-dimensionais. / [en] Roll coating is a common method in the manufacture of a
wide
variety of
products. It is used to apply a thin liquid layer to a
continuous flexible
substrate. At low speeds, the flow is two-dimensional and
steady; as the
roll speed is raised, the two-dimensional flow is unstable
and is replaced
by a steady three-dimensional flow, which results in more
or less regular
stripes in the machine direction. This type of the
instability is commonly
called ribbing, it can limit the speed of the process if a
smooth film is
required as a final product. The liquids used in this
process generaly
are polimeric solutions, which present Non-Newtonian
behavior. It was
demonstrated, for Newtonian liquids, that the gradient of
the pressure
close to the meniscus destabilizes the flow, whereas the
surface tension
has a stabilizing effect. The critical parameter for the
flow stability is
the capillary number. For viscoelastic liquids can
drastically change the
nature of the flow near the free surfaces of the coating
bead. The onset of
the instabilities occurs at much lower capillary numbers
than Newtonian
flow case, which falls with the growth of the elasticity.
Accurate theoretical
predictions of the onset of ribbing when viscoelastic
liquids are used is still
not available. The mechanisms by which the liquid
elasticity makes the
flow unstable at Capillary numbers much lower than in the
Newtonian case
is not completely understood. Recent theoretical
predictions have shown
that at high Weissenberg number, the recirculation zone,
present in the
Newtonian flow completely disappears. In this work, film
splitting flows
between a stationary plate and rotating roll are analyzed
experimentally by
visualizing the free surface configuration and measuring
the velocity field
using the Particle Image Velocimetry (PIV) technique.
Various solutions of
low molecular weight polyethylene glycol (PEG) and high
molecular weight
polyethylene oxide (PEO) in water were used in order to
evaluate the effect
of mildly viscoelastic behavior on the flow. The goal was
to confirm the
theoretical predictions of Zevallos et al. (2004) on the
effect of the liquid
viscoelasticity on the streamline pattern and on the
stability of the free
surface with respect to three-dimensional disturbances.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:7356 |
| Date | 26 October 2005 |
| Creators | MELISA YVONE ZAMBRANO BECERRA |
| Contributors | MARCIO DA SILVEIRA CARVALHO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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