De nombreux procédés interviennent dans la fabrication des pâtes à papier et au cours du
recyclage. La première étape de la fabrication d’une pâte kraft vierge est la cuisson. Cette
première étude a permis d’étudier l’influence de ce procédé ainsi qu’un second paramètre de
la cuisson kraft : l’influence du degré de délignification des fibres ou indice kappa. Pour
étudier l’influence de ces deux paramètres sur la structure, la micromorphologie des fibres et
leur comportement lors de la formation du papier, des pâtes kraft écrues de différents indices
kappa (environ 50, 40 et 30), obtenus suivant des conditions de cuisson plus ou moins
différentes de copeaux d’Epicéa, ont été fabriquées (cf. Chap. Matériel et Méthodes).
Une deuxième étape très importante destinée à augmenter la cohésion du papier est le
raffinage. Une seconde partie de notre étude a consisté à raffiner les pâtes obtenues
précédemment à différentes intensités au moulin PFI selon la norme ISO 5264-2 :2002 afin
d’observer les effets du raffinage et de son intensité par rapport à la pâte initiale non raffinée.
La progression du raffinage a été contrôlée par mesure du degré Schopper-Riegler (°SR)
selon la norme ISO 5267-1 :1999 pour atteindre des degrés de raffinage de 25°SR, 35°SR et
45°SR (Tableau 4).
Kappa 50 Kappa 40 Kappa 30
R° PFI °SR R° PFI °SR R° PFI °SR
Brute 0 12 0 13 0 12
SR°25 5500 25 5000 25 4000 21
SR°35 8000 34 7500 34 6000 25
SR°45 10000 44 9500 41 8500 38
Tableau 4 : Tableau récapitulatif du raffinage des pâtes humides à différents indices kappa (R° PFI =
nombre de rotations au moulin PFI, °SR = degré Schopper-Riegler).
Pour la fabrication d’une pâte kraft vierge, ces étapes restent indispensables mais une autre
étape peut s’ajouter à celles-ci : le séchage. Tel est le cas d’une usine non intégrée ne
fabriquant pas sa pâte elle-même mais la recevant d’une autre papeterie sous forme de balles
séchées (pâte marchande). La pâte sèche doit alors être remise en suspension dans l’eau, dans
un pulpeur, afin d’obtenir une suspension fibreuse destinée au raffinage et à la fabrication du
papier. Le séchage est une étape non négligeable du point de vue de la modification interne
de la fibre de bois. Dans le cas de la fabrication d’une pâte recyclée, les papeteries reçoivent
des balles de papier de diverses origines et tous ces papiers ont donc également subi au moins
une étape de séchage de par leur première ou leurs multiples fabrications.
Dans notre étude, l’influence de cette étape a été évaluée par le séchage à l’air libre des pâtes
kraft obtenues après cuisson, jusqu’à un degré de siccité de 90%. Ces pâtes séchées ont été
réhydratées dans l’eau puis ont subi les mêmes étapes de raffinage que les pâtes non séchées
(Tableau 5).
Kappa 50 Kappa 40 Kappa 30
R° PFI °SR R° PFI °SR R° PFI °SR
Brute 0 18 0 18 0 19
SR°25 5500 25 5000 21 4000 27
SR°35 8000 34 8000 33 8500 35
SR°45 10000 42 10000 47 10000 46
Tableau 5 : Tableau récapitulatif du raffinage des pâtes séchées à différents indices kappa.
Le procédé de recyclage débute lorsqu’un papier va être désintégré en milieu aqueux pour
qu’une nouvelle feuille de papier soit fabriquée. Cette étape propre au recyclage a été étudiée
ici par la fabrication de formettes à partir des différentes pâtes kraft raffinées à plusieurs
degrés d’intensité. Ces premières formettes ont ensuite été désintégrées pour fabriquer, à
partir de chaque nouvelle pâte humide, de nouvelles formettes. Dans notre approche, le
procédé de recyclage a été reproduit par la fabrication des formettes à partir d’une pâte kraft
d’indice kappa connu n’ayant subi aucun raffinage, la désintégration de ces formettes dans
l’eau puis la formation de nouvelles formettes (Figure 31).
Toute la partie technique a été effectuée au CTP, en laboratoire. Ensuite, pour chaque étape
décrite ci-dessus, des essais physiques ont été réalisés sur des formettes d’une densité de
70g/m
2(2,36g) préparées à partir de chacune de ces pâtes selon la méthode Rapid-Köthen
(norme ISO 5269-2 :2004) afin d’établir leurs propriétés mécaniques. En parallèle, une étude
morphologique des fibres a également été réalisée sur chacune de ces pâtes grâce à
l’analyseur de fibres MorFi (Eymin et al., 2000) développé par le CTP, Techpap et l’EFPG
(Ecole Française de Papeterie de Grenoble) qui nous a fourni des indications quantitatives sur
les dimensions et le comportement des fibres en suspension ainsi que sur la diversité des
éléments fibreux constitutifs des pâtes. De plus, des échantillons de pâte kraft ont été prélevés
(Figure 31) pour effectuer des analyses visuelles des caractéristiques micromorphologiques
des fibres en MET. Pour cela, tous ces échantillons ont été soumis à la préparation nécessaire
à ce type de microscopie. Enfin, des corrélations ont été établies entre les propriétés
mécaniques du papier, les observations faites en microscopie électronique et celles réalisées
avec l’analyseur de fibres MorFi (Figure 31).
Pâte brute Raffinage Mise en formette
Séchage Réhydratation
Repulpage
Vieillissement
Pâte brute Raffinage Mise en formette
Pâte brute Raffinage Mise en formette Mise en formette
Repulpage
Pâte brute Raffinage Mise en formette Mise en formette
Plan des expériences
Prélèvement et observation au MET Essais physiques
Analyses MorFi
Pâte brute Raffinage Mise en formette
Séchage Réhydratation
Repulpage
Vieillissement
Pâte brute Raffinage Mise en formette
Pâte brute Raffinage Mise en formette Mise en formette
Repulpage
Pâte brute Raffinage Mise en formette Mise en formette
Plan des expériences
Prélèvement et observation au MET Essais physiques
Analyses MorFi