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Papier

Introduction

Structure macroscopique des fibres d'une feuille de papier.
Une feuille de papier

Le papier (du latin papyrus) est une matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se présente sous forme de feuilles minces et est considéré comme un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base...) de base dans les domaines de l’écriture, du dessin, de l’impression, de l’emballage et de la peinture. Il est également utilisé dans la fabrication de composants divers, comme les filtres.

L’histoire du papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se présente sous forme de feuilles minces...) remonte à l’Antiquité. Le papier porteur d’un message (La théorie de l'information fut mise au point pour déterminer mathématiquement le taux d’information transmis dans la communication d’un message par un canal de communication, notamment en...) le plus ancien connu à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...) date de l’an -8 et nous vient de Chine. Le processus de fabrication du papier n’a pas changé depuis cette époque. Il se fait en deux étapes : la désintégration de la matière première dans l’eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) afin d’obtenir des fibres individuelles suspendues et, la formation de feuilles feutrées lorsque cette suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. ...) est disséminée sur une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet...) poreuse et adaptée, à travers laquelle l’eau peut s’égoutter.

Depuis peu, la production de papier, secteur dans lequel le premier pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas...) au monde (Le mot monde peut désigner :) est les États-Unis, pose un problème environnemental, aggravé par le fait que la consommation de papier continue à croître. Des solutions existent, comme le papier recyclé. Cette solution n'est cependant pas parfaite, car, en plus de consommer une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) considérable, la production d'une quantité donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.) de papier recyclé nécessite une quantité de papier usagé plus importante de 10 %.

Histoire

Nid (Le nid désigne généralement la structure construite par les oiseaux pour contenir leurs œufs et fournir un premier abri à leur...) de guêpe (Les guêpes sont des insectes de l'ordre des hyménoptères (sous-classe des ptérygotes, groupe des néoptères). Ces insectes, solitaires ou sociaux, nourrissent leurs couvains de viande crue...)
Papyrus égyptien
Fabrication de papier en Chine (animation)

Antiquité

On peut appeler « papier » tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) ce qui est constitué de fibres de celluloses en majorité, donc d’origine végétale, mises en suspension dans de l’eau puis égouttées sur une surface plane (La plane est un outil pour le travail du bois. Elle est composée d'une lame semblable à celle d'un couteau, munie de deux poignées, à chaque extrémité de la lame. Elle permet le dégrossissage et le creusage de formes...). Quel que soit le procédé employé, que ce soit propre ou sale, fin ou grossier, qu’il n’y ait que de la cellulose ou d’autres matières ajoutées (laine, soie…), c’est la mise en suspension dans l’eau des fibres et leur égouttage qui permettent de constituer le papier.

On utilise souvent l’image de la guêpe qui confectionne son nid en régurgitant de la cellulose malaxée, même si l’idée de fabriquer du papier n’a sûrement rien à voir avec cette activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.). Avant l’apparition du papier, les écrits étaient conservés sur des parchemins ou du papyrus et sur toutes sortes de surfaces (écorces, écailles, feuilles d’arbres, planchettes plus ou moins fines).

Les tapas (feutre végétal (Les classifications scientifiques classiques regroupent sous le terme végétal ([veʒetal]/[veʒeto]) plusieurs lignées d'organismes vivants qui, selon...) fait du liber de certaines écorces battues et assemblées) dont on connaît l’utilisation à travers les représentations sur des parois rocheuses et dans des grottes dans le monde entier, utilisés sous forme de vêtements, de parures, peuvent être considérés comme les tout premiers ancêtres du papier. Il en est de même du amatl des Aztèques obtenu par battage du liber de ficus employé à l'écriture des codex précolombiens.,,,,,

Le papier porteur d’un message le plus ancien connu à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par...), découvert par les Chinois et les Grecs, serait daté de -8, sous la dynastie des Han de l’Ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).) (-206, 25). Il s’agit d’un fragment de lettre dont le papier est fait à partir de fibres de lin, sur laquelle une vingtaine de sinogrammes anciens ont été déchiffrés. Il a été trouvé en 2006 à Dunhuang, dans la province du Gansu, et a été daté en fonction d’autres documents écrits trouvés au même endroit de la fouille.

D’après une tradition chinoise, on pensait que le papier était apparu au IIIe siècle av. J.-C. en Chine, sous le règne de Qin Shi Huang (fondateur de la dynastie Qin). Une histoire racontait que des personnes auraient alors repéré les dépôts blancs d’écume sur les rochers à la suite des crues et auraient tenté de le reproduire.

D’après une autre tradition chinoise, ce serait Cai Lun, ministre de l’agriculture qui, en 105, aurait codifié pour la première fois l’art de fabriquer du papier et en aurait amélioré la technique afin de le produire en masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la...).

Du VIIIe siècle au Moyen Âge

Le secret de la fabrication de papiers de qualité restera chinois et japonais jusqu’au VIIIe siècle. Lors de la bataille de Talas en 751, les Arabes, victorieux, firent prisonniers de nombreux Chinois et récupérèrent ainsi le secret. Il est probable qu’ils connaissaient l’usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) du papier bien avant cette date et qu’ils l’utilisaient eux-mêmes après l’avoir bien amidonné et poli. Ils comprendront rapidement l’intérêt de ce nouveau support pour propager l’islam, et Samarkand en sera le tout premier centre de production du monde musulman. Par ailleurs ils en amélioreront la fabrication en incorporant à sa préparation des chiffons. Le papier arrive alors en Occident (L'Occident, ou monde occidental, est une zone géographique qui désignait initialement l'Europe. L'extension de l'espace considéré a...) avec les conquêtes arabes. On le retrouve à Bagdad (Bagdad (en arabe ?????) est la capitale et la plus grande ville de l'Irak. Elle se situe sur le Tigre au centre est du pays (44,5° E - 33,5° N) et est un carrefour de communications aériennes, routières et ferroviaires pour le pays. C'est aussi...) en 793, au Caire en 900, à Xàtiva (San Felipe, Espagne) en 1056, en Sicile (La Sicile (Sicilia en italien) est une région autonome d'Italie et la plus grande île de la Méditerranée. Son chef-lieu est la ville de Palerme. Le drapeau, la gorgone...) en 1102, à Fabriano (Italie) en 1276 mais sous une forme complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la...) différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de la trace, dans...), et en France au milieu du XIIIe siècle. Aux Archives de Marseille, est conservé le registre de minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte...) du notaire Giraud Amalric, qui date de 1248 et est écrit sur support papier. Le papier est alors un bien rare et des édits sur le recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des...) du papier sont prononcés. On y incorpore alors des vieux chiffons qui prennent vite de la valeur, d’où l’expression se battre comme des chiffonniers.

Renaissance

Comme cela avait été le cas quelques siècles auparavant en Chine, en créant un système d’impression à caractères mobiles vers 1440, Johannes Gutenberg, Johann Fust et Peter Schöffer ont donné naissance à l’imprimerie en Occident, ce qui a permis de vulgariser la connaissance par l’usage des livres. Cela augmente l’utilisation et donc la fabrication du papier. Celui-ci devient alors l’objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une...) du début d’une industrie, avec utilisation de l’énergie hydraulique (L'énergie hydraulique est l'énergie mise en jeu lors du déplacement ou de l'accumulation d'un fluide incompressible telle que l'huile, l'eau douce ou l'eau de mer.). À partir du XVIIe siècle, en grande partie à cause de la guerre de Trente Ans, qui modifie les flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens...) commerciaux dans la vallée (Une vallée est une dépression géographique généralement de forme allongée et façonnée dans le relief par un cours d'eau (vallée fluviale) ou un glacier (vallée glaciaire). Un espace en forme de...) du Rhin (Le Rhin (Rhein en allemand, Rijn en néerlandais, Rhenus en latin, Rein en romanche) est un fleuve d'Europe long de 1 230 kilomètres et drainant un bassin de 185 000 km2.), le Sud-Ouest (Le sud-ouest est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et ouest. Le sud-ouest est opposé au nord-est.) de la France devient une très grande région papetière dans laquelle les Hollandais investissent massivement. La plupart des moulins sont reconstruits, agrandis. On en crée de nouveaux et, pendant plus d’un demi-siècle, jusqu’aux guerres de fin de règne de Louis XIV, ces régions deviennent l'un des plus grands centres de production de papier occidental. On a prétendu que la révocation de l’Édit de Nantes avait provoqué un exode massif (Le mot massif peut être employé comme :) et l’arrêt des papeteries, mais ce sont principalement les guerres et les difficultés qu’elles ont entraînées dans le commerce maritime entre le Sud-Ouest et la Hollande qui ont réduit les exportations de 70 à 80 %.

En 1673, les Hollandais font une invention capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs, ou une ville ayant une prééminence dans un domaine social, culturel,...) pour l’industrie papetière, en mettant au point (Graphie) le cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée génératrice, passant par un point variable décrivant une courbe plane fermée (c), appelée courbe directrice et gardant une...) hollandais, qui permet de remplacer la pile à maillets dans la trituration des chiffons, ils réalisent des gains en termes d’énergie, de main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est un organe destiné à saisir et...) d’œuvre et de rapidité ; malheureusement la qualité des pâtes s’en trouve amoindrie. Il faudra attendre le XVIIIe siècle et la révolution industrielle en Angleterre (L’Angleterre (England en anglais) est l'une des quatre nations constitutives du Royaume-Uni. Elle est de loin la plus peuplée, avec 50 763 000 habitants (en 2006), qui...), les progrès des transmissions et de la métallurgie (La métallurgie est la science des matériaux qui étudie les métaux, leurs élaborations, leurs propriétés, leurs traitements....) qu’elle entraîne, pour voir ce cylindre se répandre dans toute l’Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...). En fait la pile hollandaise a surtout permis le développement de la machine à papier qui va naître à la fin du XVIIIe siècle, en permettant de fabriquer avec la même quantité d’énergie trois à quatre fois plus de pâte sur un même site.

Révolution industrielle

René-Antoine Ferchault de Réaumur

C’est incontestablement au XIXe siècle que la fabrication du papier s’industrialise avec l’invention de la première machine à papier en continu de Louis Nicolas Robert (1761- 1828) en 1798. L’alimentation en pâte est alors faite en continu et le papier sort en bobine. En moins de vingt-cinq ans, l’ingénieur (« Le métier de base de l'ingénieur consiste à résoudre des problèmes de nature technologique, concrets et souvent complexes, liés à la conception, à la réalisation et à la mise en...) Bryan Donkin perfectionne « sa » machine (pas moins de 40 modèles différents). Vers 1825, les papetiers s’équipent en Europe et aux États-Unis : la machine est copiée, imitée. Vers 1850 apparaît la première machine à fabriquer le carton multicouches. À la même époque, on dénombre plus de 300 machines en Angleterre, près de 250 en France et presque autant en Allemagne. Chacun de ces engins, quoique très étroit et très lent comparé aux machines modernes, était capable d’assurer la production de 10 cuves traditionnelles desservies à la main. Louis-Nicolas Robert ne tirera aucun bénéfice de son invention.

La première machine à onduler française est installée en 1888 dans le Limousin. La marine à voile, grosse utilisatrice de chanvre (Le chanvre (Cannabis sativa L.), connu aussi sous son nom latin cannabis, est une espèce de plante annuelle, de la famille des Cannabaceae.) (cordages et voiles) est remplacée progressivement par la marine à vapeur (). La production de chanvre ralentit et celui-ci devient rare et cher. Des difficultés d’approvisionnement en chiffon se font sentir et l’industrie cherche de nouvelles matières premières. Le bois commence à progressivement remplacer le chanvre.

Anselme Payen

Déjà en 1719 dans un mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) présenté à l’Académie (Une académie est une assemblée de gens de lettres, de savants et/ou d'artistes reconnus par leurs pairs, qui a pour mission de veiller aux usages dans leurs disciplines...), René-Antoine Ferchault de Réaumur pressentait l’usage que l’on pouvait faire de la fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) de bois pour fabriquer du papier après avoir étudié de près les nids de guêpe.

Friedrich Gottlob Keller dépose un brevet en 1844 sur la fabrication de pâte de bois, obtenue à l’aide d’une meule.

La deuxième moitié du XIXe siècle est marquée par le recours à la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.). Les travaux du Français Anselme Payen montrent que dans toute matière végétale existe une substance blanche (La Substance blanche est avec la substance grise une des deux catégories de tissus du système nerveux. Elle forme la partie interne du cerveau et la...) et fibreuse, la cellulose, et qu’il est possible de la récupérer par des réactions chimiques. Ces découvertes permettent d’obtenir des fibres de meilleure qualité et donc d’augmenter les vitesses de production.

En 1937, aux États-Unis d’Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et...), le « Marihuana Tax Act » très contraignante dans la production du chanvre, poussé par les lobbys de propriétaires forestiers, étant également propriétaires de la presse, sonnent le glas du chanvre en papèterie. Il ne sera alors plus utilisé que pour les billets et le papier à cigarette. Les États-Unis deviendront rapidement le premier producteur de papier, majoritairement forestier et le sont encore de nos jours, largement devant la Chine, le second (80,8 contre 37,9 millions de tonnes), participant ainsi à une des premières causes de déforestation de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre...).

L’industrialisation lourde est alors lancée. En 1908, la plus grosse machine a une laize (largeur) de 4,30 m et roule à 165 m/min. En 1910 la vitesse (On distingue :) de 200 m/min est franchie. En 1935, la plus grosse machine fait 8,15 m de laize et tourne à 425 m/min. Le cap des 1 000 m/min est franchi en 1958. Actuellement, les machines font jusqu’à 10 m de laize et tournent à près de 2 000 m/min.

XXIe siècle

Au début du XXIe siècle, les problèmes écologiques, liés à la déforestation, poussent au retour au-devant de la scène des méthodes de recyclage ainsi qu’au retour progressif de la production de plantes à fibres à pousse (Pousse est le nom donné à une course automobile illégale à la Réunion.) rapide et écologique comme le chanvre ou le lin.

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