Exploiter la profondeur des fibres grâce aux mousses

Texte de Martin Dubé, enseignant-chercheur chez Innofibre

La vie courante nous offre sans cesse des exemples variés de l’utilisation des fibres de bois, mais l’impression générale qui nous reste est celle d’une structure plane où seule l’impression peut apporter un peu de relief. En effet, les papiers et cartons sont essentiellement composés de fibres alignées dans le plan de la toile et même les structures d’emballages tridimensionnels (produits thermoformés, carton ondulé …) reposent sur le pli ou la formation de structures planes.

Il existe néanmoins plusieurs produits qui exploitent la possibilité de créer un réseau tridimensionnel de fibres, notamment les filtres à base de fibres cellulosiques. Ces non-tissés sont produits par voie « sèche » : les fibres sont déposées aléatoirement et consolidées dans une structure feutrée de faible densité. La complexité du réseau de fibres est justement mise à profit pour intercepter et retenir les particules dans l’air. Bien que le taux de production des non-tissés soit faible, cette technique par voie sèche permet néanmoins d’utiliser des fibres longues (naturelles ou synthétiques).

Il est aussi possible de créer des structures fibreuses complexes de mousse de cellulose par l’agitation mécanique d’une pâte à laquelle un surfactant a été ajouté. L’air entraîné par l’agitation se retrouve sous forme de bulles de faibles diamètres stabilisées par le surfactant. Les fibres se répartissent le long des parois liquides, stabilisant aussi les bulles et créant du même coup le réseau tridimensionnel de fibres. En plus de pouvoir être utilisées comme filtre ou structure isolante, les mousses peuvent présenter plusieurs avantages dans l’industrie papetière.

Papiers à bas grammage : L’idée d’utiliser une mousse dans le procédé papetier conventionnel fut mise de l’avant dès les années 1970. La pâte, sous forme de mousse, est déposée sur la toile et la feuille ainsi formée poursuit son chemin vers les presses et la sécherie. La mousse permet notamment d’augmenter la consistance de la pâte en entrée et d’uniformiser la distribution de fibres. Il est donc possible de produire des feuilles de bas grammage ayant une excellente formation tout en réduisant la consommation d’eau et d’énergie.

Utilisation de fibres longues : De même, l’emprisonnement des fibres dans une mousse réduit le phénomène de floculation, particulièrement néfaste dans la production de produits non-tissés par voie humide. La consistance peut alors être augmentée, ce qui ouvre la voie à un plus grand taux de production de papiers et cartons avec des fibres atypiques, comme le lin et le chanvre, ainsi qu’à la production de feuilles composées d’un mélange de fibres naturelles et de longues fibres synthétiques.

Structures filtrantes ou isolantes : La structure tridimensionnelle initiale de la mousse peut aussi être utilisée pour créer des structures filtrantes ou isolantes. Il est possible de créer des mousses sèches de très faible densité (30 kg/m³ ou moindre), et ce, pour des consistances pouvant aller jusqu’à 5%. L’ajout de nanocellulose sous ses diverses formes permet en outre de créer une structure rigide et complexe.

Innofibre participe activement au développement des mousses dans le contexte papetier, notamment en explorant et en optimisant les procédés de séchage.