Use of nanocellulose as potential material for specialty papers

Nanocelluloses as potential materials for specialty papers

• Auteur / Autrice : Raphael Bardet
• Direction : Julien Bras, Naceur Belgacem
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
• Date : Soutenance le 14/11/2014
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie des procédés pour la bioraffinerie, les matériaux bio-sourcés et l’impression fonctionnelle (Grenoble ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Heux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien Bras, Naceur Belgacem, Etienne Fleury
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrice Mangin, Bernard Cathala

Mots clés

Mots clés contrôlés

Papier

Cellulose

Nanocristaux

Mots clés libres

Nanocellulose

Nanocristaux de cellulose

Microfibrilles de cellulose

Papiers spéciaux

Nanocellulose

Cellulose nanocrystal

Cellulose nanofibril

Specialty papers

Résumé

L’originalité de ce travail est d’étudier la contribution des nanocelluloses pour lafonctionnalisation des papiers spéciaux. Il y a deux types de nanocellulose, les nanocristauxde cellulose (NCCs) et les microfibrilles de cellulose (MFCs). Il en résulte des propriétésdifférentes à l’état de suspension et à l’état sec. La propriété des MFCs de former un réseaud’enchevêtrement est utilisée pour la dispersion des particules. L’auto-assemblage des NCCsa permis d’élaborer des films iridescents. Ces films ont été considérés comme couchesmodèles puis ensuite mis en oeuvre dans le procédé de fabrication des papiers. Il a été proposéavec succès d’utiliser les MFCs dans le couchage pour réduire la quantité de pigmentsopacifiants pour les papiers minces, et de fabriquer des pigments iridescents pour obtenir despropriétés d’anti-contrefaçon. Ces approches ont été validées à l’échelle laboratoire mais aussipilote.

The original feature of this work is to investigate the contribution of two families ofnanocellulose for their application within specialty papers. It exists two families ofnanocellulose, i.e. Cellulose Nanocrystals (CNCs) and Cellulose Nanofibers (CNFs). It resultsin different properties in suspension and solid states. CNFs with their ability to formentangled network are used as dispersive network for particles. In contrast, the self-assemblyproperties of CNC are used to obtain iridescent films. First, the films based on nanocellulosewere considered as model layers. Then, results were implemented at the industrial scalewithin the papermaking process. It is proposed to use CNF based coating for savingopacifying pigments in lightweight paper, and manufacturing iridescent pigment to impartanti-counterfeiting properties. These sustainable and cost-effective approaches were thenvalidated at pilot scale.