Etude du comportement mécanique des papiers en compression à partir d’essais de calandrage

L’utilisation de calandres industrielles engendre des coûts dissuasifs pour les travaux de recherche. Des essais ont donc été effectués sur une calandre pilote afin d’étudier la compression du papier. Il s’agit donc d’une autre méthode de caractérisation du comportement mécanique des papiers par rapport aux essais de laboratoire présentés dans le chapitre 2. Après une brève description de la calandre pilote, nous présentons le protocole mis au point pour mesurer la déformation du papier dans un nip de calandre. Nous appliquons ensuite la méthode à différents papiers et nous effectuons enfin une étude du transfert des écarts de forme du rouleau au papier. (17 cm) est plus faible que celui des rouleaux d’une calandre industrielle (environ 75 cm), cette vitesse linéaire maximale équivaut à 1600 m/min pour une calandre industrielle ([CTP, 2004]). Par ailleurs, la régulation de la vitesse se fait par le rouleau supérieur qui entraîne le papier et les rouleaux inférieurs. Ainsi, nous parlerons dans la suite du manuscrit de la vitesse de rotation du rouleau en tr/min. La calandre pilote est constituée de trois rouleaux, formant ainsi deux nips (Figure 3. 2). Les papiers peuvent alors être calandrés soit dans un nip, soit dans les deux, à peu de temps d’intervalle. Par exemple, pour une vitesse de rotation du rouleau de 400 tr/min, le temps écoulé entre le premier et le second nip est d’environ 0,12 s. Les rouleaux supérieur et inférieur sont métalliques. Ils sont chauffés par une résistance électrique au centre. Le rouleau intermédiaire peut être soit métallique formant ainsi un hard nip, soit en polymère formant ainsi un soft nip. Différentes duretés et natures du rouleau polymère sont disponibles : 93 et 91 ShD (composite à base de polyuréthane) et 78 ShD (élastomère). La laize utile des rouleaux est de 80 mm sont généralement calandrés sur le pilote. La force est appliquée sur les rouleaux par un vérin hydraulique situé au pied de la calandre. Un vérin pneumatique est également utilisé pour mettre en contact le rouleau intermédiaire et le rouleau supérieur. Ainsi, le poids du rouleau intermédiaire est compensé par la pression d’air et la force appliquée sur le rouleau inférieur engendre une pression équivalente dans les deux nips.

Calandrage de bobines ou de feuilles de papier

Le calandrage en mode feuille à feuille permet de calandrer des papiers d’environ un mètre de long. Un système de préchauffage par une résistance électrique permet d’augmenter la température de la feuille jusqu’à 90°C (Figure 3. 3). La feuille est ensuite introduite automatiquement dans le nip et un système de racle permet de récupérer l’échantillon. L’humidité des papiers peut également être régulée en conditionnant par avance les feuilles dans une chambre climatique. Une étude a été réalisée afin d’ajuster le temps de préchauffage à la température et l’humidité de la feuille désirée ([CTP, 2004]). Cette étude a également montré une bonne similitude des propriétés du papier (épaisseur, brillant Gardner, lissé Bekk) obtenues à partir d’une soft calandre industrielle et celles obtenues à partir de la calandre pilote. mm peuvent être calandrées, ce qui correspond approximativement à une longueur de papier de 2,7 km pour une épaisseur de 100 µm, (Figure 3. 4 et Figure 3. 5). Le montage est équipé d’un enrouleur motorisé, d’un dérouleur muni d’un frein et de deux capteurs de force (avant et après le nip) afin d’une part, d’ajuster le défilement du papier à la vitesse de rotation des rouleaux et d’autre part, d’adapter la tension de la feuille en fonction de la résistance en traction des papiers calandrés. Par ailleurs, un capteur de position et un actionneur dans le sens de la laize du papier permettent d’assurer le passage de la bande au même endroit dans le nip.