Voies alternatives de traitement pour l'obtention de papiers résistants à l'état humide et de textiles cellulosiques infroissables

par Besma Ben Fadhel

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Florence Dieval.


  • Résumé

    Cette thèse comporte un volet papetier et un volet textile. Dans le premier volet, de nouveaux produits capables d’améliorer la résistance à l’état humide (REH) du papier et qui soient si possible ‘écologiques’ ont été recherchés. Dans ce but, nous avons synthétisé avec de bons rendements des sels d’ammoniums quaternaires (SAQs) allylés dont beaucoup sont originaux. Ces sels ont été par la suite polymérisés à l‘aide d’un réacteur micro-onde. Les polymères obtenus sont cationiques, hydrosolubles et amphiphiles. Après fixation sur papier, nous avons mis en évidence qu’un traitement bicouche avec un copolymère amphiphile à base de bromure N,N-diallyl-pyrrolidinium (BDAP) et de carboxyméthylcellulose (CMC) apporte de façon inattendu un caractère hydrophobe marqué au papier traité alors que des copolymères réactifs synthétisés à base de N,N-diallyl-3-hydroxy-azétidinium (CDAHA) sont capables de conférer au papier une REH comparable à celle fournie par les résines polyamide-amine-épichlorhydrine (ou PAE) commerciales. Concernant le volet textile, l’objectif était de produire une recette optimale de traitement infroissable pour un tissu 100% coton à base d’acides polycarboxyliques, qui soit performante, non onéreuse et écologique. Pour cela, nous avons choisi l’acide citrique (AC) comme étant l’élément actif de la recette qui est à base de 5% d’AC et d’un mélange de catalyseurs : hypophosphite de sodium / cyanamide (1 éq ; 0,75 : 0,25). La température et le temps de réticulation ont été optimisés respectivement à 170°C et 90 s. L’infroissabilité ainsi conférée peut être estimée au mieux à assez bonne. En contrepartie, ce traitement infroissable engendre une dégradation de la résistance à la traction et du degré de blanc du support. Des supports de coton traités avec la recette optimale et éventuellement d’autres recettes ont été caractérisés par différentes méthodes analytiques. Les résultats trouvés montrent que la réaction d’estérification de la cellulose avec l’AC se produit principalement dans la paroi cellulaire et non pas en surface des fils de coton. En outre, le degré de polymérisation de la cellulose traité chute de 60%, ce qui est en accord avec les mesures dynamométriques déjà réalisées.

  • Titre traduit

    Alternative ways to obtain paper with wet-strength and wrinkle resistant cellulosic textiles


  • Résumé

    This work is divided into two parts: a papermaking part and a textile one. In the first part, new and if possible ‘green’ products, which can improve paper wet-strength, have been designed. For this purpose, unsaturated quaternary ammonium salts (SAQs), many of them unpublished so far, were synthesized. These salts were then polymerized using a microwave reactor. The resulting (co)polymers are cationic, water-soluble and amphiphilic. We demonstrated that papers, once treated by an amphiphilic N,N-diallyl-pyrrolidinium-based copolymer and carboxymethylcellulose (CMC) via a bi-layer treatment, were endowed with an obvious hydrophobic character. Moreover, other copolymers synthesized from N,N-diallyl-3-hydroxy-azetidinium (CDAHA) were able to impart to paper sheet a wet-strength comparable to that usually provided by polyamide-amine-epichlorohydrin (PAE) resins. The second part of the present work is dedicated to the development of an optimal anti-wrinkle recipe for cotton fabrics based on polycarboxylic acids. This recipe should be ideally efficient, cheap and eco-friendly. For that goal, citric acid (CA) was used as the active medium of the recipe that was based on 5% aq AC (w/w) solution and a catalyst mixture: sodium hypophosphite / cyanamide (1 eq, 0.75, 0.25). Temperature and heating duration was respectively optimized at 170°C and 90 s. Resulting crease-resistant properties can be estimated at best to good. However, such an anti-wrinkle treatment causes a degradation of both tensile strength and whiteness index. Cottons treated with the optimum recipe and other recipes were characterized by different analytical methods. Data showed that esterification reaction of cellulose with AC occurs mainly in the cell wall and does not affect the yarn surface. In addition, polymerization degree of treated cellulose was reduced of 60% in accordance with already measured mechanical properties.

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