Fabrication du papier

La fabrication du papier comprend deux étapes fondamentales. Premièrement, la matière première fibreuse, la cellulose issue de bois de pâte, de fibres non ligneuses ou de papiers recyclés, est convertie en pâte, une masse de fibres adaptée à la fabrication du papier. Deuxièmement, cette pâte est entrelacée et liée en une structure en feuille, formant le papier. Le processus de mise en pâte sépare 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 donne un papier aux caractéristiques de qualité distinctes.

Le bois est constitué de fibres de cellulose liées par de la lignine, une substance semblable à de la colle. La qualité du papier s'améliore généralement avec l'élimination de la lignine, car la lignine provoque une décoloration avec le temps. La mise en pâte chimique élimine la lignine, tandis que les méthodes mécaniques et thermomécaniques ne le font pas.

Pâte mécanique. Les principaux types sont la pâte de bois, produite en pressant le bois de pâte contre une meule abrasive en rotation, et la pâte mécanique de raffineur (RMP), créée en faisant passer des copeaux de bois dans un raffineur à disques.

Pâte thermomécanique. La pâte thermomécanique (TMP) est produite en cuisant des copeaux de bois ou de la sciure sous pression avec de la vapeur pour ramollir la lignine. Les copeaux ramollis sont ensuite broyés en pâte à l'aide d'un raffineur à disques et blanchis pour la blancheur. Ce procédé donne des papiers plus blancs et plus brillants avec une bonne opacité pour l'impression recto-verso. De nombreux journaux de haute qualité utilisent la TMP.

Pâte chimique. La mise en pâte chimique est la méthode la plus coûteuse et produit les papiers de la plus haute qualité. Les copeaux de bois sont cuits sous pression dans une liqueur chimique conçue pour décomposer et éliminer la lignine. La pâte résultante est nettoyée et blanchie, produisant un papier blanc brillant avec une excellente permanence. La mise en pâte chimique libère les fibres de cellulose de la lignine qui les lie.

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

Pâte mi-chimique. Les pâtes mi-chimiques sont produites en cuisant légèrement des copeaux de bois avec des produits chimiques, généralement du sulfite de sodium ou une petite quantité d'un sel alcalin comme le carbonate de sodium, le bicarbonate ou l'hydroxyde. Cette cuisson élimine et ramollit partiellement la lignine, affaiblissant le lien entre les fibres. Les copeaux subissent ensuite un raffinage à disques pour la fibration, suivi d'un lavage chimique. La mise en pâte mi-chimique retient une quantité considérable de lignine, ce qui donne des rendements de 60 % à 80 %. Le blanchiment réduit le rendement, comme pour toutes les méthodes de mise en pâte.

Blanchiment de la pâte. La pâte de bois non blanchie varie en couleur du crème au brun foncé ; les sacs en papier brun sont fabriqués à partir de pâte non blanchie. Le blanchiment élimine la lignine résiduelle sans endommager gravement les fibres de cellulose, ce qui donne un papier plus blanc qui améliore le contraste d'impression et produit des papiers de couleur plus brillants.

Préparation et raffinage de la pâte. Les fibres mises en pâte nécessitent un traitement complémentaire, appelé préparation de la pâte, avant de former un papier de haute qualité. Ce processus comprend le raffinage des fibres et leur mélange avec des matières non fibreuses afin d'obtenir les propriétés recherchées. Bien que le papier soit formé sur une machine à papier, de nombreuses caractéristiques sont déterminées lors de la préparation de la pâte.

Le raffinage utilise des piles batteuses, des raffineurs coniques (jordan) ou des raffineurs à disques pour soumettre les fibres à des actions de brossage, de coupe, d'effilochage et de raccourcissement. Ces actions font gonfler et ramollir les fibres et développent de fins filaments de surface, ce qui favorise la liaison et produit un papier plus résistant.

Pendant la préparation de la pâte, les fibres de cellulose sont mélangées à des charges, à un collage en masse, à des colorants, à des pigments colorés et à d'autres additifs qui confèrent au papier des propriétés spécifiques.

Formation du papier. La plupart des papiers d'impression sont produits sur des machines à papier Fourdrinier, du nom des inventeurs Henry et Sealy Fourdrinier. La pâte est mélangée à de grandes quantités d'eau avant l'étape de formation, atteignant un rapport d'eau de 99 %. Ce mélange de pâte et d'eau, appelé composition, est ensuite égoutté et pressé pour former une bande de papier continue.

La durabilité reste un moteur essentiel, avec un accent accru sur les systèmes d'eau en circuit fermé et les méthodes de production économes en énergie. Les avancées de l'impression numérique exigent également des papiers aux caractéristiques de performance spécifiques, ce qui influence le choix de la pâte et les traitements de finition.

Supercalandrage

. Le papier supercalandré est obtenu en faisant passer du papier fini machine dans la supercalandre, figure 5-4, une machine composée de rouleaux alternés en acier poli et en papier comprimé ou en coton tournant ensemble sous haute pression. Elle comprime le papier et augmente la lissité de surface du papier et accroît la lissité de surface et le brillant.

Papiers couchés

. L'opérateur de presse utilise souvent la presse d'impression pour appliquer un vernis sur le papier après impression, généralement à des fins de protection ou d'esthétique. Toutefois, le papetier peut également appliquer un couchage sur la surface du papier pour le rendre plus adapté à son usage final. Les papiers couchés sont des supports ayant reçu un couchage minéral, généralement de l'argile, pour améliorer leur imprimabilité et leur aspect. Ils sont disponibles dans une variété de finitions. Les couchages améliorent la blancheur du papier, la résistance à l'arrachement, la résistance à l'eau, la tenue de l'encre, l'opacité du papier, le brillant et la qualité d'impression globale. Généralement, le papier est couché sur deux faces (C2S).