Histoire du papier
Archives départementales du Pas-de-Calais, 17 FIC 518.
Le papier est né en Chine au IIIe siècle avant l’ère chrétienne, sous le règne de Shihuandgi (premier empereur de la dynastie des Qin).
En 105 après Jésus Christ, Ts’ai Lun, inspecteur des travaux du palais sous la dynastie des Han, codifie l’art de la fabrication du papier en utilisant des fibres issues de végétaux tels que le lin, le chanvre, le bambou, le mûrier, etc.
L’art du papier reste chinois et japonais jusqu’au VIIIe siècle.
En 751, les Arabes sortent vainqueur des Chinois lors de la bataille de Samarcande. Ces derniers comprennent rapidement l’utilisation du papier et le généralise pour propager l’Islam. Dès lors, les conquêtes arabes diffusent vers l’Occident l’art de fabriquer du papier : il est à Chiraz en 780, à Bagdad en 793, au Caire en 900, à Fèz en 1100, en Sicile en 1102, à Xàtiva (San Felipe, Espagne) en 1150, à Fabriano (Italie) en 1276 et en France au début du XIVe siècle.
La composition du papier
Le principal constituant chimique du papier est la fibre de cellulose.
La matière première au XVIIIe siècle en Occident dans la fabrication du papier se faisait à l’aide de morceaux de chiffons en coton, en lin et en chanvre.
En raison de l’expansion de l’imprimerie qui amène à une surconsommation du papier, l’alimentation en chiffons (cellulose pure) commence à poser des problèmes. Il faut donc trouver assez rapidement une autre matière première moins rare et moins coûteuse. Des essais sont effectués avec de nouvelles fibres pour la fabrication de la pâte à papier :
- fibres végétales,
- papier recyclé,
- pailles (en 1800, par Matthias Koops).
Les techniques de production du papier s’accélèrent ; on cherche principalement à produire en masse et à faible coût. L'amélioration de la qualité du papier n'est qu'un objectif secondaire et sa durabilité n'en est pas un du tout.
Au XIXe siècle, le bois et plus particulièrement les résineux (pins, épicéa, sapins) remplacent les chiffons. Les principaux composants sont :
- la cellulose,
- l'hémicellulose,
- la lignine,
- la résine,
- des constituants minéraux,
- des protéines.
La structure du papier
La fibre végétale est une substance indispensable dans la fabrication de la pâte à papier. La proportion de ses principaux constituants (la cellulose, l’hémicellulose et la lignine) varie selon le type de végétaux.
| Pourcentage | Bois résineux | Bois feuillus | Paille |
|---|---|---|---|
| Cellulose |
40-51 |
40-51 |
40-51 |
| Lignine |
24-27 |
18-23 |
15-20 |
| Paille |
20-27 |
20-33 |
25-30 |
La cellulose (C6H10O5)
Il s'agit de l'un des polymères les plus abondants trouvés dans la nature. C'est de loin la molécule organique la plus abondamment produite par photosynthèse. Elle est composée de carbone, d’oxygène et d’hydrogène.
Le papier est formé par une simple association de fibres de cellulose en présence d’eau. Sa solidité et sa résistance se détermine par la longueur des fibres mais aussi par les liaisons entre elles.
La cellulose est sensible aux dégradations chimiques liées à l’hydrolyse acide et l’oxydation, qui se produisent essentiellement lorsque les conditions de stockage sont inadaptées.
La lignine
Elle est également composée de carbone, d’oxygène et d’hydrogène, mais elle n’a pas une constitution fixe comme la cellulose. C’est une matière naturelle dont la rigidité est à l’origine de la dureté du bois.
Son principal défaut est une forte sensibilité à l’oxydation due aux rayons ultraviolets de la lumière. La lignine est la cause principale de l’acidité des papiers manufacturés à bases de pâtes de bois (papiers journaux du XIXe siècle). Elle jaunit beaucoup en présence de lumière.
L'hémicellulose
Comme les polymères hydrophiles, elle a tendance à avoir une bonne absorption de l’eau et un fort gonflement.
Les hémicelluloses jouent un rôle fortifiant dans les parois cellulaires des arbres et entre les fibres de cellulose.
Du point de vue chimique, ce sont des molécules versatiles ayant une grande diversité structurale. Elles sont particulièrement importantes dans la fabrication de papiers robustes, car elles en améliorent plusieurs aspects dont l’adhésion des fibres, la résistance au déchirement, de même que l’endurance au pliage.