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RECUPERATION ET RECYCLAGE DES PRODUITS PAPIERS-CARTONS EN FRANCE



LA FABRICATION DU PAPIER ET DU CARTON        PARTIE II


Le papier et le carton sont deux matériaux fibreux de composition identique. Le grammage de ces matériaux (en g/m²) permet de définir plus précisément le terme - « papier » ou « carton » - à employer. Le terme « papier » sera réservé aux matériaux fibreux à faible grammage.

1    LES MATIERES DE BASE


Le bambou, le chanvre, le lin, le bois sont les matières de base nécessaires à la fabrication du papier et du carton. On retrouve dans les fibres de ces végétaux un constituant commun : la cellulose. Cette substance est effectivement présente dans toutes les plantes supérieures 1 dans des proportions différentes :

  • 95 % dans le coton ;
  • de 60 à 90 % dans le lin et le chanvre ;
  • environ 50 % dans le bois.


La cellulose est un composant majeur du produit fabriqué (papiers, cartons et textiles) à partir de ces végétaux. Le produit fabriqué devient ainsi, du fait même de sa composition, une ressource cellulosique directement exploitable après sa récupération ; il ne faut pas chercher à extraire la cellulose du produit récupéré mais préparer son entrée dans un procédé de fabrication. L'utilisation de matériaux récupérés 2 est vite perçue comme intéressante par les fabricants de papiers-cartons. Au XIVe siècle, les vieux chiffons sont alors employés. Devenue très coûteuse, la fabrication du papier à partir de chiffons est désormais réservée à des produits finis luxueux. Actuellement, ce sont les déchets papiers-cartons qu’on tâche de récupérer. Abandonné ou destiné à l’abandon par son détenteur, le produit papier-carton devenu déchet papier-carton peut être collecté et trié en vue du recyclage.

Les matières de base consommées par l'industrie papetière française
Année 2000

Quantités (en milliers de tonnes)
Bois
8 715
Papiers et cartons récupérés
5 77

Source : COPACEL 3. www.copacel.fr

La première machine à broyer le bois s'est faite attendre jusqu'au début du XIXe siècle pendant la première révolution industrielle. Elle a permis l'utilisation de ce matériau pour la fabrication du papier-carton. Le bois va ainsi constituer la matière de base majoritaire de l'essor de l'industrie papetière jusqu'à aujourd'hui.

Les usines papetières françaises ne consomment que les sous-produits des autres activités liées au bois :

  • les déchets de scierie, 34 % ;
  • les houppiers, c'est à dire les cimes des arbres destinés aux charpentes et à la menuiserie, 34 % ;
  • les rondins des premières éclaircies, 32 %.

 

Source : CERIG. www.cerig.efpg.inpg.fr

L'industrie papetière s'insère donc aujourd'hui dans un cycle de valorisation matière des déchets et participe à la préservation du patrimoine forestier.

1.1    Le bois


Les fibres du bois sont composées de :

  • 45 à 50 % de cellulose. La cellulose est composée de macromolécules constituées par la polymérisation d'une molécule élémentaire : le glucose. La cellulose est ainsi constituée exclusivement de carbone, d'oxygène et d'hydrogène. Les macromolécules groupées parallèlement en faisceaux forment les filaments micellaires qui, rassemblés en grand nombre donnent naissance aux fibrilles. Ces dernières associées entre elles, forment les fibres. La cellulose est une substance peu sensible à la plupart des agents chimiques ;
  • 20 à 30 % d'hémicellulose. De composition chimique très voisine de la cellulose, elle est combinée à la cellulose et partiellement à la lignine. L’hémicellulose permet d'unir les filaments micellaires de cellulose pour former les fibrilles. L’hémicellulose est aisément dissoute dans de nombreux réactifs, notamment la soude ;
  • 20 à 30 % de lignine. La lignine est composée comme la cellulose et l'hémicellulose de carbone, d'oxygène et d'hydrogène. C'est une matière qui soude les fibres entre elles et confère aux plantes leur rigidité. Il faudra soit la dissoudre à l'aide de produits chimiques, soit l’assouplir par montée de température, afin d'extraire du bois des fibres cellulosiques souples et individualisées ;
  • d'autres substances présentes en faible quantité dans le bois mais qui vont influencer le traitement papetier : les matières résineuses, les matières minérales (calcium, sodium, potassium) et d'autres matières organiques.


Chacun de ces éléments est présent dans le bois dans des proportions différentes suivant la nature de celui-ci. L’industrie papetière française utilise les résineux et les feuillus respectivement à 62 % et 38 %.

Source : COPACEL. www.copacel.fr

1.1.1. Les résineux


Les résineux sont des arbres puissants, vivant en forêts denses, propres aux régions tempérées ou froides. On retrouve dans cette famille le pin, le sapin, l'épicéa, etc. Les fibres des résineux, particulièrement longues (2 à 4 mm) et résistantes, permettent d'obtenir un papier rigide.


1.1.2. Les feuillus


Le peuplier, le tremble, le charme, l'eucalyptus, le hêtre, le platane, le bouleau, etc. font partie de cette famille d’arbres. Les fibres végétales des feuillus ont une structure plus complexe que celles des résineux. Les fibres sont très diverses, soit par leur forme, soit par leur dimension. Elles sont dans l'ensemble plus courtes (0,8 à 3 mm) que les fibres des résineux et vont ainsi permettre la fabrication de papiers plus souples.


1.2    Les produits papiers-cartons récupérés


Les produits papiers-cartons récupérés contiennent les fibres cellulosiques issues des deux familles d’arbres principalement utilisées. Il s’agit d’une ressource en cellulose que l’industriel papetier ne doit pas chercher à extraire du milieu naturel contrairement à la cellulose constitutive du bois. Les fibres cellulosiques de récupération, obtenues à partir des papiers et des cartons récupérés auprès de leurs détenteurs, peuvent ainsi retourner dans le cycle de la production du papier-carton en remplacement total ou partiel des fibres cellulosiques extraites du bois.

Pour les membres de l’Association des Producteurs et des Utilisateurs de papiers et cartons Recyclés (APUR), un papier-carton recyclé est composé au minimum de 50 % de fibres de récupération. L’association APUR a créé une marque du même nom qu’elle gère et qu’elle contrôle. La marque est proposée aux producteurs et transformateurs de papiers-cartons à usage graphique principalement. Un logo indique la proportion de fibres cellulosiques de récupération utilisée dans le procédé de fabrication ou de transformation. Cela garantit l’authenticité de l’information donnée au consommateur. APUR fait contrôler ses membres afin de s’assurer de la conformité avec le cahier des charges de l’association.

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Afin de préciser le caractère recyclé du produit papier-carton, les industriels usent aussi de l’autodéclaration environnementale, « déclaration environnementale effectuée, sans certification par une tierce partie indépendante, par des fabricants, des importateurs, des distributeurs, des détaillants ou tout autre entité susceptible de profiter de cette déclaration ».

Source : norme NF ISO 14021.

Un symbole peut accompagner l’autodéclaration environnementale. De nombreux symboles existent sur le marché et les exigences relatives à leur utilisation sont spécifiées dans la norme NF ISO 14021 Autodéclarations : la promotion environnementale des produits.

Le symbole de la boucle de Möbius est largement répandu. L’utilisation de ce symbole n’est permise que pour deux significations bien différentes, soit « recyclable », soit « contient du recyclé ». Dans ce dernier cas, la teneur en fibres cellulosiques de récupération doit être indiquée à l’intérieur de la boucle.

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Remarque
La boucle de Möbius est déclinée sous d’autres formes pour des significations différentes. Un organisme allemand, le RESY (Recycling system), constitué de fabricants de papiers pour ondulé et de caisses cartons et de récupérateurs charge ces derniers de reprendre et de recycler tous les emballages de transport en carton ondulé marqué d’un logo spécifique, attestant l’adhésion au système. Opérationnel en Allemagne, on retrouve ce logo en France sur des emballages de produits importés (mobiliers, électroménagers, etc.).

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2    LA FABRICATION DES PATES


La préparation de la pâte à papier est l’étape précédant toute fabrication papetière. La pâte désigne ici la matière constituée de fibres cellulosiques en suspension fluide. Toutes les opérations sont effectuées en milieu aqueux pour assurer l’adhésion des fibres entre elles.

Ce chapitre ne prétend pas recenser l’ensemble des procédés de fabrication de la pâte à papier. Ces procédés sont très nombreux et peuvent différer les uns des autres uniquement par l’utilisation d’un produit différent ou la variation de la valeur d’un paramètre. Nous présentons ici les procédés les plus couramment utilisés.

2.1    La fabrication des pâtes à partir du bois


La préparation des pâtes à papier consiste en l'extraction des fibres cellulosiques du bois. Ces fibres cellulosiques sont dénommées fibres cellulosiques vierges, n’ayant jamais été utilisées auparavant pour la fabrication de pâtes ou de papiers-cartons.

Différents procédés permettent l’extraction des fibres. Les principales méthodes sont :

  • la méthode mécanique ;
  • la méthode chimique ;
  • la méthode mi-chimique qui combinent les autres procédés.

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Chaque pâte ou mélange de pâtes est destiné à un type précis de papier. Le choix de la méthode utilisée se fait donc en fonction du type de papier-carton à produire. Les natures de papier principalement fabriquées en France (cf. : II.5.1. La production française de papiers-cartons) explique ainsi la prédominance de la production des pâtes chimiques représentant près de 70 % des pâtes à papier vierges produites en France en 2000.

2.1.1. La fabrication des pâtes mécaniques


Sous l’appellation « pâtes mécaniques » est regroupé un certain nombre de pâtes dont le procédé de fabrication est majoritairement mécanique. Le bois est en effet « broyé », défibré au moyen de meules ou de râpes. Les pâtes conservent les éléments constitutifs du bois : cellulose, hémicellulose et lignine. Les pâtes mécaniques sont appelées pâtes à haut rendement 4 car les procédés permettent d'obtenir un très bon rendement du bois, de 90 à 95 %.

La méthode mécanique permet la production de pâtes peu résistantes, du fait du déchiquetage des fibres, mais d’une bonne opacité. Ces pâtes intègrent la fabrication :

  • du papier journal ;
  • du papier pour magazine ;
  • à moindre échelle des papiers à usage graphique (édition, bureau, écriture, enveloppe, affiche, imprimante) ;
  • du carton plat ;
  • des papiers sanitaires et domestiques.


Le procédé de base purement mécanique permet d'obtenir la pâte de meule, les autres procédés font intervenir des paramètres thermiques ou chimiques.

a. La pâte de meule

Le bois approprié à la fabrication de la pâte de meule est le bois des résineux car leurs fibres, plus longues que celles des feuillus, sont plus résistantes. Le bois est utilisé sous forme de rondins. Ces rondins sont râpés sur une meule abrasive ou défibreur. La chaleur dégagée aide au ramollissement de la lignine. La meule est humidifiée afin de :

  • la refroidir ce qui empêche le bois de brûler ;
  • laver sa surface et entraîner la pâte produite.


La pâte obtenue présente des fragments de fibres, toujours liés par la lignine, des bûchettes (gros éléments de fibres accolées), des fibres longues, des fibres courtes et des éléments fins.

Ce procédé de base peut être amélioré par action de la température et de la pression. On parle alors de pâte de meule sous pression. Ce procédé permet l'obtention d'une proportion plus importante de fibres longues.

b. La pâte de raffineur

Ce procédé convient mieux aux feuillus, les « agressions mécaniques » étant moindres que pour la préparation de la pâte de meule. L'obtention de la pâte de raffineur fait intervenir un procédé dérivé du précédent. Il consiste à réduire des rondins en copeaux dans une coupeuse. Le défibrage est réalisé à partir des copeaux dans des défibreurs à disques.

La préparation de la pâte de raffineur préserve mieux les fibres et la pâte ainsi obtenue se trouve moins dégradée que la pâte de meule.

c. La pâte thermomécanique

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Pour obtenir cette pâte, le procédé utilise le bois des résineux sous forme de copeaux. Ces copeaux sont étuvés à la vapeur ce qui facilite la séparation des fibres. Le défibrage a ensuite lieu dans un défibreur sous pression. Enfin, un raffinage à pression atmosphérique améliore la cohésion des fibres cellulosiques. Les pâtes ainsi préparées ont une proportion de fibres longues importante.

d. La pâte chimicothermomécanique

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Le procédé chimicothermomécanique contient pratiquement les mêmes étapes que le procédé thermomécanique. Ce qui différencie les deux procédés est l’exécution d’une imprégnation chimique en présence de soude et de bisulfite de soude à une température toujours supérieure à 100°C. Cet ajout chimique vise à faciliter le défibrage.

2.1.2. La fabrication des pâtes chimiques


Sous l’appellation « pâtes chimiques » sont regroupées les pâtes dont le procédé de fabrication fait intervenir des réactifs chimiques. Le bois est en effet « cuit » par différents procédés chimiques. La fabrication des pâtes chimiques consiste à éliminer tout ou partie des composants non cellulosiques 5. Les réactifs sont ainsi utilisés pour dissocier les différents constituants du bois, dissolvant la lignine et libérant les fibres de cellulose. Cette véritable extraction de la cellulose fait chuter le rendement du bois à 50 % environ.

La méthode chimique permet de conserver les fibres entières ce qui permet par la suite d’obtenir des papiers résistants. Cette méthode convient à la fabrication :

  • du papier kraft ;
  • de papiers impression-écriture ;
  • de certains papiers d'emballages.

La fabrication de pâtes chimiques est effectuée suivant :

  • le procédé alcalin (ou procédé kraft) ;
  • le procédé acide.


a. Le procédé alcalin

Le procédé alcalin est le procédé le plus communément utilisé. Les feuillus et les résineux peuvent être employés indifféremment pour ce procédé. On effectue la cuisson de copeaux de bois à une température de 100 à 175°C dans des lessiveurs continus ou discontinus. La durée de cuisson varie de deux à cinq heures suivant la nature du bois utilisé. Un agent de cuisson est incorporé dans ces lessiveurs afin de dissoudre les incrustants de la cellulose. Cet agent chimique est pour le procédé alcalin de la soude associé à du sulfure de sodium.

En fin de cuisson, la pâte est lavée dans des diffuseurs ou sur des filtres. Le filtrat constitue la « liqueur noire faible » qui contient la lignine dissoute associée aux réactifs de cuisson. Le classage de la pâte, qui sépare les gros éléments et la pâte, permet de dissocier les incuits de la partie fibreuse. Les impuretés lourdes (sable, gravier) sont éliminées dans la chaîne d'épuration.

Les caractéristiques de la pâte obtenue par ce procédé sont une bonne résistance mécanique, un bon indice de déchirure et une bonne longueur de rupture. Par contre, cette pâte sera plus difficile à blanchir qu'une pâte issue d'un procédé acide. Elle sera utilisée dans l'emballage, pour les papiers impression-écriture lorsqu'elle est blanchie ou encore en mélange.

b. Le procédé acide

Le procédé acide diffère du procédé alcalin par la nature de l’agent chimique utilisé pendant la cuisson de la pâte. Le réactif employé est du bisulfite d'ammonium ou de magnésium. Le lavage et le classage de la pâte sont ensuite effectués de la même façon que pour le procédé alcalin.

Le procédé acide (cuisson longue de cinq heures) donne au papier des caractéristiques mécaniques plus faibles surtout en déchirure, mais la pâte est plus claire, se raffine plus vite et se blanchit plus facilement sans chlore. Cependant, pour des raisons environnementales, elle n’est presque plus utilisée, sauf pour les papiers très raffinés comme les ingraissables, ou encore pour les ouates de cellulose car elle apporte souplesse, douceur et possède des qualités d'absorption.

2.1.3. La fabrication des pâtes mi-chimiques


Les pâtes mi-chimiques sont généralement produites à partir de bois de feuillus. Les copeaux de bois subissent un traitement mécanique de défibrage, un traitement chimique modéré et un traitement thermique (cuisson). Il se produit une extraction de la lignine. La délignification permet d’éliminer 50 % de la lignine du bois. Les pâtes mi-chimiques ont un rendement qui se situe entre 70 et 80 %.

La lignine, substance thermoplastique, permet à ce papier d’épouser la forme des cannelures pour la fabrication du carton ondulé (cf. : II.4.2. La fabrication du carton à partir de feuilles de papier). De plus, les pâtes mi-chimiques confèrent au papier une bonne rigidité et une bonne résistance à la compression ce qui est propice à la fabrication du carton ondulé.


2.2    La fabrication des pâtes à partir de produits papiers-cartons récupérés


La préparation des produits papiers-cartons récupérés a pour but la mise en suspension des fibres et l'élimination des contaminants présents. La phase de désencrage n’est pas systématique. Elle s’applique aux produits papiers-cartons récupérés encrés, dont la consommation par l’industrie papetière française ne représente qu’un tiers de la consommation totale de produits papiers-cartons récupérés (cf. : V.2.2.2. Utilisation selon les types de produits papiers-cartons récupérés).

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2.2.1. Le défibrage


Le défibrage dans l'eau des produits papiers-cartons récupérés a lieu :

  • soit dans un pulpeur. C'est une cuve cylindrique dans laquelle un rotor crée de fortes turbulences qui désagrègent les produits papiers-cartons récupérés. Des dispositifs adaptés (poire à pulpeur, sacs de décontamination) permettent une première extraction des contaminants dans le pulpeur ;
  • soit dans un tambour en rotation et légèrement incliné, facilitant ainsi l’évacuation des matières indésirables (plastiques, CD-Rom, détritus, etc.). Le tambour de l’usine Chapelle Darblay est actuellement le plus grand en activité en Europe avec une longueur de 28,5 m et un diamètre de 4 m. Il tourne à une vitesse de 13 tours/minute et peut traiter 1 300 tonnes de papiers-cartons récupérés par jour.


En sortie de pulpeur ou de tambour, une pré-épuration permet d'éliminer les impuretés grossières grâce à des tamis vibrants, des classeurs à fentes et à trous et des épurateurs centrifuges. L'épuration fine complète cette opération et permet d'éliminer les contaminants résiduels selon leur densité (dans des cyclones) ou leur dimension (par classage très fin).

Le défibrage des papiers-cartons encrés, même suivi d'une épuration très poussée ne permet d'obtenir qu'une pâte grise, plus ou moins foncée. L'utilisation de cette pâte dans la fabrication de certains papiers (papiers à usage graphique, papiers sanitaires blancs) n'est possible qu'en éliminant cette coloration due à l'encre.

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2.2.2. Le désencrage par flottation


Pour désencrer un papier il est nécessaire dans un premier temps de décrocher les particules d'encres. Ce décrochage est facilité lors de l'étape de défibrage. On agit pour cela sur différents paramètres :

  • la quantité et la nature des produits chimiques ajoutés (voir ci-après) ;
  • le pH ;
  • la température ;
  • le temps de contact ;
  • etc.


Les produits chimiques intervenant dans le désencrage de la pâte à papier sont les suivants :

  • la soude caustique est employée pour améliorer le détachement de l'encre en élevant le pH et en faisant gonfler les fibres ;
  • un surfactant permet de stabiliser les particules d'encre décrochées en solution et empêche qu'elles soient redéposées sur les fibres ;
  • le silicate de sodium séquestre certains ions métalliques présents dans l'eau (essentiellement les ions calcium et magnésium). En l'absence de ce produit, les ions métalliques formeraient des dépôts insolubles en réagissant avec le surfactant ;
  • le peroxyde d'hydrogène et un agent séquestrant sont utilisés pour maintenir un niveau de blancheur de la pâte. Celle-ci a tendance à jaunir du fait de l'action de la soude caustique sur la lignine. Le peroxyde d’hydrogène est un agent de blanchiment qui peut se décomposer sous l'action de métaux lourds en composés inutilisables pour le blanchiment. Un agent séquestrant est alors utilisé afin de capter les métaux lourds présents dans l'eau.


La principale technique utilisée pour la phase d'élimination de l'encre est le procédé par flottation. Le procédé repose sur les différences physiques et physico-chimiques superficielles des fibres et des particules d'encre. La suspension fibreuse est envoyée dans une succession de cellules à la base desquelles des bulles d'air sont injectées. En montant à la surface, ces bulles d'air se chargent des particules d'encres, séparées des fibres, qui se concentrent sous forme de mousses à la surface des cellules. Ces mousses sont raclées, aspirées puis évacuées vers l'installation de traitement des boues de l'usine.

Ces boues peuvent être récupérées et recyclées sous la forme d’un amendement calcique pour les sols agricoles. Elles sont fortement chargées en calcium provenant des substances introduites pour améliorer la blancheur et les qualités d’imprimabilité du papier. L’industrie papetière exploite ce sous-produit en le commercialisant afin de répondre en partie aux besoins de l’agriculture.

2.3    Les traitements de la pâte

 

2.3.1. Le blanchiment


Les pâtes à papier obtenues par les différents procédés sont plus ou moins écrues. Cet aspect peut convenir à la fabrication de certains papiers, notamment les papiers et cartons d'emballages. Pour d'autres usages, la couleur blanche du papier est souhaitée. Il s'agit des papiers destinés à l'impression-écriture, des papiers d'hygiène, de certains papiers et cartons d'emballages.

L’opération de blanchiment compte plusieurs étapes de traitements chimiques, plus ou moins nombreuses selon la blancheur exigée et le type de pâte traitée. Ainsi, les pâtes naturellement claires ne nécessitent qu'une à deux étapes alors que les pâtes naturellement foncées en exigent de six à sept.

Dans le cas des pâtes mécaniques, les traitements actuels sont réalisés à l’aide de composés non chlorés :

  • l'eau oxygénée ;
  • l'hydrosulfite de sodium.


Le principe consiste à modifier les groupements chromophores de la lignine permettant l’éclaircissement de la pâte. Mais ce procédé est réversible sous l’action de la lumière, ce qui cause le jaunissement des papiers, celui des journaux par exemple.

En ce qui concerne le blanchiment des pâtes chimiques, le problème est plus complexe car il faut dissoudre la lignine résiduelle. Le blanchiment consiste à mélanger la pâte dans un « mixeur » avec le réactif choisi puis à le faire réagir dans une tour de blanchiment. Après réaction, on extrait les jus de blanchiment et la pâte est lavée puis filtrée. Les réactifs utilisés sont :

  • des composés chlorés comme l'eau de Javel ;
  • des composés non chlorés comme le peroxyde d’hydrogène, l’oxygène et l’ozone.


En plus du traitement de blanchiment classique, la pâte à papier peut subir d’autres traitements visant à améliorer d’autres caractéristiques du papier.

2.3.2. Les traitements spécifiques


Beaucoup de papiers contiennent des adjuvants, introduits dans la pâte au niveau des cuviers de mélange, qui leur confèrent des propriétés particulières. Les adjuvants sont répartis en trois catégories :

  • les charges minérales ;
  • les adjuvants proprement dits ;
  • les agents de collage.


a. Les charges minérales

Ce sont des poudres fines (1 à 10 microns) et blanches, de kaolin (silice d'aluminium), d'oxyde de titane (pigment minéral de synthèse), de talc, etc. Ces charges améliorent l'imprimabilité et l'opacité du papier.

b. Les adjuvants

Ce sont des corps introduits en petite quantité pour améliorer :

  • la cohésion interne de la feuille. On utilise de l'amidon ;
  • la rétention des charges. On utilise des résines cationiques 6 ;
  • la blancheur du papier. On utilise des azurants optiques (corps synthétiques qui n'ont pas de couleurs propres) qui transforment en rayons bleus visibles une partie des rayons ultraviolets du spectre lumineux.


c. Les agents de collage

Ces agents permettent de tapisser la surface des fibres avec un dérivé hydrophobe. On utilise en général des résines naturelles ou synthétiques que l'on ajoute à la pâte raffinée. Ces agents font rouler les gouttelettes aqueuses sur le matériau cellulosique. Cela augmente la résistance mécanique du papier mouillé.


3    LE PROCEDE DE LA FABRICATION PAPETIERE


L’appellation « papier » désigne les matériaux fibreux dont le grammage est inférieur à 225 grammes par mètre carré 7; pour les grammages supérieurs à 225 grammes par mètre carré, le terme employé sera celui du « carton ».

Les pâtes obtenues par l'ensemble des méthodes sont :

  • soit acheminées directement vers la table de fabrication du papier. Dans ce cas, la pâte est dite « intégrée » ;
  • soit commercialisées sous forme de plaques solides contenant de 70 à 90 % de matière sèche vers les usines à papier, où elles sont remises en solution aqueuse dans des pulpeurs. Dans ce cas, la pâte est dite « marchande ».


La fabrication du papier se fait ainsi de différentes façons :

  • l’industrie fabrique elle-même la pâte à papier dont elle a besoin pour la fabrication papetière. Elle fait alors appel au marché pour se procurer les matières de base dont elle a besoin ;
  • l’industrie se fournit en pâte marchande vierge ou recyclée car elle ne dispose pas d’unité de fabrication de pâte à papier. Dans ce cas, elle fait appel au marché national ou à l’importation.

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3.1    La transformation de la pâte en papier

 

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Les pâtes, avant d'être envoyées sur la machine à papier, subissent d'abord un raffinage et une épuration.

L'opération de raffinage permet, par action mécanique sur les fibres en milieux aqueux, de modifier leurs caractéristiques, en particulier leur aptitude aux liaisons interfibres et donc à la résistance du papier. Une fois atteint le degré de raffinage voulu, la suspension fibreuse contenant plus de 99 % d'eau est envoyée dans des cuviers où on ajoute éventuellement des colles, colorants et charges. La suspension est épurée une nouvelle fois pour enlever par exemple les bouts de bois provenant des palettes de manutention. Elle est ensuite envoyée sur la machine à papier.

La suspension fibreuse est introduite dans la caisse de tête qui délivre un flot régulier sur toute la largeur de la toile de fabrication. Cette toile sans fin est animée d'un mouvement vibratoire, ce qui facilite la formation homogène de la feuille de papier. L'eau est évacuée à travers la toile par gravité et sous l'action d'organes d'égouttage (rouleaux, racles). En sortie de toile, le taux d’humidité est de l’ordre de 80 %.

Au niveau de la section des presses, la feuille qui a quitté la toile est comprimée entre une série de rouleaux recouverts de feutres absorbants. Cette opération permet d'augmenter la compacité et d'améliorer l'état de surface par action mécanique sur la feuille encore très malléable. Le taux d’humidité passe alors à 55 % à la sortie des presses.

La feuille de papier est acheminée dans la sécherie constituée de tambours de fonte chauffés. Elle est maintenue contre les sécheurs grâce à un feutre lourd ou une toile de séchage composée de coton et de fibres artificielles. Le taux d’humidité est ramené à 10 %, taux normal du papier sec.

Certains papiers peuvent subir des traitements spécifiques améliorant leurs caractéristiques mécaniques, leurs propriétés de surface, leur aptitude à l'impression, etc.

3.2    Les traitements de la feuille


3.2.1. Les traitements mécaniques


a. Le frictionnage

Le traitement consiste à sécher la feuille humide contre la surface humide d'un cylindre chauffé. Le papier est alors comprimé et frictionné. Ces papiers sont brillants sur une seule face.

b. Le calandrage ou satinage

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Ce traitement consiste aussi en une compression et une friction du papier mais ici le « repassage » est effectué sur des calandres. Ces calandres comprennent entre douze et vingt-quatre rouleaux alternativement faits de métal et de cellulose comprimée. Le papier est poli et brillant.

c. Le super calandrage ou glaçage

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Le papier peut subir un super calandrage (calandrage à hautes températures, hautes pressions et avec un nombre de rouleaux plus important). Ce papier est très brillant.

d. Le crêpage

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Le papier encore humide est décollé du cylindre à l'aide d'un racle. Le crêpage rend le papier plus doux, plus souple, plus élastique.

e. L’apprêtage

Ce sont des papiers qui sont passés à la lisse c’est-à-dire au travers un dispositif mécanique constitué de plusieurs rouleaux qui effectue une compression de la feuille. Ce traitement est réalisé en fin de sécherie afin d’obtenir un aspect plus uni et plus uniforme sur les deux faces.

3.2.2. Les traitements chimiques


a. Le couchage

On effectue un dépôt sur la feuille d’un mince revêtement de particules minérales (généralement de kaolin et de carbonate de calcium). Ce traitement améliore le rendu et la finesse des impressions.

b. La sulfurisation

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Après formation, le papier (composé d’un mélange de pâte au sulfate et au bisulfite) est trempé dans l’acide sulfurique. L’acide solubilise la surface des fibres de cellulose qui se soudent entre elles. Le papier est ensuite lavé à l’eau pure. L’acide présent dans les eaux de lavage est reconcentré et régénéré pour une utilisation future. Le papier sulfurisé a des propriétés d’imperméabilité aux corps gras, d’anti-adhérence ainsi qu’une très grande résistance à l’état humide.

c. Le paraffinage

Le papier souvent préalablement traité est soit enduit à sa surface soit imprégné de paraffine. Le papier paraffiné est utilisé pour l’emballage alimentaire pour ses caractéristiques adaptées : sans odeur ni goût et non toxique, ce papier représente une barrière pour les liquides et les vapeurs.

En fin de machine, la feuille de papier peut être enroulée en une bobine « mère » qui sera découpée en rames ou en bobines « filles » plus adaptées à une utilisation ultérieure du papier.

Le papier fabriqué peut ensuite être expédié sur les différents marchés ou être destiné à la fabrication du carton.


4    LA FABRICATION DU CARTON


L’appellation de carton est réservée aux matériaux fibreux de fort grammage, supérieur à 225 grammes par mètre carré. Le carton est par nature très proche du papier et les procédés de fabrication en sont similaires. Deux méthodes sont utilisées. Le carton est fabriqué :

  • soit à partir de pâte à papier avec ou sans addition d'autres substances ;
  • soit à partir de feuilles de papier.



4.1    La fabrication du carton à partir de pâte à papier


Ce carton est fabriqué suivant la méthode multijets. Cette méthode associe de trois à sept jets de pâtes de composition identique ou différente. Chaque jet fibreux est formé individuellement grâce à un dispositif autonome. L'association des jets se fait par pressage.

La feuille obtenue est envoyée dans la machine à carton qui comporte les mêmes sections qu'une machine à papier, mais elle est adaptée à de plus forts grammages. La fabrication consiste alors à rechercher le meilleur ensemble de propriétés spécifiques à l'utilisation du produit cartonné en combinant des jets de pâtes offrant par exemple une bonne imprimabilité sur la surface et une rigidité intérieure.

4.2    La fabrication du carton à partir de feuilles de papier


Le carton est obtenu par contrecollage de feuilles de papier sec au moyen d'une matière adhésive telle que l'amidon ou une résine synthétique. Une feuille de papier est enroulée autour d'un tambour jusqu'à l'épaisseur désirée puis on la coupe selon une génératrice. La production est effectuée feuille à feuille. La feuille de carton est ici homogène.

Un autre type de carton est obtenu par contrecollage de feuilles de papier : le carton ondulé est un matériau d'emballage composé de deux à sept feuilles de papiers pour ondulé. Sa fabrication correspond donc à une étape de transformation du papier. Ce carton comporte trois types de feuilles de papier :

  • les couvertures : feuilles planes extérieures qui assurent une résistance de l'emballage aux agressions mécaniques et climatiques et constituent un support d'impression ;
  • les médianes : feuilles planes intérieures ;
  • les cannelures : feuilles cannelées qui accroissent la rigidité, la flexion, l'élasticité à l'écrasement et la résistance à la compression.


Le carton ondulé est fabriqué sur une onduleuse en plusieurs étapes :

  • fabrication de la cannelure : le papier cannelure est ondulé entre deux cylindres cannelés sous l'effet de la température, de l'humidité, de la pression ;
  • fabrication du carton ondulé simple face : la couverture est appliquée sur les crêtes enduites de colle du papier cannelé. Le carton ondulé est acheminé vers des bobineuses ou vers la partie double face ;
  • fabrication du carton ondulé double face : un, deux ou trois ondulés simple face sont collés à une couverture pour former du carton ondulé double face, double-double face ou triple cannelure. Le carton ondulé est ensuite engagé sur une table chauffante pour la prise de la colle.

 

5    LA PRODUCTION ET LA CONSOMMATION DE PAPIERS-CARTONSEN CHIFFRES



5.1    La production française de papiers-cartons


La production de papiers-cartons s’élève en France à 9,6 millions de tonnes pour l’année 1999. Ce chiffre place la France au 4ème rang européen des producteurs de papiers-cartons derrière :

  • l’Allemagne (16,7 millions de tonnes) ;
  • la Finlande (12,9 millions de tonnes) ;
  • la Suède (10,0 millions de tonnes).


En 2000, la production française de papiers-cartons atteint 10,2 millions de tonnes soit 6,3 % de plus que celle de l’année 1999. Les principales catégories de papiers-cartons produites sont :

  • les papiers d’impression et écriture représentant 34 % de la production totale ;
  • les papiers pour ondulé destinés à la fabrication de carton ondulé, 33 % ;
  • le papier journal, 10 %.

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En ce qui concerne les papiers d’emballages, il faut noter que les quantités produites trimestriellement constituent, pour le Service des Etudes et Statistiques Industrielles (SESSI) au Ministère de l’Economie, des Finances et de l’Industrie, un des trois indicateurs des avancés de Production avec :

  • la consommation d’électricité dans la grande industrie ;
  • la production de ciments et liants.


Les secteurs observés sont les plus sensibles aux variations de la conjoncture. L’évolution de la production de ces papiers témoigne ainsi de la situation dans laquelle peut évoluer l’ensemble de la Production française.

5.2    La consommation française de papiers-cartons


Avec près de 10,9 millions de tonnes de papiers-cartons consommées en 1999, toutes sortes confondues, la France se situe au 3ème rang européen derrière :

  • l’Allemagne (17,1 millions de tonnes) ;
  • le Royaume-Uni (12,7 millions de tonnes).


En 2000, la consommation française de papiers-cartons atteint 11,4 millions de tonnes, soit 4,6 % de plus que celle de l’année 1999. La « photographie » de la consommation française permet d’observer plus précisément dans quelle mesure et pour quelles sortes de papiers-cartons, il est possible de les récupérer. Les principales catégories de papiers-cartons consommées sont :

  • les papiers d’impression et écriture représentant 41 % de la consommation totale ;
  • les papiers pour ondulé, 30 % ;
  • le carton plat, 10 %.

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Après avoir emprunté le ou les circuits de consommation qui leur sont propres, ces produits deviennent un gisement de déchets papiers-cartons potentiellement collectable que nous allons tenter d’apprécier dans une troisième partie.


1    Les plantes supérieures désignent des « plantes compliquées qui constituent la végétation la plus aisément visible des prairies, des champs et des jardins. » (Source : Petit Robert)
2    Les termes en gras italique sont définis en Annexe. Glossaire
3    Les organismes cités sont répertoriés en Annexe. Acteurs
4    Un rendement de 90 % signifie que 100 kg de bois permettent d’obtenir 90 kg de pâte.
5    Le taux de délignification, appelé indice Kappa, est une caractéristique importante, en particulier vis à vis du blanchiment.
6    Les résines cationiques sont des supports sur lesquels on greffe des groupements moléculaires chargés positivement.
7    Certains papiers « lourds » peuvent cependant atteindre 300 g/m². De la même façon, le grammage de certains cartons peut être inférieur à 225 g/m².