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Vous êtes ici : Accueil > La technique > Consommables et papier > Le papier, un matériau complexe > Le raffinage à la loupe           Révision : 05 avril 2004
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Jean-Claude Roux (EFPG)
(05 avril 2004)

V - Le raffinage à la loupe

La théorie hydromécanique du raffinage permet de prévoir les effets du raffinage sur les fibres cellulosiques, donc de mieux maîtriser cette opération grande consommatrice d'énergie.

 

V-1- Introduction

Raffineur en position ouverte
Raffineur (ouvert) - Photo EFPG
Des papiers aux propriétés mécaniques, optiques et "d'imprimabilité" toujours plus étendues : c'est l'opération de raffinage qui permet de diversifier les propriétés physiques du papier, pour répondre aux exigences croissantes des utilisateurs finaux. Une fois mise en pâte, la matière première se présente sous la forme d'une suspension de fibres cellulosiques dispersées dans l'eau. Le raffinage produit des transformations morphologiques et physiques irréversibles à l'échelle de la fibre cellulosique, qui vont grandement contribuer à développer le potentiel de liaison des fibres lors de la formation de la feuille de papier. Les fibres sont hydratées, fibrillées (accroissement de leur surface spécifique) et raccourcies, pour devenir plus souples. Réalisées dans des appareils appelés raffineurs, ces transformations sont obtenues au prix de dépenses énergétiques considérables (entre 0,4 et 4,0 MJ/kg de matière sèche).

La photo ci-contre montre un raffineur en position ouverte. La suspension de fibres cellulosiques est introduite au centre des disques striés, et s'écoule vers leur périphérie. L'un des disques tourne à grande vitesse, l'autre est fixe. La distance entre les deux disques (entrefer) est inférieure au millimètre.

 

V-2- La pratique du raffinage

Concrètement, la suspension fibreuse (d'une concentration de 20 à 60 kg/m3) est conduite dans l'entrefer d'une machine tournante. L'entrefer est l'espace -- de quelques centaines de microns -- existant entre les surfaces de lames en vis-à-vis, disposées sur des disques (ou des cônes) en mouvement relatif. Pendant quelques millisecondes, les fibres y subissent à la fois une compression et un cisaillement.

 

V-3- L'étude du raffinage

   
Eléments d'un disque de raffinage
Disque de raffinage (Photo EFPG)
Comment étudier cette opération complexe ? En partenariat avec les aciéries de Bonpertuis dans l'Isère, puis avec la Société belge Matech, une méthode a été développée pour définir des profils de disque de raffineurs industriels. Une métrologie spécifique équipe un raffineur pilote, pour déterminer les forces mécaniques axiales, hydrauliques, le coefficient de frottement global et l'entrefer en temps réel. Il devient alors possible de prévoir la cinétique de l'opération de raffinage et ses effets sur les fibres cellulosiques. C'est la théorie hydromécanique du raffinage qui contribue à mieux faire comprendre le fonctionnement de raffineurs et ainsi mieux prévoir les effets du raffinage.

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