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RÉSUMÉ
Le calandrage, qui consiste à comprimer le papier afin d’améliorer tant son aspect extérieur que ses propriétés, combine l’effet de la chaleur et de la pression des rouleaux. Les différents paramètres de calandrage sont expliqués en détail (conditions de fonctionnement, nips, pression, températures). Sont ensuite abordés les effets des paramètres sur les propriétés du papier ; entre autres, la variation des dimensions dans le plan de la feuille, la modélisation des variations des dimensions de l’épaisseur, l’influence du type de pâte, l’influence du conditionnement, du séchage et du remouillage, ou l’évolution du lissé et du brillant. Ces constatations permettent ainsi d'améliorer le procédé de calandrage.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Didier CHAUSSY : Professeur des universités, Grenoble INP – PAGORA
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David GUÉRIN : Docteur ingénieur, Centre Technique du Papier (Grenoble)
INTRODUCTION
Les paramètres de calandrage sont décrits, ainsi que leurs effets sur les propriétés des papiers. Le calandrage étant un traitement combinant l'effet de la pression et de la température pendant un temps très court, cet article présente les principales équations utilisées pour décrire les échanges de chaleur dans une calandre, les caractéristiques thermiques (capacité calorifique massique et conductivité thermique) des papiers, ainsi que l'effet du calandrage sur leurs propriétés.
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3. Conclusion
L'augmentation de la température et/ou de l'humidité du papier favorisent les déformations, car le papier se rapproche de sa « température de transition vitreuse ». Cette constatation a permis le développement de nouveaux concepts de calandrage (calandrages à gradient de température et à gradient d'humidité…) dont le but est de favoriser la déformation en surface du papier, tout en préservant le cœur du matériau. Ainsi, il est possible de compenser partiellement l'effet de l'augmentation de la vitesse de calandrage par l'application de température plus élevée au niveau des rouleaux métalliques et par l'augmentation de la longueur de la zone de pincement des rouleaux en contact (qui implique donc une augmentation du temps de contact). De plus, les pressions appliquées (force linéique/longueur de la zone de pincement) étant de surcroît plus faible, il est possible de maintenir des propriétés de contexture intéressante.
Le contrôle de ce traitement thermomécanique passe donc par la maîtrise du transfert de chaleur dans la zone de pincement. Pour ce faire, la connaissance de l'évolution de l'épaisseur du papier dans la zone de contact, ainsi que la connaissance des propriétés thermophysiques des matériaux lignocellulosiques demeurent des données fondamentales pour la modélisation du procédé.
Le calandrage a pour objectif de développer les propriétés de surface et d'imprimabilité des papiers. Pour ce faire, la feuille de papier passe dans une ou plusieurs zones de pincement constituées généralement par l'association d'un rouleau métallique et d'un rouleau élastique (polymère). Le matelas fibreux subit au cours de ce procédé des déformations dans le plan (qui restent minimes) et dans le sens de l'épaisseur. Ainsi, le calandrage va modifier non seulement les propriétés de surface, mais aussi les propriétés de contexture du papier. En particulier, la diminution de l'épaisseur de la feuille au cours du traitement va engendrer une chute de rigidité, de compressibilité qui pourront être préjudiciable lors des étapes d'impression et de transformation. Le procédé de calandrage doit donc développer les propriétés de surface en termes de lissé et brillant, tout en maintenant autant que possible les propriétés de contexture de la feuille de papier. De plus, l'augmentation des vitesses de production des machines à papiers entraîne systématiquement une augmentation de la vitesse des calandres...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PEEL (J.D.) - Paper science and paper manufacture. - Published by Angus Wilde Publication Inc., Vancouver, BC, Canada, ISBN 0-9694628-3-2, 272 p. (1999).
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(2) - ZWINAK (J.A.) - Techniques for Nip Impressions. - TAPPI Journal, 80, no 7, p. 121-124 (1997).
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(3) - JONHSON (K.L.) - Contact in Mechanics. - Cambridge University Press, New York, p. 450 (1985).
-
(4) - GUÉRIN (D.), NICHILO (F.), MORIN (V.) - Calandrage : surface de contact rouleau-papier, distribution de pression dans le plan de la feuille. - Revue ATIP, 58, no 2, p. 6-10, avr. 2004.
-
(5) - LUONG (C.H.) - Experimental and theoretical investigations of mechanical and thermal relations by calendering of paper. - Doktor ingeniorav-handling 2000, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, Norway, 34, p. 66, oct. 2000.
-
(6) - HESS (H.) - Soft...
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