Compréhension des plis apparaissant sur les papiers fonctionnalisés par enduction

Cette thèse de doctorat a été préparée à l'Université Grenoble Alpes sous la direction de Raphaël Passas, Enseignant-chercheur HDR, et de Céline Martin, Maître de conférences (Grenoble INP-Pagora / LGP2).

Florian Le Gallic a présenté les résultats de sa recherche intitulée Compréhension des phénomènes physiques relatifs à l'apparition de plis générés lors de la fonctionnalisation de surface par enduction des matériaux fibreux de faible grammage : une approche multi- échelle.

Depuis sa création, le papier en tant que matériau n'a cessé d'évoluer pour répondre aux besoins de la société. Actuellement, la recherche se concentre sur la réduction des grammages avec des caractéristiques mécaniques constantes et la fonctionnalisation des papiers afin d'obtenir des propriétés de surface spécifiques et, également, pour réduire l'empreinte environnementale des papeteries. Ces caractéristiques peuvent être obtenues en enduisant la surface du papier avec une couche de revêtement aqueuse appropriée. La qualité du couchage obtenu dépend du triplet : papier/couche déposée/procédé d’enduction. Lors du couchage de papiers très légers, des plis peuvent apparaître à la sortie de la zone de couchage. Après séchage et selon la nature de la couche, les plis peuvent être irréversibles et entraîner des non-conformités. Le but de cette thèse est donc de comprendre comment et pourquoi ces plis peuvent apparaître.

En premier lieu, l’étude de l’absorption d’eau par le papier a permis de déterminer une loi du premier ordre reliant la quantité d’eau absorbée par le papier en fonction du temps. En second lieu, l’étude du phénomène de plis à différentes échelles, du point de vue mécanique, a mis en avant l’impact des modules de Young sur l’apparition des plis, notamment en présence d’eau. De plus, à une échelle microscopique, une décohésion du réseau fibreux est constatée. Les plis ont donc un impact macroscopique et microscopique. Le dernier point abordé lors de ce projet est l’optimisation du procédé de couchage. Trois paramètres de process ont été mis en relation : la vitesse de défilement du papier, l’angle de désalignement des rouleaux les uns par au rapport aux autres et la tension de bande. Cela a permis l’élaboration d’une carte de contrôle permettant de conduire le couchage dans les meilleures conditions. Enfin, un papier de faible grammage a pu être couché sans pli.