Résumé ci-dessous
Soutenance de thèse de Fateh Rabehi
Hydrodynamique des rideaux liquides courts pour le dépôt par enduction
La thèse a été dirigée par Sandra Lerouge, Matthieu Roché et Laurent Limat, en collaboration avec Saint-Gobain Recherche.
Résumé:
Cette thèse s’inscrit dans un contexte industriel lié aux procédés de revêtement par enduction. Une technique largement utilisée repose sur la formation d’un rideau liquide vertical à travers lequel le substrat se déplace (curtain coating). Cependant, la gamme d’épaisseur accessibles est limitée par la stabilité du rideau ou par l’entraînement d’air entre la couche déposée et la surface du substrat en mouvement. Des développements récents montrent que le dépôt laminaire (ou slot-die coating) est le procédé de dépôt le plus fiable pour dépasser les limitations du dépôt par rideau. Dans ce système, le substrat est placé à une distance de l’ordre de quelques centaines de microns de la filière d’injection (coating die). Cependant, cette configuration peut être problématique pour des substrats rigides et rugueux car elle conduit à des inhomogénéités de dépôt, voire à des risques de collision avec la tête de dépôt. L’objectif de la thèse est d’étudier un régime intermédiaire entre les deux procédés appelé les rideaux courts et de comprendre comment la présence d’un substrat fixe en aval à une distance de l’ordre de quelques millimètres ou de quelques centimètres peut affecter le régime d’écoulement du rideau. Nous avons utilisé la vélocimétrie par images de particules (PIV) pour mesurer le champ de vitesses dans deux plans : le plan de face construit sur la largeur et la hauteur du rideau. Le plan de coupe construit sur son épaisseur et sa hauteur. Une nouvelle approche expérimentale a été développée pour accéder précisément au champ de vitesse dans l’épaisseur du rideau. Les résultats expérimentaux ont été confrontés à un modèle visco-gravitaire de la littérature. Il a été observé que pour des hauteurs de l’ordre de quelques centimètres, le modèle arrive à prédire l’évolution du profil de vitesse loin de la sortie de la fente mais échoue à capturer les phénomènes se produisant à proximité de cette dernière. En particulier les effets la tension de surface et aux effets de sortie liés à une transition Poiseuille-Bouchon. Ces effets deviennent non négligeables pour des hauteurs de l’ordre d’une dizaine de millimètres. Des simulations numériques ont été réalisées, reposant sur la résolution directe des équations de Navier-Stokes afin de prédire ces effets. Nos résultats révèlent qu’à très faible hauteur (inférieure à 10 mm), l’écoulement devient entièrement gouverné par les conditions amont et aval. Dans cette configuration, la gravité devient négligeable et la viscosité et la capillarité sont prédominantes.
