CHAPITRE XXII

LE PAPIER DE BOIS. — LE PROCÉDÉ MIXANIQUE ET LE PRO- CÉDÉ CHIMIQUE POUR LA PRÉPARATION DE LA PATE DE BOIS. — MACHINE VŒLTER POUR LA PRÉPARATION MÉ- CANIQUE DE LA PATE DE BOIS. — ESSENCES EMPLOYÉES. ~ USAGES SPÉCIAUX DU PAPIER DE BOIS OBTENU PAR LE PROCÉDÉ MÉCANIQUE.

On amène le bois à l'état de pâte à papier, à l'aide de deux procédés différents : le procédé mécanique et le procédé chimique. Le premier moyen [procédé mécanique) donne une pâte blonde, qui n'est pas décolorée par * le chlore, ni par tout autre agent, et qui entre telle quelle dans la fabrication des papiers grossiers, à titre d'auxiliaire de la pâte de chiffon ou de sparte. Le second moyen ! [procédé chimique) fournit une pâte que l'on j blanchit par le chlore, et qui donne un [ produit très-blanc destiné aux beaux papiers. Il convient de citer enfin un moyen mixte et d'invention récente, qui consiste à désagréger le bois par une injection de vapeur en vase clos.

Nous consacrons ce chapitre à l'étude des procédés et méthodes qui servent en Allemagne, en France, en Belgique, en Suède et en Angleterre, à la préparation de la pâte de bois par le procédé inécanique.

Le procédé mécanique consiste à réduire le bois en une espèce de farine, par des frottements réitérés et par un broyage énergique effectués à l'aide de puissantes meules de grès.

La première en date de ces machines, est celle de M. Henri Vœlter. En 1847, comme nous avons déjà eu l'occasion de le dire, M. Henri Vœlter, fabricant de papier à Heidenheim, sur Brenz, dans le Wurtemberg (Allemagne), prit un brevet pour un appareil qu'il perfectionna depuis.

On commence par écorcer les billes de bois, puis on enlève les nœuds à la tarière,

et on débite le bois à la scie circulaire, en bûchettes. C'est alors que commence le travail de la machine. Les bûchettes sont présentées à une meule de grès dur, qui les râpe, pendant qu'un courant d'eau tombe sur la meule. La pâte semi-fluide passe deux fois entre les meules, puis elle arrive à un épuratem qui laisse passer la pâte fine et retient les éclats non broyés.

La figure H 8 représente la machine Vœlter pour préparer la pâte mécanique du bois.

LS, est le monte-charge élevant le bois sur le plancher du défibreur.

K, est la scie circulaire, pour débiter le bois en bûchettes de 30 centimètres environ de longueur.

B, est la meule ou défibreur montée sur un arbre demi-sphérique A. Les bûchettes de bois sont pressées contre cette meule par des poussoirs mécaniques a, a, qui produisent l'avancement constant et régulier des bûches, à mesure qu'elles s'usent. Ces poussoirs sont mis en mouvement par l'arbre même de la meule. Un courant d'eau continu arrive sur la circonférence de la meule pour empêcher réchauffement du bois et emporter la pâte produite.

D, est un premier épurateur qui, par une sorte de tamisage, enlève les éclats de bois et sépare la pâte fine de celle qui doit passer au raffineur.

F est un second épurateur, qui achève de séparer les parcelles de bois non moulues. G, est un coffre qui renferme deux meules horizontales disposées comme les meules d'un moulin à blé, et qui produisent l'efFet d'une pile raffineuse.

H, est la grue-potence qui sert à soulever et à déplacer les meules pour le rhabillage ; J, la pompe qui élève l'eau nécessaire au service de la machine dans le réservoir S, d'où partent les conduites de distribution.

A la suite du raffineur G, vient une sorte

de tamis qui n'est pas représenté sur cette figure et qui sert à diviser la pâte suivant les degrés de finesse et à l'envoyer dans des caisses portant les n"' 1, 2, 3.

Le tout se termine par un presse-pâte, qui exprime l'eau de la pâte quand elle est destinée à l'expédition.

Les bois traités par les fabricants de papier sont le sapin, le tremble, le bouleau, les peupliers communs, le tilleul, le charme et le hêtre. On imprime en Belgique un journal dont le papier est ainsi composé : 60 pour 100 de pâte de bouleau, 20 pour 100 de pâte de chiffons de grosse toile, 20 pour 100 de kaolin. Le tilleul est employé en Amérique pour différents journaux. Le sapin du Nord et le tremble, dont les fibres sont très-blanches et donnent une pâte peu colorée, sont préférés, en Allemagne et en France, à toute autre essence.

Tout le monde a pu voir, en 1867, la machine Vœlter fonctionnant à l'Exposition universelle. A côté de cette machine, l'inventeur allemand avait exposé une collection d'échantillons de papier renfermant depuis 30 pour 100 jusqu'à 66 pour 100 de pâte de bois.

M. Henri Vœlter a publié en 1873, sous ce titre : Information sur la fabrication de la pâte de bois pour papier^ la sixième édition d'une brochure renfermant les renseignements essentiels relatifs à cette fabrication. Nous croyons intéresser nos lecteurs en mettant sous leurs yeux quelques extraits de ce mémoire.

Production. — Quatre chevaux-vapeur de force par vingt-quatre heures produisent au moins, dit M. Vœlter, SO kilogrammes de pâte de bois ; par conséquent, on obtiendra avec une force motrice de quarante chevauxvapeur 500 kilogrammes de pâte fine supposée sèche, mais, en disposant d'une force motrice plus forte, on atteindra un meilleur résultat. Lorsqu'on tient à produire plus de

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Défibreur. Rpiit-ateurs. Raffinciir.

Fig. 118. — Plan général et coupe de la macliine Wœlter pour la préparation de la pâte mécanique de boif?.

Bâti demi-spliériciue, en fonte, supportant la meule

défibreuse.

Meule défibreuse.

. — Vis de pression.

Scie circulaire pour mettre le bois en bûchettes. Monte-charge servant à élever les bûchettes à la dé-

libreuse.

Treuil du monte-charge.

Poulie de transmission.

Premier épurateur.

Trémie du second épurateur.

F. — Second épurateur.

G. — Coffre renfermant les meules raffiiieuses,

H. — Grue pour le déplacement et le rhabillage des meules

raffineuses.

OP. — Deux plans inclinés sur lesquels glisse la pâte de bois pour passer au second épurateur, puis au raffmeur.

J. — Pompe pour élever l'eau au réservoir R.

R. — Réservoir à eau alimentant la meule défibreuse.

M. — Poulie motrice de la meule défibreuse.

N. — Roue d'angle faisant mouvoir les meules raffineuses.

grosse pâte (pour papier d'emballage et autres papiers ordinaires), la quantité de pâte produite augmentera considérablement.

Consommation de bois. — Pour obtenir

T. II

50 kilogrammes de pâte supposée sèche, il faut, selon la qualité du bois, employer 100 kilogrammes de bois sec.

M. Wœlter donne la préférence au bois

Yert en troncs de 9 à 28 centimètres de diamètre, abattu récemment ou depuis six mois au plus. On peut cependant aussi employer du bois plus sec, pourvu qu'il soit bien conservé.

Lorsqu'on ne peut pas se procurer du bois vert hors du moment de la coupe, qui se fait ordinairement du mois de novembre jusqu'à fin février, il est très-avantageux de plonger le bois dans un bassin plein d'eau et de le tenir sous l'eau, pour le conserver-frais jusqu'au mois de juillet, à peu près.

Il faut découper ces troncs en bûches de 28 centimètres de longueur, les écorcer et les fendre, en enlevant les nœuds et les parties pourries. On peut employer même des déchets de 9 centimètres de longueur.

Consommation d'eau. — 11 faut, pour la fabrication de la pâte de bois, environ de 12 à 18 litres d'eau pure par SO kilogrammes, soit 300 litres environ, par minute, pour une machine de 80 chevaux de force. Pour les machines plus petites, la quantité d'eau dépensée est relativement plus forte.

Main-d œuvre. — Quand le bâtiment n'est pas trop étroit et que tout est bien disposé, on compte, outre le contre-maître, pour chaque partie de 100 kilogrammes de pâte, un ouvrier. Cependant, un ou deux ouvriers habiles, travaillant jour et nuit, suffisent.

Appareils secondaires. — Outre la machine même à faire la pâte de bois, il faut, suivant les circonstances, quelques appareils secondaires, savoir :

1° Une pompe avec un réservoir, afin d'élever à une hauteur convenable l'eau de fabrication. La pompe est superflue si l'eau vient d'une source ou d'un canal suffisamment élevés, pourvu que l'eau possède les qualités nécessaires ;

2° Une scie circulaire avec mécanisme à forer ;

3" Un monte-charge pour transporter au défibreur le bois préparé;

4° Une grue pour soulever ou reposer les meules ;

S" Un presse-pâte pour égoutter la pâte, à un degré convenable à Texposition de la pâte au dehors. Tous ces appareils secondaires, hors le presse-pâte, sont représentés sur la figure 118.

Pour égoutter la pâte, on se sert de divers systèmes, suivant l'importance de l'établissement et suivant la distance à laquelle le produit doit être transporté. Si la pâte n'est pas expédiée à l'état sec, l'envoi se fait avec60pour 100 d'eau, et si les usines de production et de consommation se trouvent réunies par un chemin de fer, ou lorsque l'envoi doit s'effectuer par voiture à une distance assez rapprochée, on égoutte encore plus faiblement. Quelquefois même, c'est-à-dire lorsque la pâte est employée sur place ou tout près, on n'égoutte pas. Il faut seulement un certain nombre de caisses pour conserver la pâte jusqu'à son emploi.

Séchage de la pâte. — Dans les établissements de quelque importance et pour l'expédition de la pâte à des distances plus grandes, on la sèche complètement, sans porter préjudice à sa qualité, en la mettant sous forme de cartons préparés au moyen d'une machine à cylindre. On sèche ensuite ces cartons de pâte à l'air chaud. Avec des cylindres modérément chauffés, la pâte de bois s'obtient même sous forme de papier. C'est la forme la plus convenable pour la vente, parce qu'il n'existe plus aucune difficulté pour constater le poids exact de la marchandise.

Emplacement des machines. — Une des plus grandes machines exige un emplacement d'environ 5° ,75 de largeur, 16 mètres de longueur, et pour une partie de la machine, 6"°, 33 de hauteur.

Mais ces dimensions peuvent être modifiées suivant les lieux et ne sont pas complètement rigoureuses.

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Les appareils secondaires dont on vient de parler, et qui ne sont pas compris dans les dimensions ci - dessus, peuvent être placés dans des annexes.

Quand on bâtit exprès, il faut mesurer l'espace disponible de façon à placer les appareils secondaires à la suite de la machine même, ou symétriquement de chaque côté.

Cette disposition mérite la préférence pour

j la simplicité et pour la facilité de la sur-

I veillance du travail.

j Un bâtiment de 8 mètres de largeur et 23 mètres de longueur suffit à cet effet.

Le presse-pâte (machine à cylindre), placé à part, exige un emplacement de 4 mè-

j très de largeur et 7 mètres de longueur, espace qui est compris, cependant, dans les dimensions susdites d'un bâtiment de 8 mè-

I très de largeur.

1 Plusieurs machines placées dans le même local, l'une à côté de l'autre, demandent relativement moins de largeur.

Si le bâtiment a partout la même hauteur de 6", 33, on retrouve, au-dessus de l'appareil égoutteur, des pièces pouvant servir de bureau ou de logement pour le contremaître.

Conditions pour établir une fabrique de pâte de bois. — Selon M. Henri Wœlter, les conditions principales de succès d'une fabrique sont les suivantes : 1° une force motrice suffisante; 2° des espèces de bois convenables; 3° des acheteurs situés dans le voisinage, ou , s'ils sont à une plus grande distance, des voies de transport I commodes et peu coûteuses, tels que che- I mins de fer ou canaux, j II est de plus avantageux de posséder de j l'eau de source (ou de fontaine) pure, et la i main-d'œuvre à bas prix. Cette dernière j condition cependant n'est pas d'une grande I importance, parce que la fabrication n'exige I pas beaucoup d'ouvriers.

I Pour l'établissement d'une fabrique de I pâte de bois, une force motrice de 40 à SO

chevaux est nécessaire. La fabrication de la pâte de bois peut cependant aussi être pratiquée avec de plus faibles forces motrices, soit dans une fabrique de papier même, ou dans son voisinage, pour ses propres besoins, soit pour l'utilisation d'une force hydraulique ou d'une machine à vapeur à bon marché, en profitant parfois de constructions déjà existantes. En ce cas les dépenses sont très-amoindries.

On peut quelquefois remplacer la force motrice hydraulique par l'emploi, plus coûteux, d'une machine à vapeur.

Le Sapin [Abies pectinata) et le Pin [Abies excclsa) donnent la pâte la meilleure, c'està-dire la plus susceptible de se feutrer; le Tremble [Populus tremula, L.) et le Tilleul [Tilia), produisent la pâte la plus blanche. Le Bouleau [Betida alba) et le Hêtre [Fagus silvatica), ({xmiqne fournissant des fibres plus courtes que les autres bois, sont employés en Belgique et en France, en raison de la blancheur de leur tissu. On peut encore faire usage du Pinus sihestris, du Peuplier [Populus nigrd)^ et autres espèces de bois.

Une eau de source pure n'est pas absolument nécessaire, mais toujours avantageuse, car plus l'eau sera pure, plus la pâte fabriquée sera belle et blanche. Une eau calcaire, au lieu d'être nuisible, est plutôt convenable. Si l'on ne peut disposer que d'eau de rivière, qui devient souvent trouble, il faut établir des filtres.

Emplois spéciaux de la pâte mécanique ou de bois. — La pâte mécanique de bois s'emploie, selon les qualités de cette pâte et celles du chiffon, mélangée au chiffon dans la proportion de 2S à 80 pour 100.

Le carton se fait avec de la pâte de bois pure, sans aucune addition.

Les pâtes de paille,, de sparte et de bois obtenues par procédé chimique, se mélangent avec avantage à la pâte de bois mécanique, en raison de la ténacité de ces pâtes.

L'usage de la pâte de bois n'exclut point l'emploi simultané du kaolin et d'autres substances analogues. Ces poudres minérales conviennent, de préférence, mélangées à la pâte de bois provenant du sapin, pâte qui donne particulièrement au papier ce qu'on appelle le sonnant et la main.

Tandis que le kaolin, le plâtre et le sulfate de baryte ne sont que des charges, dont l'emploi dans la fabrication du papier doit être fort restreint, la bonne pâte de bois fournit une matière réellement propre à la fabrication du papier, dont elle augmente surtout la masse, le volume, sans le rendre spongieux. Au contraire, les autres matières ne font qu'augmenter le poids du papier, et en admettant qu'elles remplacent un certain poids de pâte de chiffons, elles diminuent d'autant, à cause de leur plus grand poids spécifique, le volume qu'aurait un papier de même poids fait de chifïbns seuls.

La pâte de bois mécanique est excellente pour l'impression des journaux, car elle donne de l'épais et de l'opacité au papier. Les papiers renfermant du bois reçoivent une impression plus nette; ils procurent une notable économie d'encre, ils usent et encrassent moins les caractères typographiques que les papiers de paille.

Les papiers à impression (pour journaux), contenant jusqu à 60 pour 100 de pâte de bois mécanique, conviennent de préférence pour l'impression continue (presse mécanique), et cela pour deux raisons : 1° ce papier reçoit l'impression très- facilement , malgré la grande vitesse de la presse ; 2" il supporte mieux cette marche rapide.

La pâte de bois rend plus purs et plus clairs les papiers d'enveloppes mi-blancs et les papiers de couleur pour pliage. En outre, le fabricant de papier a cet avantage, que la pâte de chiffon mélangée à la pâte de bois, exige un lavage moindre que celle de chiffon seule pour obtenir un papier d'une nuance aussi claire ; de là, réduction de

déchet et économie de temps et de force motrice.

La pâte de bois s'emploie en forte proportion pour les papiers minces; par exemple, pour les papiers dits de soie, auxquels on ne peut ajouter du kaolin, à cause du trop grand déchet qui en résulterait. La fabrication de ces papiers avec la pâte de bois, n'offre plus de difficultés.

Une addition de pâte de bois à la pâte de chiffon ne nuit en rien ni au collage, ni à la coloration. Les papiers qu'on veut colorer^ soit en pâte, soit pour les papiers de tenture,^ en y appliquant des couleurs, deviennent plus beaux par une addition de pâte de bois, parce que le papier de bois prend la couleur plus facilement et d'une manière plus franche que le papier de chiffons ou de paille, et lui donne une nuance plus vive.

De plus, la pâte de bois mécanique, dans les qualités fines, offre au fabricant de papier l'avantage de pouvoir augmenter facilement sa production annuelle. En été, par exemple, quand la force hydraulique, dans beaucoup de fabriques, s'abaisse considérablement, et que les piles défileuses sont mises en partie en non-activité, à défaut de force motrice, n'est-il pas alors de grande importance de pouvoir maintenir la fabrication à un niveau convenable, par la production de la pâte de bois ? Le mélange de la pâte de bois avec celle de chiffons n'exige qu'un peu de pratique et s'accomplit aisément avec une minime dépense de force, même si l'on emploie de la pâte séchée. Aussi, en temps ordinaire, chaque fabricant sachant employer la pâte de bois augmente-t-il sa production journalière jusqu'à une certaine limite, en faisant marcher sa machine plus vite que d'habitude.

Le bénéfice présenté au fabricant de papier est alors triple ; il consiste : 1° dans le bas prix de la pâte de bois par rapport à la pâte de chiffon? qu'elle remplace; 2° dans l'augmentation de profits, par suite d'une

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plus forte production ; 3" dans les frais généraux, relativement moins élevés par suite de cette augmentation.

On voit par là jusqu'à quel point l'emploi de la pâte de bois, bien fabriquée, peut s'étendre.

Il reste à ajouter que, depuis longtemps, on a essayé avec succès d'employer la pâte de bois pour des ouvrages de stuc, pour faire i des cadres, des rosaces, et les objets dits en papier-mâché .

Certaines sortes de papier, comme les papiers pour journaux, affiches, papiers ordinaires de tenture et autres, qui doivent être légers sous un grand volume, et dont le bas prix est la condition principale, ne peuvent être fabriqués avec aucune autre matière plus avantageuse que la pâte de bois ; car les poudres minérales ne peuvent entrer dans la fabrication de ces papiers I minces , que pour une proportion assez faible.

Blanchiment de la pâte de bois. — On a essayé en vain jusqu'ici de blanchir la pâte de bois mécanique. Les dépenses de produits chimiques et de combustible ne permettent pas cette opération, et l'on est forcé de laisser à la fibre végétale sa couleur propre. Néan- I moins la pâte de bois, un peu jaunâtre, n'est pas exclue pour cela des papiers d'une certaine blancheur. Grâce aux progrès qui ont été réalisés dans le blanchiment de la pâte de chiffon, on parvient à blanchir, presque sans frais, la pâte de chiffons plus fortement qu'il ne serait nécessaire pour les papiers I qu'il s'agit de fabriquer. Il en résulte que, 1 dans ce cas, l'emploi partiel de la pâte de bois est non-seulement possible, mais encore avantageux, car la couleur de la pâte de bois devient peu sensible, grâce à l'extrême blancheur de la pâte de chiffons.

! Prix de la pâte de bois. — Le prix de re- I vient de 100 kilogrammes de pâte de bois I est de 20 à 2S francs environ, selon l'imî portance et la situation de l'établissement.

100 kilogrammes de pâte fabriquée, supposée sèche, rendue sur place de consommation, sont payés, en Allemagne, de 30 à 40 francs les 100 kilogrammes, suivant la qualité. Mais cette pâte de bois, de bonne qualité, tient lieu, pour le fabricant de papier, d'une qualité de pâte de chiffons valant de 60 à 73 francs les 100 kilogrammes.

On reproche à la machine Wœlter de produire peu de travail avec beaucoup de force. Elle exige des chutes d'eau considérables qui représentent une force de 40 à SO chevaux-vapeur pour fabriquer en 24 heures SOC kilogrammes de pâte. Aussi ces machines ne peuvent-elles être établies qu'à proximité de grandes forêts et de chutes d'eau importantes. C'est pour cela qu'en France elles n'ont pu prospérer que dans le département de l'Isère.

Dans le nord de l'Europe où abondent les chutes d'eau et les forêts, la préparation de la pâte mécanique du bois a pris une grande importance. Ces usines sont nombreuses en Suède, et c'est là que vont s'approvisionner les manufacturiers anglais.

Citons particulièrement la fabrique de Rosendahl, située à Trollâtan, sur la grande chute si pittoresque du Gotha Elf ; celle de Sûrstafors, près de Stramholm, sur le Malâre ; celle de Djupafors, près de Karlskrôna; enfin celle d'Awal Baldersnâs, appartenant à M. Wern.

Toutes ces manufactures opèrent par le même procédé. Le bois de sapin blanc ou de tremble est écorcé, puis, mis en bûchettes de 20 centimètres de diamètre, et porté à la machine Wœlter. La pâte, produite par cette machine est jetée au presse-pâte, et, au sortir de cet appareil, conduite sur un cylindre, qui la réduit en couches minces, et l'enroule sur un autre cylindre, jusqu'à ce qu'une cinquantaine d'épaisseurs se trouvent superposées. Alors on enlève la masse et on la fend longitudinalement au couteau, de

manière à obtenir des feuilles de pâte de 75 centimètres de long sur 43 de large. Les pâtes mécaniques des fabricants suédois, d'une blancheur et d'une finesse remarquables, se vendent de 36 à 4S francs les 100 kilogrammes.

En Angleterre, on fabrique aussi beaucoup de pâte mécanique de bois. Citons, à ce titre, la North of Europe Company.

Une condition défavorable de la préparation de la pâte mécanique de bois, c'est la nécessité de travailler le bois vert ; la sève qui reste dans le bois l'expose à une prompte fermentation ; en tas il s'échauffe et prend une couleur rouge. Le seul moyen de conserver le bois propre à la fabrication, c'est, comme l'indique M. Wcel ter, de le maintenir sous l'eau jusqu'au moment de le moudre.