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cerig.efpg.inpg.fr |
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Consommables > Le matériau papier 2-2 |
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Avril 1999 |
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Chapitre 2 - La fabrication
(suite)
I. La fabrication de la pâte
et ses différents types
II. De la pâte à la feuille
III. Les différents traitements de la
feuille
IV. La finition
II. De la pâte à
la feuille
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chapitre
Afin d'optimiser les caractéristiques de chacune des
pâtes pour obtenir des papiers à usage très
spécifique, il est nécessaire de mélanger
parfois jusqu'à quatre ou cinq sortes de pâtes.
Différents stades sont ensuite nécessaires avant
d'obtenir un feuille de papier :
II 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).
II 2. Machine - Partie humide
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chapitre
- 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.
II 3. Machine - Partie sèche
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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.
III.
Les différents traitements de la feuille
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chapitre
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.
III.1 Traitements physico-chimiques
Ces différents traitements sont tous destinés
à améliorer l'état de surface d'un papier
afin d'obtenir une bonne imprimabilité et un bon rendu
des couleurs. Il s'agit de déposer en surface et éventuellement
à l'intérieur du papier ou du carton un enduit destiné
:
- à boucher la surface du papier qui est en sortie
de machine très rugueuse et macroporeuse
- à améliorer sa blancheur et son aspect (mat ou
brillant).
Ces traitements apportant à nouveau de l'eau à
la surface du papier, il faudra rajouter une étape de séchage.
- Le papier surfacé
Papier surfacé en film ou size-press
2 à 3 g/m2 d'amidon, G=2000X
Photo IRFIP/EFPG
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La majorité des papiers Impression-Ecriture destinés
à l'impression offset ainsi que quelques papiers d'emballage
dont on voudrait améliorer les caractéristiques
de solidité et de rigidité sont enduits en film-press
(en surface uniquement) ou en size-press (en surface ou en interne)
d'une sauce d'amidon. Celle-ci, déposée à
environ 0,5 à 3 g/m2, améliore la cohésion
de surface indispensable lors de l'impression offset qui utilise
des encres à fort tirant. La main et la perméabilité
du papier diminuent avec ce surfaçage.
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- Le papier pigmenté
Papier pigmenté, 4 à 8 g/m2
d'amidon, liants et pigments
G=2000X Photo IRFIP/EFPG
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Le traitement est le même que le précédent,
mais les sauces sont d'une part plus concentrées et peuvent
contenir en plus de l'amidon des pigments ou des liants. La film-press
permet de déposer une couche plus épaisse, de l'ordre
de 3 à 8 g/m2 et par face.
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- Le papier couché
Un papier couché est un papier qui reçoit un
dépôt supérieur à 7-8 g/m2 et
par face, d'une couche composée de pigments, liants et
adjuvants. Il peut être nécessaire de faire un pré-couchage
en film-press, et le couchage se fera avec divers systèmes
d'enduction.
Papier couché moderne, 10-12 g/m2
et par face
G=1400X, Photo IRFIP/EFPG
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La photo ci-contre montre parfaitement sur une coupe d'un papier
couché le bouchage des pores effectué par la couche.
La couche est fine mais suffisante pour recouvrir les fibres.
La photo ci-dessous montre un papier dont la couche est largement
plus épaisse.
Papier couché classique, 20g/m2et
par face
G=1400X, Photo IRFIP/EFPG
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III.2 Traitements physiques/mécaniques
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Ces traitements mécaniques sont destinés à
modifier les caractéristiques physiques de surface (lissé,
brillant), l'épaisseur ou l'aspect (crêpage) de la
feuille.
- Le papier frictionné
Lorsqu'on cherche à avoir un aspect brillant sur une
seule face, le papier passe, environ aux 2/3 de la sécherie,
entre un cylindre métallique de gros diamètre (cylindre
frictionneur) et un petit cylindre en caoutchouc revêtu
d'un feutre, qui fait adhérer la feuille au cylindre frictionneur.
L'aspect brillant ou glacé est obtenu en remouillant si
nécessaire la surface à glacer. Cette méthode
est utilisée par exemple pour les cartons de boîtes
pliantes ou pour les extérieurs d'emballage.
Ce cylindre permet de lisser le papier sans diminuer l'épaisseur
(sans l'écraser).
- Le papier apprêté
Ce type de papier passe dans une lisse constituée
de rouleaux durs et disposée en fin de machine. Elle améliore
l'état du papier en l'écrasant, mais on ne l'utilise
que pour les papiers bas de gamme (journaux, couverture, PPO)
- Le papier satiné
Ce papier passe dans une calandre ou supercalandre ou encore
"Gloss calandre". Ces traitements, effectués
hors machine, consitent à faire passer la feuille de papier
entre plusieurs cylindres dont on fait varier les duretés
et les températures.
La calandre sera constituée au moins d'un cylindre
dur et d'un rouleau déformable. L'action est une association
de pression et de frottement sur la feuille puisque les cylindres
ont des vitesses de rotation différentes, et le lissage
se fait du côté du cylindre dur. La calandre améliore
le lissé.
La supercalandre est constituée d'une alternance
de rouleaux durs et déformables (jusqu'à 20). Le
lissage est plus important et on augmente le brillant, mais on
perd également de la main.
La "Gloss calandre" possède un rouleau
chromé chauffé à la vapeur à 200
°C sur lequel le papier est appliqué par l'intermédiaire
de rouleaux durs. Cela permet de ne pas perdre trop de main tout
en augmentant le lissé et le brillant.
- Le papier crêpé
C'est un papier qui a des propriétés de douceur
et d'absorbance, obtenues grâce au décollement de
la feuille du cylindre sécheur par un racle puis l'enroulement
se fait à une vitesse légèrement inférieure.
IV.
La finition
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Le bobinage
En fin de machine, le papier est enroulé sur des bobines
mères, qui peuvent peser suivant la laize de la machine
jusqu'à 40 tonnes et à un rythme pouvant atteindre
une bobine par demi-heure.
Ces bobines doivent être ensuite recoupées au bon
format pour le client.
La mise au format
- Bobines
Les bobines mères sont déroulées et
refendues en bobines filles, avec les caractéristiques
demandées par le client (longueur, diamètre, tension
régulière, tranche sans poussière, mandrin
conforme, traçabilité, collures visibles). Les
bobines peuvent être expédiées telles quelles
chez l'imprimeur (rotatives) ou chez le transformateur.
- Feuilles
Les bobines filles sont transformées en feuilles ou format
avec une largeur et une longueur déterminées et
précises. Les feuilles sont empilées, équerrées,
comptées en rames (grand format pour les imprimeurs) ou
ramettes (petits formats pour la bureautique) comprenant 500
feuilles.
