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En anglaisRÉSUMÉ
Le principe de fabrication du papier a très peu évolué au cours du temps, mais les technologies utilisées dans chaque étape ont, elles, considérablement évolué. Cet article se focalise sur la préparation de la pâte à papier, pâte dont les propriétés et la composition vont directement conditionner le type de papier obtenu. les différentes étapes de la préparation sont détaillées : désintégration, raffinage, introduction d'additifs, épuration et dilution.
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André LEMAÎTRE : Ingénieur de l’École Française de Papeterie de Grenoble (EFPG) - Docteur-ingénieur en automatique - Coordonnateur du département Conseil et Expertises au Centre Technique du Papier (CTP)
INTRODUCTION
Le principe de fabrication du papier a très peu évolué depuis son invention. À partir d’une suspension aqueuse de fibres cellulosiques, une feuille est formée sur une toile par égouttage : ce matelas fibreux est ensuite pressé et séché afin d’éliminer l’eau en excès. La fabrication du papier consiste donc à mettre en contact des fibres papetières avec de l’eau, pour favoriser les liaisons hydrogènes et ensuite extraire cette eau de manière à stabiliser les propriétés de solidité du réseau fibreux. Ces liaisons entre fibres, créées dans la partie humide de la machine, vont apporter les principales qualités du matériau papier qui vont se matérialiser au cours des différentes phases de consolidation de la feuille que sont le pressage puis le séchage.
Si le principe n’a pas changé, les technologies utilisées au cours des différentes étapes ont, quant à elles, considérablement évolué. Ces transformations successives du procédé ont pour origine le souci permanent de l’industriel de fabriquer du papier de meilleure qualité, toujours plus vite et avec un coût de production le plus faible possible.
On peut distinguer deux phases principales dans le procédé :
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la préparation de la pâte, objet de cet article [J 6 901], qui va permettre d’envoyer à la machine à papier, une matière première adaptée au cahier des charges du papier souhaité, c’est-à-dire, bien dispersée, propre, décontaminée et complétée, si nécessaire, avec des additifs appropriés (charges, colorants, etc.) ;
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la fabrication du papier ou du carton, proprement dite, sur la machine à papier, où intervient la mise en forme définitive du matériau, qui fait l’objet de l’article Procédés papetiers- Machines à papier.
La pâte à papier, qu’elle soit issue de procédés mécaniques ou chimiques ou qu’elle provienne de fibres de récupération, nécessite une phase de préparation, avant d’être envoyée à la machine à papier proprement dite.
Les étapes principales de cette préparation sont les suivantes :
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désintégration et mise en suspension ;
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raffinage ;
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introduction d’additifs divers ;
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épuration ;
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dilution à la concentration souhaitée.
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3. Additifs
La pâte une fois raffinée est stockée à 3-4 % de concentration, dans un cuvier, dit cuvier de mélange, où seront ajoutés divers produits auxiliaires, avant épuration finale et dilution.
Ces additifs ont pour rôle soit d’améliorer certaines propriétés physiques et optiques du papier (charges, colorants et produits de collage), soit d’optimiser les étapes de la fabrication (produits de rétention, additifs divers). On distingue :
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les charges dans la masse ;
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les produits de collage ;
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les agents de rétention ;
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les additifs divers ;
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les colorants et agents de fluorescence.
3.1 Charges dans la masse
Les charges utilisées en papeterie peuvent être introduites soit dans la masse, soit en surface par les différents systèmes d’enduction en ligne et de couchage. On ne parle dans ce paragraphe que des charges introduites dans la masse. Le taux dans le papier fini peut atteindre 30 % en masse par rapport aux fibres sèches. Les produits rencontrés sont essentiellement le kaolin et le carbonate de calcium et en plus faibles quantités, le dioxyde de titane, le talc, le sulfate de calcium.
Le rôle de ces charges est en général d’améliorer l’aptitude à l’impression et les propriétés optiques des papiers impression-écriture telles que l’opacité, la blancheur et le lissé. En revanche, les caractéristiques mécaniques du papier (longueur de rupture, éclatement, déchirure) diminuent sensiblement avec le taux de charges. Leur coût étant en général plus bas que celui de la pâte (à l’exception du dioxyde de titane), il est souvent économiquement intéressant de substituer les fibres par des charges dans la masse.
Elles sont ajoutées en partie humide dans la composition fibreuse. Elles ne sont retenues que partiellement au niveau de la toile de fabrication, avec des rétentions en charges pouvant varier de 50 à 80 %, suivant le système de rétention utilisé (voir § 3.3).
Les principales caractéristiques demandées à ces produits sont un bon niveau de blancheur, un indice de réfraction élevé, une bonne rétention sur toile, une abrasivité...
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