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Submitted on 15 Oct 2021
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La question des bois de papeterie
Jean Venet
To cite this version:
Jean Venet. La question des bois de papeterie. Revue forestière française, AgroParisTech, 1951, pp.763-767. �10.4267/2042/27835�. �hal-03380141�
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LA QUESTION DES BOIS DE PAPETERIE
Indice bibliographique: F 33.24
Depuis le milieu du siècle dernier le bois est devenu la matière première principale pour la préparation des pâtes à papier. Les be- soins en papier journal, papier d'impression, papier d'emballage, carton, sacs, sont considérables et augmentent d'année en année. La fabrication des panneaux de fibres (panneaux isolants ou bois re- constitué) et l'industrie chimique de la cellulose (textiles, matières plastiques, vernis, explosifs, etc..) absorbent, elles aussi, des quan- tités croissantes de bois. Pour tous ces usages, la France a besoin, chaque année, de plus de 5 millions de stères (en presque totalité des résineux et des feuillus tendres) qu'elle est loin de pouvoir trouver dans ses forêts. L'importation de pâtes étrangères est une solution coûteuse, car le déficit en bois à fibres est mondial. Il est donc im- portant d'augmenter nos ressources par voie de plantations. Le bois à fibres est d'ailleurs une culture à courte révolution. C'est aussi un débouché sûr, car, si d'autres utilisations du bois vont en déclinant, par suite de la concurrence du métal, de la pierre ou d'autres ma- tériaux, rien ne semble pouvoir remplacer le bois comme source im- portante de fibres cellulosiques.
La « fibre » cellulosique (qu'elle soit fibre de feuillus ou trachèide de résineux) possède une forme, des dimensions, des caractéristi- ques mécaniques précises. Sa paroi est formée d'une superposition de couches dans lesquelles les chaînes cellulosiques macromoléculai- res sont en grande partie orientées, diversement d'ailleurs d'une cou- che à l'autre, ce qui lui confère une certaine analogie avec les pan- neaux contreplaqués. La structure et les qualités mécaniques de ces parois sont en'relation avec l'essence, la station d'où provient le bois, l'épaisseur des accroissements annuels (les accroissements fins donnent de meilleures fibres que les accroissements larges, les fibres du bois d'été sont meilleures que celles du bois de printemps). La qualité du papier ou du dérivé chimique tiré de la cellulose dépend donc étroitement de la qualité de la fibre, du degré de cristallinité des celluloses ou de la longueur des chaînes macromoléculaires. Le bois à fibres ne doit donc pas être considéré comme un bois pour lequel seul compte la production en mètres cubes par hectare. La culture du bois à fibres implique le choix d'essences, de races, la connaissance des stations qui leur conviennent et l'application de
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règles de sylviculture, en particulier de méthodes d'éclaircie, ten- dant à obtenir des fibres à qualités mécaniques optima.
Voyons d'abord les principales méthodes permettant de « défi- brer » les bois ou d'en extraire les « fibres cellulosiques ».
Il existe trois groupes de méthodes industrielles :
Les unes font surtout appel à l'énergie mécanique, avec ou sans intervention de la vapeur d'eau sous pression, ce sont les méthodes mécaniques.
Les autres font appel à des solvants chimiques des produits non cellulosiques du bois, ce sont les méthodes chimiques.
Il existe enfin les méthodes mixtes qui font appel successivement à une action chimique et à une action mécanique, toutes deux limi- tées.
Méthodes mécaniques
a) La méthode la plus connue consiste à râper les rondins de boia sur des meules minérales refroidies constamment par un écoulement d'eau. On obtient ainsi la pâte dite mécanique, constituée par des paquets de fibres, plus ou moins brisées, encore incrustées de li- gnine. C'est donc une pâte de remplissage qui sert à diminuer le prix de revient des mélanges, mais au détriment de la solidité. Le papier journal, par exemple, en contient une forte proportion. Il faut environ ι kw pour fabriquer ι kg de pâte mécanique. Les dé- fibreurs sont discontinus ou continus et nécessitent une puissance énorme (2.800 CV pour une production de 50.000 tonnes par jour en continu). On comprend pourquoi ces usines s'installent de pré- férence auprès des chutes d'eau. Ce procédé convient aux bois ten- dres, à condition qu'ils ne soient pas trop riches en résine, car celle- ci encrasse les meules. On emploie de préférence des bois soigneu- sement écorcés blanc-blanc pour obtenir une pâte claire. 3 stères 1/3 . à 3 stères 1/2 de bois sec à l'air donnent environ une tonne de pâte mécanique sèche. Il n'y a qu'une très faible quantité de déchets. Les seules pertes de poids sont dues au séchage.
b) On prépare sous le nom de pâte brune une pâte destinée sur- tout à la cartonnerie. Les rondins sont ramollis à l'autoclave, pendant 6 à 8 heures, par de la vapeur à 3 à 5 kg de pression. Ils sont en- suite râpés mécaniquement sur des meules identiques à celles qui sont utilisées pour la pâte mécanique. Mais, ici, le ciment ligneux ayant été ramolli, les fibres se décollent les unes des autres et ne sont pas brisées comme précédemment. Elles restent cependant in- crustées de lignine. Les « fibres » ainsi obtenues sont plus résistan- tes mécaniquement, mais l'action de la vapeur chaude amène un dé- but de distillation du bois et des résines, et la pâte est plus ou moins fortement colorée en brun. Tous les bois peuvent être défibrés par ce procédé, mais l'opération nécessite, selon les essences, plus ou
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moins de vapeur et plus ou moins de force motrice. Le rendement est ici de Tordre de 65 à 70 %.
c) On peut rapprocher des méthodes ci-dessus la fabrication de la « laine de bois », étape de la fabrication des panneaux de fibres (isolants, mi-durs, durs ou extra-durs).
Le procédé dit du « Defibrator » comporte un ramollissement à la vapeur sous 10 à 15 kg de pression, du bois préalablement découpé en « copeaux » ayant au plus la grosseur d'un domino. Le bois, ainsi ramolli, passe dans un « defibrator » constitué essentiellement par deux disques portant des arêtes radiales; l'un des disques est ñxe et l'autre tourne à une distance du premier de Tordre de Tépaîs-
• seur d'une fibre. Les copeaux de bois arrivent par le centre du dis- que fixe, sont laminés entre les deux disques et sortent par la péri- phérie sous forme de « laine de bois ». Celle-ci est constituée par des fibres qui sont presque des fibres anatomiques, mais qui contien- nent toujours la lignine. Il faut environ 1 tonne 1/2 de bois pour faire 1 tonne de panneaux.
Le procédé dit du « canon » consiste à faire pénétrer, dans les copeaux de bois, de la vapeur sous 100 kg de pression et à les sou- mettre ensuite à une détente brutale dans un récipient à parois épais- ses appelé canon. Sous l'influence de la température très élevée ,1a lignine subit une dépolymérisation qui la rend capable de servir de liant entre les fibres, au même titre qu'une résine synthétique, quand on confectionne les panneaux. La détente fait éclater les copeaux de bois et sépare les fibres Tune de l'autre. Il faut 2 tonnes de bois environ pour faire 1 tonne de panneaux.
Les deux procédés ci-dessus s'appliquent à tous les bois. Ce n'est qu'une question de quantité de vapeur et de force motrice. Le pro- cédé au defibrator est plus rentable avec les bois tendres, mais n'est pas applicable aux bois durs. Ces deux procédés sont d'ailleurs in- termédiaires entre les procédés purement mécaniques et les procédés chimiques, car, à cause de la température élevée, la vapeur exerce sur le bois une véritable action chimique.
Méthodes chimiques
a) Le bisulfite de calcium constitue, avec la lignine, des compo- sés plus ou moins solubles et laisse à peu près intactes les fibres cel- lulosiques, qu'on peut ainsi isoler. Le bois est d'abord découpé en morceaux comme ci-dessus. Ceux-ci sont introduits dans des lessi- veurs de 200 à 300* m3 de capacité et traités par une lessive bisulfi- tique contenant un excès de SO2. La cuisson, sous 3 à 5 kg de pres- sion, demande 6 à 12 heures, suivant les bois. On obtient ainsi une pâte de couleur claire, facile à blanchir et d'excellente qualité. Le rendement est de Tordre de 1 tonne de pâte par 3 tonnes à 3 tonnes et demie de bois. Ce procédé est surtout employé pour les bois
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tendres. Il est applicable aux feuillus durs (on l'emploie depuis longtemps à l'étranger pour des bois comme le hêtre). Il peut être utilisé également, moyennant certaines précautions, pour des bois résineux comme le pin maritime dont on arrive à tirer une très belle pâte blanche.
b) La soude est un agent possible de délignification, mais elle dégrade certaines celluloses. Aussi emploie-t-on, en général, un mélange comportant principalement de la soude et du monosulfure de sodium (Na2 S), corps à propriétés réductrices, qui protège les fibres et améliore le rendement. Le monosulfure est fabriqué, dans les mêmes usines, à partir au sulfate de sodium qui a donné son nom à la méthode. Le procédé au sulfate convient particulièrement bien au pin maritime, dont on tire la pâte kraft qui donne des pa- piers d'emballage et des cartons particulièrement solides. Mais la délignification par la soude, en présence ou non de monosulfure, peut s'appliquer à toutes sortes de bois, la consommation de solvant étant, évidemment, plus ou moins forte.
La cuisson se fait, comme précédemment, mais dans des lessi- veurs de 50 m3 de capacité, pendant 6 à 8 heures et sous 7 à 10 atmosphères. Il faut environ 3 tonnes de papier pour obtenir une tonne de pâte.
c) D'autres agents peuvent servir à la délignification du bois, en particulier le chlore, mais on s'en sert surtout pour achever la déli- gnification des fibres.
Méthodes mixtes
On peut, soit délignifier partiellement les bois par action chimi- que (soude ou bisulfite) et achever mécaniquement le défibrage, soit défibrer le bois par un procédé mécanique et désincruster ensuite les fibres par un agent chimique (par exemple le chlore).
Ces méthodes peuvent, elles aussi, s'appliquer à tous les bois, mais fa consommation de force motrice et d'agent délignifiant varie et surtout la qualité des produits obtenus est très différente. Les rési- neux, les bois tendres, donnent de belles pâtes claires, utilisables en papeterie ou en cartonnerie. Des bois comme le chêne ou le châ- taignier non détanné donnent des pâtes grossières et foncées dont l'usage risque toujours d'être assez restreint. Notons que les cos- settes de bois de châtaignier, ayant été épuisées de leur tanin pour k fabrication d'extrait, donnent une pâte chimique, blanchissable, mais à fibres courtes, qui peut servir néanmoins d'appoint pour un papier d'impression.
Ce qui précède montre que le problème des bois de papeterie n'est pas uniquement soluble par la plantation d'épicéas et de pin maritime. Beaucoup d'autres essences peuvent convenir et ceci faci- litera la tâche du forestier à qui il est souvent impossible de cultiver des essences pures, söit parce que le sol se dégrade, soit parce que
LA QUESTION DES ßois DE PAPETERIE 767 de tels peuplements sont trop sensibles aux calamités (attaques de
parasites, tornades ou incendies).
Les résineux fournissent évidemment pour la papeterie une ma- tière de choix, grâce à leur bois homogène formé presque unique- ment de trachéides longues dont les parois, d'excellente structure, sont riches en cellulose.
Parmi les résineux, à côté des épicéa, sapin et pin maritime de- puis longtemps utilisés et appréciés et du pin sylvestre moins em- ployé, rien ne semble s'opposer à ce que des essences de reboise- ment comme le pin noir d'Autriche, le mélèze d'Europe, le mélèze du Japon, le douglas, puissent prendre place en papeterie, leur bois étant anatomiquement très semblable à celui des essences couram- ment utilisées. Des études sérieuses de laboratoire et des essais in- dustriels ont été réalisés.
On sait aussi que les feuillus tendres, comme les peupliers, voire même le bouleau, sont employés déjà depuis longtemps. Les avis sont plus controversés en ce qui concerne les aunes, le tilleul et surtout les feuillus durs. Nous avons vu des pâtes assez claires, pouvant très bien convenir pour la cartonnerie, préparées avec l'aune glutineux. Le hêtre donne à l'étranger des pâtes blanchies utilisées par l'industrie chimique. Des usines françaises préparent des pâtes à base de châtaignier avec lequel on fait un très beau papier d'im- pression à condition d'y adjoindre un peu de pâte de résineux. Le charme, qui est un bois de teinte claire, semble, à priori, utilisable, soit par une méthode mixte, soit par le procédé au bisulfite.
Il importe donc que les essais industriels soient poursuivis. Mais le problème n'est pas seulement un problème technique, c'est aussi un problème de prix de revient. La cellulose produite par telle ou telle essence doit l'être à un prix abordable. Les résultats des essais doivent, en tous cas être largement diffusés afin de renseigner le reboiseur. On hésite souvent à utiliser telle essence, culturalement intéressante, parce qu'on craint de ne pas trouver pour elle de dé- bouchés commerciaux. Son emploi en papeterie donnerait au re- boiseur une puissante certitude de vente.
J. VENET.
