Le carton

 

 

La tradition papetière est ancienne. Selon les sources historiques, le papier fait son apparition en Chine vers l’an 105 av. J.- C. Il se composait de fibres de cellulose extraites du lin, du coton et d’autres végétaux.

Au cours des siècles, différentes matières premières seront utilisées. La révolution industrielle impulsera le passage d’une activité manuelle laborieuse, une feuille à la fois, à la production en continu, à grande échelle, informatisée.

Les principes essentiels de la fabrication du papier et du carton restent cependant les mêmes. Les fibres de cellulose sont extraites de matières premières naturelles et renouvelables. Le procédé de fabrication commence par une suspension très diluée de fibres, dont on élimine presque totalement l’eau par égouttage et séchage. La feuille de papier est encore et toujours formée de fibres entrelacées.

Du papier au carton, il n’y a qu’un pas. On distingue deux types de carton : monojet ou multijet. Un carton de qualité est normalement multijet, c.-à-d. composé d’une superposition de plusieurs jets fibreux à l’état humide. Le carton multijet est largement employé dans les applications graphiques et l’emballage.

Depuis la seconde moitié du 19e siècle, le bois constitue la principale source de fibres de cellulose. Les fibres sont extraites chimiquement ou mécaniquement d’essences naturelles : dans le cas d’Iggesund, l’épicéa, le pin et le bouleau provenant d’exploitations forestières de Scandinavie et d’autres pays européens. La gestion et le développement de ces ressources sont pris en charge par les industries qui en ont besoin. Il en résulte un renouvellement de la forêt dont le volume ne cesse de croître. Dans de nombreuses régions, cette croissance est désormais supérieure aux quantités de bois récoltées.

Grâce à cette gestion responsable, les forêts continueront de faire partie du cycle durable de la nature et de fournir une source permanente de matières premières.

Les fibres sont orientées dans le sens de l’axe du tronc. La longueur des fibres varie en fonction de chaque essence. Le rapport longueur-largeur est en principe très élevé comme l’indique le tableau.

EssenceLongueur de fibre, mmLargeur de fibre, μmForme
Épicéa 3.1 – 3.5 19 – 50 Ruban plat
Pin 2.0 – 3.0 22 – 50 Ruban plat
Bouleau 0.9 – 1.2 20 – 35 Cylindrique, aux bouts pointus

 


Fibres d’épicéa : longues et plates.


Fibres de bouleau : courtes et cylindriques.

 


Fibres de pin – longues et plates.


Mélange de fibres d’épicéa, de pin et de bouleau.

La cellulose et les lois de la nature


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Le dioxyde de carbone et l’eau sont transformés en sucres simples à base de glucose par l’action de la lumière solaire sur les cellules contenant la chlorophylle, caractéristique du monde végétal. Ce processus porte le nom de photosynthèse et s’accompagne d’une émission d’oxygène. La polymérisation des sucres naturels produit entre autres de la cellulose.

De poids moléculaire élevé, la cellulose possède une structure à chaîne linéaire. Elle participe à la croissance des végétaux par l’élaboration de cellules, appelées fibres, et d’autres éléments vitaux pour les plantes, chaque espèce se caractérisant par une structure fibreuse particulière. Diverses essences d’arbres ont été sélectionnées au fil du temps afin de constituer des ressources renouvelables pour la fabrication de papier et de carton. Ainsi, la gestion sylvicole responsable et l’industrie papetière sont intimement liées.


La cellulose représente environ 44 % de la composition de la fibre. À l’état pur, elle est tendre, souple et blanche. Les autres constituants sont les hémicelluloses, la lignine et d’autres extraits. Les hémicelluloses sont un groupe de substances voisines de la cellulose, mais ont un poids moléculaire inférieur et une structure à chaîne plus complexe. La lignine est un polymère plus compliqué et très différent de la cellulose. Elle est dure et cassante. Les fibres contiennent de la lignine et des hémicelluloses, mais c’est entre les fibres que la concentration de lignine est la plus importante : elle confère cohésion et rigidité à la structure du bois.

Le processus de séparation des fibres, ou réduction en pâte, tire parti de ces différences entre la cellulose et la lignine.

Autres lois de la nature

Les fibres de bois présentent un certain nombre de propriétés générales, ainsi que des qualités particulières aux différentes essences. Les caractéristiques des fibres dépendent également de la méthode utilisée pour la réduction en pâte.

Les propriétés générales sont:

  • la capacité de liaison des fibres entre elles pour former une structure consolidée et uniforme,
  • la souplesse, la forme et les caractéristiques dimensionnelles qui favorisent la constitution d’un réseau homogène,
  • la capacité des fibres à accepter divers traitements mécaniques et adjuvants en cours de fabrication.

Choix des matières premières

Types de fibres

Il s’agit essentiellement de sélectionner des fibres longues (épicéa/pin) ou courtes (bouleau). Le papetier choisit et mélange des fibres différentes pour obtenir l’aspect et les propriétés fonctionnelles voulues pour des produits spécifiques.

Types de pâte

Il y a trois procédés de séparation des fibres, qui produisent chacun des pâtes différentes : mécanique, chimique et fibres recyclées.

Mécanique

Cette méthode présente un rendement en fibres très élevé. La présence de lignine rend les fibres dures et rigides. Il en résulte un carton très rigide, à la résistance limitée, de faible densité et à l’élasticité réduite. La pâte mécanique de fibres vierges contenant de la lignine réagit plus fortement aux modifications de l’environnement, de l’humidité et de la température, ce qui peut avoir un effet négatif sur la planéité et la stabilité dimensionnelle.

En conséquence, le carton exclusivement à base de pâte mécanique est relativement fragile. Il garde la teinte jaunâtre du bois. Sa pureté est due à une composition totalement naturelle et parfaitement connue.


Pâte mécanique.

Pâte chimique.
 

Chimique

Ce procédé préserve la longueur des fibres. La pureté de la cellulose se traduit par un degré de consolidation élevé. Ces deux caractéristiques donnent une feuille de carton très résistante.

À la fois souples et tendres, les fibres confèrent une excellente aptitude au rainage, au gaufrage et à la découpe, tout en limitant la production de poussières.

La pâte de cellulose blanchie présente une blancheur et une tenue à la lumière élevées. Avec un degré de pureté maximal, le carton à base de pure cellulose offre la meilleure protection contre la contamination et les odeurs parasites.

Recyclage

Cette méthode implique l’utilisation d’un large éventail de papiers et cartons récupérés. Contaminées et raccourcies à chaque recyclage, les fibres perdent leur capacité de consolidation. Il faut un apport de fibres vierges pour maintenir un niveau de qualité acceptable. La pâte recyclée est soigneusement nettoyée et épurée pendant sa préparation. Les vieux papiers mélangés ne sont habituellement pas désencrés pour la fabrication de carton et la pâte peut donc présenter des traces d’encre, de colle et d’autres résidus qui lui donnent une teinte grise.

La composition et les propriétés du produit qui en résulte sont moins prévisibles que celles de cartons à base de fibres vierges.

Se référer au Guide pratique d’utilisation pour de plus amples informations sur la pâte à base de fibres recyclées.

Fabrication du carton

Outre les types de fibres et de pâte, la formation de la feuille et son couchage déterminent également les propriétés finales du carton. On peut ainsi sélectionner et combiner types de fibres, mode de préparation de la pâte, formation et couchage de la feuille pour conférer au carton les qualités correspondantes à un large éventail d’utilisations.

Coupe transversale carton.

Coupe transversale carton multijet.

Aptitude au pliage : cartons monojet et multijet.
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Carton multijet

Par la superposition de plusieurs jets de pâte à l’état humide, le papetier combine les avantages de différents types de pâte. Même en utilisant la même pâte, chaque jet peut être traité et formé distinctement de manière à obtenir la meilleure qualité possible. La structure multijet présente également des avantages pour le rainage et le pliage.

Couchage

Un couchage de couleur blanche, généralement à base de kaolin et de carbonate de calcium, est appliqué en un, deux ou trois postes, sur une ou les deux faces de la feuille pour en améliorer la blancheur, le lissé et le brillant. Il confère les propriétés d’impression et de vernissage souhaitées.

Types de carton

Brève description des types de carton les plus courants.


Coupe transversale carton homogène
blanchi.

Carton homogène blanchi (SBB, GZ)

Carton fabriqué exclusivement à partir de pâte chimique blanchie. Aussi désigné par le sigle SBS (homogène blanchi au sulfate). Il est habituellement couché une face, mais certaines qualités peuvent être couchées deux faces. Il s’agit d’un carton de densité moyenne dont les excellentes propriétés d’impression répondent aux exigences de l’industrie graphique et de l’emballage. Il peut être découpé, rainé, doré à chaud et gaufré sans difficulté et offre ainsi une grande liberté à la création graphique et structurelle. Pur et hygiénique, il convient parfaitement à l’emballage de produits sensibles au goût et à l’arôme.

 


Coupe transversale carton intérieur bois.
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Carton intérieur bois (FBB, GC1, GC2)

Les « intérieur bois » se composent de jets intermédiaires de pâte mécanique blanchie ou écrue, pris entre deux jets de pâte chimique. Le recto de pâte chimique est blanchi et couché. Le verso de la feuille est souvent de couleur crème car le jet dorsal de pâte chimique blanchie est translucide et la teinte des jets intermédiaires apparaît par transparence. Cependant, le jet dorsal peut être plus épais ou couché au kaolin : le produit est alors dénommé carton intérieur bois verso blanc. L’association de jets intérieurs de pâte mécanique avec des jets extérieurs de pâte chimique permet de réaliser une feuille solide et rigide, tirant parti du phénomène bien connu en physique de la poutre en forme de I.

C’est un matériau de faible densité et de rigidité élevée. Les versions couchées se caractérisent par d’excellentes propriétés d’impression et d’impact visuel. La pureté de ce carton à base de fibres vierges est garante de la sécurité du produit.

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