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22. Jul 2020 // Lacktechnologien

Nivellierung eines Modelllackfilms mit Fließspannung

Eine neue Studie untersucht die Beschichtungsdynamik eines trocknenden Lackfilms mit einer Fließspannung.

Eine Laborsituation als Symbolbild.

Die Forscher fanden heraus, dass das Vorhandensein einer Fließspannung das Nivellierungsverhalten der Beschichtung stark beeinflusst. Bildquelle: PublicDomainBilder - Pixabay (Symbolbild).

Die Flüssigkeit wurde als ein binäres Gemisch mit einer flüchtigen Komponente, Lösungsmittel, und einer nichtflüchtigen Komponente, Harz, modelliert. Wenn das Lösungsmittel eine andere Oberflächenspannung als das Harz hatte, kann die Verdunstung des Lösungsmittels zur Bildung von Oberflächenspannungsgradienten führen, die möglicherweise die Fließspannung überwinden und die Fließgeschwindigkeit dramatisch beeinflussen können.

Mit Hilfe der Schmierungsannäherungen zur Ableitung des Flusses des Flüssigkeitsfilms parallel zum Substrat fanden die Forscher heraus, dass das Vorhandensein der Fließspannung mehrere unterschiedliche Fließregime verursacht. Der Gesamtfluss jedes dieser Regime wird summiert, und unter Verwendung der Kontinuitätsgleichung leiten die Wissenschaftler eine Entwicklungsgleichung ab, die die Höhe der freien Oberfläche als Funktion der Entfernung entlang des Substrats und der Zeit angibt.

Vorhandensein einer Fließspannung beeinflusst das Nivellierungsverhalten der Beschichtung stark

Die sich daraus ergebenden Gleichungen werden diskretisiert und mit Hilfe von Finiten Differenzen numerisch gelöst. Die Ableitung hoher Ordnung wird implizit behandelt, wodurch große Zeitschritte möglich sind und der Rechenaufwand reduziert wird. Es wurde festgestellt, dass das Vorhandensein einer Fließspannung das Nivellierungsverhalten der Beschichtung stark beeinflusst. Es existieren kritische Fließspannungen, die eine maximale Nivellierung des Beschichtungsfilms verursachen können.

Die Studie wurde veröffentlicht in Journal of Coatings Technology and Research. Volume 17, Issue 4.

Bildquelle: Pixabay.

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