Les nombreux débouchés et produits dérivés du bois rendent complexes l'analyse des différentes technologies idoines. Nous allons donc nous concentrer sur la fabrication de la pâte à papier et du papier. Toutefois, des avancées technologiques d'importance étant à prendre en compte, nous développerons également la technique de la rétification dans une seconde partie.

- Fabrication de la pâte à papier et du papier
- La rétification.
- Glossaire

La fabrication de la pâte à papier et du papier

Du nom latin papyrus, le papier est apparu en Chine vers 105 après Jésus Christ. Il se composait alors de vieux chiffons et d'corces rduits en bouillie. Le papier chiffon est connu en France depuis le XIème siècle. Toutefois, avec l'invention de l'imprimerie aux alentours de 1454-55 et son développement, la nécessité de trouver un procédé plus adapté se fit sentir et l'on eu bientôt recours aux végétaux fibreux tels que le coton, le lin ou le chanvre pour produire du papier. Cette tendance s'est poursuivie jusqu'en 1840 où un allemand du nom de Keller inventa la pte à bois. Quatre années plus tard, en 1844, le Canadien Charles Fenerty, alors âgé de 23 ans fut le premier à concrétiser ce procd par la fabrication d'une feuille de papier.

Avant de fabriquer le papier à proprement parlé, il s'agit tout d'abord de réaliser la pâte à papier.

Première étape : réalisation de la pâte à papier

Comme indiqué sur le dessin ci-contre, l'arbre n'est pas employé dans son intégralité pour la fabrication du papier. Seuls les "déchets" (dosses, délignures, copeaux, chutes, petites branches), qui n'entrent pas dans le circuit d'autres industries sont utilisés.

Selon le type de papier que l'on souhaite obtenir, les qualités physiques et chimiques requises par l'utilisation finale, les techniques de travail du bois sont différentes. En fait, quand on évoque l'idée du procd d'obtention de la pte à papier, il faut bien comprendre qu'il s'agit du procédé de sparation des fibres qui sont liées entre elles par la lignine; une substance organique qui imprgne la paroi des vaisseaux du bois et la rend rsistante, impermable et inextensible. Afin de séparer les fibres du bois, il convient donc de ramollir la matière soit en la chauffant, soit en utilisant certains produits chimiques. Selon le type de papier souhaité on aura donc recours à l'une ou l'autre des deux méthodes suivantes (mécanique ou chimique) ou à l'association des deux.

Source :
schéma inspiré du site web de l'Association des industries forestières du Québec (AIFQ)

La pâte mécanique reprsente environ un quart de la production mondiale de pâte à papier et est principalement produite en Amérique du nord. Elle est obtenue par l'crasement mcanique de rondins ou de copeaux et trouve un usage principalement dans la fabrication de papier journal.

Le procédé chimique, qui procure des pâtes plus résistantes représente approximativement les trois quarts de la production mondiale de pâte à papier. Il recouvre en fait deux techniques distinctes : la pâte au bisulfite et celle au sulfate (ou pte kraft). Toutes deux requièrent la cuisson des copeaux sous pression dans des autoclaves appelés lessiveurs ; la différence réside dans les agents employés pour séparer les fibres et retirer les éléments qui lient le bois comme la lignine, les rsines et les gommes. Une solution de soude caustique (hydroxyde de sodium) et de sulfure de sodium est utilisée pour la pâte au sulfate et une solution de bisulfite de chaux (bisulfite calcique) est utilisée pour la pâte au bisulfite. Cette phase porte également le nom d'étuvage.

Première étape : réalisation du papier à proprement parlé

Une fois la pâte à papier obtenue, il reste à fabriquer le papier en suivant la démarche schématisée ci-après :

Source : http://www.papyr.net/

Toutes les machines à fabriquer du papier sont basées sur le même principe. Il existe sept étapes différentes qui vont de la caisse de tête à l'enroulage, en passant par la presse et le séchage. La pâte (constituée de 99% d'eau) est pompée à l'intérieur de la caisse de tête qui alimente la chaîne. Cette dernière est constituée d'une courroie faite d'un maillage de plastique qui peut mesurer jusqu'à 35 mètres de long et être aussi large que la machine. Au fur et à mesure que la réserve de pâte s'en va de la caisse de tête sur la chaîne, l'eau s'écoule à travers le maillage. Le fin tapis créé par l'écoulement de l'eau laisse place à une feuille de papier encore humide, n'offrant qu'une résistance faible avant d'atteindre la fin de cette partie. La feuille passe ensuite à travers un certain nombre de cylindres, puis le papier est envoyé vers la partie "séchage" qui consiste en un grand nombre de cylindres qui sèchent le papier à une température de plus de 100°c. La partie située en dessous du séchage est la presse. A ce stade, une solution composée d'eau et d'amidon peut être ajoutée afin d'améliorer la surface du papier. A la fin du processus de séchage, le papier est "repassé" afin d'éliminer toutes ses imperfections. C'est la fin du processus de fabrication, le papier est désormais prêt à être roulé.

La retification

Le mot "rétification" est constitué de l'association de deux termes et de deux idées : réticulation et torréfaction. Ce procédé créé en 1995 consiste à pyrolyser du bois à une température environnant 200-250°C en vue de modifier ses caractères physiques et chimiques. Cette technique est applicable aux essences telles que le pin sylvestre, le pin maritime, le peuplier, l'épicéa, le hêtre, le frêne, le bouleau, le sapin et le châtaignier.

Une photo en exemple peut être consultée en cliquant sur le lien suivant.

Apports de cette technologie

Cette technologie va notamment permettre :
- de diminuer l'hygroscopie du bois,
- d'abaisser les couches d'équilibre hygroscopique à l'air humide,
- de diminuer le retrait volumique total dans un rapport de 30% à 60%,
- de réduire de manière substantielle la sensibilité aux agents biologiques de dégradation,
- d'accroître de manière importante la durabilité du matériau,
- d'améliorer pour certaines essences de façon significative la dureté brinell (30%) et la raideur,
- de fournir un procédé respectueux de l'environnement,
- de fournir un produit substituable aux bois tropicaux tels que le cèdre rouge ou le teck

Le processus

Après chargement dans le réacteur de rétification, l'enceinte est confinée et soumise à un balayage intense par un gaz caloporteur approprié. Plusieurs paliers intermédiaires sont nécessaires, en particulier pour obtenir une homogénéisation hygrothermique, la phase de transition vitreuse se produit à partir de 90° puis la phase de rétification proprement dite a lieu entre 230°C et 250°C et enfin la condensation qui est une phase de stabilisation par refroidissement.

Après extraction de la charge et stabilisation à température ambiante, les habituels tests de qualités permettent la réception du lot. Ses nouvelles propriétés sont alors définitivement acquises et le bois peut ensuite être usiné dans les mêmes conditions qu'un bois non rétifié.

Les débouchés

Les applications de cette technique sont très variées et incluent aussi bien les bardages que les portes et les fenêtres. Le domaine des jeux pour enfants paraît particulièrement intéressant. En effet, plusieurs pays tels que la Suisse, le Viêt-nam et l'Indonsie ont dj interdit l'importation et la vente de bois trait au CCA du fait de l'utilisation de produits pouvant être cancérigènes. En effet, le processus de CCA utilise des produits contenant du cuivre, du chrome et de l'arsenic (CuO2, CrO3, AsO5).

- Adresses Internet complémentaires concernant le bois rétifié

Ecole normale supérieure des mines de Saint-Etienne : industrialisation de la rtification
Ecole normale supérieure des mines de Saint-Etienne : la rtification du boiss
Media forest : le bois rétifié (article de juillet 1999)

Glossaire

Réticulation : transformation d'un polymre linaire en un rseau tridimensionnel afin d'obtenir de nouvelles proprits physiques.

Caloporteur : fluide qui circule dans une machine thermique en échangeant de la chaleur.