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RÉSUMÉ
L’objectif principal du procédé de calandrage est d’améliorer les propriétés d’usage et d’imprimabilité d’un papier, en modifiant son état de surface et sa structure. La bande de papier est compressée entre des rouleaux pendant un temps court. Différents types de calandre existent. Les variables sont les rouleaux (permettant la compression du papier), le nombre de nips (zone de pincement de la feuille) et le positionnement. C’est le type de papier qui détermine le calandre utilisé (supercalandre, soft calandre, calandres multinips, calandres à nip élargi). Deux sortes de rouleaux peuvent être choisis pour les calandres : les durs, métalliques, qui autorisent la chauffe ; et les élastiques, en fibres naturelles ou polymères.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Didier CHAUSSY : Professeur des universités Grenoble INP – PAGORA
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David GuÉRIN : Docteur ingénieur Centre Technique du Papier (Grenoble)
INTRODUCTION
Le procédé de calandrage permet d'améliorer les propriétés d'usage et d'imprimabilité des papiers. Lors de cette opération, la bande de papier est comprimée entre au moins deux rouleaux (qui peuvent être chauffés), sous une forte pression (quelques dizaines de MPa), pendant un temps court (généralement moins de 1 ms). Ce traitement mécanique peut s'effectuer en ligne, comme une opération unitaire du procédé de fabrication du papier, ou hors ligne, comme une opération séparée, en marge de la machine à papier. Le calandrage améliore ainsi l'état de surface du papier (lissé et brillant), modifie la structure (porosité) et les propriétés mécaniques du support à calandrer.
Pour répondre aux critères de qualité des papiers, sans cesse plus exigeants, et à l'augmentation de la vitesse de production du papier, le matériel utilisé pour le calandrage s'est particulièrement développé au cours des vingt dernières années. Cet article passe donc en revue les types de calandre existants et leurs applications, ainsi que les caractéristiques des différents rouleaux de calandre.
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1. Fabrication du papier et calandrage
La plupart des papiers et des cartons sont calandrés. L'objectif principal du calandrage est d'améliorer l'aspect et l'imprimabilité du papier en modifiant son état de surface. Cependant, les calandres peuvent aussi être utilisées pour réguler les profils (d'épaisseur, d'humidité...) de la feuille de papier dans le sens travers.
Il existe différents types de calandre suivant la nature des rouleaux, le nombre de nips (la zone de pincement de la feuille entre deux rouleaux de la calandre est souvent appelée « nip » dans le langage papetier) et le positionnement dans la ligne de fabrication du papier (en ligne, à la suite de la machine à papier ou de la coucheuse ou hors ligne). Le type de calandre est déterminé par la nature du papier fabriqué. Les paramètres de calandrage (pression, vitesse, température, humidité du papier) sont alors adaptés pour obtenir les propriétés requises à son utilisation (voir [BM 7 411]).
Le calandrage est la dernière étape de la fabrication du papier permettant de modifier ses propriétés. Cette opération nécessaire et coûteuse n'a pourtant pas connu beaucoup d'innovations véritables entre 1960 et 1980, tandis que les machines à papier et les coucheuses progressaient sans cesse. Ainsi, leurs vitesses ont augmenté alors que celles des calandres stagnaient et pour certains types de papier, il faut dans certains cas deux calandres pour une seule machine à papier. Cependant, à l'heure actuelle les développements récents des calandres (performances des revêtements polymériques, évolution des systèmes de transmission et de régulation) permettent d'obtenir des procédés de calandrage fonctionnant à des vitesses comparables à celles des machines à papier (tableau 1). Toutefois, ces matériels nécessitent toujours des temps d'arrêt de maintenance importants qui réduisent considérablement leur productivité. Notons aussi que ces matériels de haute performance représentent un investissement initial élevé (quelques dizaines de millions d'euros).
Les fabricants de calandres ont donc amélioré leurs matériels afin...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - TOURETTE (E.) - Étude mécanique et physico-chimique du contact rouleau-papier lors du calandrage. - Thèse de doctorat de l'École des mines de Paris, Spécialité Science et Génie des Matériaux, p. 223, 14 déc. 2007.
-
(2) - PEEL (J.D.) - Developments in Calendering Technology. - Pira Press, Leatherhead, p. 80 (1990).
-
(3) - HESS (H.) - Soft Calenders-Can They Replace Supercalenders and Still Meet Technological Requirements ? - Dans : « Proceeding du 1991 TAPPI Finishing and Converting Conference », TAPPI Press, Atlanta, USA, p. 79-90 (1991).
-
(4) - DRIER (T.O.) - The Calendering of Blade Coated Papers. - Dans : « Proceeding du 1990 TAPPI Blade Coating Seminar Notes », TAPPI Press, Atlanta, USA, p. 247-249 (1990).
-
(5) - STEFFNER (O.), NYLUND (T.), RIGDAHL (M.) - Influence of the calendering conditions on the structure and properties of woodfree paper – A comparison between soft nip calendering and hard nip calendering. - Dans : Nordic Pulp and Paper Research Journal,...
ANNEXES
1 À lire également dans nos bases
LEMAITRE (A.) - Procédés papetiers – Machines à papier. - [J 6 902] base Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique (2003).
HAUT DE PAGE
ISO 8791-4 (2007), Papier et carton – Détermination de la rugosité/du lissé (méthodes du débit d'air) – Partie 4 : Méthode Print-surf
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs
Küsters https://www.andritz.com/nonwoven-textile-en/locations/kuesters-gmbh
Voith http://www.voithpaper.com/index_e.php
Metso https://www.mogroup.com/fr/
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