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RÉSUMÉ
La machine à papier permet, à partir d'une pâte préparée à cet effet, de produire en continu du papier ou du carton. Elle est composée de trois parties principales : la partie humide, la section des presses et la sécherie. Cet article décrit en détail la machine à papier et ses organes de contrôle-commande. Puis il décrit plus succinctement les machines particulières que sont la machine à carton et la machine monocylindrique.
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André LEMAÎTRE : Ingénieur de l’École Française de Papeterie de Grenoble (EFPG) - Docteur-ingénieur en automatique - Coordonnateur du département Conseil et Expertises au Centre Technique du Papier (CTP)
INTRODUCTION
La machine à papier proprement dite va servir, à partir d’une matière première (ou pâte) préparée à cet effet (cf. ), à fabriquer en continu une feuille de papier ou de carton, d’une largeur donnée et correspondant à un cahier des charges bien défini (grammage, épaisseur, propriétés physiques et optiques données). Les vitesses atteintes par les machines modernes sont actuellement de 1 800 m/min (papier journal), voire 2 200 m/min pour les machines spéciales utilisées pour les papiers sanitaires et domestiques. Certains constructeurs de machines cherchent à augmenter les vitesses jusqu’à 2 500 m/min et plusieurs machines à papier pilotes tournent d’ores et déjà, au-delà de 2 000 m/min pour des sortes légères (journal). La laize (largeur) des machines peut atteindre 10 m, mais une augmentation de cette largeur est peu probable à court terme.
La machine à papier est composée de trois parties principales (figure 1) :
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la partie humide, constituée de la caisse de tête et de la table de fabrication. C’est dans cette partie que la feuille est formée puis égouttée, d’abord par gravité puis par dépression ;
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la section des presses, où la feuille va être essorée le plus possible, par voie mécanique ;
-
la sécherie où l’eau restante est éliminée par voie thermique (évaporation).
À la sortie de la sécherie, la feuille, à une humidité comprise entre 4 et 9 % (en masse), est stockée en bobines grâce à une enrouleuse. Avant cette ultime étape, qui constitue la fin de la machine à papier, la feuille peut subir un certain nombre de traitements supplémentaires en ligne : enduction, couchage, lissage, calandrage, etc. Toutes ces opérations qui apportent en général une valeur ajoutée au papier, peuvent bien sûr s’effectuer hors machine, sur des installations spéciales : coucheuses, calandres, supercalandres.
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5. Machines particulières
Dans ce paragraphe, on s’intéresse à deux types de machines particulières dans leur technologie :
-
la machine à carton ;
-
la machine monocylindrique pour les papiers « sanitaires et domestiques ».
Ces machines sont particulières car les papiers fabriqués se situent aux deux extrémités de la gamme de grammage : au delà de 200 g/m2 pour les cartons et au-dessous de 25 g/m2 pour les « sanitaires et domestiques ».
5.1 Machine à carton
La machine à carton est composée des mêmes éléments que la machine à papier normale, à savoir la formation de la feuille, la section des presses et la sécherie. La principale différence par rapport à la machine classique se situe au niveau de la formation de la feuille. Compte tenu du poids au m2 plus élevé (au delà de 200 g/m2), il est plus facile de fabriquer la feuille par assemblage de plusieurs jets : on peut ainsi utiliser différentes compositions fibreuses dans chacun de ces jets, pour optimiser le coût de fabrication et les propriétés physiques et optiques du carton final.
On distingue deux grandes familles de procédés de formation :
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les formes rondes : une forme ronde est composée d’une toile continue sur un cylindre rotatif immergé ou non dans un bain de pâte. La feuille se forme par égouttage (gravité ou caisse aspirante) sur la toile dans la partie supérieure du cylindre. Le jet est pressé par une presse leveuse et détaché de la forme par un feutre preneur. Les jets, issus de plusieurs formes successives dans le sens marche, sont assemblés à l’état humide (entre 10 et 12 % de siccité) ;
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les tables multiples : les machines à carton modernes sont composées de plusieurs tables plates, avec à chaque fois une caisse de tête classique et une table de formation avec les éléments d’égouttage habituels. Cela présente l’avantage par rapport aux formes rondes, d’avoir une meilleure qualité de formation de chaque jet. Les différents jets sont assemblés humides en général sur une table principale beaucoup plus longue que les autres. Les tables plates peuvent être remplacées dans certains cas par des formers double toile (figure 20).
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ANNEXES
D’après l’enquête annuelle de la revue « Pulp and Paper International » parue en juillet 2002, la production mondiale s’élevait en 2001 à 179 374 000 tonnes de pâtes à papier et à 318 147 000 tonnes de papiers et cartons (tableaux 1, 2 et 3).
La consommation annuelle par habitant varie d’un extrême à l’autre : si les États-Unis ont une consommation par habitant de 324 kg, la Chine n’en est qu’à 29 kg, malgré une place de deuxième producteur de papiers et cartons. Pour les pays de l’Union européenne, cette consommation varie de 83 à 295 kg selon les pays avec une moyenne à 220 kg.
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La fabrication du papier consomme de l’énergie...
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