Influence des procédés papetiers et des variations saisonnières sur la structure des fibres – relation avec les propriétés mécaniques des papiers

par Valérie Chevalier-Billosta

Thèse de doctorat en Chimie - Biologie

Sous la direction de Katia Ruel.

Soutenue en 2008

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    L'objectif de cette étude était de comprendre l'influence des saisons sur la variabilité des propriétés mécaniques des papiers recyclés impliquant l'adjonction de charges en amidon importantes, phénomène ayant des répercussions économiques et environnementales défavorables. Plusieurs voies de recherche ont été explorées comme les conditions de stockage des papiers récupérés après collecte, l'influence des températures des eaux de circuit et l'influence du taux et du type d'éléments fins. Pour atteindre ces objectifs, plusieurs outils permettant une observation à l'échelle de la microfibrille de cellulose (10nm) ont été développés ou adaptés (coloration, immunomarquage, PATAg, marquage fluorescent. . . ) couplés à des techniques de microscopie conventionnelle (optique, transmission, balayage, confocal. . . ) afin de mieux comprendre les modifications de la micromorphologie et de l'ultrastructure des fibres en fonction des différents traitements appliqués et d'établir des corrélations avec les variations des propriétés mécaniques des papiers correspondants. Des techniques d'analyse des fibres de bois et de ses composants ont également été utilisées afin d'étudier la morphologie des fibres (analyseur MorFi) ainsi que d'évaluer de manière plus quantitative leurs différents composants (analyse des sucres, chromatographie en phase gazeuse, 13C RMN). La première partie du projet a permis de mettre en place une démarche méthodologique permettant de corréler les observations au niveau ultrastructural et morphologique des fibres et les propriétés mécaniques des papiers fabriqués à partir de celles-ci. L'application de cette méthode nous a permis dans un second temps de montrer que les papiers récupérés par la collecte devaient être stockés de manière plus protégée en hiver par les centres de tri. De même, nous avons pu mettre en évidence la nécessité de réfrigérer les eaux de circuit dans la machine à papier lorsque la fabrication a lieu en été. Enfin, le dernier chapitre a souligné, par la mise en place d'une nouvelle méthode de marquage (PARA-Gold), le fait que le recyclage entraîne la production d'éléments fins aux propriétés de liaison aux fibres diminuées et des solutions pour réactiver ces derniers ont été proposées aux papetiers.


  • Résumé

    The aim of this study was to understand the influence of seasons on the variability of paper mechanical properties, whose influence is normally overcome by important additions of starch with unfavourable economical and environmental repercussions. Several ways of research were explored such as storage conditions of old papers after collecting, influence of circuit water temperatures and influence of the quantity and type of fine elements. To this end, several approaches were developed and adapted (coloration, immunolabeling, PATAg, fluorescent staining, PARA-Gold…) together with conventional techniques of microscopy (optical, transmission, scanning, confocal…). This provided a better understanding of the modifications undergone by fibres in their micromorphology and ultrastructure depending on the different processes in relation with the variations of the mechanical properties of papers. Technical analyses of fibres wood and their components were applied to study fibres morphology (MorFi analyser) and to evaluate quantitatively their different constituents (carbohydrate analysis, gas-liquid chromatography, 13C NMR). In the first part of the project the methodological approach was validated and implemented for correlating observations of fibres at ultrastructural and morphological level with the mechanical properties of papers. The second part has consisted in the study of the influence of old papers storage conditions in fonction of duration, temperature and moisture and pointed out the adverse effects of winter conditions. Also we concluded to the necessity of controlling the circuit water temperature in summer. In the third part of the work devoted to the influence of cellulosic fine elements and their behaviour with fibres in the papermaking, we developed a new method for the specific labelling of fines allowing whereby it was possible to follow their fate when they are added to the fibres. Data on the nature of their interaction at the surface and within the fibres are given.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (310p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 312 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS08/GRE1/0022/D
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  • Cote : TS08/GRE1/0022
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