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Jean-Claude ROUX : Professeur des Universités à l'INP Grenoble - École Française de Papeterie et des Industries Graphiques
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Ce dossier est destiné à présenter deux opérations clés, situées en amont de la chaîne de fabrication des papiers et cartons : la désintégration et le raffinage de la pâte à papier. Il vient compléter le document [J 6 901].
La désintégration transforme la pâte à papier en une suspension fibreuse homogène dans l'eau alors que le raffinage opère des modifications physiques, chimiques et morphologiques des fibres par un traitement mécanique de cette suspension aqueuse. Ces deux opérations sont fortement consommatrices d'énergie.
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Accueil > Ressources documentaires > Procédés chimie - bio - agro > Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique > Fabrication des grands produits industriels en chimie et pétrochimie > Désintégration et raffinage de la pâte à papier > Raffinage de la pâte à papier
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2. Raffinage de la pâte à papier
Le raffinage de la pâte à papier est une opération unitaire de consolidation de la matière première fibreuse. En passant dans l'entrefer d'une turbomachine (ou raffineur) munie de géométries d'entrecroisement, les fibres en suspension aqueuse sont soumises à des forces de compression et de cisaillement qui induisent des modifications morphologiques de leur ultrastructure. Trois effets primaires sont en général associés à ces transformations morphologiques : l'hydratation, la fibrillation et la coupe. À l'échelle millimétrique, les fibres raffinées auront une plus grande flexibilité et accroîtront de façon significative leur potentiel de liaison, ce qui sera favorable ultérieurement à la formation de la feuille.
Cette opération s'applique à la quasi-totalité des pâtes à papier et va avoir des conséquences en termes :
-
de propriétés des papiers, par les effets structuraux induits sur les fibres, paragraphe 2.1 ;
-
de consommation énergétique, paragraphe 2.2 ;
-
de résistance à l'égouttabilité de la pâte, paragraphe 2.3.
Si les propriétés mécaniques des papiers augmentent avec le raffinage, les propriétés optiques et l'égouttabilité diminuent. L'accroissement résultant de la résistance à la filtration de la pâte rend plus difficile l'élimination de l'eau dans les opérations ultérieures comme la formation de la feuille, le pressage et le séchage.
L'étude du raffinage des pâtes à papier est restreinte ici au domaine des basses fractions massiques (entre 2 et 6 %).
La présentation proposée s'articule autour de trois axes principaux :
-
les modifications morphologiques et structurales des fibres ;
-
la compréhension et la modélisation des phénomènes ;
-
l'étude des paramètres...
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Raffinage de la pâte à papier
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PETIT-CONIL (M.) - Procédés papetiers. Fabrication des pâtes. - [J 6 900] Génie des procédés, sept. 1999.
-
(2) - LEMAÎTRE (A.) - Procédés papetiers. Préparation des pâtes. - [J 6 901] Génie des procédés, sept. 2003.
-
(3) - LEMAÎTRE (A.) - Procédés papetiers. Machines à papier. - [J 6 902] Génie des procédés, déc. 2003.
-
(4) - PIAU (J.M.) - Fluides non-newtoniens. - [A 710] Physique Chimie, mai 1979.
-
(5) - PARASKEVAS (S.) - High consistency re-pulping benefits and drawbacks. - Tappi Pulping Conference, Houston, p. 139-143 (1983).
-
(6) - HOLIK (H.) - Towards a better understanding of the defibreing process. - Tappi Engineering Conference, Chicago,...
ANNEXES
Thèses
FABRY (B.) - Étude de la rhéologie des suspensions fibreuses concentrées dans le but d'améliorer le recyclage des papiers. - Thèse de doctorat de l'Institut National Polytechnique de Grenoble (INP-G) en Génie des Procédés (1999).
SOUSA-SANTOS (A.) - Le rôle des tensio-actifs dans la flottation des encres off-set lors du désencrage des fibres cellulosiques. - Thèse de doctorat de l'Institut National Polytechnique de Grenoble (INP-G) en Génie des Procédés (1997).
DIETEMANN (Ph.) - Modélisation physique du procédé de raffinage appliquée à des raffineurs à disques dans le but d'optimiser le traitement de la pâte à papier. - Thèse de doctorat de l'Institut National Polytechnique de Grenoble (INP-G) en Génie des Procédés (2005).
RADOSLAVOVA (D.) - Modélisation hydrodynamique du processus de raffinage des pâtes à papier. - Thèse de doctorat de l'Institut National Polytechnique de Grenoble (INP-G) en Génie des Procédés (1996).
MAYADE (T.M.) - Éléments d'analyse pour l'optimisation du raffinage de la pâte à papier. - Thèse de doctorat de l'Institut National Polytechnique de Grenoble (INP-G) en Génie des Procédés (1995).
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