Fabrication du papier

De la pâte à la feuille de papier

Différents stades sont ensuite nécessaires avant d'obtenir une feuille de papier :

1. Préparation

* La pâte (ou le mélange de pâtes) est tout d'abord préparée, remise en suspension pour les usines non intégrées par une opération de désintégration dans des pulpeurs, puis cette préparation est généralement raffinée (sauf certains papiers buvard ou spéciaux) pour améliorer les liaisons entres les fibres.

Cette opération consiste à conduire la pâte entre deux disques garnis de lames, ce qui provoque une hydratation et une fibrillation (la paroi externe des fibres est partiellement arrachée ce qui augmente la surface externe de la fibre d'où plus de liaisons entre elles). Quelques éléments fins dus à un arrachage total de fragments de parois apparaissent; ils seront responsables d'un rallongement du temps d'égouttage de la feuille sur la toile. Le raffinage se mesure en degré Schopper-Riegler °SR, qui correspond à un indice d'égouttage (plus une pâte retient l'eau, plus elle est raffinée). Un papier dont la pâte a été très raffinée est typiquement le papier calque. Cette première opération apporte une amélioration de l'épair, une stabilité dimensionnelle, de la rigidité, de la résistance à la traction ou à l'éclatement.

* La pâte est ensuite épurée (élimination des impuretés telles que buchettes, agglomérats de fibres ou de charges plastiques, etc) et éventuellement diluée pour adapter sa concentration avant son arrivée sur la machine, puis désaérée (l'air étant nuisible car provoque de la mousse). On ajoute les charges minérales (carbonate de calcium, kaolin, talc, dioxyde de titane) et les adjuvants (agents de rétention, colorants, antimousses, colles, azurants optiques).

2. Machine - Partie humide

* Formation de la feuille

Sur la machine à papier, la pâte est amenée par la caisse de tête en un jet réparti sur toute la largeur d'une toile sans fin. La répartition des fibres dans la laize (largeur) est améliorée par un léger mouvement latéral. L'avancement de la toile a tendance à orienter globalement les fibres dans le même sens. C'est ce qui déterminera le Sens Marche d'un papier, par opposition au Sens Travers, perpendiculaire au premier. Bien souvent, les caractéristiques mécaniques du papier diffèrent selon ces sens. Les conséquences sont importantes, tant au niveau de l'aptitude du papier à être imprimé (déformations des feuilles plus importantes dans le sens travers) qu'au niveau du façonnage (un livre tiendra mieux ouvert si la pliure correspond au sens marche). Déterminer le sens marche peut donc se révéler très important lorsqu'on travaille en imprimerie.

* Égouttage

Ensuite la feuille est égouttée au moyen de "caisses aspirantes" ou/et de râcles, qui vont aspirer au travers de la toile une certaine proportion de l'eau apportée par la préparation. Ces eaux sont appelées "eaux blanches", elles contiennent des fibrilles et des charges, et elles sont récupérées à plusieurs endroits, par exemple pour diluer la pâte avant sa distribution sur la toile ou pour alimenter les pulpeurs.

Ce type de formation sur une toile entraine une disymétrie dans l'épaisseur de la feuille. On distinguera sur une feuille de papier les deux faces, appelées respectivement côté toile et côté feutre, le côté toile étant celui qui a été au contact de cette dernière lors de la distribution de la pâte. Cette disymétrie peut être réduite si la formation de la feuille se fait entre deux toiles ou encore par des systèmes hybrides de formation sur table plate très courte puis entre deux toiles. Il existe également un autre type de formation appelé forme ronde, où le feuille se forme sur un gros cylindre qui aspire en même temps une partie de l'eau.

* Presses

La feuille entre ensuite dans la section des presses, pour éliminer une autre partie de l'eau par pression. Cette opération a pour but de donner à la feuille une certaine résistance et de diminuer le maximum d'eau avant d'arriver en sécherie. La presse peut être de différents types, soit recouverte simplement d'un matériau absorbant, le feutre, ou être en plus perforée pour pouvoir aspirer une partie de l'eau, ou encore être rainurée ou posséder une toile en plastique intermédiaire.

3. Machine - Partie sèche

Après les actions mécaniques, il faut éliminer le reste de l'eau par évaporation grâce à la chaleur et l'air. Plusieurs techniques sont utilisées, certaines avec contact (séchage par conduction) et les autres sans contact (convection, rayonnement). Dans le premier cas, les sécheurs sont d'énormes cylindres de fonte chauffés intérieurement par la vapeur. D'autres techniques utilisent les procédés de convection, c'est-à-dire une circulation d'air chaud dirigé vers la feuille. Il existe aussi des sécheurs utilisants les rayonnements IR, électriques ou gazeux.

Cette étape doit être bien maîtrisée car certaines caractéristiques du papier en dépendent, par exemple la rigidité, la résistance à la traction, à la déchirure ou à l'éclatement, ou encore la stabilité dimensionnelle.

Les différents traitements de la feuille

Une feuille en sortie de machine contient environ 50% d'air en volume et présente des macropores de surface de tailles variant globalement entre 30 et 100 micomètres. Cet état de surface et cette structure interne n'est pas toujours compatible avec le mode d'impression utilisé ultérieurement. Aussi, une fois la feuille formée, elle va subir différents traitements sur machine ou hors machine pour améliorer ses caractéristiques ou son aspect.

Source : cerig.efpg.inpg.fr