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RÉSUMÉ
La machine à papier permet, à partir d'une pâte préparée à cet effet, de produire en continu du papier ou du carton. Elle est composée de trois parties principales : la partie humide, la section des presses et la sécherie. Cet article décrit en détail la machine à papier et ses organes de contrôle-commande. Puis il décrit plus succinctement les machines particulières que sont la machine à carton et la machine monocylindrique.
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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
La machine à papier proprement dite va servir, à partir d’une matière première (ou pâte) préparée à cet effet (cf. ), à fabriquer en continu une feuille de papier ou de carton, d’une largeur donnée et correspondant à un cahier des charges bien défini (grammage, épaisseur, propriétés physiques et optiques données). Les vitesses atteintes par les machines modernes sont actuellement de 1 800 m/min (papier journal), voire 2 200 m/min pour les machines spéciales utilisées pour les papiers sanitaires et domestiques. Certains constructeurs de machines cherchent à augmenter les vitesses jusqu’à 2 500 m/min et plusieurs machines à papier pilotes tournent d’ores et déjà, au-delà de 2 000 m/min pour des sortes légères (journal). La laize (largeur) des machines peut atteindre 10 m, mais une augmentation de cette largeur est peu probable à court terme.
La machine à papier est composée de trois parties principales (figure 1) :
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la partie humide, constituée de la caisse de tête et de la table de fabrication. C’est dans cette partie que la feuille est formée puis égouttée, d’abord par gravité puis par dépression ;
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la section des presses, où la feuille va être essorée le plus possible, par voie mécanique ;
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la sécherie où l’eau restante est éliminée par voie thermique (évaporation).
À la sortie de la sécherie, la feuille, à une humidité comprise entre 4 et 9 % (en masse), est stockée en bobines grâce à une enrouleuse. Avant cette ultime étape, qui constitue la fin de la machine à papier, la feuille peut subir un certain nombre de traitements supplémentaires en ligne : enduction, couchage, lissage, calandrage, etc. Toutes ces opérations qui apportent en général une valeur ajoutée au papier, peuvent bien sûr s’effectuer hors machine, sur des installations spéciales : coucheuses, calandres, supercalandres.
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Section des presses
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1. Partie humide
La partie humide est composée de deux éléments :
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la caisse de tête où va se former un jet de pâte à vitesse contrôlée et identique sur toute la largeur de la feuille ;
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l’unité de formation de la feuille (table plate, machine à double toile, former) constituée d’une ou deux toiles tournant en continu qui vont recevoir le jet de pâte envoyé par la caisse de tête. Les fibres vont progressivement se déposer et constituer le matelas fibreux. L’eau libre contenue dans le jet va s’égoutter d’abord par gravité au travers de ces toiles, puis par dépression au moyen de divers organes d’égouttage décrits au paragraphe 1.2.
À la sortie de cette unité de formation, la feuille humide est envoyée à la section des presses : elle a entre 14 et 22 % de siccité, soit environ 4 à 6 kg eau/kg matières sèches, suivant les types de papiers et de formation.
siccité en % = (masse matières sèches × 100/masse totale)
1.1 Caisse de tête
La caisse de tête est réputée pour être l’organe le plus important dans la fabrication du papier. C’est assurément dans la caisse de tête que se préparent la structure de la feuille, notamment l’orientation des fibres, la qualité de formation (épair), la répartition des différents éléments dans l’épaisseur (fibres, fines, charges). Son rôle est triple :
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répartir la pâte de façon homogène dans le temps et dans l’espace ;
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défloculer la pâte, c’est-à-dire détruire les associations éventuelles de fibres (flocs) et conserver le plus longtemps possible cet état ;
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former un jet de pâte de géométrie et vitesse constantes.
Après raffinage, épuration et dilution, la pâte est envoyée à la caisse de tête, grâce à un répartiteur. Cet organe a pour fonction de diviser en fractions égales, l’écoulement de la pâte à l’entrée de la caisse de tête. Il est constitué d’un collecteur profilé de...
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Partie humide
ANNEXES
D’après l’enquête annuelle de la revue « Pulp and Paper International » parue en juillet 2002, la production mondiale s’élevait en 2001 à 179 374 000 tonnes de pâtes à papier et à 318 147 000 tonnes de papiers et cartons (tableaux 1, 2 et 3).
La consommation annuelle par habitant varie d’un extrême à l’autre : si les États-Unis ont une consommation par habitant de 324 kg, la Chine n’en est qu’à 29 kg, malgré une place de deuxième producteur de papiers et cartons. Pour les pays de l’Union européenne, cette consommation varie de 83 à 295 kg selon les pays avec une moyenne à 220 kg.
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