EMPLOI DU BOIS DANS LA FABRICATION DU PAPIER

Le bois est devenu depuis une dizaine d’années incontestablement le plus important succédané des chiffons.

L'idée d’employer la partie fibreuse du bois pour en fabriquer du papier est assez ancienne. Dès l’année 1801, Mathias Koops prit en Angleterre un brevet qui fait date historique et dans lequel il déclare que l’on peut fabriquer du papier avec de la paille, avec les déchets de chanvre et de lin, enfin avec diverses sortes de bois et d’écorces, en les trempant ou en les faisant bouillir dans l’eau, à laquelle on ajoute dans certains cas de la potasse ou des cristaux de soude.

Aujourd’hui, l’industrie prépare trois espèces de pâtes à base de bois; on les désigne sous les noms suivants :

Pâtes mécaniques ;

Pâtes chimiques;

Pâtes demi-chimiques.

Ptites mécaniques. — Cette expression consacrée par l’usage industriel est évidemment impropre, et nous partageons entièrement sur ce point l’opinion de M. Hoffmann.

Le bois défibré, à quelque degré de finesse qu’il soit réduit, n'est en réalité que du bois divisé, dont les fibres sont toujours recouvertes de leurs substances incrustantes.

En désignant ce produit industriel par la dénomination de bois défibré, on en indiquerait clairement le mode de fabrication. Sous la désignation de pâte de bois, on peut le confondre avec la cellulose de bois ou bien avec la pâte préparée chimiquement.

Le nom scientifique de cellulose donné à la pâte chimique de bois n’est pas plus juste, puisque la pâte de bois, de coton ou de paille, et en général de toutes les fibres pures, peut avoir droit à la même dénomination.

Il serait d’autant plus nécessaire de se servir de dénominations plus exactes

qu’on ne peut prévoir aujourd’hui quelles autres matières pourront fournir encore des fibres pour la fabrication, ni quelles seront les distinctions à établir entre les pâtes employées actuellement et celles que l’avenir pourra faire découvrir.

On s’accorde à reconnaître aujourd’hui que l’invention de l’appareil ayant fonctionné d’une façon pratique pour la préparation de la pâte de bois mécanique est due à l’allemand Relier, mais la machine en elle-même porte le nom de Vœlter.

La pâte mécanique a généralement la fibre très courte. Elle est douée d’une très faible énergie au feutrage; il s’ensuit qu’on ne peut l’employer pour la fabrication des papiers devant être à la fois fins et solides. En revanche, cette pâte est d’un prix de revient minime, ce qui fait quelle est très employée dans la confection des papiers ordinaires.

La fabrication est fort simple; elle est entièrement mécanique ou à peu de chose près. Il s’ensuit aussi qu’elle exige des forces motrices considérables, car un cheval-vapeur ne produit guère qu’une dizaine de kilogrammes de pâte sèche par 24 heures.

Une des premières usines travaillant le bois mécaniquement fut établie en Allemagne par M. Vœlter en 1865. Depuis, et surtout après l’exhibition qui fut faite de ce système à l’Exposition universelle de 1867, ce mode de fabrication se répandit rapidement. La Suède et la Norvège surtout virent dans l’application de ce système un moyen lucratif d’exploitation pour leurs immenses forêts, et de nombreuses papeteries ou plutôt des fabriques de pâte se montèrent dans ces contrées.

Nous verrons plus tard quelle est l’importance actuelle de cette industrie dans les pays Scandinaves.

Dans la fabrication de la pâte mécanique, le bois n’étant soumis qu’au défibrage par une meule, toute la matière constitutive du bois reste dans la pâte, qui conserve sa dureté. Cette matière, pressée et séchée, se délaye souvent avec difficulté et donne fréquemment lieu à la formation de boutons, de sorte que les papiers d’impression qui en renferment mettent assez promptement hors de service les caractères d’imprimerie.

Les essences de bois le plus fréquemment employées sont le sapin, parce qu’il est en grande quantité, puis le bouleau, le tremble, le platane, à cause de la blancheur naturelle des pâtes qu’ils produisent.

Le procédé Vœlter consiste à râper du bois continuellement mouillé, appuyé parallèlement à ses fibres, contre la surface cylindrique d’une meule en grès.

Le dèfîbreur est une meule de grès qui doit user et désagréger les fibres ligneuses.

Viennent ensuite une série de tambours garnis de toiles métalliques de plusieurs numéros, séparant les fibres par un tamisage dans l’eau.

Enfin, un raftineur a pour but de convertir les pâtes des numéros inférieurs en pâtes affinées.

L’opération est conduite comme suit :

Le bois étant au préalable débité en tronçons d’environ 35 centimètres de long, est ensuite écorcé, puis porté au défibreur.

188 ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE

Le défibreur comprend une meule en grès ayant environ lm,200 de diamètre sur 0m,40 d’épaisseur.

L’axe de cette meule est généralement horizontal; sa vitesse est d’environ 150 tours par minute. Comme nous l’avons dit précédemment, la force absorbée par cet outil est considérable; une machine Vœlter absorbant 50 chevaux-vapeur ne produit pas plus de 500 kilogrammes de pâte sèche par jour.

La meule défibreuse tourne entre deux bâtis consolidés par des entretoises. Des parois pleines encadrent la meule et constituent des chambres où se placent les bois à défibrer. La meule tournante forme le fond de ces chambres.

Des sabots en fonte et en bois fixés à l’extrémité de tiges filetées s’avancent lentement et pressent les morceaux de bois contre la meule; ces sabots reçoivent leur mouvement de progression de la meule elle-même par l’intermédiaire d’une vis sans fin et d’un écrou. Un autre défibreur à axe vertical avec pression à levier est représenté figure 104. Enfin, la figure 105 représente un nouveau

Fig. 104.

défibreur appelé tangentiel, construit par MM. Escher Wyss, qui produit une pâte à longue fibre très recherchée pour la fabrication des cartons-bois de première qualité et les papiers d'impression. La pâte ainsi produite peut alors lutter avec la pâte chimique.

Lorsque l’on applique ce dernier appareil, on le fait suivre de la machine représentée figure 106, qui est un assortisseur centrifuge destiné à classer la pâte en long obtenue par les défibreurs tangentiels.

Quoi qi^’il en soit, les morceaux de bois étant défibrés, on enlève la meule avec le sabot extrême, et l’on recharge l’appareil avec de nouvelles bûches.

Une fente qui se trouve dans le fond de chaque cloison laisse échapper une lame d’eau qui mouille la meule constamment.

La pulpe que l’on obtient ainsi est délayée dans l’eau, puis arrive dans les tambours tournants garnis de toiles métalliques dont les numéros sont gradués.

Les vitesses de ces tambours diminuent successivement de 30 tours à 15 tours par minute.

Les tambours tournent sur deux tourillons creux dans une caisse où la pâte est renfermée. La partie la plus grosse de la pâte est alors retenue à la surface extérieure du tambour; de là elle est entraînée par des petits rouleaux pleins qui la font tomber dans un compartiment spécial. On voit que le tamisage se fait ainsi de l’extérieur à l’intérieur.

Au travers de la toile métallique passe la pâte la plus fine qui sort d’une façon continue par l’arbre creux du tambour pour se rendre dans la caisse renfermant le tambour suivant.

Au dernier tambour effectuant le dernier tamisage il ne doit passer que de l’eau. La toile de ce dernier tambour est donc d’un tissu excessivement serré.

Les figures 107 et 108 représentent en élévation et en plan l’ensemble d’une usine Vœlter supposée mise en mouvement par une roue hydraulique A.

M est un monte-charge qui élève le bois depuis le sol jusqu’au plancher du défibreur O.

N Scie circulaire débitant le bois en bûches.

O Défibreur.

P Épurateur qui sert à enlever les éclats de bois, et à séparer la pâte fine de celle qui doit se rendre au raffineur.

S Raffineur formé par deux meules horizontales.

T Grue servant à manœuvrer les meules pour le rhabillage.

U Pompe élevant l’eau nécessaire à la fabrication jusque dans le réservoir X qui alimente les divers appareils.

Z Assortisseur divisant la pâte suivant les différents degrés de finesse et l’envoyant dans les caisses a, b, c, d.

R Presse-pâtes servant à égoutter les pâtes avant leur expédition.

Ce presse-pâtes est représenté spécialement figure 109. Au sortir de cette dernière machine, les rouleaux de pâte comprimée renferment encore environ 50 p. 100 d’eau et sont souvent expédiés dans cet état à la fabrique à papier proprement dite.

Souvent aussi cette pâte est séchée, avant d’être expédiée, dans des cylindres chauffés à la vapeur.

Différents points de cette fabrication mécanique ont naturellement donné lieu dans ces dernières années à divers perfectionnements. Nous en avons déjà cité quelques-uns.

MM. Bell, de Lucerne, ont surtout cherché :

1° A obtenir une pâte plus. fine et plus uniforme;

2° A diminuer le plus possible la force motrice employée;

3.° A simplifier les Installations, ce qui les rend moins coûteuses;

4“ A produire une pâte susceplible de se conserver.

Relativement à la finesse et à l’uniformité de la pâte, on a reconnu qu’il est plus avantageux de presser moins fortement le bois contre la meule, c’est-à-dire de produire pour une surface donnée de la meule une quantité de pâte moindre, ce qui diminue en même temps et notablement la force motrice nécessaire à la confection d’une quantité donnée de pâte.

Fig I 10.

Un autre perfectionnement qui a pour résultat d’obtenir un produit uniforme, consiste dans l’emploi de la pression hydraulique appliquée au défibreur.

Ce système est représenté figure 110.

11 est certain qu’une meule de grande dimension ne peut pas décrire un cercle parfait. Les meilleures meules sont en partie irrégulières; leur circonférence finit par présenter des inégalités qui disparaissent quand on les aiguise. Ces inégalités sont cause que les poids qui pressent le bois contre la meule sont animés de mouvements de montée et descente continuels.

Ces oscillalions produisent sur le bois une pression irrégulière, plus faible quand le bois descend, plus forte quand il monte.

L’emploi de la pression hydraulique évite presque entièrement ces irrégularités dans la pression du hois contre la meule. En oulre, le soulevagedes poids, qui est une opération très fatigante inhérente à l'emploi des presses à levier, se trouve ainsi supprimé. Il s'ensuit que l'ouvrier qui dessert la machine n’a plus a s’occuper du pressage proprement dit.

Pour réduire au minimum la force motrice nécessaire et pour simplifier le mécanisme, on a reconnu qu’on pouvait employer avec avantage des meules de dimensions considérables. Aujourd'hui donc on emploie souvent des meules ayant lm,80 et plus de diamètre sur 0m,50 de large au moins. La puissance de la machine a été augmentée et portée à 100 chevaux au lieu de 50. Mais aussi la quantité de pâte ou de bois défibré a plus que doublé : elle peut atteindre 1.500 kilogrammes par heures.

Le bois à broyer est débité sur une plus grande longueur : de là économie de main-d’œuvre, diminution dans le déchet.

En outre, la pureté des produits, leur facilité de conservation ont augmenté par suite de l’accroissement dans la force des machines.

La conservation de la pâte de bois humide dépend aussi beaucoup de la nature de l’eau et de l’époque à laquelle l’arbre a été abattu. Si l’eau est chargée en matières organiques, la pâte se conservera difficilement à l’état humide; on devra la sécher.

Pour que la pâte puisse se conserver à l’état humide, il est nécessaire que l’ar. bre ait été abattu en hiver et conservé à l’abri du soleil dans un endroit bien aéré.

Lorsque le mouvement de la meule est doux, le bois est pressé plus régulièrement contre elle et broyé plus régulièrement.

Lorsque la pression est forte, la pâte obtenue est grossière et la force motrice nécessaire est plus considérable, mais aussi on obtient une plus grande production.

On sait maintenant par expérience que si la pression à laquelle on soumet le bois est faible, la pâte sera d’autant plus fine et plus régulière, et la production par cheval-vapeur plus considérable.

Enfin, si l'on augmente l’arrivée de l’eau pendant l’opération, la force motrice, toutes choses égales d’ailleurs, sera diminuée.

D’autres modifications ou perfectionnements ont été apportés au système Vœlter, notamment en France par M. Bergès, dès le début en 1865.

Ces perfectionnements résidaient principalement dans l’application que nous avons déjà signalée de la pression hydraulique au défibreur; le raffineur avait

ENCYCLOP. CHIM

19 i ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE

aussi été modifié, on avait employé des meules verticales, de plus on avait appliqué au défibreur un régulateur particulier dit clepsydre, sur lequel nous donnerons quelques détails.

Ce régulateur consiste en un vase cylindrique recevant par sa partie supérieure une quantité d'eau proportionnelle au temps, et perdant d'un autre côté, au moyen d'une pompe mise en mouvement par le défibreur, une quantité d’eau proportionnelle à la vitesse de celui-ci.

Il en résulte que le niveau de l’eau dans le vase cylindrique ne sera constant que lorsque la pompe épuisera autant d’eau qu’en donnera le clepsydre, c’est-àdire lorsqu’elle fera toujours dans le même temps le même nombre de tours. Au contraire, le niveau baissera lorsque le défibreur ira plus vite, et ce niveau s’élèvera lorsque le défibreur ira plus lentement.

Ceci posé, admettons que le poids de la soupape de sûreté des pompes d’injection soit en bois, et qu'il soit placé avec un peu de jeu dans le vase cylindrique comme le serait un flotteur. Supposons encore que le poids de ce flotteur soit tel que la soupape soit complètement déchargée lorsque l’eau a atteint un niveau déterminé, et que la pression augmente au fur et à mesure que baisse le niveau inférieur. Il en résultera que le défibreur ne pourra jamais s’écarter delà vitesse de régime déterminée par l’ouverture de l’orifice d’admission d’eau.

En effet, si la machine se ralentit, la pompe extrait moins d’eau et le niveau s’élève. La soupape est alors baignée davantage et perd de son poids. Les tasseaux étant moins pressés font éprouver moins de résistance à la meule dont la vitesse augmente.

Si au contraire la machine s’accélère, le niveau de l’eau baissera, la soupape étant alors plus chargée, les tasseaux presseront davantage, et le défibreur étant plus chargé, devra se ralentir.

Nous avons fait pressentir précédemment quels étaient les avantages et quels étaient les défauts de la pâte de bois fabriquée mécaniquement. En général, cette pâte n’a point pour résultat de concourir à la ténacité de la feuille de papier, car ce rôle est réservé au chiffon ainsi qu’aux pâtes chimiques. Mais la fabrication du papier ne trouve pas moins dans la pâte mécanique un précieux auxiliaire, en ce que, sans nuire à la solidité du papier comme le fait la charge minérale, cette pâte de bois mécanique lui donne de l’opacité, augmente sa main dans la proportion d’un tiers environ et permet en outre de diminuer le battage, puisqu’elle doit remplacer les fibres courtes qui se forment dans les derniers instants de la fabrication.

En piquant souvent les meules on peut obtenir, comme on le fait en Suisse et en Belgique, une production très abondante, mais la pâte sera sèche et remplie de bûchettes.

Si au contraire on ne pique les meules que tous les huit jours, la production sera réduite de moitié, mais on obtiendra une pâte douce et grasse communiquant au papier de réelles qualités.

En fin de compte, la pâte mécanique est entrée largement dans la consommation des papiers ordinaires, et surtout des papiers destinés à l’impression des journaux.

Pour terminer ce que nous avons à dire des pâtes mécaniques, nous ajoute-

rons quelques renseignements sur la manière dont cette industrie fonctionne en Norvège.

La Norvège produit de grandes quantités de sapins blancs, peu résineux, qui sont éminemment propres à cetté fabrication.

Dans cette contrée se rencontrent en outre d’énormes chutes d’eau voisines des forêts et des ports d’exportation ; elle possède aussi des rivières aux eaux limpides et à peu près chimiquement pures. Elle réunit donc la plupart des conditions nécessaires pour fournir aux autres pays une partie considérable de la pâte à papier dont ils peuvent avoir besoin.

La production a fait en Norvège des progrès considérables depuis vingt ans. L’exportation de la pâte de bois qui, en 1870, ne s’élevait qu’à 275 tonnes de pâte supposée sèche, d’une valeur de 100.000 francs, s’est rapidement augmentée dans de telles proportions, qu'elle a atteint en 1838 environ 100.000 tonnes de pâte sèche d’une valeur de 13 millions de francs.

De ces 100.000 tonnes, environ 90.000 étaient de la pâte mécanique, le reste pâte chimique, dont 8.000 tonnes au bisulfite et 2.000 tonnes à la soude.

En 1888 la Norvège possédait 44 fabriques pour la pâte mécanique, 10 fabriques pour la pâte au bisulfite, et 2 fabriques pour la pâle chimique à la soude.

La plus grande partie de la pâte de bois exportée par la Norvège est à l’état humide, contenant généralement 50 p. 100 d’eau. Une partie moindre est vendue à l’état sec.

En 1888 la pâte mécanique se vendait sur place MO francs la tonne, la pâte à la soude 300 francs, et la pâte au bisulfite 320 francs.

On emploie presque exclusivement le sapin blanc. Au début, la pâte provenant du bois de tremble était recherchée surtout en France à cause de sa blancheur, mais sa fibre étant moins résistante, on y a presque renoncé.

Les sapins, comme ceux d’ailleurs destinés à la construction, sont abattus en hiver, et les jeunes arbres dont le diamètre ne dépasse pas 25 centimètres sont préférés.

Arrivés à l’usine, les arbres sont coupés en morceaux de 30 centimètres de long, écorcés, puis fendus; les plus petits en deux, les gros en quatre parties. Les portions résineuses des branches sont soigneusement élaguées et l’on procède au défibrage.

Les défibreurs employés sont tantôt à axe horizontal, tantôt à axe vertical.

La pâte obtenue, soit en cartons plus ou moins épais, soit sous une forme irrégulière, est soumise à l’action de presses hydrauliques, à une pression d’environ 2.000 kilogrammes qui la délivrent de la plus grande partie de l’eau qu’elle

renferme.

Elle sort des presses à l’état de pâte humide, renfermant 50 p. 100 d’eau prèle à être exportée.

Une partie de cette pâte est encore, avant d’être exportée, séchée à l’air chaud pour fournir la pâte de bois séchée.

La pâte humide est préférée le plus souvent, mais les fabriques de l’intérieur emploient souvent la pâte sèche à cause des frais de transport qui sont moindres.

Pour l’expédition en Angleterre, la pâte est emballée en caisses de 100 kilo-

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grammes chacune. Pour la France et la Belgique, on l’exporte en balles. L emballage en caisses est regardé comme étant le meilleur système, mais il est aussi le plus coûteux.

La pâte mécanique est très difficile à blanchir; sa fibre est courte et peu souple. Son emploi est donc restreint, comme nous l’avons dit précédemment.