Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2025-02-24 Origine : Site
Avez-vous déjà réfléchi à la façon dont le papier est fabriqué au quotidien ? Le processus de fabrication des pâtes et papiers est un mélange fascinant de science, de machines et de connaissances séculaires qui transforme le bois et les matériaux recyclés en tout, des cahiers aux emballages.
Dans cet article, vous découvrirez ce qu'est réellement la fabrication de pâtes et papiers, pourquoi elle est importante dans le monde d'aujourd'hui et comment elle a évolué au fil du temps. Nous vous guiderons à travers chaque étape, depuis la préparation des matières premières et la réduction en pâte jusqu'à la formation des feuilles et la finition. Que vous soyez un étudiant curieux ou que vous souhaitiez simplement comprendre ce qui entre dans la fabrication du papier, ce guide est fait pour vous.
La pâte est le point de départ de tous les produits papetiers. Il s'agit d'un mélange humide et fibreux fabriqué à partir de matières végétales décomposées comme le bois ou le papier recyclé. Une fois séparées, les fibres peuvent être transformées en fines feuilles : c'est du papier. Mais toutes les pâtes ne sont pas fabriquées de la même manière. Décomposons les types de fibres utilisées et pourquoi la cellulose est le véritable héros de ce processus.
Les fibres des résineux (comme le pin ou l’épicéa) sont plus longues et plus flexibles. Cela rend le papier plus résistant et plus durable.
Les fibres des bois durs (comme le bouleau ou l'eucalyptus) sont plus courtes et plus lisses. Ils contribuent à créer une surface fine et uniforme, idéale pour l'impression.
| Type | Longueur de fibre | Résistance du papier | Utilisation courante |
|---|---|---|---|
| Bois tendre | Long | Haut | Emballage, carton |
| Bois dur | Court | Inférieur | Papier d'impression, mouchoirs |
Il s'agit notamment de la bagasse (résidu de canne à sucre), de lin , du coton et du chanvre . Ils sont souvent utilisés dans les papiers spéciaux ou lorsque les sources sans arbres sont préférées.
La bagasse est légère et on la trouve couramment dans les emballages alimentaires. Le coton produit du papier doux et de haute qualité, comme le papier à monnaie ou le papier d'art.
Le papier recyclé est nettoyé, remis en pâte et réutilisé. Bien que plus courtes et plus résistantes que les fibres vierges, elles restent utiles.
Ils sont souvent mélangés à des fibres plus résistantes pour améliorer la durabilité et la texture du papier.
La cellulose est le matériau de base présent dans toutes les fibres végétales. Il est résistant, flexible et adhère bien aux autres fibres. C’est ce qui le rend parfait pour former une feuille qui tient ensemble.
La lignine agit comme de la colle dans le bois. Il retient fermement les fibres mais doit être retiré, sinon le papier devient jaune et cassant.
L'hémicellulose aide à la liaison entre les fibres. Bien que plus doux que la cellulose, il favorise la flexibilité et la formation de feuilles.
Le parcours depuis les bûches brutes jusqu’à la feuille de papier finie comporte plusieurs étapes. Chaque phase transforme soigneusement les fibres végétales en feuilles solides et imprimables. Cette section vous guide à travers les principales étapes de fabrication, mettant en évidence les techniques traditionnelles et modernes utilisées aujourd'hui dans les usines de pâtes et papiers.
Les grumes passent d'abord dans de grands tambours d'écorçage, qui éliminent l'écorce par culbutage et pulvérisation d'eau. Les bûches propres sont ensuite transférées vers des déchiqueteuses à grande vitesse qui les coupent en petits copeaux uniformes pour des résultats de réduction en pâte homogènes.
Les copeaux de bois doivent être petits et uniformes pour garantir une cuisson efficace et une séparation constante des fibres pendant la réduction en pâte.
Les grumes sont généralement récoltées dans des forêts aménagées ou obtenues sous forme de résidus de scieries et d'usines de transformation du bois.
Les débris forestiers comme les branches ou les rognures sont également déchiquetés et utilisés comme source de fibres rentable.
| de la source de matériaux | Avantages |
|---|---|
| Restes de scierie | Abordable, réduit les déchets de bois, déjà écorcé |
| Journaux forestiers gérés | Fibres résistantes et fraîches, notamment pour le papier kraft |
| Résidus de coupe | Utilise du bois de mauvaise qualité et réduit l’élimination |
Stone Groundwood (SGW) : les bûches sont poussées contre des meules massives pour extraire les fibres avec un minimum de produits chimiques.
Raffinage mécanique de la pâte (RMP) : Les copeaux de bois sont broyés dans des raffineurs à l'aide de disques métalliques rotatifs sous haute pression.
Mise en pâte thermomécanique (TMP) : la vapeur prétraite les copeaux avant de les affiner, améliorant ainsi la brillance et la flexibilité des fibres.
Les pâtes mécaniques conservent la majeure partie de la structure du bois, mais cela conduit à un papier moins résistant et plus foncé sans blanchiment important.
Processus Kraft : utilise une solution alcaline forte pour dissoudre la lignine tout en gardant les fibres de cellulose intactes et solides.
Procédé au sulfite : Une méthode à base d'acide, meilleure pour les papiers spéciaux mais qui donne une pâte plus fragile que celle du papier kraft.
Les chips sont légèrement cuites dans des produits chimiques, puis raffinées mécaniquement, ce qui est parfait pour les produits à haute rigidité comme les boîtes en carton ondulé.
| Caractéristiques | mécanique | Pâte chimique |
|---|---|---|
| Résistance des fibres | Faible en raison de la lignine retenue | Élevé en raison de l’élimination totale de la lignine |
| Rendement | Élevé (90 à 95 %) | Moyen (45 à 55 %) |
| Luminosité (après blanchiment) | Moyen | Haut |
| Utilisations typiques | Catalogues, papier journal, dépliants | Papier de bureau, emballage |
Après la réduction en pâte, les débris tels que les nœuds, l'écorce et le sable doivent être séparés pour éviter d'endommager l'équipement et une mauvaise qualité du papier.
Les nettoyeurs centrifuges font tourner la pâte à pâte à grande vitesse pour éliminer les contaminants denses comme les gravillons et les fragments métalliques.
Une pâte propre garantit une formation uniforme des feuilles et évite les cassures de papier causées par des restes de particules dures ou des mottes de bois.
Le blanchiment rend la pâte plus brillante et améliore l'apparence du papier final. La pâte chimique nécessite un blanchiment plus profond que la pâte mécanique.
Pourquoi blanchir ? La pâte non blanchie produit du papier foncé qui se décolore facilement, surtout à la lumière ou avec le temps.
Agents courants : le peroxyde d'hydrogène est doux, le dioxyde de chlore est très efficace et l'ozone agit rapidement mais coûte cher.
Différentes approches : La pâte mécanique est légèrement blanchie pour préserver le rendement ; la pâte chimique est entièrement blanchie pour plus de blancheur.
| Agent de blanchiment | Efficacité | Coût | Idéal pour |
|---|---|---|---|
| Peroxyde d'hydrogène | Modéré | Faible | Pâte recyclée ou mécanique |
| Dioxyde de chlore | Haut | Modéré | Pâtes chimiques kraft et sulfites |
| Ozone | Très élevé | Haut | Papiers spéciaux à haute luminosité |
Le raffinage prépare les fibres à mieux se lier en rendant les surfaces rugueuses et en les rendant plus flexibles et plus imbriquées.
Les fibres bien raffinées créent un papier plus résistant en formant des liaisons plus serrées et plus durables lors de la formation de la feuille.
Raffineurs à disques : des disques rotatifs à grande vitesse broient la pâte entre des plaques métalliques striées, ajustant ainsi la forme et la longueur des fibres.
Raffineurs coniques : utilisez des chambres à pression et en forme de cône pour trancher et comprimer la pulpe en fibres plus uniformes.
Un raffinage excessif coupe les fibres trop courtes, ce qui affaiblit la feuille, tandis qu'un raffinage insuffisant entraîne une mauvaise liaison des fibres et une texture rugueuse.
Un affinage approprié améliore la douceur du papier, sa résistance à la traction et son imprimabilité sans le rendre cassant ou irrégulier.
Le mélange aqueux de pâte est réparti uniformément depuis la caisse d' arrivée sur un treillis métallique mobile pour commencer à former la feuille de papier.
La gravité et l'aspiration éliminent la majeure partie de l'eau, laissant derrière elles un tapis de fibres humide prêt à être pressé.
Le tapis humide passe à travers de lourds rouleaux enveloppés de feutre pour extraire davantage d'eau et compacter les fibres ensemble.
Cela améliore la résistance de la feuille et prépare la bande à un séchage plus rapide sans endommager les liaisons des fibres.
Une série de cylindres chauffés évapore l'humidité restante, réduisant ainsi la teneur en eau à environ 5 % dans le produit final. Teneur en eau
| de l'étape | (%) |
|---|---|
| Après le formage | ~99 % |
| Après avoir appuyé sur | ~50 à 60 % |
| Après séchage | ~4 à 6 % |
Calandrage : Le papier passe entre des rouleaux lisses et chauffés pour aplatir sa surface et réduire les variations d'épaisseur.
Revêtement et dimensionnement : les surfaces peuvent être traitées avec des amidons, des argiles ou du latex pour améliorer la qualité d'impression et la résistance de l'encre.
Découpe et emballage : le rouleau de papier continu est découpé en tailles ou en feuilles faciles à gérer, puis emballé pour la livraison.
Les étapes de finition finales déterminent la texture, le grammage, la brillance et les performances du papier dans les applications d'impression ou de pliage.
La production de papier dépend d'un système coordonné de machines. Chacun réalise un travail spécifique dans la transformation du bois brut en papier fini. De l'enlèvement de l'écorce au lissage de la feuille finale, ces machines fonctionnent en séquence pour garantir que chaque feuille répond aux normes de qualité. Explorons les machines essentielles utilisées tout au long du processus.
Une écorceuse enlève l'écorce des bûches avant qu'elles ne soient déchiquetées. Cette étape est importante car les écorces peuvent provoquer des contaminations et endommager les machines en aval. À l’intérieur de l’écorceuse, les grumes tournent dans de grands tambours tandis que des jets d’eau aident à détacher et à dépouiller l’écorce. Une fois nettoyées, les bûches sont prêtes à entrer dans la déchiqueteuse.
La déchiqueteuse coupe les bûches écorcées en petits copeaux de bois uniformes plus faciles à traiter. Il utilise des lames tranchantes et rotatives pour trancher les bûches rapidement et efficacement. Les chips doivent être de taille constante pour pouvoir cuire uniformément dans les digesteurs ou s'affiner correctement lors de processus mécaniques. Des copeaux inégaux peuvent entraîner une mauvaise qualité de la pâte.
Le digesteur est au cœur de la fabrication de pâte chimique. Il cuit les copeaux de bois avec de la chaleur et des produits chimiques pour décomposer la lignine, libérant ainsi les fibres de cellulose. Les digesteurs se présentent sous deux formes : discontinus et continus. Alors que les digesteurs discontinus traitent une charge à la fois, les digesteurs continus fonctionnent sans arrêt, ce qui est idéal pour produire de gros volumes de pâte kraft solide.
Le pulpeur crée une pâte en mélangeant des fibres brutes ou du papier recyclé avec de l'eau. Des pales ou des rotors remuent le mélange, brisant les matériaux en fibres séparées. Il s'agit d'une machine clé pour les opérations de pâte de bois fraîche et de recyclage. Pour le papier recyclé, le pulpeur comprend souvent des étapes de désencrage qui permettent de nettoyer le papier usagé avant le raffinage.
Un raffineur modifie la forme des fibres et la texture de la surface, les aidant ainsi à se lier plus étroitement lors de la fabrication du papier. Il utilise des disques ou des cônes rotatifs pour couper et fibriller doucement les fibres. Le niveau de raffinage affecte directement la qualité du papier, de sa résistance à la qualité de son impression. Un raffinage excessif peut endommager les fibres et affaiblir le produit final.
La machine Fourdrinier forme la feuille de papier en étalant la pâte sur un grillage mobile. L'eau s'écoule à travers le maillage à mesure que le tapis de fibres se forme. Les boîtes sous vide sous le maillage aident à éliminer plus d'eau. Cette section détermine l'uniformité des feuilles et la répartition des fibres, ce qui est essentiel pour fabriquer des rouleaux ou des feuilles de papier lisses et cohérents.
Après pressage, le papier humide passe dans de grands séchoirs chauffés à la vapeur. Ces cylindres éliminent progressivement l'humidité jusqu'à ce que la feuille atteigne sa sécheresse cible. Ensuite, la feuille passe dans des calandres, des rouleaux lisses qui la compriment et la polissent. Cette étape ajuste l'épaisseur, la texture et la finition du papier selon que le produit est brillant, mat ou non couché.
Utilisé pour les livres, les documents de bureau et les papiers professionnels.
Surface lisse pour une absorption facile de l'encre.
Les types courants incluent le papier bond et le papier pour copieur.
Convient aux imprimantes, télécopieurs et photocopieurs.
Protège et présente les produits pendant l'expédition.
Comprend du papier kraft, connu pour sa solidité et sa résistance à la déchirure.
Utilisé pour emballer, amortir et remplir des boîtes.
Fabriqué à partir de matériaux doux et absorbants.
Comprend du papier toilette, des essuie-tout, des serviettes et des mouchoirs.
Conçu pour être doux pour la peau tout en offrant une grande capacité d'absorption.
Brillant : Idéal pour l’impression de photos, avec des couleurs vives et des détails nets.
Mat : Surface non réfléchissante, parfaite pour les impressions d’art et les documents lisibles.
Couché : utilisé pour les magazines, brochures et supports marketing de haute qualité.
Les tests de résistance à la traction mesurent la force que le papier peut supporter avant de se briser. Cette propriété est importante pour le papier utilisé dans les produits qui doivent résister à l’étirement, comme les emballages. Une résistance à la traction plus élevée garantit que le papier peut supporter des contraintes sans se déchirer.
Les tests de résistance à la déchirure déterminent la résistance du papier sous pression. Ceci est particulièrement important pour les produits tels que les sacs ou les enveloppes, où le papier peut être soumis à des forces vives. Une forte résistance à la déchirure aide le papier à conserver son intégrité pendant son utilisation.
Les tests d'opacité mesurent la quantité de lumière qui traverse le papier, tandis que la luminosité mesure la quantité de lumière qu'il reflète. Ces propriétés affectent l'apparence du papier, notamment pour l'impression. Une opacité et une luminosité plus élevées améliorent l’attrait visuel et la clarté des documents imprimés.
La douceur fait référence à la texture de la surface du papier, qui affecte la façon dont l'encre se propage. Un papier plus lisse permet des impressions plus claires et plus nettes, ce qui le rend idéal pour les produits imprimés de haute qualité. Les papiers ayant une surface plus rugueuse peuvent entraîner des problèmes d’absorption de l’encre et de clarté d’impression.
Testeur de traction : mesure la résistance et l'allongement du papier avant de le casser.
Elmendorf Tear Tester : évalue la résistance à la déchirure du papier dans des conditions contrôlées.
Mesureurs d'opacité et de luminosité : mesurez la transmission et la réflexion de la lumière pour la qualité visuelle.
Profileurs de surface : utilisés pour mesurer le lissé du papier, garantissant ainsi la qualité de l'impression.
| du défi | Description |
|---|---|
| Variabilité des fibres | Les variations dans la qualité et la composition des fibres affectent la résistance et la consistance du papier. |
| Contrôle de l'humidité et du séchage | La gestion des niveaux d’humidité est essentielle ; un excès d'humidité affaiblit le papier, tandis qu'une humidité insuffisante peut provoquer des fissures. |
| Usure et entretien des équipements | L'utilisation continue des machines entraîne une usure, nécessitant un entretien et des mises à niveau réguliers pour éviter les perturbations. |
| Consommation d'énergie et d'eau | Une consommation élevée d’énergie et d’eau est inhérente à la production de papier, ce qui présente des défis en matière de gestion des coûts et de durabilité. |
L'utilisation de fibres recyclées constitue une opportunité croissante dans l'industrie papetière. En incorporant des matériaux recyclés, les fabricants peuvent réduire les coûts et minimiser l'impact environnemental. Les progrès technologiques permettent désormais d’obtenir des fibres recyclées de meilleure qualité, ce qui en fait une option plus durable pour produire du papier sans compromettre la résistance ou la durabilité.
La technologie de raffinage et de formation continue d’évoluer, améliorant ainsi la qualité des produits papetiers. De nouvelles techniques de raffinage améliorent la liaison des fibres, conduisant à un papier plus résistant. Parallèlement, de meilleures méthodes de formation contribuent à créer des feuilles plus lisses et plus cohérentes, réduisant ainsi les défauts et améliorant l'uniformité du produit.
L'automatisation du contrôle des processus remodèle la fabrication du papier. En utilisant des données en temps réel, les systèmes automatisés permettent aux fabricants d'ajuster les paramètres de production tels que les niveaux d'humidité et la température. Cela se traduit par une meilleure cohérence, moins de défauts et une meilleure efficacité globale tout au long du processus de production.
Le processus de fabrication des pâtes et papiers comporte plusieurs étapes clés, notamment la préparation des matières premières, la réduction en pâte, le blanchiment, le raffinage et la fabrication du papier. Chaque étape est cruciale pour garantir un papier de haute qualité et une efficacité optimale. La maîtrise de ces processus est essentielle pour maintenir la cohérence des produits et répondre aux normes de l’industrie.
Avec des progrès tels que les fibres recyclées et l’automatisation, l’avenir de la fabrication du papier semble prometteur. Ces innovations amélioreront la durabilité et l’efficacité de la production, offrant ainsi des solutions plus respectueuses de l’environnement et plus rentables à l’avenir de l’industrie papetière.
La pâte est la matière fibreuse utilisée pour fabriquer du papier. Le papier est le produit fini obtenu en transformant la pâte en feuilles.
Le bois tendre fournit des fibres longues pour plus de résistance, tandis que le bois dur offre des fibres plus courtes pour une douceur et une meilleure imprimabilité sur le papier.
La pâte peut être blanchie à l’oxygène, au peroxyde d’hydrogène ou à l’ozone, réduisant ainsi l’impact environnemental et évitant les produits chimiques à base de chlore.
[1] https://www.pulpandpaper-technology.com/articles/pulp-and-paper-manufacturing-process-in-the-paper-industry
[2] https://extension.okstate.edu/fact-sheets/basics-of-paper-manufacturing.html
[3] https://www.princeton.edu/~ota/disk1/1989/8931/893104.PDF
[4] https://www.deskera.com/blog/paper-manufacturing-process-how-paper-is-made/
[5] https://www.vectorsolutions.com/resources/blogs/papermaking-process/
[6] https://www.draeger.com/Content/Documents/Content/pulp-paper-note-pdf-10780-en-us-2106-3.pdf
[7] https://www.slideshare.net/slideshow/paper-manufacturing-process/79334000
[8] https://www.youtube.com/watch?v=E4C3X26dxbM
