Humidité du papier, du carton et de la cellulose

Les humidimètres pour papier, carton et pâte à papier sont des instruments spécialisés dans la mesure de la teneur en humidité des produits papetiers à tous les stades de la filière : machines à papier, contrôle qualité des bobines finies, réception des livraisons de papiers de récupération, contrôle du stockage en magasin, vérification de l’humidité en imprimerie et en transformation. La teneur en humidité du papier influe sensiblement sur ses propriétés mécaniques (résistance à la traction, rigidité, planéité), sur ses caractéristiques d’impression, sur sa stabilité dimensionnelle et sur son comportement en transformation. Les technologies employées sont principalement électriques (résistives et capacitives) pour les contrôles rapides, la référence de précision restant la méthode gravimétrique par dessiccation.

Humidimètres portables

Les humidimètres portatifs à contact utilisent un capteur à plaque posé sur la pile de papier ou sur la bobine, et mesurent par principe capacitif la variation de la constante diélectrique en fonction de l’humidité. L’étendue habituelle est de 3 à 12 % d’humidité en masse, avec une exactitude de ±0,5-1 %. La réponse est rapide (quelques secondes) et l’emploi très simple. Les modèles numériques évolués intègrent : une base de données de types de papier (avec courbes d’étalonnage pour chaque grammage et composition) ; des fonctions statistiques ; des seuils GO/NOGO ; une sortie de données pour archivage. Il existe aussi des modèles à pointes pour la mesure ponctuelle sur feuille unique (plus précis mais plus lents).

Humidimètres de laboratoire

Les laboratoires de contrôle qualité des papeteries utilisent des balances thermogravimétriques ou des étuves pour déterminer l’humidité du papier par la méthode gravimétrique ISO 287 : un échantillon de surface connue (en général 100 cm² ou 200 cm²) est pesé, séché en étuve à 105 °C pendant 1 à 4 heures jusqu’à masse constante, puis repesé ; l’écart en pourcentage donne l’humidité avec une excellente exactitude (±0,1 %). La méthode est destructive et lente, réservée aux contrôles formels et à la validation des instruments électroniques en ligne.

Capteurs en ligne

Les machines à papier sont équipées de capteurs en ligne pour la mesure continue de l’humidité : capteurs IR multi-longueurs d’onde (exploitant l’absorption IR de l’eau dans des bandes spectrales précises) ; capteurs à micro-ondes (mesurant l’atténuation d’ondes électromagnétiques haute fréquence) ; capteurs capacitifs à balayage (avec une tête de mesure se déplaçant sur la laize de la machine) ; capteurs RMN (résonance magnétique nucléaire, pour une très haute exactitude en ligne). Les données sont intégrées au système de conduite de la machine pour le réglage automatique de la vitesse, de la vapeur et du séchage.

Applications

Les applications comprennent : la papeterie elle-même (contrôle de l’humidité sur la machine à papier pour le réglage des sécheries et des calandres) ; le contrôle qualité des bobines finies avant expédition ; la réception des livraisons de papiers de récupération destinés au recyclage (l’humidité est un point contractuel – une balle plus humide pèse davantage mais vaut moins) ; l’imprimerie et la transformation (vérification de l’humidité du papier avant impression – une humidité inadaptée provoque des défauts d’impression, des déformations et des problèmes de repérage) ; les magasins de stockage (vérification de l’humidité pour planifier la climatisation) ; l’industrie de l’emballage (humidité du carton ondulé pour caisses, où elle conditionne la résistance à la compression).

Normes d’essai

Les normes de référence sont : UNI EN ISO 287 (méthode gravimétrique, référence internationale – humidité du papier par dessiccation) ; TAPPI T412 (équivalente, référence américaine pour le carton) ; TAPPI T550 (humidité par méthode capacitive) ; UNI ISO 638 (pour la pâte à papier). Les conditions d’essai normalisées sont 23 °C et 50 % HR, avec conditionnement de l’échantillon pendant au moins 4 heures en atmosphère contrôlée. Les spécifications d’humidité à la réception dépendent du produit : généralement 5-7 % pour le papier d’impression, 6-9 % pour le carton et 7-10 % pour le carton ondulé.

Critères de choix

Le choix de l’humidimètre pour papier dépend de l’application : le contrôle qualité formel en laboratoire recourt aux balances thermogravimétriques selon l’ISO 287 ; le contrôle rapide en production appelle des humidimètres portatifs capacitifs dotés d’une base de papiers ; la mesure continue en ligne utilise des capteurs IR ou micro-ondes intégrés à la machine ; pour le contrôle de réception des livraisons, des appareils portatifs de bonne exactitude (±0,5 % en général) conviennent.