Accueil Sciences et Innovations Avancées dans l'industrie papetière La simulation en 3D de la structure du papier désormais possible

La simulation en 3D de la structure du papier désormais possible

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L'objectif était donc de trouver une méthode pour prédire les caractéristiques finales d'un papier en fonction des données morphologiques des pâtes et autres éléments introduits (ex. fines ou charges).

La réponse apportée à ce problème est d'utiliser la simulation numérique de structures tridimensionnelles afin de créer un échantillon de formette virtuelle. Le logiciel développé, fonctionnant sur un PC, permet de simuler et visualiser cet échantillon et de quantifier ses propriétés en quelques minutes.

La feuille de papier, objet banal à l'échelle du centimètre, devient d'une complexité colossale à l'échelle du micron. L'un des défis de la recherche dans ce domaine depuis une vingtaine d'années est de rentrer avec plus de précision dans la structure de ce matériau paradoxalement si méconnu. Sa complexité réside dans le fait qu'en dépit des apparences, il n'est pas réellement continu. Une feuille de papier classique format A4, possède environ 150 000 fibres. Ces fibres donnent une cohésion au papier uniquement grâce à des liaisons électrostatiques -- dites liaisons hydrogène -- qui se créent lors de contacts fibre-fibre : ces derniers sont de l'ordre de 5 millions dans cette feuille. Sans les liaisons hydrogène, la feuille de papier n'aurait aucune tenue mécanique et le fait d'éliminer ces liaisons en trempant une feuille dans l'eau montre toute leur importance.

La simulation d'un réseau fibreux en trois dimensions permet d'obtenir une matrice 3D proche de la microtomographie, tout en connaissant exactement la position et la morphologie de chaque fibre, élément fin, charge ou pigment introduit dans le réseau. L'analyse des résultats du réseau permet de caractériser l'influence de ces constituants sur les valeurs de contexture du papier : épaisseur, main (volume massique apparent), porosité, taille des pores, pour un grammage donné. L'analyse de la surface de liaison ou RBA (Relative Bonded Area) fournit quant à elle un paramètre essentiel pour la détermination des propriétés de résistance mécanique du papier.

En octobre dernier, lors du salon IP 2005, le jury du Forum de l'Innovation ATIP 2005 a décerné un prix spécial à Rémi Vincent, doctorant EFPG-Tembec, Martine Rueff et Christian Voillot, enseignants-chercheurs de l'EFPG, pour leur projet novateur sur la simulation numérique tridimensionnelle de la structure du papier.

Source : GraphiLine

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