capillary instabilities; film rupture; slit die coating; thin-film appoximation
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Abstract:
The aim of the following work was to describe a capillary flow, which occurs in slot die coating processes. For this purpose the two-dimensional Navier-Stokes equation for newtonian fluids was used. With suitable boundary conditions a film equation was derived. With this equation it is possible to determine the required gap between slot die and substrate for a given material system, coating speed and film thickness. This model can be used for the design of industrial coating processes. Furthermore, the influence of the process and material parameters on the flow was investigated with the help of the film equation.In the second part of the thesis the limits for a stable coating process were described with the help of a literature research. This allows the determination of limit ranges for a stable coating process. From these the maximum coating speed can be determined.In the last section, the theoretical findings were verified by experiments. For this purpose, a coating was continuously applied to a steel belt on a pilot line. As material system a polyvinyl alcohol solution was used.
Das Ziel der folgenden Arbeit war es eine kapillare Strömung, welche in Schlitzdüsenbeschichtungsverfahren auftreten, zu beschreiben. Hierfür wurde die zweidimensionale Navier-Stokes Gleichung für newtonsche Fluide verwendet. Mit geeigneten Randbedingungen wurde eine Filmgleichung hergeleitet. Mit dieser ist es möglich bei vorgegebenen Stoffsystem, Beschichtungsgeschwindigkeit und Beschichtungshöhe den dafür erforderlichen Abstand zwischen Schlitzdüse und Substrat zu bestimmen. Dieses Modell kann in weiterer Folge für die Auslegung von industriellen Beschichtungsprozessen verwendet werden. Weiters wurde mithilfe der Filmgleichung auch der Einfluss der Prozess- sowie Stoffparameter auf die Strömung untersucht.Im zweiten Abschnitt der Arbeit wurde mithilfe einer Literaturrecherche die Grenzen für einen stabilen Beschichtungsprozess beschrieben. Dies ermöglicht die Bestimmung von Grenzbereichen für einen stabilen Beschichtungsporzess. Aus diesen kann die maximale Beschichtungsgeschwindigkeit abgeleitet werden.Im letzten Abschnitt wurden die theoretischen Erkenntnisse anhand von Versuchen überprüft. Hierfür wurde auf einer Pilotanlage kontinuierlich eine Beschichtung auf ein Stahlband aufgetragen. Als Stoffsystem wurde eine Polyvinylalkohol Lösung verwendet.
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Zusammenfassung in englischer Sprache Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
