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Teoria Básica da Secagem por Dispersão de Poliuretano

Teoria Básica da Secagem por Dispersão de Poliuretano
January 22, 2024
1. Evaporação de água pura A evaporação de água refere-se ao processo de transformação da água líquida em forma gasosa, que ocorre em estados sem ebulição e é um tipo de evaporação superficial onde as moléculas de água escapam da superfície do líquido para o espaço aéreo circundante. O calor latente de evaporação da água é definido como a energia necessária para que as moléculas de água evaporem do estado líquido para o ar (J/g). A evaporação da água tem duas características:
  • O calor latente de evaporação da água é particularmente elevado, atingindo 2.260 J/g. Em comparação com solventes orgânicos como o tolueno, que têm um ponto de ebulição próximo, mas requerem apenas 367 J/g para evaporar, a água precisa de seis vezes mais energia para evaporar.
  • Durante a evaporação da água, já existe vapor d'água presente na atmosfera, criando uma pressão de vapor d'água existente que afeta a taxa de evaporação da água. Quando a pressão externa do vapor de água estiver saturada, a evaporação da água cessará.
2. Evaporação de Água em Dispersões Aquosas

Vanderhoff et al. (1973) descobriram que a evaporação da umidade em géis de emulsão pode ser dividida em três estágios: um período inicial de taxa constante seguido por um período de desaceleração e finalmente uma progressão gradual para uma fase de evaporação lenta com velocidade zero. Ocorre um fenômeno de "esfola". Croll et al. (1986) descobriram que alguma secagem de emulsão envolve apenas dois estágios: um período de taxa constante e um período de taxa lenta, sem qualquer esfola. Existem fenômenos de secagem em três e dois estágios no processo de secagem de dispersões, com a principal diferença sendo se uma “pele” se forma na superfície durante a secagem.

3. Secagem vertical e horizontal

No processo de secagem de dispersões, uma vez que a umidade só pode evaporar da superfície, a evaporação inevitavelmente fará com que certas áreas se concentrem de forma desigual. Experimentos sobre secagem de emulsão descobriram que as partículas se distribuem de forma desigual durante a secagem, aparecendo tanto vertical quanto horizontalmente. a direção vertical é conhecida como secagem vertical. Fenômenos irregulares que ocorrem na direção horizontal são conhecidos como secagem horizontal.

4. Os efeitos da secagem vertical e horizontal

A secagem vertical é um fenômeno inevitável na secagem de emulsões:

  • À medida que a água evapora da superfície, as partículas na superfície da emulsão ficam concentradas.
  • Juntamente com a concentração de partículas na superfície, há uma tendência para as partículas se difundirem de concentrações altas para baixas, daí surgirem duas escalas de tempo concorrentes durante a secagem: o tempo de secagem tevap de um filme de emulsão com espessura úmida H e o tempo tdiff necessário para partículas superficiais. difundir-se para o substrato.
  • Se as partículas tendem a permanecer concentradas na superfície (tevap <tdiff), então ocorre um fenômeno de esfolamento – característico do fenômeno de secagem em três estágios;
  • Se as partículas tendem a difundir-se em direção ao substrato (tdiff < tevap), então uma concentração básica uniforme é mantida sem esfolamento – característica do fenômeno de secagem em dois estágios.

Os fatores que afetam o processo de secagem incluem:

  • Aumentar a viscosidade μ, aumentar o tamanho da partícula da emulsão R, aumentar a espessura do filme H e acelerar a velocidade de secagem E aumentará o número de Peclet (Pe), exacerbando o fenômeno de esfola durante a secagem.
II. Tensão Produzida Durante a Secagem por Dispersão de Poliuretano e Rachaduras Devido à Tensão

A geração de tensão durante a secagem por dispersão e a fissuração induzida por tensão são fenômenos comuns. Existem duas razões para a produção de estresse:

  1. Pressão capilar: O estresse induzido pela pressão capilar ocorre durante o estágio de deformação das partículas.
  2. Encolhimento de volume: O encolhimento de volume é mais severo em dispersões aquosas de poliuretano e geralmente ocorre mais tarde no estágio de deformação das partículas.
III. A natureza especial do processo de secagem por dispersão de poliuretano à base de água

A maior diferença estrutural entre as dispersões de poliuretano à base de água e outras dispersões ou emulsões é que as partículas de PUD contêm uma grande quantidade de água combinada.

4. O impacto da água combinada em PUD (DISPERSÃO DE POLIURETANO) na fissuração induzida por secagem
  1. O impacto da água combinada em partículas de dispersão de poliuretano à base de água nas fissuras causadas pela pressão capilar
  2. Rachaduras causadas pela contração de volume devido à evaporação da água combinada

As características do cracking hierárquico:

  • As fissuras se formam sequencialmente e, ao serem formadas, desenvolvem-se em uma direção específica até encontrarem fissuras previamente formadas e terminarem, resultando em uma série de padrões segmentados espacialmente com propriedades hierárquicas.

Propriedades hierárquicas significam que as fissuras apresentam diferenças em comprimento/largura e escala:

  • As fissuras formadas precocemente são longas e largas;
  • As fissuras formadas posteriormente são mais curtas porque terminam nas fissuras anteriores; embora liberem alguma tensão, o seu comprimento limitado significa que criam fissuras mais estreitas;
  • Os ângulos nos quais as rachaduras se cruzam são, em sua maioria, muito grandes. A tensão de contração de volume é significativa e não pode ser comparada com a tensão induzida pela pressão capilar.

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