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Vous êtes ici : Accueil > Technique > Notes > Augmentation de la perméabilité d'une pâte de lin           Révision : 7 janvier 2014
     
Augmentation de la perméabilité d'une pâte de lin

Valentin Ackermann
Promotion 2012
Mise en ligne : Janvier 2014

Résumé du projet de fin d'études encadré
par Jean-Claude Roux (Grenoble INP-Pagora)
Partenaire : Papeteries de Saint-Girons

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La Cellulose réunit les anciens élèves de Grenoble INP-Pagora (ingénieurs et diplômés de licence professionnelle). Chaque année, l'association attribue le Prix de La Cellulose à un(e) jeune ingénieur(e) diplômé(e) de l'école qui s'est distingué(e) par son travail tout au long de son parcours scolaire et particulièrement durant sa troisième année d’études, au travers de son projet de fin d’études (PFE). La participation à ce Prix est individuelle, gratuite et ouverte à tous les élèves-ingénieurs de Grenoble INP-Pagora ayant été diplômés l’année en cours.
Le Prix de La Cellulose est remis au (à la) gagnant(e) lors de la cérémonie de remise des diplômes.
Voici le résumé du projet de fin d'études d'un ingénieur diplômé en 2012, candidat au Prix de la Cellulose.

I - Objectif et réalisation

Voir aussi

Les Papeteries de Saint-Girons produisent environ 19 000 tonnes par an de papiers à cigarette minces. Leur particularité est de produire du papier à partir de plantes annuelles textiles : le lin et le chanvre. J'ai eu l'opportunité d'y appliquer les connaissances acquises pendant mes trois années d'études à Grenoble INP-Pagora, en travaillant sur le procédé de fabrication des pâtes textiles. J'ai réalisé ce projet de fin d'études de février à août 2012.

Contexte du projet
Dans le cadre de la réduction des coûts de fabrication, la Direction Industrielle des Papeteries de Saint-Girons a décidé de limiter la consommation de pâte de lin externe au profit de la pâte de lin interne. Cette dernière n'ayant pas les propriétés idoines pour pouvoir supplanter la pâte commerciale, il est indispensable d'optimiser le procédé de fabrication et plus particulièrement le procédé de raffinage Claflin. L'objectif fixé par la direction est de multiplier la perméabilité de la pâte de lin interne par cinq. Une telle augmentation permettrait alors une économie annuelle de 800 k€.

Comment augmenter la perméabilité ?
L'analyse du procédé mis en œuvre à Saint-Girons (cuisson sulfite, blanchiment TCF, lavage, raffinage) a montré que le levier majeur pour développer la perméabilité de la pâte est de jouer sur la longueur des fibres à la sortie des raffineurs. En effet, une longueur trop importante des fibres entraîne une chute de la perméabilité sur la machine à papier. Il a donc fallu augmenter la capacité de coupe des raffineurs Claflins.

Méthodes de travail
La singularité et le manque de stabilité du procédé nous ont amenés à utiliser des outils innovants issus du Lean Six Sigma pour déterminer les paramètres ayant le plus d'impact sur la longueur des fibres et que nous pourrions maîtriser lors de nos essais. Avec des méthodes telles que le SlPOC ou la Matrice de Priorisation, nous avons sélectionné les paramètres suivants : type de garniture, fréquence de rotation du rotor. Compte tenu du comportement atypique des fibres de lin lors du raffinage, nous avons développé des modèles mathématiques spécifiques qui, pour un couple garniture/fréquence de rotation donné, permettent de déterminer une efficacité de coupe ainsi qu'une aptitude à développer les effets de raffinage (SR, engraissement, etc.). L'étape suivante a été le développement de modèles pertinents intégrant la force tangentielle nette par nombre de points de croisement qui ont permis d'appréhender l'évolution non linéaire de l'efficacité de coupe d'un raffineur en fonction de l'intensité de raffinage dans le cas spécial des fibres de lin.

Difficultés liées aux essais
La difficulté majeure rencontrée lors de la réalisation des essais est la grande variabilité du procédé à tous les niveaux : matière première, cuisson, blanchiment, etc. Il a donc fallu figer et garder sous contrôle certains paramètres pour garantir la pertinence des résultats. Ensuite, la morphologie des fibres de lin et l'importance des intensités de raffinage mises en jeu (>15 J/m) éliminait la possibilité de réaliser des essais en station pilote : il a donc fallu travailler directement sur l'outil industriel. Ce point a considérablement réduit notre marge de manœuvre, tout essai infructueux ayant un impact économique substantiel.

Développement des outils de mesure
À la genèse du projet, les outils permettant la caractérisation des pâtes présentaient un gage de répétabilité et de reproductibilité très faible. Aussi, nous avons mis en place des moyens de mesure électroniques performants permettant l'analyse des propriétés morphologiques des fibres tout en limitant l'effet opérateur. Couplé à des méthodes de contrôle statistiques du procédé, nous avons pu caractériser au mieux la pâte produite lors des essais tout en garantissant une stabilité accrue et pérenne du procédé.

Résultats des essais
Suite aux essais réalisés, l'utilisation des modèles développés a permis de déterminer un optimum de fonctionnement de l'installation de raffinage Claflin. En conséquence, l'objectif de perméabilité a été atteint. De surcroît, une meilleure maîtrise des raffineurs permet de réduire la consommation de garnitures et également, de diminuer la consommation d'énergie.

II - Conclusion

Grâce à la détermination de modèles mathématiques pertinents et à la mise en œuvre de moyens de contrôle innovants, nous avons pu remplir un objectif stratégique permettant aux Papeteries de Saint-Girons de réduire ses coûts de près de 1 M€ par an. De ce fait, ce projet a été un succès d'un point de vue financier mais plus encore un enrichissement personnel puisqu'il est le fruit d'une collaboration avec mes deux tuteurs J-L Pfister et le Pr. Roux, d'un Technicien de Production et de l'ensemble du personnel de production de l'atelier Pâtes à Papier.

 
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