Contribution à l'étude des phénomènes de friction : application au matériau papier

par Nicolas Fulleringer

Thèse de doctorat en Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie

Sous la direction de Jean Francis Bloch.

Le président du jury était Carlos Canudas-de-Wit.

Le jury était composé de Jean Francis Bloch, Thomas Mathia.

Les rapporteurs étaient Maxence Bigerelle, Marie-Ange Bueno.


  • Résumé

    L'optimisation de nombreux procédés technologiques requiert une compréhension approfondie des phénomènes de frottement des papiers. Nous avons donc cherché à mieux comprendre ces phénomènes pour tenter d'améliorer la séparation des enveloppes dans les machines à affranchir. Les méthodes normalisées de mesure du frottement papier-papier se sont tout d'abord avérées limitées en termes de répétabilité et de conditions expérimentales. Nous avons donc développé deux méthodes de mesure, l'une à faible et l'autre à haute vitesses. Nous avons aussi adapté la mesure du frottement aux différents contacts papier rencontrés dans les machines à affranchir. Dans un second temps, nous avons utilisé ces méthodes pour étudier les mécanismes responsables du frottement avec le matériau papier. Nous avons notamment étudié (i) la dépendance du frottement papier-papier à la direction et longueur du déplacement, (ii) l'influence de la température et de l'humidité sur le frottement papier-papier et (iii) les principales caractéristiques frictionnelles des contacts enveloppe-enveloppe, papier-rouleau et papier-patin. Dans un troisième temps, nous avons développé un modèle complet de la séparation des enveloppes dans une machine à affranchir. Cette séparation vise à déplacer, sans l'abimer, l'enveloppe inférieure d'une pile – et uniquement cette enveloppe. Le modèle a permis d'identifier, de caractériser et de proposer une optimisation des principaux paramètres de ce procédé.

  • Titre traduit

    Contribution to the study of friction phenomena : application to paper materials


  • Résumé

    The improvement of numerous technological processes requires a deep understanding of the paper friction phenomena. Thus, we tried to obtain a better understanding of those phenomena to improve the envelopes separation in franking machines. The standad methods for measuring the paper-on-paper friction force appeared to be limited in terms of repeatability and experimental conditions. Thus, we developed two experimental methods, at low and high speeds, respectively. We also adapted the friction measurement methods to the different contacts found in franking machines. We then used those methods to study the mechanisms responsible for the friction with the paper materials. In particular, we studied (i) the dependency of the paper-on-paper friction to the direction and length of the displacement, (ii) the influence of temperature and humidity on the paper-on-paper friction, and (iii) the main frictional properties of the envelope-on-envelope, rollers-on-paper, and pads-on-paper contacts, respectively. To finish with, we developed a model of the envelopes separation inside a franking machine. This process aims at displacing - with no damage - the bottommost envelope of a stack - and only this envelope. The model allowed us to identify, to characterize, and to propose an optimization of the main process parameters.


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