Différences entre le papier et le carton

La définition du terme carton varie. Selon l’organisme normatif ISO, on appelle carton un produit papier de grammage supérieur à 200 g/m² ; d’après la Confédération des Industries Européennes du Papier (CEPI), cependant, « le papier est généralement appelé carton quand il dépasse 220 g/m²». Le carton se compose d’un ou plusieurs jets fibreux superposés à l’état humide.

Quand on étudie le marché traditionnel du carton, on voit que le carton multijet est déjà fabriqué à partir de 160 g/m².

Deux caractéristiques démarquent clairement le carton du papier



Coupe transversale carton multijet.
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• le carton contient une plus grande proportion de fibres longues que le papier.
• le carton ne contient généralement pas de charges minérales.

Pour Iggesund, le carton est un produit papier plus lourd, de construction multijet.

Les avantages de cette construction multijet tiennent à la possibilité d’optimiser les caractéristiques de la fibre des différents jets pour obtenir certaines fonctionnalités. Pour cela, on fait varier le contenu de chaque jet, dont surtout:

• la proportion de fibres longues ou courtes dans leurs jets respectifs
• le type de méthode de fabrication de la pâte
• le traitement de la pâte pour améliorer sa résistance ou son bouffant et la distribution des  »cassés de production » dans la structure.

Afin de tirer le meilleur parti des caractéristiques du carton, il est crucial d’avoir au moins trois jets dans sa construction. L’existence du jet intermédiaire permet au papetier d’optimiser les caractéristiques de surface des jets extérieurs sans perdre de rigidité ni d'aptitudes à la transformation. La construction en deux jets ou monojet entraîne toujours des compromis. Les caractéristiques dont l’optimisation est plus facile dans une structure multijet que dans une structure monojet sans faire de compromis sont les suivantes:

• bouffant
• résistance
• rigidité liée à l’épaisseur et à des jets extérieurs solides
• lissé de la surface alliée à la robustesse et/ou la rigidité souhaitées
• caractéristiques fonctionnelles des différents jets tels qu’une résistance accrue à l’humidité en surface ou dans les jets intérieurs.

Comme on le verra dans les pages suivantes, on a pu élaborer, grâce à la possibilité de modifier tous ces paramètres, un éventail de produits ciblant diverses applications en adaptant les caractéristiques à l’utilisation finale. L’avantage de la construction multijet dans le processus de fabrication tient à ce que la qualité produite peut répondre à des utilisations différentes en tirant parti de la possibilité de régler avec précision les caractéristiques mentionnées ci-dessus. Un seul fabricant est donc en mesure de produire et fournir du carton répondant aux besoins de nombreux utilisateurs, tandis qu’un fabricant de carton mono- ou double-jet est confronté à des possibilités plus limitées.

La fabrication du carton

Au début du 20ème siècle, la production et la distribution des marchandises et des produits alimentaires se sont accrues, et avec elles la demande de meilleure protection de ces articles. Une solution peu coûteuse et pratique consistait à utiliser des boîtes en papier plus épais. Le changement survenu dans le commerce de détail à cette époque – de la vente des produits en vrac à celle de produits emballés – a instauré l’utilisation de l’emballage non seulement pour la protection mais aussi pour la présentation des produits. Il est devenu important d’attirer le consommateur, de lui faire reconnaître un produit dans le magasin et choisir un produit particulier.

Les papetiers ont également dû se spécialiser pour répondre aux exigences des fabricants d’emballages en matière de résistance et de rigidité pour empêcher le produit de s’affaisser pendant le transport, et d’aptitude à l’impression et à la présentation.

Le traditionnel papier épais ne suffisait plus. C’est alors que les premières machines à carton ont été construites aux États-Unis.

Les machines à carton sont généralement construites pour une production optimale située entre 200 g/m² et 1000 g/m², tandis que les machines à papier ont une gamme de grammage optimal allant de 70 á 200 g/m² selon l’usage ou l’application.

Pour le non-spécialiste, une machine à carton et une machine à papier peuvent paraître très semblables. Les différences sont dans les détails. Pour les examiner, il faut passer en revue les différentes sections de la configuration des deux machines.

Sélection des fibres et préparation de la pâte

Pour le fabricant de carton, la sélection et le raffinage des fibres dépend des propriétés de surface désirées pour l’impression et la présentation, mais aussi des exigences de la transformation en étuis puis de la protection de leur contenu . L’emploi de fibres chimiques longues et résistantes, issues de résineux dans les jets extérieurs du carton, et de fibres plus gonflantes dans le jet intermédiaire est une solution idéale pour obtenir les propriétés voulues de rigidité et de résistance.

La craie est moins coûteuse que la fibre, et les papetiers s’en servent souvent pour réduire les coûts, améliorer l’opacité et les propriétés de surface. Toutefois, on ne peut pas l’utiliser pour le carton, car elle entraînerait une détérioration de la résistance. Le carton comme le papier peuvent être à base de fibres recyclées mais le même problème de résistance risque de se poser, car les fibres recyclées sont plus fragiles que les fibres vierges.

La préparation de la pâte pour le carton doit être optimisée pour obtenir les meilleures propriétés de rigidité, résistance et surface. Les papetiers, au contraire, peuvent consacrer leurs efforts sur les propriétés de surface. Quand on fabrique du carton ou du papier pour l’emballage de produits alimentaires, d’aliments gras ou de liquides, on y ajoute des produits chimiques pour empêcher les fibres d’absorber les graisses ou les liquides du contenu.

Les adjuvants chimiques utilisés dans ces applications doivent être conformes aux réglementations et directives européennes et de la FDA aux États-Unis.

La section humide 

Le papier et le carton sont actuellement fabriqués par des machines à une ou plusieurs toiles.

Le fabricant sélectionne la construction multitoile de la section humide pour répondre aux propriétés désirées de surface, de rigidité et de résistance. Pour un fabricant de carton disposant d’une machine multitoile, la méthode idéale consiste à combiner différentes sortes de fibres chimiques dans les jets extérieurs pour obtenir de bonnes caractéristiques de résistance et de surface, puis de choisir un ou plusieurs jets intermédiaires en fibres plus gonflantes. Les fibres produites par procédé mécanique ont plus de bouffant et sont souvent utilisées pour les jets intermédiaires.

Avec les machines monotoile, on a moins de possibilités pour optimiser le gonflant, et les fabricants doivent donc faire un compromis entre la rigidité, la résistance et les propriétés de surface. Les producteurs qui emploient des fibres vierges peuvent se spécialiser et davantage optimiser la feuille, bien que ceux qui utilisent des fibres recyclées mettent en œuvre des techniques semblables de sélection et de raffinage des fibres.

Section des presses

Compresser la feuille pour éliminer l’eau utilise moins d’énergie que la faire évaporer en sécherie. Pour un fabricant de carton, il est essentiel de ne pas nuire aux propriétés de résistance et de bouffant de la feuille (qui ont été obtenues dans la section humide de la machine) dans la section des presses. En même temps, il faut éliminer autant d’eau que possible pour ne pas réduire l’économie de production.

Les fabricants ont désormais élaboré des presses plus performantes dotées d’une zone de contact plus large pour obtenir une siccité élevée de la feuille avant qu’elle entre en sécherie, sans trop la comprimer et nuire à son bouffant, sa rigidité et sa résistance.

Sécherie

Il n’existe pas de différence majeure entre une machine à carton ou à papier. La feuille de papier ou de carton passe sur une série de cylindres d’acier polis chauffés à la vapeur ; le nombre de cylindres utilisés dépendent du volume d’eau qui doit s’évaporer. La pression de vapeur dans ces cylindres est réglable pour contrôler la vitesse d’évaporation et le taux final d’humidité.

Calandrage

Un précalandrage rend la surface du papier ou du carton non couché aussi lisse et uniforme que possible afin de préparer la feuille à l’opération ultérieure de couchage. Le calandrage de finition ou de brillant sert à améliorer la surface couchée et/ou renforcer le brillant du papier.

Les fabricants mettent en œuvre des techniques de calandrage pour obtenir de meilleures propriétés de surface. Un calandrage excessivement dur, cependant, risque de détruire le bouffant de la feuille et donc les propriétés de rigidité et résistance du carton. Divers types de techniques de calandrage ont été développés dans le secteur du carton, comme le calandrage à satiner, le calandrage à longue ligne de contact, et les calandres à bande métal. A l’aide de ces techniques, on peut améliorer la surface sans réduire le bouffant.

 


Coupe transversale du carton.

 

Couchage

Les opérations de couchage sont globalement les mêmes pour le papier et le carton. La différence tient à la sauce de couchage, car les cartons ont des exigences différentes de celles des papiers, selon l’application visée. La transformation du carton en étuis entraîne des exigences spéciales telles que la possibilité de collage. Il faut tenir compte de ces spécifications quand on optimise la sauce de couchage et que l’on teste ses qualités. L’une des fonctions de l’emballage étant de protéger sans contaminer son contenu, le carton destiné aux liquides et aux aliments doit être neutre quant au goût et à l’odeur. En outre, les adjuvants chimiques utilisés doivent répondre à toutes les conditions applicables de sécurité.

Bobinage, refente et découpe

Il n’y a pas de grandes différences entre les machines à papier et à carton pour les opérations de bobinage, refente et découpe. Afin d’obtenir l’application finale désirée, et pouvoir garantir que le carton a été produit dans des conditions soigneusement contrôlées, les fabricants doivent avoir mis en place un système de complète traçabilité sur tout le processus.

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