Merces COEHLO DA SILVA

21 octobre 2008 - Mécanique des Fluides, Energétique, Procédés
Sujet
Contribution à l'étude des composites à base de fibres de cellulose.
Direction
Naceur BELGACEM, Professeur, LGP2 (Transformation Biomatériaux Emballage), Grenoble INP-Pagora - Didier CHAUSSY, Professeur, LGP2 (Science & Techniques Graphiques), Grenoble INP-Pagora
Résumé
Ce travail de thèse traite de la caractérisation de différents sous-produits d'une usine de pâte à papier obtenus à partir d'eucalyptus et de leur possible valorisation comme matière première fibreuse. Ces trois résidus ont été caractérisés en termes de composition chimique, de propriétés thermiques, structurales et morphologiques.
Les résultats obtenus indiquent que ces déchets industriels peuvent être potentiellement utilisés comme matière première dans des applications à base de fibres. Ensuite, des mousses de polyuréthanes rigides (RPU) ont été préparées et les matériaux cellulaires obtenus ont été. L'introduction des fibres dans les mousses RPU n'a pas altéré leur stabilité thermique. L'utilisation des fibres de cellulose comme agent de renfort a augmenté leur résistance mécanique, leurs propriétés d'isolation thermique et leur vitesse de biodégradation.
Autres membres du jury
Tulio MATENCIO, Professeur, Université Fédérale de Minas Gérais (Brésil) -
Vagner Roberto BOTARO, Professeur, Université Fédérale de São Carlos (Brésil) -
Jose Donato AMBROSIO, Professeur, Université Fédérale de São Carlos (Brésil) -
Maria Irene YOSHIDA, Professeur, Université Fédérale de Minas Gérais (Brésil) -
Glaura DA SILVA, Professeur, Université Fédérale de Minas Gérais (Brésil).
Contacts
Naceur BELGACEM
Didier CHAUSSY

Jérôme DA SILVA MOURAO

16 octobre 2008 - Mécanique des Fluides, Énergétique, Procédés
Sujet
Étude du collage interne des pâtes à haut rendement et des pâtes recyclées.
Direction
Evelyne MAURET, Professeur, LGP2 (Physique des Structures Fibreuses), Grenoble INP-Pagora - Elisa ZENO, Ingénieur de Recherche, Centre Technique du Papier.
Résumé
Ce travail concerne un sujet important dans le domaine de la fabrication des papiers et des cartons. En effet, l'augmentation de l'utilisation de fibres recyclées et de pâtes à haut rendement constitue un réel défi, dans le sens où ces pâtes et les substances perturbatrices qui y sont associées ont un effet négatif sur l'efficacité des additifs introduits dans la suspension fibreuse.
C'est dans ce contexte qu'a été étudiée l'opération de collage interne (à l'AKD et l'ASA) permettant un contrôle de la pénétration d'eau ou d'autres liquides dans le papier. Dans un premier temps, la caractérisation d'un certain nombre de pâtes papetières appartenant aux catégories décrites plus haut a été menée à la fois sur des aspects morphologiques, physico-chimiques et chimiques. Une étude des propriétés d'absorption d'eau de papiers fabriquées à partir de ces pâtes a permis de mettre en évidence des comportements très différents pour les deux agents de collage étudiés. À partir de ce travail, une étude systématique de pâtes modèles (pâtes chimiques blanchies), auxquelles ont été rajoutés certains composés comme l'acide abiétique ou les hémicelluloses, a permis de mettre en évidence l'impact plus ou moins marqué de ces produits sur l'efficacité du collage en fonction du type d'agent de collage utilisé. La mise au point de techniques analytiques (spectroscopie IR, UV-Visible, GC) a conduit à une caractérisation poussée des papiers produits montrant plus finement la sensibilité des agents de collage aux substances perturbatrice du collage. L'évaluation des quantités d'agents de collage effectivement retenues dans la feuille de papier ou fortement liées a conduit à une analyse des mécanismes mis en œuvre au cours de ce traitement.
Autres membres du jury
Bjarne HOLMBOM, Professeur, Åbo Akademi (Finlande) - Tom LINDSTRÖM, Professeur, Royal Institute of Technology (KTH) (Suède) - Gilles DORIS, Professeur, Université du Québec à Trois-Rivières (Canada)
Contacts
Evelyne MAURET
Elisa ZENO

Leandro SALGUEIRO HARTARD

20 juin 2008 - Génie des Procédés Papetiers
Sujet
Etude expérimentale et modélisation des écoulements des suspensions fibreuses - Application à une caisse de tête
Direction
Jean-Claude ROUX, Professeur, LGP2 (Génie Papetier et de l'Environnement), Grenoble INP-Pagora - Martine RUEFF, Ingénieur de recherche,  LGP2 (Génie Papetier et de l'Environnement), Grenoble INP-Pagora.
Résumé
La nécessité d'obtenir des qualités de papier toujours supérieures a fait évoluer les équipements papetiers en complexité et en précision.
L'injecteur hydraulique de pâte à papier, appelé caisse de tête, n'a pas échappé à cette règle. En se basant sur des observations et des mesures directes (quand les conditions le permettaient) ainsi que sur des simulations numériques (CFD) des écoulements de suspensions, la thèse a conduit à analyser chaque partie d'une caisse de tête moderne, du point de vue de son utilité et de son dimensionnement. En particulier, pour la partie terminale de la caisse de tête, par transformation conforme, il a été possible de calculer l'angle du jet et la position de la veine contractée, pour tout type de géométrie. Les 2 techniques par CFD et par transformation conforme ont été comparées pour élaborer la géométrie du jet.
Cette dernière partie de la thèse a permis d'élaborer des méthodes alternatives pouvant ainsi servir au contrôle du jet dans l'industrie papetière.
Autres membres du jury
Evelyne MAURET, Professeur, LGP2 (Physique des Structures Fibreuses), Grenoble INP-Pagora - Maria-Angels PELACH SERRA, Professeur, Universitat de Girona (Espagne) - Samuel SCHABEL, Professeur, Technischen Universität Darmstadt (Allemagne) - Simon CENA, Directeur Industriel, Allimand (Rives).
Contacts
Jean-Claude ROUX
Martine RUEFF

Rim KARBOUJ

28 mai 2008 - Génie des Procédés Papetiers et Transformation
Sujet
Transfert d'aluminium : cas des matériaux pour contact alimentaire.
Direction
Patrice NORTIER, Professeur, LGP2 (Génie Papetier et de l'Environnement), Grenoble INP-Pagora - Isabelle DESLOGES, Ingénieur de recherche, LGP2 (Transformation Biomatériaux Emballage), Grenoble INP-Pagora.
Résumé
L'aluminium est le 3e élément présent à la surface de la terre et le plus utilisé dans l'industrie, ainsi que dans le monde de la fabrication des ustensiles de cuisine et des emballages alimentaires, en particulier pour leur stockage et leur préparation. L'exposition de l'homme est donc inévitable et chaque jour, des taux modérés de ce métal pénètrent dans l'organisme et sont capables de s'accumuler dans certains organes. Longtemps considérée comme inoffensif, l'aluminium est considéré aujourd'hui comme un métal toxique. Le but de notre étude a été de vérifier s'il y avait une migration de l'aluminium dans les aliments, lors de leur stockage ou de leur cuisson, dans des matériaux à base d'aluminium ; d'évaluer la dose libérée d'aluminium, et de la comparer à la dose maximum admissible pour préserver la santé des populations afin d'apprécier si cette utilisation domestique de l'aluminium pouvait présenter un risque toxique potentiel en santé publique. Nous avons confirmé la libération de l'aluminium mise en contact avec des molécules chélatrices, présentes dans les aliments et testées en milieu simple ; et nous avons montré que cette solubilisation pouvait être très importante et était fonction de la nature de la molécule chélatrice, de sa concentration, de sa forme chimique et surtout de la température. Les formes salifiés étudiées (sels de K+, Na+ et Li+ de l'acide citrique, de l'acide oxalique et de l'acide lactique) nous ont permis de comprendre comment la modification d'une molécule pouvait changer la libération de l'aluminium soit par modification du pH, soit par modification de la réactivité. Nous avons également évalué l'impact de la matrice alimentaire sur la quantité d'aluminium relarguée à partir d'ustensiles de cuisine utilisés pour la conservation ou la cuisson. Différents aliments, ont été sélectionnés en fonction de leur composition en molécules chélatrices de l'aluminium. Le relargage de l'aluminium est fonction de l'aliment, de la localisation du prélèvement de l'échantillon, de la température, du temps et du type de contenant. En confrontant nos résultats aux différentes données de la littérature et en les intégrant dans le contexte des apports quotidiens et des limites de sécurité nous avons essayé de modéliser l'implication de l'aluminium, en fonction des quantités relarguées, dans notre nutrition.
Ce travail nous a permis d'identifier d'éventuelles habitudes à risque, de proposer des recommandations concernant l'utilisation des ustensiles de cuisine en aluminium, de proposer un modèle cinétique et de découvrir une méthode de prétraitement permettant de réduire le transfert d'aluminium.
Autres membres du jury
Naceur BELGACEM, Professeur, LGP2 (Transformation Biomatériaux Emballage), Grenoble INP-Pagora - Ana-Paula DUARTE, Professeur, Université de Beira Interior (Portugal) - Frédéric GRUY, Maître de Recherches, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne - Nathalie GONTARD, Professeur, Université Montpellier II.
Contacts
Patrice NORTIER
Isabelle DESLOGES

Laurent DURVILLE

6 mai 2008 - Génie des Procédés Papetiers
Sujet
Etude et mise au point d'un procédé pour le traitement électrolytique sélectif en continu de bandes métalliques.
Direction
Eliane ROUSSET, Maître de conférences, Grenoble INP-Pagora - Robert CATUSSE, Maître de conférences, LGP2 (Science & Techniques Graphiques), Grenoble INP-Pagora.
Contact
Robert CATUSSE

Ruben BORDIN

4 avril 2008 - Génie des Procédés Papetiers
Sujet
Modélisation physique du fonctionnement d'un raffineur de pâte à papier : description hydrodynamique de l'action du raffineur sur les fibres.
Direction
Jean-Claude ROUX, Professeur, LGP2 (Génie Papetier et de l'Environnement), Grenoble INP-Pagora - Jean-Francis BLOCH, Maître de conférences, LGP2 (Physique des Structures Fibreuses), Grenoble INP-Pagora.
Résumé
Le raffinage est l'une des opérations de transformation physique de la matière fibreuse parmi les plus importantes dans le procédé papetier. Si elle est mal maîtrisée, cette opération ne permet ni aux fibres de développer leur potentiel, ni au papier ses caractéristiques, au maximum des possibilités.
Une première thèse (Radoslavova, 1996) avait déjà permis de mieux comprendre les phénomènes se produisant dans un raffineur de type pile raffineuse de laboratoire, et d'étudier les effets sur les fibres et leur implication sur les propriétés des papiers fabriqués avec la pâte raffinée.
La thèse de Ruben Bordin a suivi une démarche analogue mais, cette fois-ci, en étudiant les phénomènes se produisant dans un raffineur industriel muni de disques avec des géométries conventionnelles (lames parallèles par secteur angulaire). Pour ce faire, il était nécessaire de définir un cadre rigoureux pour l'analyse du fonctionnement des raffineurs à disques, en mode hydracycle, au sein de l'installation pilote semi-industrielle du laboratoire LGP2 et de celle chez l'industriel. En particulier, l'analyse des écoulements dans l'entrefer d'un raffineur s'est appuyée sur une approche hydrodynamique, décrite dans le cadre de la théorie de la lubrification des films minces visqueux (comme Radoslavova). La géométrie des zones d'entrecroisements des lames a été précisément définie, pour la première fois en trois dimensions spatiales, en spécifiant notamment l'état moyen d'usure des lames par deux paramètres : un paramètre local pour l'arête amont et un pour l'usure plus globale des lames. Les investigations tant théoriques qu'expérimentales ont également permis de proposer de nouveaux protocoles de mesures des forces normales, d'entrefers et de puissances. Ces protocoles ont ensuite été appliqués et la validation des modèles physiques d'analyse a été expérimentalement obtenue dans toutes les conditions envisagées.
De cette étude, il ressort les conclusions suivantes :

• la nécessité d'utiliser les nouveaux protocoles de mesures des grandeurs physiques faute de quoi toute étude d'optimisation de l'opération de raffinage conduirait à des conclusions erronées.
• La confirmation du concept d'intensité de raffinage, défini par la force normale utile par point de croisement - concept proposé par le Pr. Roux en 1999 - pour quantifier les cinétiques de coupe et de fibrillation des fibres.
• Le rôle de la charge spécifique d'arête de référence Cs°, de celui des paramètres géométriques angulaires des disques et du cœfficient global de frottement.
• La détermination des limites d'extrapolation des résultats du raffinage d'une installation pilote en hydracycle à une installation industrielle en mode continu.
  

Autres membres du jury
Patrice NORTIER, Professeur, LGP2 (Génie Papetier et de l'Environnement), Grenoble INP-Pagora - Salaheddine SKALI-LAMI, Maître de conférences, Université Henry Poincaré (Nancy) - Béatrice BISCANS, Directeur de recherche CNRS, Laboratoire de Génie Chimique de Toulouse - Géraldine CHAMPON, Ingénieur, Tembec R&D Kraft (Tarascon)
Contacts
Jean-Claude ROUX
Jean-Francis BLOCH

El Hadji Babacar LY

30 janvier 2008 - Sciences et Génie des Matériaux
Sujet
Nouveaux matériaux composites thermoformables à base de fibres de cellulose.
Direction
Naceur BELGACEM, Professeur, LGP2 (Transformation Biomatériaux Emballage), Grenoble INP-Pagora - Alain DUFRESNE, Professeur, LGP2 (Transformation Biomatériaux Emballage), Grenoble INP-Pagora.
Résumé
Cette étude s'inscrit dans le cadre de la recherche de solutions alternatives à l'utilisation des matières fossiles et à la pollution que les matériaux issus de cette filière (les emballages plastiques, par exemple) peuvent causer.
L'objectif est de préparer de nouveaux matériaux composites à base de matières premières issues de ressources renouvelables tels que les biopolymères. Notre choix s'est orienté vers l'utilisation de fibres de cellulose et de polymères thermoplastiques biodégradables. La préparation de ces matériaux composites nécessite de compatibiliser, ou de copolymériser, les fibres et la matrice. Pour arriver à cette fin, des modifications chimiques sont effectuées sur l'un des constituants par le biais d'agents de couplage bi-fonctionnels (dianhydrides, diisocyanates, silanes et polyoléfines fonctionnalisés). La mise en œuvre des matériaux se fait par des techniques utilisées en industries plastiques (extrusion, coulée-évaporation ou "solvent casting").
La biodégradabilité et les propriétés thermomécaniques de ces matériaux, avant et après vieillissement des matériaux, sont étudiées.
Autres membres du jury
Didier CHAUSSY, Professeur, LGP2 (Science & Techniques Graphiques), Grenoble INP-Pagora - Hélène ANGELLIER, Maître de conférences, Université de Montpellier - Carlos VACA-GARCIA, Professeur, ENSIACET (Toulouse) - Christophe BALEY, Maître de conférences, Université de Bretagne Sud - Redouane BORSALI, Directeur de recherche CNRS, CERMAV (Grenoble)
Contacts
Naceur BELGACEM
Alain DUFRESNE