Le papier peut sembler banal et simple, mais sa fabrication est en réalité plus compliquée que la plupart des consommateurs ne le pensent probablement. Grâce à une série de réactions chimiques et de processus physiques, les fabricants de papier transforment les copeaux de bois bruns en une feuille blanche brillante que vous pouvez tenir dans votre main. Deux des principales réactions chimiques impliquées sont la décoloration et le procédé Kraft.
Le bois est un mélange complexe composé principalement d'un polymère appelé cellulose. Les fibres de cellulose dans le bois sont liées ensemble par un autre polymère appelé lignine. Les fabricants de papier doivent retirer la lignine de la pâte de bois. L'approche la plus courante est le procédé Kraft, dans lequel les copeaux de bois sont combinés avec un mélange d'hydroxyde de sodium et de sulfure de sodium dans de l'eau à haute température et pression. Dans ces conditions très basiques, les ions sulfures chargés négativement réagissent avec les chaînes de polymère de lignine pour les décomposer en plus petites sous-unités afin que les fibres de cellulose soient libérées pour une utilisation ultérieure.
Réactions alternatives
La pâte Kraft est de loin le procédé le plus populaire, certains fabricants utilisent d'autres approches pour éliminer la lignine. Une telle alternative est la mise en pâte au sulfite acide, où un mélange d'acide sulfureux et de bisulfite de sodium, de magnésium, de calcium ou d'ammonium dans l'eau dissout la lignine pour libérer les fibres de cellulose. Comme avec la pâte Kraft, des températures et des pressions élevées sont requises. Une autre alternative est la mise en pâte semi-chimique au sulfite neutre, où les copeaux sont mélangés avec un mélange de sulfite de sodium et de carbonate de sodium dans l'eau et cuits. Contrairement aux autres, ce procédé élimine seulement une partie de la lignine, donc après la mise en pâte, les copeaux doivent être déchiquetés mécaniquement pour enlever une partie du polymère restant.
Chimie de blanchiment
Peu importe le procédé le fabricant choisit la mise en pâte, une partie de la lignine est encore laissée intacte et cette lignine restante donne généralement à la pâte une couleur brune. Les fabricants enlèvent cette lignine résiduelle et transforment la pulpe en un processus chimique appelé blanchiment. Dans ce processus, un agent oxydant - un produit chimique qui oxyde la lignine en y ajoutant des atomes d'oxygène ou en retirant des électrons - est combiné à la pulpe de bois pour détruire la lignine restante. Le blanchiment tend à être plus sélectif que la réduction en pâte; Contrairement à la pâte, qui détruit aussi une petite fraction de la cellulose, la décoloration élimine principalement la lignine.
Les produits chimiques décolorants courants comprennent le chlore, le dioxyde de chlore, l'oxygène, le peroxyde d'hydrogène, l'ozone et l'hypochlorite de sodium , l'ingrédient actif dans l'eau de Javel. Même si le mécanisme de chaque réaction est différent, tous sont des oxydants qui vont oxyder la lignine dans la pulpe. Le chlore, le dioxyde de chlore et le peroxyde d'hydrogène sont les plus sélectifs de ces agents, ce qui signifie qu'ils ont moins tendance à réagir avec la cellulose et d'autres parties souhaitables du mélange. Outre leur capacité à éliminer la lignine, le chlore, le dioxyde de chlore et l'hypochlorite de sodium sont également supérieurs dans leur capacité à éliminer les particules de saleté, un autre facteur important à prendre en compte par les fabricants.
Autres réactions
Une fois qu'il a été réduit en pâte et blanchi, la pâte est introduite dans une série de machines qui vont l'altérer à travers des processus physiques plutôt que chimiques pour en faire une feuille. Selon les propriétés recherchées, les fabricants utilisent une gamme variée d'autres réactions chimiques, telles que le collage, la rétention et la résistance à l'humidité qui confèrent une résistance à l'humidité, lient les fibres plus petites ou modifient le produit afin qu'il soit moins susceptible de tomber à part lorsqu'il est mouillé. Typiquement, ces procédés impliquent l'un parmi une variété de polymères qui se lient aux fibres de cellulose dans le produit fini. Les procédés de résistance à l'humidité, par exemple, combinent typiquement les fibres de cellulose avec des résines de polyamido-amine-épichlorhydrine qui réagissent avec les fibres pour les réticuler de sorte qu'elles sont moins susceptibles de se désagréger dans l'eau.
