Tese: Limite de Vazão Mínima do Processo de Revestimento por Extrusão de Soluções Poliméricas
Aluno(a) : Oldrich Joel Romero GuzmanOrientador(a): Márcio Carvalho
Área de Concentração: Termociências
Data: 20/03/2003
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=4022@1
Resumo: O processo de deposição de uma fina camada de líquido sobre um substrato em movimento é conhecido como processo de revestimento. Este processo representa um importante passo na manufatura de diversos produtos, como papel, tecidos, placas de impressío, folhas de aço galvanizado, disquete, fitas magnéticas e adesivas, filmes fotográficos, produtos de copiadoras, dentre muitos outros. É essencial para a indústria um perfeito entendimento deste processo, a fim de obter uma produtividade cada vez maior. A espessura da camada líquida depositada varia de acordo com o produto, ficando geralmente entre 10 a 100 um (espessura molhada, antes do filme ser seco). A camada depositada deve ser uniforme, sendo que o grau de uniformidade depende da aplicação do produto: produtos óticos e magnéticos possuem graus de uniformidade mais rígidos que produtos adesivos, por exemplo. A busca de maior competitividade e melhores produtos geram grandes desafios tecnológicos para as empresas que atuam na área de revestimento de substratos. Dentre os mais importantes, pode-se citar: (i) Espessura do revestimento cada vez menor; (ii) Aumento da velocidade de produção; (iii) Diminuição da emissío de poluentes (solventes orgânicos), que leva ao uso de soluções cada vez mais concentradas; (iv) Aumento da eficiência de produção; dentre outros. Os limitantes para se atingir estes desafios tecnológicos estío ligados na maioria dos casos ao escoamento na regiío de aplicação da camada líquida sobre o substrato. Por exemplo, a velocidade do substrato nío pode ser aumentada indiscriminadamente, pois existe uma determinada velocidade crítica na qual o escoamento na regiío de aplicação torna-se instável e a uniformidade da camada líquida depositada fica comprometida. Dentre os diversos métodos utilizados para revestir um substrato em movimento, um dos mais eficientes é o método de revestimento por extrusío. A espessura da camada de líquido depositada é determinada pela vazío de líquido bombeado até a barra de revestimento. Ela independe das condições de operação do processo, tornando esta classe de método ideal para operações que requerem um alto grau de precisío. Porém, a estabilidade do escoamento na regiío de aplicação e consequentemente a uniformidade da camada líquida depositada dependem fortemente das condições de operação do processo, como velocidade do substrato, geometria da barra de revestimento, e propriedades do líquido (viscosidade e tensío superficial). Em geral, o estudo do processo de revestimento por extrusío consiste em determinar a regiío no espaço de parâmetros de operação em que o processo de revestimento de líquidos Newtonianos produz filmes de qualidade aceitável. Esta regiío é denominada de janela de operação do processo. A grande maioria dos líquidos utilizados em processos de revestimento sío soluções poliméricas ou dispersões, e apresentam um comportamento nío Newtoniano. Este comportamento mecânico exerce grande influência nos limites de operação do processo e por este motivo o estudo deste efeito é de importância fundamental para a otimização deste processo de manufatura. Neste trabalho, o limite de vazío mínima (espessura mínima) é determinado para líquidos com diferentes propriedades reológicas tanto teoricamente como experimentalmente. A análise teórica consistiu na solução das equações diferenciais que governam este escoamento de superfícies livres pelo método de elementos finitos. O comportamento mecânico das solucões poliméricas foi descrito por diferentes modelos constitutivos (algébricos e diferenciais). A análise experimental foi feita através de visualização do escoamento e determinação das condições críticas de estabilidade em bancada.