Fabrication de papier

Publié le 11-14-2013 par administrateur

Il y a deux étapes fondamentales dans la fabrication du papier. Premièrement, la matière première fibreuse, ou cellulose, issue du bois à pâte, des fibres non ligneuses ou des papiers recyclés est transformée en pâte, une masse de fibres convenant à la fabrication du papier. Deuxièmement, la pâte est entrelacée et liée dans une structure connue sous le nom de papier. La réduction en pâte permet de séparer les fibres papetières du bois.

Les trois principaux types de pâte sont la pâte mécanique, la pâte thermomécanique (TMP) et la pâte chimique. Chaque type de pâte donne différents degrés de qualité de papier.

Le bois lui-même est composé à la fois de fibres de cellulose et de lignine, une substance semblable à de la colle qui maintient les fibres ensemble. De manière générale, plus la quantité de lignine retirée du bois est importante, meilleure est la qualité du papier. La lignine a tendance à décolorer le papier avec le temps. La pâte chimique élimine la lignine de la pâte, contrairement à la pâte mécanique et thermomécanique.

Pâte mécanique. Les principaux types de pâte mécanique sont le bois broyé, produit en forçant le bois à pâte contre une meule rotative abrasive; et la pâte mécanique de raffinage (RMP), produite en faisant passer des copeaux de bois dans un raffineur à disque au lieu de presser le bois contre la meule.

Pâte thermo-mécanique. La pâte thermomécanique (TMP) est fabriquée en cuisant des copeaux de bois ou de la sciure de bois sous pression avec de la vapeur, ramollissant la lignine. Les copeaux ramollis sont ensuite broyés en pâte en passant par un raffineur à disque et blanchis pour la blancheur. La chaleur générée par le raffinage au disque et le préchauffage des copeaux de bois ramollit la lignine qui maintient les fibres ensemble, permettant une séparation des fibres avec peu de dommages aux fibres. Ces papiers ont tendance à être plus blancs et plus brillants que les papiers à pâte mécanique et ont une bonne opacité pour l'impression recto verso. De nombreux journaux de haute qualité sont imprimés sur TMP.

Pâte chimique. La pâte chimique est la méthode de réduction en pâte la plus coûteuse, ce qui donne des papiers de la plus haute qualité. Dans ce processus, les copeaux de bois sont cuits sous pression dans une liqueur de cuisson conçue pour décomposer et éliminer la lignine de la pâte. La pâte est nettoyée et blanchie, ce qui donne un papier blanc brillant qui a une grande permanence. La réduction en pâte chimique libère les fibres de cellulose de la lignine qui les lie ensemble.

Lors de la réduction en pâte chimique, les produits chimiques dissolvent la lignine et l'hémicellulose du bois pour libérer les fibres de cellulose du bois. Le blanchiment de la pâte chimique élimine la lignine et l'hémicellulose résiduelles. La réduction en pâte chimique a un rendement de 45 % à 55 %, par rapport au rendement de 90 % ou plus courant avec les méthodes de réduction en pâte mécanique. Les procédés de réduction en pâte chimique utilisent des acides, tels que l'acide sulfureux, et des alcalis, tels que la lessive (soude caustique).

Les pâtes semi-chimiques sont produites en cuisant d'abord légèrement des copeaux de bois avec des produits chimiques, le plus souvent du sulfite de sodium ou une petite quantité d'un sel alcalin, comme le carbonate, le bicarbonate ou l'hydroxyde de sodium. La cuisson enlève partiellement et ramollit la lignine, affaiblissant la liaison entre les fibres. Après cuisson, les copeaux passent par une ou deux étapes d'affinage à disque pour fibrage. Un lavage élimine les produits chimiques. La pâte semi-chimique retient une quantité considérable de lignine et, par conséquent, les rendements sont généralement de 60 % à 80 %. Le blanchiment réduit le rendement, comme c'est le cas avec toute méthode de réduction en pâte.

Blanchiment de la pulpe. La couleur de la pâte de bois non blanchie varie du crème au brun foncé; un sac en papier brun est fait de pâte écrue. Le blanchiment élimine la lignine résiduelle dans la pâte sans causer de dommages chimiques graves aux fibres de cellulose. Le blanchiment d'une pâte rend le papier obtenu plus blanc, ce qui améliore le contraste d'impression. Les pâtes plus blanches produisent des papiers colorés plus brillants.

Préparation et affinage de la pâte. Les fibres obtenues par réduction en pâte doivent subir un traitement supplémentaire avant de pouvoir être utilisées pour fabriquer du papier de haute qualité. Ce traitement est appelé préparation de la pâte à papier et implique le raffinage des fibres et le mélange des fibres avec des matériaux non fibreux pour produire un papier aux propriétés souhaitées. Le papier est formé sur la machine à papier, mais de nombreuses caractéristiques du papier sont déterminées lors de la préparation du papier.

Pendant le raffinage, des batteurs, des raffineurs de type conique (jordan) ou des raffineurs à disque sont utilisés pour soumettre les fibres à divers degrés d'actions de brossage, de coupe, d'effilochage et de raccourcissement en fonction des propriétés souhaitées dans le papier. En conséquence, les fibres gonflent et se ramollissent et leurs surfaces développent des poils fins, qui favorisent tous la liaison pour fabriquer un papier plus résistant.

Lors de la préparation de la pâte, les fibres de cellulose sont mélangées avec des charges, des encollages internes, des colorants et des pigments colorés et d'autres additifs qui confèrent des propriétés au papier.

Formation de papier. La plupart des papiers d'impression sont fabriqués sur des machines à papier fourdrinier, figure 5-3, du nom du frère Fourdrinier, Henry et Sealy. La pâte est mélangée avec de grandes quantités d'eau avant l'étape de formage, ce qui donne un taux d'eau de 99 %. Le mélange de pâte et d'eau, appelé composition de fabrication, s'écoule dans un tamis fin à cycle continu à travers lequel l'eau s'écoule, laissant les fibres en une fine feuille ou bande à sa surface. Les fibres s'alignent avec le fil mobile, qui forme le sens du grain du papier. La bande est transférée du fil à une couverture de feutre continue qui la transporte vers des cylindres sécheurs chauffés à la vapeur.

Dans la section humide ou de formation de la machine à papier, le dilué est formé en un tapis de fibres, dont la majeure partie de l'eau est éliminée par gravité ou sous vide.

Les machines à papier ont également une section de presse, où le plus d'eau possible est éliminée de la bande par pressage et aspiration, et une section de séchage, où l'eau restante est éliminée, cette fois par évaporation provoquée par des cylindres de séchage chauds.

Le papier quittant le séchoir a un taux d'humidité de 2 % à 8 %, selon l'utilisation finale souhaitée.

Le papier encollé en surface est fabriqué en faisant passer la bande partiellement séchée entre un système d'enduction à rouleaux qui applique le matériau d'encollage. Le presse-taille est situé dans la section sécheuse de la machine. Après avoir été séchée, la bande de papier est calandrée entre des rouleaux en acier poli pour lui donner le lissé souhaité, ce qui en fait un papier de finition machine (MF).

Supercalandrage. Le papier supercalandré est fabriqué en faisant passer du papier de finition machine dans la supercalandre, figure 5-4, une machine composée d'une alternance de papier compressé en acier poli ou de rouleaux de coton fonctionnant ensemble sous haute pression. Il comprime le papier et augmente le lissé de la surface du papier et augmente le lissé et la brillance de la surface.

Papiers couchés. L'opérateur de presse utilise souvent la presse à imprimer pour appliquer une couche de vernis sur le papier après son impression, généralement à des fins de protection ou d'esthétique. Cependant, le fabricant de papier peut également appliquer un revêtement sur la surface du papier pour rendre le papier plus adapté à son utilisation finale. Les papiers couchés sont des stocks qui ont reçu un revêtement minéral, généralement de l'argile, pour améliorer leur imprimabilité et leur apparence. Ils sont disponibles dans une variété de finitions. Les revêtements améliorent la blancheur du papier, la résistance à l'arrachement, la résistance à l'eau, la tenue de l'encre, l'opacité du papier, la brillance et la qualité d'impression globale. Habituellement, le papier est couché sur les deux faces (C2S). Les étiquettes et certains produits de spécialité ne sont enduits que d'un côté (C1S). Veuillez consulter le schéma d'une énorme machine à papier à la figure 5-5.