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          Last update : February 12, 2013
Study of the mechanical behavior of recycled fibers.
Applications to papers and paperboards

Contribution à l'étude du comportement mécanique des fibres recyclées.
Applications aux supports fibreux


Imtiaz Ali

Grenoble INP-Pagora


PhD thesis defended on September 28, 2012
Thèse soutenue le 28 Septembre 2012

LGP2

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Abstract

   


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By nowadays, the environmental politic is important: the deforestation or the stress on the wood market contribute to the increased interest to improve the recovered rate in papers. Particularly, high value papers constitute a specific target due to their high amount of virgin fibres.

The aim of this work was to characterise the modifications of morphological and physical properties occurring during drying and rewetting cycles. To reach this aim, experimental technics have been revisited or developed like the inverse size exclusion chromatography, the atomic force microscopy, the environmental scanning electron microscopy and the micro-tomography.

This experimental study showed that the main morphological changes occur during the first cycle. Furthermore, delamination and densification of cell wall fibres were highlighted. Evolutions of the mechanical behavior of handsheets and their 3D structures were analysed in function of the proportion and the quality (number of cycles) of fibres. This work demonstrates the potential of valorisation of the recycled fibres in the paper area, especially for high value papers.

Résumé

Dans le contexte actuel, la politique environnementale est importante : la déforestation ou la pression sur l’approvisionnement en bois font qu’il y a un intérêt croissant pour augmenter le taux de fibres recyclées dans les produits. En particulier, les papiers à haute valeur ajoutée constituent une cible privilégiée dans la mesure où ils sont constitués, actuellement, principalement de fibres vierges.

L'objectif de cette thèse était de caractériser les changements de la morphologie et des propriétés physiques des fibres lors de cycles d’hydratation et de séchage. Pour cela, de multiples techniques expérimentales à différentes échelles ont été développées ou revisitées telles que la chromatographie inverse d’exclusion stérique, la microscopie à force atomique, la microscopie électronique à balayage environnementale ou encore la micro-tomographie aux rayons X.

Cette étude expérimentale a montré que les principales modifications morphologiques ont lieu lors du premier cycle. Ainsi, la délamination et la densification de la paroi ont été mises en évidence. Les évolutions du comportement mécanique des papiers ainsi que leurs structures tridimensionnelles ont été analysés en fonction de la qualité des fibres (en termes de nombre de cycles) et de leur proportion. Cette thèse démontre le potentiel de valorisation des fibres recyclées dans le secteur papetier et en particulier pour les papiers graphiques à haute valeur ajoutée.

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