Simulação computacional do escoamento do plastisol no processo de recobrimento indireto por faca

Abstract

A TMG – Tecidos Plastificados e Outros Revestimentos para a Indústria Automóvel, S.A., é uma empresa que, como o próprio nome indica, produz diversos tipos de produtos cuja principal aplicação é o interior dos automóveis. O material usado para produção é o plastisol de PVC que é definido pela suspensão de partículas de PVC num plastificante que juntamente com outros aditivos formam o produto final. Nesta dissertação é apresentada uma caracterização reológica aprofundada para determinar o comportamento de três plastissóis de PVC selecionados, através de dois tipos de reómetros, um de pratos paralelos e um de cilindros concêntricos. Os plastissóis de PVC estudados no processo de recobrimento indireto por faca apresentam um comportamento reofluidificante, ainda, apresentam um comportamento predominantemente elástico para frequências reduzidas. A sua viscosidade apresenta alterações face ao processo de vácuo efetuado e tempo a que os plastissóis se encontram armazenados, contudo, a temperatura estudada não apresentam influência no comportamento reológico. Este trabalho integra também um conjunto de simulações numéricas cujo objetivo é o conhecimento do comportamento do plastisol de PVC no caleiro durante o seu escoamento. As simulações foram efetuadas através do software OpenFOAM com principal foco em determinar parâmetros capazes de alterar o comportamento do escoamento do fluido. Foi observado que o escoamento do plastisol no caleiro é alterado de forma impactante motivado pela viscosidade a que o mesmo é processado, ainda o valor de taxa de corte a que o plastisol é sujeito na zona mais restrita da faca é determinado pelas condições de processamento empregues nomeadamente velocidade de processamento, geometria da faca e valor do entreferro. Verificou-se ainda uma dependência da espessura do filme formado com a variação de alguns fatores como velocidade de processamento e viscosidade do plastisol processado.

TMG - Plastified Fabrics and Other Coatings for the Automotive Industry, S.A., is a company that, as the name implies, produces several types of products whose main application is the interior of automobiles. The material used for production is PVC plastisol, which is defined by the suspension of PVC particles in a plasticizer that together with other additives form the final product. This dissertation presents an in-depth rheological characterization to determine the behavior of three selected PVC plastisols, through two types of rheometers, one of parallel plates and one of concentric cylinders. The PVC plastisols studied in the knife coating process have a shear-thinning behavior, yet they present a predominantly elastic behavior at reduced frequencies. Its viscosity changes due to the vacuum process carried out and the time the plastisols are stored, however, the temperature studied has no influence on the rheological behavior. This work also integrates a set of numerical simulations whose objective is the knowledge of the behavior of PVC plastisol in the machine during its flow. The simulations were carried out using the OpenFOAM software with the main focus on determining parameters capable of altering the fluid flow behavior. It was observed that the flow of plastisol in the gutter is changed in an impacting way motivated by the viscosity to which it is processed, yet the shear rate to which plastisol is subjected in the most restricted area of the knife is determined by the processing conditions, processing velocity, knife geometry and air gap value. There was also a dependence on the thickness of the film formed with the variation of some factors such as processing speed and viscosity of the processed plastisol.