Die Studie verwendete die Software COMSOL, um den Mechanismus der Bildung von Filmen aus Poly(vinylalkohol)-Lösung (PVA) während der schnellen Trocknungsphase unter dem Einfluss mehrerer physikalischer Felder wie Luftfeld, Temperaturfeld und Konzentrationsfeld zu untersuchen. Unter Verwendung des Fick'schen Gesetzes, der freien Volumen-Theorie und der Flory-Huggins-Theorie wurde ein vereinfachtes Modell für die Bildung und Trocknung dünner Filme im gekoppelten Fluss-, Wärme- und Stoffübertragungsfeld erstellt. Basierend auf experimentellen Wiegedaten zur Trocknung der PVA-Lösung bei unterschiedlichen Luftgeschwindigkeiten (1,5 ~ 2,5 m/s) wurden die durch die Grenzschichttheorie berechneten Stoffübertragungskoeffizienten korrigiert. Die Forschungsergebnisse zeigten, dass die Druckänderung an der Film-Luft-Grenzfläche sehr gering ist und aufgrund der hohen Péclet-Nummer (Pe) der Diffusionsprozess der PVA-Lösung in der schnellen Trocknungsphase hauptsächlich von der Konvektion bestimmt wird. Die korrigierten Stoffübertragungskoeffizienten sind bei mittlerer Luftgeschwindigkeit (2,0 m/s) maximal, was auf eine nichtlineare Beziehung zwischen den Stoffübertragungskoeffizienten und der Luftgeschwindigkeit hinweist, in Verbindung mit den vielfältigen physikalischen Feldern, die die Eigenschaften der Kristallisation, des gläsernen Übergangs und der Gelierung der PVA-Lösung sowie der Heterogenität der Struktur und Zusammensetzung in Richtung der Dicke beeinflussen. Die experimentelle und numerische Simulation in diesem Artikel offenbart den Mechanismus des Einflusses von mehreren physischen Feldern auf die Trocknungsrate von Polymerlösungen und kann theoretische Anleitungen für die Optimierung der Prozessparameter zur Bildung von PVA-Filmen durch Nassbeschichtung in der Industrie bieten.

Polyvinylalkohol-Filme; Nassbeschichtung; Mechanismus der Filmtrocknung