Quelques aspects du comportement hygromécanique du papier

Some aspects of the hygromechanical behaviour of paper

¹ CNRS/Institut polytechnique de Grenoble (Grenoble INP), Laboratoire de Génie des Procédés Papetiers (LGP2), BP 65, 38402 Saint-Martin-d'Hères Cedex, France
² CNRS/Universités de Grenoble (UJF & Grenoble INP), Laboratoire Sols-Solides-Structures-Risques (3S-R), BP 53, 38041 Grenoble Cedex 9, France

Auteur de correspondance : pierre.dumont@grenoble-inp.fr

Reçu : 28 Août 2008
Accepté : 9 Avril 2009

Résumé

Les papiers sont des matériaux complexes qui sont constitués essentiellement de fibres cellulosiques. La nature des fibres, généralement issues de bois de feuillus ou de résineux, les opérations d'obtention et les traitements mécaniques, que celles-ci subissent, ont un impact très important sur les structures poreuses obtenues. La porosité des papiers peut ainsi varier de 1 % à 95 % selon les propriétés visées pour leur usage final. Leurs propriétés mécaniques vont en être affectées de manière très importante. En effet, leur résistance mécanique est liée à la qualité des fibres et des liaisons entre ces fibres. En outre, elle est très largement influencée par l'orientation des fibres et l'humidité. L'ensemble de ces facteurs engendre des problèmes de stabilité dimensionnelle (ou plutôt d'instabilité dimensionnelle) des papiers, qui peuvent s'avérer extrêmement problématiques lorsqu'ils sont transformés ou imprimés par exemple. En conséquence, il est important de mieux comprendre les modifications tant structurales que des propriétés mécaniques des papiers induites par des variations d'humidité. Des expériences ont été menées dans ce but sur un papier impression-écriture. D'autres expériences, basées sur la microtomographie synchrotron, ont été effectuées à l'ESRF, "European Synchrotron Radiation Facility", afin de visualiser, à l'échelle microscopique, la structure fibreuse de ce papier et les évolutions de cette dernière lorsqu'il est placé dans un environnement où l'humidité relative varie.

Abstract

Paper is mainly made up of cellulosic fibrous materials. On one hand, the nature of the fibres (softwood or hardwood) and on the other hand, their mechanical treatments severely affect the obtained porous structure. The porosity can vary from 1% to 95% according to the aimed end-use properties. Consequently, the mechanical behaviour strongly varies. Indeed, the mechanical resistance is related on the quality of fibres and the bonds between these fibres. Moreover, the mechanical behaviour of the final products is influenced by both the orientation of fibres and moisture. Consequently, it is important to better understand the moisture-induced changes of dimensions and mechanical properties of papers. Experiments were undertaken to this end. Moreover, in order to observe the fibrous microstructure of paper, experiments based on synchrotron microtomography were carried out with the help of the “European Synchrotron Radiation Facility” (ESRF).