le papier - IEN Saint

LE PAPIER
Fiche connaissances pour l’enseignant
Ce qu’il faut savoir
HISTORIQUE
Le papier a d’abord été fabriqué aux environ de l’an 100 par les Chinois. Le matériau utilisé
était probablement de l’écorce de mûrier et le papier était fabriqué sur un moule fait de
lamelles de bambou. Le plus ancien des papiers connus et toujours existant a été
confectionné à partir de chiffons vers 150 apr. J.-C. Pendant cinq cents ans environ, l’art du
papier a été réservé à la Chine, mais vers 610, il a été introduit au Japon, et en Asie centrale
vers 750. Le papier a fait son apparition en Egypte vers 800, mais il n’y a pas été fabriqué
avant 900. (Avant l’invention du papier, certains peuples, notamment Egyptiens, écrivaient
sur des rouleaux de papyrus. Les tiges de la plante étaient découpées en tronçons de hauteur
constante puis clivées au couteau et aplaties. Les lamelles obtenues étaient juxtaposées. Les
feuilles de papyrus étaient constituées de deux lits de lamelles, superposés de façon que le
premier forme un angle droit avec le second. Les feuilles étaient souvent assemblées en
rouleaux. Le scribe écrivait sur les lamelles horizontales, situées à l’intérieur du rouleau).
Le papier a été introduit en Europe par les Maures, et la première fabrique de papier
européenne a été créée en Espagne vers 1150. Au cours des siècles suivants, ce métier s’est
étendu à la plupart des pays européens. La mise au point d’un système d’impression à
caractères mobiles par Gutenberg vers le milieu du XVè siècle a facilité l’impression des
livres et a beaucoup encouragé la fabrication du papier.
L’augmentation de la production de papier aux XVIIè et XVIIIè siècles a entraîné des pénuries
de chiffons, seule matière première satisfaisante connue des fabricants européens de
papier. En conséquence, différents essais ont été faits pour imaginer des produits de
remplacement mais aucun n’avait les qualités nécessaires du point de vue commercial. Au
même moment, des tentatives étaient faites pour réduire le coût du papier en mettant au
point une machine, afin de remplacer le procédé de moulage à la main dans la fabrication du
papier. La première machine a été mise au pont en 1798 par l’inventeur français Nicolas
Louis Robert. La machine de Robert a été améliorée par des papetiers britanniques, les
frères Henry et Sealy Fourdrinier, qui ont créé en 1803 la première des machines portant
leur nom. La solution au problème de la fabrication du papier à partir d’une matière
première bon marché a été apportée par l’introduction du procédé de fabrication à pâte
mécanique vers 1840, et par l’introduction du premier des procédés à pâte chimique environ
dix ans plus tard.
FABRICATION
Fabrication manuelle
Le processus de base de fabrication du papier est le même depuis plus de deux mille ans. Il
comporte deux phases : la désintégration de la matière première dans l’eau pour obtenir
une suspension de fibres individuelles et la formation de feuilles feutrées lorsque cette
suspension est répandue sur une surface poreuse adaptée, à travers laquelle l’excédent
d’eau peut s’égoutter.
Dans la fabrication manuelle du papier, la matière première (paille, feuilles, écorce, chiffons
ou autre matière fibreuse) est placée dans une cuve et pilée avec un lourd maillet ou
marteau pour séparer les fibres. Pendant la première partie de cette opération, la matière
est lavée à l’eau courante pour éliminer les impuretés, mais lorsque les fibres ont été
suffisamment désintégrées, elles sont maintenues en suspension et l’eau de la cuve n’est pas
changée. A ce moment de l’opération, le matériau liquide, appelé demi-pâte, est prêt pour le
véritable procédé de fabrication du papier. L’outil principal du fabricant de papier est le
moule, une feuille comportant des mailles métalliques renforcées, ayant soit un motif de
maille carré, appelé motif vélin, soit un motif de fils métalliques longitudinaux plus espacés,
maintenus ensemble par de plus petits fils transversaux, appelé motif vergé. Le motif du
moule s’imprime lui-même sur la dernière feuille de papier et, de cette façon, les papiers
faits main, sans enduit spécial, sont identifiés comme papiers vélin ou papier vergé, selon le
moule utilisé dans leur fabrication.
Le moule est placé à l’intérieur d’un cadre de bois amovible, appelé chariot de format, qui
forme un rebord bas autour de ses bordures. Le fabricant de papier plonge la forme et le
format dans un cuvier contenant la demi-pâte ; lorsqu’on enlève la forme et le format du
cuvier, la surface du format est recouverte d’une mince pellicule composée d’un mélange de
fibres et d’eau. L’appareil est alors secoué d’avant en arrière et d’un côté à l’autre. Cette
opération a deux effets ; elle répartit le mélange uniformément sur la surface du moule et
provoque l’enchevêtrement des fibres individuelles avec celles d’à côté, conférant une
certaine solidité à la feuille. Pendant que le moule est secoué, une grande quantité d’eau
provenant du mélange s’égoutte à travers les mailles. L’appareil, avec sa feuille de papier
mouillé, est ensuite mis de côté jusqu’à ce que le papier soir suffisamment cohérent pour
permettre d’enlever le format.
Lorsque le format est sorti du moule, ce dernier est retourné et la feuille de papier est
déposée doucement sur une plaque de lainage tissé, appelée feutre. Un autre feutre est
placé au-dessus de la feuille de papier et le procédé se répète. Cette méthode s’appelle le
couchage. Lorsqu’un certain nombre de feuilles de papier ont été intercalées avec des
coucheurs, l’ensemble de la pile, appelé format, est placé dans une presse hydraulique et
soumis à une pression de 100 tonnes ou plus, excluant la plus grande partie de l’eau restant
sur le papier. Les feuilles sont ensuite séparées des feutres, entassées et pressées. Le tas de
papier est pressé plusieurs fois, et chaque fois, le tas est reconstruit différemment, avec les
feuilles de papier dans différents positions les unes par rapport aux autres. Cette procédure
s’appelle l’échange et sa répétition améliore la surface du papier fini. L’étape finale de la
fabrication du papier est le séchage. Le papier est suspendu, en groupes de quatre ou cinq
feuilles, sur des cordes dans une salle de séchage spéciale jusqu’à évaporation complète de
son humidité.
Les papiers destinés à l’écriture ou à l’impression nécessitent un traitement supplémentaire
après le séchage car, sans ce traitement, le papier absorbe l’encre et le texte et les images
sont flous. Le traitement consiste à encoller le papier en l’immergeant dans une solution de
colle gélatineuse, à sécher le papier encollé et, enfin, à l’apprêter en pressant les feuilles
entre des feuilles de métal ou de carton lisse. Le pressage détermine la texture de la surface
du papier. Les papiers à texture rugueuse sont pressés légèrement pendant un laps de temps
relativement court et, comparativement, les papiers à surface lisse sont pressés pendant
plus longtemps.
Fabrication mécanique
Bien que les procédures essentielles de fabrication mécanique du papier soient identiques à
celles de la fabrication manuelle, la fabrication mécanique est beaucoup plus complexe. La
première étape de la fabrication mécanique est la préparation de la matière première. Les
principaux matériaux utilisés dans la fabrication moderne du papier sont les chiffons de
coton ou de lin et le bois. Actuellement, plus de 95% du papier sont confectionnés à partir
de la cellulose. Pour les qualités de papier les moins chères, comme le papier journal, on
utilise seulement la pâte à bois mécanique ; pour une qualité supérieure, on utilise de la
pâte à bois chimique ou un mélange de pâte et de fibres de chiffons ; et pour les papiers les
plus fins, comme les meilleures qualités de papier à lettres, on utilise que de la fibre de
chiffons.
Les chiffons utilisés dans la fabrication du papier sont tout d’abord nettoyés mécaniquement
pour enlever la poussière et les éléments étrangers. Après ce nettoyage, les chiffons sont
cuits dans une grande étuve. Ce procédé implique de faire bouillir les chiffons avec de la
chaux sous pression vapeur pendant plusieurs heures. La chaux s’allie avec les graisses et les
autres impuretés contenues dans les chiffons pour former des pâtes non solubles, qui
peuvent être ensuite entraînées au lavage dans un traitement ultérieur, et en même temps,
réduit toutes les teintures colorées en composants incolores. Les chiffons sont ensuite
transférés dans une machine appelée pile raffineuse ou hollandaise, long tube divisé dans le
sens de la longueur. Dans une moitié du tube, un cylindre horizontal équipé de plusieurs
couteaux tourne rapidement près d’une plaque ondulée, elle-même munie de couteaux. Le
mélange de chiffons et d’eau passe entre les cylindres et la plaque, et les chiffons sont
réduits en fibres. Dans l’autre moitié du tube, un cylindre de lavage creux couvert d’un tamis
à mailles fines est disposé de telle sorte qu’il écope l’eau du tube, en laissant les chiffons et
les fibres derrière. Au fur et à mesure que le mélange de chiffons et d’eau s’écoule autour de
la pile, la saleté est éliminée et les chiffons macèrent jusqu’à être finalement réduits en
fibres. La demi-pâte passe ensuite à travers une ou plusieurs piles secondaires pour
désintégrer encore davantage les fibres. A ce moment-là, on ajoute une matière colorante,
du matériau d’encollage comme la colophane ou colle, et des produits de emplissage comme
le sulfate de chaux ou kaolin, qui donnent du corps et un poids supplémentaire au papier
fini.
Dans la fabrication du papier, le bois est préparé de deux façons différentes. En ce qui
concerne le procédé à pâte mécanique, des blocs de bois sont maintenus contre une pierre à
adoucir tournant rapidement qui met les fibres en lambeaux. Les fibres récupérées par ce
procédé sont courtes et ne servent qu’à la production de papier journal bon marché ; elles
peuvent toutefois être ajoutées à d’autres types de fibres de bois dans la fabrication de
papier de qualité supérieure. Dans différents procédés aux solvants chimiques, les copeaux
de bois sont traités avec des solvants qui enlèvent la matière résineuse et la lignite du bois,
ne laissant que des fibres de cellulose pure.
Aujourd’hui, la plupart des papiers sont fabriqués sur des machines à table plate, ou
fourdriniers, dessinées après le succès de la première machine à fabriquer le papier. Le cœur
du fourdrinier est une courroie sans fin de mailles métalliques à déplacement horizontal. De
la pâte aqueuse s’école sur la courroie, qui passe au-dessus d’un certain nombre de
rouleaux. Une caisse en bois peu profonde placée sous la courroie récupère une grande
partie de l’eau qui s’égoutte pendant cette phase du procédé. Cette eau est mélangée de
nouveau avec la pâte pour permettre la récupération de la fibre qu’elle contient.
L’étalement de la feuille de pâte mouillée sur la courroie métallique est limité par des
courroies-guides en caoutchouc qui se déplacent de chaque côté de la courroie. Sous la
courroie, des pompes d’aspiration accélèrent le séchage du papier et la courroie elle-même
oscille de chaque côté pour aider au feutrage des fibres. Lorsque le papier se déplace le long
de la courroie, il passe sous un cylindre rotatif appelé rouleau égoutteur. La surface de ce
cylindre est couverte de mailles métalliques ou de fils métalliques simples pour donner au
papier une surface en vélin ou en vergé. De plus, la surface porte des mots ou des motifs
réalisés en fils métalliques ; ceux-ci sont imprimés sur le papier et apparaissent comme des
filigranes qui identifient la qualité du papier et le fabricant. Dans les papiers fabriqués
manuellement, les dessins en filigranes sont fixés à la surface du moule.
Près de l’extrémité de la machine, la courroie passe à travers deux rouleaux coucheurs
recouverts de feutre. Ces rouleaux pressent encore de l’eau et consolident la fibre, conférant
au papier suffisamment de force pour continuer à passer dans la machine sans le support de
la courroie. Ces rouleaux ont la même fonction que les feutres utilisés pour coucher le papier
fait à la main. Depuis les rouleaux coucheurs, le papier est transporté sur une courroie de
tissu à travers deux jeux de rouleaux presseurs en métal lisse. Ces rouleaux donnent un
apprêt lisse à la surface de dessus et de dessous du papier.
Après le pressage, le papier est entièrement formé ; il passe ensuite à travers une série de
rouleaux chauffés qui complètent le séchage. L’étape suivante est le calandrage, pressage
entre deux rouleaux lisses refroidis pour obtenir l’apprêt lisse appelé fini machine. A
l’extrémité du fourdrinier, le papier est fendu par des lames rotatives et enroulé sur des
bobines. La fabrication du papier est complétée par la coupe en feuilles, sauf si le papier doit
être utilisé sur une presse continue à rouleaux de papier.
Un traitement supplémentaire est accordé aux papiers spéciaux. Un papier supercalandré
est soumis à un procédé de calandrage ultérieur sous haute pression entre des rouleaux
métalliques et recouverts de papier. Le papier enduit, utilisé pour la reproduction fine en
demi-teinte, est encollé avec de l’argile ou de la colle et calandré. Le papier est également
fabriqué sur des cylindres.
Ce que l’élève doit retenir
En identifiant, en décrivant et en manipulant différentes sortes de papier et de produits
dérivés du papier que l’on retrouve dans la salle de classe, l’élève aborde le concept des
caractéristiques des matériaux. Des activités d’exploration permettent à l’élève de découvrir
la facilité avec laquelle ces sortes de papier peuvent être découpées, déchirées et pliées,
d’une part, et la façon dont les caractéristiques du papier aident à en déterminer l’usage,
d’autre part. L’élève a l’occasion de développer ses habiletés en fabriquant un produit en
papier qui se prête à une fonction particulière.
Le papier offre de nombreuses situations qui permettent aux élèves de faire leurs propres
découvertes de différents concepts par le toucher, la vue, l’odorat et l’ouïe.
Le but des résultats d’apprentissage manitobains en sciences de la nature est d’inculquer
chez l’élève un certain degré de culture scientifique qui lui permettra de devenir une
citoyenne ou un citoyen renseigné, productif et engagé.
OBJECTIFS
Petite Section
-Découvrir le papier : feuille
de papier, mouchoirs en
papier, papier journal, papier
de soie, papier crépon.
-Exploiter le papier et agir
sur le papier : froisser,
déchirer, découper.
-Constituer un album
d’échantillon à compléter
dans les classes suivantes.
-Fabriquer des objets
(recyclage du papier).
Moyenne section
-Découvrir d’autres sortes de
papier.
- Exploiter le papier et agir
sur le papier : enrouler, plier.
-Compléter l’album
d’échantillon.
-Recycler des objets en
papier (bonhomme…).
Grande section
-Découvrir d’autres sortes de
papier.
- Exploiter le papier et agir
sur le papier : plier pour
fabriquer
-Finaliser l’album
d’échantillon.
-Fabriquer du papier recyclé.
Annexe 1
PROLONGEMENTS DISCIPLINAIRES ET TRANSDISCILPLINAIRES
DECOUVRIR LE MONDE
La matière
-Sorties imprimerie,
cartonnerie
-Fabriquer du papier.
-Origine et histoire du
papier (films
documentaires)
LANGAGE
-Vocabulaire
-Albums
LE PAPIER
PERCEVOIR, IMAGINER,
SENTIR, CREER
Le regard et le geste
-Objets en volume
-recyclage de papier
La voix
Chants et comptines sur le
papier
VIVRE ENSEMBLE
-Règles
écocitoyenneté
Programmation des séances
Le papier
Compétence de fin de cycle : Reconnaître, nommer, décrire, comparer, ranger et classer des
matières, des objets selon leurs qualités et leurs usages.
Niveau : MS
Nombre de séances : 5
Séances dirigées :
Objectifs :
1 Découvrir un matériau
Agir sur le papier
2 Les différents papiers que j'utilise en classe
Identifier et nommer les différentes sortes de
papier
3 La texture
- Jeu de Kim
Identifier et nommer les différents papiers
par le toucher
Utiliser un vocabulaire approprié à l'étude du
papier, entre autre la caractéristique : épais,
fin, rigide, doux, lisse, rugueux, absorbant,
pliable
4 Collection de papiers
Réunir des échantillons, les identifier,
connaître leur utilisation
Réaliser l'album personnel d'échantillons de
papier
5 Fabrication d'objets : tissage, fleurs en
pliage, éventail, dessin mouillé, etc.
Recycler un matériau pour réaliser un objet
décoratif, utiliser une technique (le pliage, le
découpage, le collage)
1e séance : Découvrir un matériau
Domaine d'activité : Découvrir le Monde – la matière
Objectif : Agir sur le papier
Lexique attendu : les verbes d'action : froisser, rouler, frotter, plier, déchirer, lancer...
Matériel : papier journal, publicités, magazines
Etapes de la séance dirigée :
Temps de découverte : Un carton contenant des papiers et mis à la disposition des
enfants qui doivent les manipuler librement.
Consigne : Que peut-on faire avec les papiers ?
Anticipation : Ils vont regarder les images. Ils n'osent pas déchirer, froisser, plier,
rouler... -> Comment faire du bruit avec le papier ?
Manipulation : Les enfants agissent sur le papier en les pliant, les frottant, les
froissant, roulant pour faire des boules, etc.
Confrontation des résultats : Dire et montrer l'action effectuée sur le papier. Coder
l'action réalisée.
Explication : L’enfant explique sa manière de procéder puis la maîtresse apporte des
précisions concernant le vocabulaire.
Structuration : Deviner l'action sur le papier en fonction du bruit entendu. Un enfant
caché va agir sur le papier et les autres vont deviner l'action effectuée.
Si les enfants n'ont pas trouvé certaines actions, celles-ci seront réalisées par l'enseignant
toujours dans le jeu de devinette.
Etapes de la séance semi-dirigée :
Les enfants disposent des mêmes papiers que précédemment plus d'autres papiers et réalisent
une production collective regroupant les différentes actions sur le papier.
Consigne : Réalise les actions pour chaque papier (froisser, rouler, déchirer, plier). Sur
le dessin collectif colle le papier sur chaque surface codée.
Anticipation : L'enfant ne se souvient plus de toutes les actions à effectuer. -> Se
référer au codage des actions pour les aider.
Manipulation : Les enfants agissent puis collent leurs papiers sur le dessin collectif.
Confrontation des résultats : Est-ce que les actions ont été correctement réalisées ?
Explication : Si l'action n'a pas été correctement effectuée, la maîtresse refait les
gestes.
Structuration : Observer la production obtenue et dire si les consignes ont été
respectées. Les enfants reproduisent les gestes.
Etapes de la séance en autonomie :
Consigne : Classe les papiers en fonction de l'action réalisée sur celles-ci.
Anticipation : Des enfants n'arriveront pas à classer. -> Leur donner un modèle dans
chaque colonne.
Manipulation : Les enfants agissent puis collent leurs papiers dans les colonnes avec
le codage des actions en haut des colonnes.
Confrontation des résultats : l'enfant a mal classé les papiers
Explication : relire le codage.
Structuration :
2e séance : Les différents papiers que j'utilise en classe
Domaine d'activité : Découvrir le Monde – la matière
Objectifs : Identifier et nommer les différentes sortes de papier
Connaître leur fonction (utilisation)
Lexique attendu : noms des papiers vus en PS, papier cartonné, papier aluminium, papier
cadeau, enveloppe, toilette, ondulé, kraft, magazine, journal, cahier,
Matériel : un rouleau de papier aluminium, un rouleau de papier cadeau, des enveloppes, un
rouleau de papier toilette, du carton ondulé, un rouleau de papier kraft, un magazine, un
journal, un cahier, carton d'emballage
Etapes de la séance dirigée :
Une étape préalable de classement d'objets recyclés pourra être faite éventuellement (objets
faits en verre, métal, plastique).
Temps de découverte : Un carton contenant le matériel et mis à la disposition des
enfants qui doivent les manipuler librement.
Consigne : Nomme les différents papiers et dis à quoi ils servent.
Anticipation : ils n'arrivent pas à nommer le matériel. -> Nommer le matériel
inconnu. Le relier à l'utilisation qu'on en fait.
Manipulation : - L'enfant cherche parmi différentes boîtes celle qui contient le papier
que nomme la maîtresse.
- Reprendre le même jeu mais c'est un enfant qui nomme.
- Jeu : Associer l'objet à son papier.
ex : “Je veux faire un cadeau. Quel papier vais-je utiliser ?”
Partir de l'objet pour trouver le papier adéquat.
Confrontation des résultats : Est-ce que l'enfant nomme et trouve le bon
échantillon ?
Explication : Est-ce que l'enfant a pris le bon échantillon ?
Structuration : On verbalise l'association du papier à l'objet.
Etapes de la séance semi-dirigée :
Chaque enfant dispose d'échantillons de papiers qu'il doit ranger dans la bonne enveloppe.
L'ATSEM nomme le papier et l'enfant lui remet le papier.
Consigne : L'ATSEM nomme le nom du papier et l'enfant lui remet le bon échantillon.
Anticipation : L'enfant donne le mauvais échantillon.
Manipulation : 2e consigne : Chaque enfant nomme la catégorie de papiers trouvée
dans une 2e enveloppe.
Confrontation des résultats : Vérification avec les enveloppes de départ (avec
l'ATSEM)
Explication :
Structuration : Utiliser le vocabulaire.
Etapes de la séance en autonomie :
Consigne : Colle les papiers correspondant à l'image. (ex : le dessin de papier toilette :
l'enfant colle un échantillon de papier toilette)
Anticipation : Certains enfants se trompent d'échantillons
Manipulation : Vérification avec l'objet réel.
Confrontation des résultats : Comparaison avec l'objet réel.
Explication :
Structuration :
3e séance : La texture - Jeu de Kim
Domaine d'activité : Découvrir le Monde – la matière
Objectifs : identifier et nommer les différents papiers par le toucher
Utiliser un vocabulaire approprié à l'étude du papier, entre autre la caractéristique : épais, fin,
rigide, doux, lisse, rugueux, absorbant, pliable ;
Lexique attendu : doux, lisse, rugueux, épais, fin...
Matériel : papier de verre, papier soie, carton, papier buvard, papier essuie-tout...
Etapes de la séance dirigée :
Temps de découverte : Toucher les différents papiers et verbaliser les sensations
ressenties.
Consigne : Touche et dis quelles sensations tu ressens.
Anticipation : ils n'arrivent pas à employer le vocabulaire “rugueux, absorbant, etc”
(ils pourraient dire “piquant, ça râpe la main...”). -> Donner le vocabulaire.
Manipulation : Classer le matériel en fonction de la texture.
Confrontation des résultats : Vérification du classement
Explication : Pour la vérification, on touche.
Structuration : Jeu de kim : Un sac poubelle contenant les différents papiers. Les
enfants plongent à tour de rôle la main dans le sac et disent la texture. S'il réussit, il rejoue,
sinon il passe au tour de l'autre.
Etapes de la séance semi-dirigée :
Réalisation d'un album de fruits à toucher. Choisir le “papier” qui correspondrait au mieux au
pelage de chaque fruit.
Consigne : Choisis le bon “papier” qui correspond au pelage de chaque fruit.
Anticipation : L'enfant se trompe au niveau de certaines textures.
Manipulation : Les enfants agissent puis collent le bon papier sur le fruit.
Confrontation des résultats : La vérification se fait par le toucher de vrais fruits.
Explication :
Structuration : Faire une phrase pour dire l'aspect du fruit “la pomme est lisse. etc”
Etapes de la séance en autonomie :
Choisir le “papier” qui correspondrait au mieux aux objets (ex : le tronc de l'arbre etc)
Consigne : Choisis le bon papier pour recouvrir la surface de l'objet.
Anticipation : L'enfant se trompe de papier concernant la texture.
Manipulation : Les enfants touchent les matériaux (ex : écorce d'arbre, une cuillère,
etc)
Confrontation des résultats : l'enfant compare par le toucher le “papier choisi” avec
l'objet.
Explication :
Structuration :