Produits chimiques utilisés pour la fabrication du papier

Les produits chimiques utilisés pour la fabrication du papier sont les produits utilisés lors de la fabrication du papier ou les produits chimiques utilisés dans la modification des propriétés du papiers. Ces produits chimiques peuvent être utilisés pour modifier le papier de nombreuses façons, notamment en modifiant sa couleur ainsi que sa brillance, ou en augmentant sa résistance et sa résistance à l'eau^[1].

Produits chimiques utilisés dans la fabrication du papier

Alun	« Sulfate d’alumine »	Al2(SO4)3.18H2O	Pour le dimensionnement alcalin avec la rosine
Albarine	"Sulfate naturel de chaux"	CaSO4.2H2O	matériaux de construction
Dioxyde de chlore	dioxyde de chlore	ClO2	blanchiment de la pulpe
Chlore	chlore	Cl2	blanchiment de la pulpe
Dolomite	Carbonate de magnésium de calcium	CaMg(CO3)2	Remplissage, Revêtement
DTPA	Acétate de détthylène Triamine Penta	C14H33N3O10	Utilisé pour la chélation (retrait des métaux de transition de la pulpe
EDTA	Acide acétique d’éthylène Diamine Tetra	C10H16N2O8	Utilisé pour la chélation (retrait des métaux de transition de la pulpe
Enzyme			Utilisé dans Deinking
FSA	Formamidine Acide sulfurique ou dioxyde de Thiourea	CH4N2SO2	Blanchiment post-deinking
Gum de guar	Polymère naturel		Additif de résistance sèche
Gypse ou blanc minéral ou plâtre	Sulfate naturel de chaux	CaSO4.2H2O	Planche de gypse
Peroxyde d'hydrogène	Peroxyde d'hydrogène	H2O2	Dans le blanchiment des pâtes
Acide hypochlorous	Acide hypochlorous	HOCl	Dans le blanchiment des pâtes
Chaux	Oxyde de calcium	CaO	Récupération chimique du procédé de pâte alcaline, blanchiment
Calcaire	Calcium Carbonate	CaCO3	Pour faire précipité CaCO3, est utilisé comme remplisseur et dans le revêtement
Bisulfite de magnésium	Bisulfite de magnésium	Mg(HSO3)2	Utilisé dans la pulpe de sulfite
Magnesite	Carbonate de magnésium	MgCO3 -100%	Remplisseur pour papier à cigarettes
Lait de lime	Hydroxyde de calcium	Ca(OH)2	Pour la causticisation de la liqueur verte
Lait de magnesia	Hydroxyde de magnésium	Mg(OH)2
Oxygène	Oxygène	O2	Dans le blanchiment des pâtes
Ozone	Ozone	O3	Dans le blanchiment des pâtes
Colophane	Acide abietique	C19H29COOH	Dimensionnement
Savon rosin	Sodium Abietate	C19H29COONa	Dimensionnement
Gâteau au sel	Sulfate de sodium	Na2SO410H2O	Produit chimique de maquillage dans la récupération chimique de pulpe de sulfate (Na2SO4. ---Na2S)
Savon/ Acides gras			Deinking
Bisulfite de sodium	Bisulfite de sodium	NaHSO3	Utilisé dans la pulpe de sulfite
Cendres de soude	Carbonate de Sodium	Na2CO3	Produit chimique de maquillage dans la récupération chimique de pulpe alcaline (Na2CO3+Ca(OH)2---2NaOH+CaCO3)
Aluminate de sodium	Aluminate de sodium	Na2Al2O4	Utilisé en conjonction avec l’alun pour contrôler le pH
Bisulfite de sodium	Bisulfite de sodium	NaHSO3	Un composant chimique de liqueur de cuisson de type acide parfois utilisé pour neutraliser le chlore résiduel dans la pulpe pendant le processus de blanchiment.
Chlorate de Sodium	Chlorate de Sodium	NaClO3	Utilisé pour produire du dioxyde de chlore
Dithionite de sodium	Hydrosulfite de Sodium	Na2S2O4	Blanchiment
Hypochlorite de sodium	Hypochlorite de sodium	NaOCl	Blanchiment
Peroxyde de sodium	Peroxyde de sodium	Na2O2	Blanchiment
Silicate de Sodium	Silicate de Sodium	Na2SiO3	Dans le papier de déchets deinking pour mouiller, peptisation, dispersion de l’encre, stabilisation du peroxyde.
Sulfide de sodium	Sulfide de sodium	Na2S	Produit chimique actif dans la liqueur de cuisson kraft/sulfate
Thiosulfate de sodium	Thiosulfate de sodium	Na2S2O3	Blanchiment
Tripolyphosphate de Sodium	Tripolyphosphate de Sodium	Na5P3O10	Dispersant
Amidon	Se compose d’unités de glucose reliées entre elles par des ponts d’oxygène appelés glycosides	Wet and dry end additive
Sulfur	Soufre	S	Pour faire de la pulpeHSO 3f ou bi-sulfite
Surfactant			Utilisé dans la deinking. Utilisé comme débonders dans la fabrication de pâte à peluches.
Titania	Dioxyde de titane	TiO2	Remplisseur pour augmenter l’opacité et la luminosité du papier. Utilisé dans le revêtement
Anatase	Dioxyde de titane	TiO2

Pâte

La pâte chimique permet de dissoudre la lignine afin d'extraire la cellulose de la fibre de bois. Les différents procédés de fabrication de pâte chimique comprennent le "procédé Kraft", qui utilise de la soude caustique et du sulfure de sodium,et, plus couramment, en variante, l'utilisation d'acide sulfureux, connue sous le nom de "procédé au sulfite". Le sulfite semi - chimique neutre est traité comme un troisième procédé séparé du sulfite et la fabrication de pâte à la soude qui est la moins dangereuse du point de vue écologique en utilisant l'hydroxyde de sodium ou l'anthraquinone^[2].

De la soude caustique est ajoutée afin d'augmenter le pH dans le processus de réduction en pâte des fibres. Le pH le plus élevé de la solution de fibres de papier provoque le lissage et le gonflement des fibres, ce qui est important pour le processus de broyage des fibres.

Blanchiment

Dans la production de papier blanc, la pâte de bois est blanchie afin d'éliminer toute couleur provenant des traces de lignine n'ayant pas été extraite dans le processus de fabrication de pâte chimique. Il existe trois méthodes prédominantes de blanchiment :

1. Le blanchiment au chlore élémentaire nécessite du chlore et de l'hypochlorite.
2. Le blanchiment élémentaire sans chlore est plus écologique car il évite l'utilisation d'hypochlorite et remplace le chlore par du dioxyde de chlore ou du chlorate de sodium.
3. Un blanchiment totalement sans chlore nécessite de l'oxygène et du peroxyde d'hydrogène. Il s'agit du procédé le plus écologique car il élimine tous les polluants chlorés.

Dimensionnement

La plupart des types de papier doivent avoir une certaine résistance à l'eau afin de maintenir une qualité d'écriture ainsi qu'une imprimabilité spécifiques. Jusqu'en 1980, la principale façon d'ajouter cette résistance consistait à utiliser une colophane en combinaison avec de l'alun. Lorsque l'industrie du papier a commencé à utiliser de la craie au lieu de l'argile de porcelaine comme charge, la chimie du papier a dû passer à un processus neutre. Aujourd'hui, on utilise principalement l'AKD (dimère d'alkylcétène) et l'ASA (anhydride alcénylsuccinique).

Renforcement

Résistance à l'humidité

Les additifs de résistance à l'humidité garantissent au papier une conservation de sa résistance lorsqu'il est mouillé. Ceci est particulièrement important dans le papier de soie. Les produits chimiques généralement utilisés à cette fin comprennent l'épichlorhydrine, la mélamine, l'urée formaldéhyde et les polyimines.Ces substances polymérisent dans le papier et aboutissent à la construction d'un réseau de renforcement.

Pour améliorer la résistance du papier, de l'amidon cationique est ajouté à la pâte humide durant le processus de fabrication. L'amidon a une structure chimique similaire à celle de la fibre de cellulose de la pâte et les surfaces de l'amidon et de la fibre sont chargées négativement. En ajoutant de l'amidon cationique (chargé positivement), la fibre peut se lier à l'amidon et ainsi augmenter les interconnexions entre les fibres. La partie chargée positivement de l'amidon est généralement formée par des cations ammonium quaternaire. Les sels quaternaires qui sont utilisés comprennent le chlorure de 2,3-époxy propyl triméthyl ammonium (EPTAC, également connu sous le nom de Glytac Quab, GMAC) et le chlorure de (3-chloro-2-hydroxypropyl) triméthyl ammonium (CHPTAC, également connu sous le nom de Quat 188, Quab 188, Reagens).

Résistance à sec

Les additifs de résistance à sec, ou agents de renforcement à sec, sont des produits chimiques qui améliorent les conditions normales de résistance du papier. Ceux-ci améliorent la résistance à la compression, la résistance à l'éclatement, la résistance à la rupture et la résistance au délaminage du papier. Les produits chimiques typiques utilisés sont, entre autres, l'amidon cationique et les dérivés de polyacrylamide (PAM). Ces substances agissent en liant les fibres, souvent à l'aide d'ions aluminium dans la feuille de papier.

Reliures

Les liants favorisent la liaison des particules de pigment entre elles et la couche de revêtement du papier^[3] Les liants sont des particules sphériques inférieures à 1 µm de diamètre. Les liants courants sont le copolymère styrène-anhydride maléique ou le copolymère styrène-acrylate^[4]. La composition chimique de surface est différenciée par l'adsorption d' acide acrylique ou d'un tensioactif anionique, tous deux utilisés pour la stabilisation de la dispersion dans l'eau^[5]. Les co-liants, ou épaississants, sont généralement des polymères solubles dans l'eau qui influencent la viscosité de la couleur du papier, la rétention d'eau, l' encollage et le brillant. Certains exemples courants sont la carboxyméthylcellulose (CMC), l' hydroxyéthylcellulose cationique et anionique (EHEC), l'amidon modifié et la dextrine. Le latex de styrène butadiène, le styrène acrylique, la dextrine, l'amidon oxydé sont utilisés dans les revêtements pour lier la charge au papier. Les co-liants sont des produits naturels tels que l'amidon et la CMC (Carboxyméthylcellulose), qui sont utilisés avec les liants synthétiques, comme le styrène acrylique ou le styrène butadiène. Des co-liants sont aussi utilisés afin de réduire le coût du liant synthétique et améliorer la rétention d'eau et la rhéologie du revêtement.

Remplisseurs

Les charges minérales sont utilisées afin de réduire la consommation de matériau liant plus coûteux ou pour améliorer certaines propriétés du papier^[6]. L'argile de Chine, le carbonate de calcium, le dioxyde de titane et le talc sont des charges minérales courantes utilisées dans la production de papier.

Rétention

Un agent de rétention est ajouté afin de lier les charges au papier. Les charges, telles que le carbonate de calcium, ont généralement une faible charge superficielle. L'agent de rétention est un polymère avec des groupes fortement cationiques chargés positivement. Une caractéristique supplémentaire d'un agent de rétention est d'accélérer la déshydratation dans la section de fil de la machine à papier. La polyéthylèneimine et le polyacrylamide sont des exemples de produits chimiques utilisés dans ce processus.

Enrobage

Pigments

Des pigments absorbants dans la partie jaune et rouge du spectre visible peuvent être ajoutés. Au fur et à mesure que le colorant absorbe la lumière, la luminosité du papier diminue, contrairement à l'effet d'un agent éclaircissant optique. Pour augmenter la blancheur, une combinaison de pigments et d'un azurant optique est souvent utilisée. Les pigments les plus souvent utilisés sont les colorants bleus et violets.

Agent éclaircissant optique

Un azurant optique est utilisé afin de rendre le papier plus blanc. Les agents éclaircissants optiques utilisent la fluorescence afin d'absorber le rayonnement invisible de la partie ultraviolette du spectre lumineux et ainsi réémettre le rayonnement sous forme de lumière dans la gamme du bleu visible. L'agent éclaircissant optique génère ainsi une lumière bleue qui s'ajoute à la lumière réfléchie. La lumière bleue supplémentaire compense la teinte jaunâtre qui existerait autrement dans les caractéristiques de la lumière réfléchie. Il augmente ainsi la luminosité du matériau (lorsque l'éclairage comprend un rayonnement ultraviolet)^[7].

Références

• Portail de la chimie