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  Vous êtes ici : Accueil > Base de connaissances > Histoire de nos métiers > De la fibre à la pâte à papier, 2000 ans d'évolutions > Le développement des pâtes chimiques Révision : 14 septembre 2006  
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De la fibre à la pâte à papier :
2000 ans d'évolutions
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Gérard COSTE - Ingénieur EFPG

Extrait du Bulletin de La Cellulose,
numéro spécial, 2005
Mise en ligne : Septembre 2006

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VI - Le développement des pâtes chimiques

Durant la deuxième moitié du XIXe siècle, d’autres grands procédés d’obtention de fibres à partir du bois par des procédés chimiques -- fabrication de pâtes chimiques -- sont également mis au point et permettent d’augmenter considérablement la solidité des papiers et par conséquent, leur vitesse de production.

En 1851, deux Américains Hugh Burgess et Charles Watt mettent au point le principe d'obtention de la pâte chimique à la soude [soda process] (cuisson à 150°C). Ce procédé est breveté aux États-Unis en 1854 et, la même année, a lieu la première fabrication industrielle de cette pâte en Angleterre. Cette technique qui utilise une cuisson alcaline de copeaux de bois, conduit à l’obtention d’une pâte écrue de couleur marron. Celle-ci ne peut pas être utilisée facilement pour la fabrication de papiers blancs destinés à l’impression et à l’écriture. Elle est donc dédiée, dans un premier temps, à la fabrication de papiers de pliage pour l’emballage. Jusque là, ce secteur est approvisionné essentiellement en papiers à base de paille.

Lessiveur sphérique
Figure 18 - Lessiveur sphérique

En 1857, un autre Américain, Benjamin C. Tilghman, en collaboration avec son frère Richard, initie à Paris des expériences pour obtenir une pâte chimique par un procédé acide [sulfite process]. Après de nombreux tâtonnements infructueux, il dépose en 1867 un brevet aux États-Unis sur l’obtention d’une pâte de bois résineux (sapin et épicéa) à partir d’une cuisson acide à base de bisulfite de chaux (SO3H)2 Ca.

La même année, Eckman en Suède et Mitscherlich en Allemagne mettent aussi en œuvre une fabrication industrielle de pâte chimique au bisulfite. La liqueur de bisulfite est obtenue en faisant barboter de l’anhydride sulfureux (SO2) dans une solution de lait de chaux Ca(OH)2. La pâte écrue obtenue après lavage est relativement claire, sa blancheur est de l’ordre de 60%. Elle est donc comparable à celle du papier journal utilisé de nos jours et elle est très rapidement utilisée telle quelle, en mélange avec de la pâte mécanique de meule, pour la production de papiers destinés à la presse et à l’édition. Pour des applications exigeant des papiers de qualité, elle est blanchie avec du chlorure de calcium ou de l’hypochlorite de sodium et mélangée à de la pâte de chiffons. À la fin du XIXe et au début du XXe siècle, la grande majorité des ouvrages imprimés sont à base de pâte mécanique et de bisulfite écru ou blanchi selon la qualité désirée. Le papier de ces ouvrages est fabriqué à l’aide de pâtes ayant de très faibles aptitudes à la conservation. Les bibliothèques et certains bibliophiles ont beaucoup de mal à les conserver en l’état et sont obligés de mettre en œuvre des traitements spécifiques tels la désacidification du papier.

En 1884 à Dantzig (Allemagne), Carl Ferdinand Dahl dépose un brevet sur un procédé de fabrication de pâte au sulfate [sulfate process]. Ce procédé évolue par la suite pour devenir le procédé kraft. Ce nouveau procédé d’obtention de pâte chimique serait dû à une opération tout à fait fortuite : lors d’un lessivage à la soude pour délignifier des copeaux de bois et de tentatives de régénération de la soude à partir de la liqueur résiduelle de cuisson obtenue, un sac de soude aurait été remplacé par erreur par un sac de sulfate de sodium (SO4 Na2). Ce dernier aurait généré du sulfure de sodium (Na2S) lors d'une réduction chimique en présence de matières organiques. La cuisson réalisée avec cette nouvelle liqueur régénérée (NaOH + SNa2) provoque alors des odeurs inhabituelles dues à la présence du soufre et à la formation de gaz malodorants, les mercaptans. Elle conduit également à l’obtention d’une pâte à papier écrue de coloration marron foncé, nettement plus marquée que celle obtenue habituellement par le procédé à la soude. C.F. Dahl a malgré tout la bonne idée d’utiliser cette pâte pour un tirage sur machine à papier et, à sa grande surprise, il obtient un papier très solide qu’il baptise kraft papier. Après plusieurs améliorations techniques, ce procédé est alors utilisé plus tard par certains papetiers scandinaves pour fabriquer une pâte à papier qui, raffinée dans un meuleton à haute concentration, permet de produire un papier pour sac très résistant, à l’origine de la renommée des papiers kraft scandinaves. La pâte obtenue par ce procédé se développe également en Amérique du Nord pour la fabrication de papiers (kraft liner) destinés à la fabrication du carton ondulé.

La croissance extraordinaire de la presse et de la production de livres tout au long du XIXe siècle ainsi que l'utilisation des pâtes de bois propulsent les équipements pour la fabrication de la pâte et du papier vers des tailles et des capacités de production démesurées. Le besoin en papier sans cesse croissant et l’augmentation de sa qualité induisent une consommation de pâte de bois grandissante. Parallèlement au développement de la pâte mécanique de bois (pâte mécanique de meule à l’époque) se déploie une industrie de pâte chimique de résineux au bisulfite (sapin et épicéa) afin de donner de la résistance mécanique aux papiers pour leur fabrication, leur transformation et leur usage. En vue de limiter les importations, on construit en France les deux premières usines de pâte marchande de résineux au bisulfite en 1908-1909 : la Fabrique Rouennaise de Cellulose et la Calaisienne des Pâtes à Papier. Ces sites industriels sont, à l’époque, implantés dans des zones portuaires pour traiter les bois importés essentiellement des pays nordiques, du Canada et de la Russie.

Le besoin de diversifier les matières premières et de trouver des succédanés aux chiffons, comme on disait à l’époque, entraîne l’émergence de l’utilisation de l’alfa.

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