Pâtes et papiers

Le papier est fabriqué à partir de fibres de bois réduites en pâte, de charges, de pigments et d'additifs de floculation. Les charges, telles que l'argile ou la craie, sont ajoutées pour rendre le papier opaque. Des colorants et des pigments, comme le dioxyde de titane, sont ajoutés pour modifier la luminosité du produit fini. Il est capital d'améliorer la rétention de ces éléments dans le processus de fabrication du papier.

La fabrication du papier assistée par le potentiel zêta et la rhéologie

L'interaction de tous les composants utilisés sur les propriétés physiques du produit et le rendement de la fabrication du papier est complexe, mais deux paramètres peuvent aider à la comprendre : le potentiel zêta des charges et la rhéologie de la pâte et des sauces de couchage.
Une valeur élevée (positive ou négative) du potentiel zêta empêche la floculation. Au contraire, une valeur proche de zéro permet aux particules de se rapprocher les unes des autres et de floculer. Des modifications du potentiel zêta peuvent affecter les valeurs de rétention, la résistance mécanique, le dépôt des charges et les besoins en additifs, donc le coût. En dehors du procédé lui-même, l'efficacité du traitement des effluents dépend étroitement du potentiel zêta des matériaux rejetés. Des mesures de potentiel zêta peuvent être effectuées rapidement et facilement avec le Zetasizer Nano Z ou le Nano ZS.

La mise en œuvre des mesures de potentiel zêta dans une usine de papier peut être effectuée de deux manières. La première consiste à établir un profil de potentiel zêta pour l'usine lorsque tout fonctionne bien. Les problèmes qui surviennent par la suite peuvent alors être diagnostiqués par un examen des variations de ce profil. La seconde consiste à améliorer le process existant en contrôlant le potentiel zêta à chacune de ses étapes.

Le potentiel zêta des pâtes et autres particules utilisées dans le process peut varier pour différentes raisons : modifications dans le raffinage, le pH, la source de la pâte, les débris et les quantités d'additifs utilisées, par exemple. L'effet de ces différents paramètres sur le potentiel zêta de la pâte et des autres particules peut être étudié automatiquement par la combinaison d'un Zetasizer Nano et d'un titrateur MPT-2. Le MPT-2 peut automatiser la mesure de l'effet du pH, de la conductivité ou de la concentration d'additifs sur le potentiel zêta de la dispersion.

Tout ce qui est mentionné au sujet du potentiel zêta s'applique également aux propriétés rhéologiques. Des mesures sont généralement effectuées sur des fluides chargés sans dilution permettant de simuler comment une sauce de couchage de papier va se comporter quand elle est soumise à de forts gradients de vitesse et taux de cisaillement comme il s'en produit dans les procédés de traitement de surface du papier. Des coûts de production et des défauts de qualité sur le papier peuvent être supprimés par simulation de ces conditions dans un rhéomètre ou en utilisant un rhéomètre pour la conception de la composition de la sauce avant de rencontrer ces problèmes sur le procédé et de provoquer des temps d'arrêt.

Granulométrie et fabrication du papier

La taille des particules joue un rôle important dans le procédé de fabrication du papier. Celle des matières premières utilisées doit être surveillée attentivement, car des variations peuvent entraîner des baisses de qualité.

Par exemple, la distribution des tailles de particules du dioxyde de titane utilisé comme pigment dans la fabrication du papier joue un rôle dans la luminosité du produit fini. Les mesures de granulométrie peuvent être effectuées sur un Zetasizer Nano si la taille des particules est suffisamment petite (typiquement inférieure à 1 micron). La diffraction laser est une autre technique de mesure qui convient aux échantillons dont les distributions de tailles sont supérieures. Pour ces applications, le Mastersizer 2000 peut être utilisé en combinaison avec des préparateurs d'échantillons liquides ou secs appropriés.