La couleur dans tous ses états contrôler sa variabilité, la mise en œuvre d’un système très...
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Lors de sa fabrication, le papier est teint par des colorants, azurants optiques et pigments. Pour garantir une reproduction fidèle de la couleur et contrôler sa variabilité, la mise en œuvre d’un système très performant s’impose, tâche compliquée par les longs temps de retard et les nombreuses étapes du procédé de fabrication susceptibles d’affecter la couleur du produit fini.
La couleur dans tous ses étatsLes défis de la coloration dans l’industrie du papierAnthony Byatt, Shih-Chin Chen
La couleur du papier est le résultat d’une réaction chimique entre les
fibres et les colorants qui détermine la teinte et l’intensité de la couleur. Cel-les-ci dépendent, à leur tour, de la couleur initiale et de l’agent de réten-tion des fibres, du pH de l’eau et d’autres produits chimiques utilisés en partie humide de la machine. L’évolu-tion de ces variables donne générale-ment lieu à des écarts de coloration qui compromettent l’uniformité de la teinte du papier.
Le procédé type de coloration est illustré en 1 . La quantité de colorants par charge de fibres, également appe-lée taux de coloration, est un para-mètre clé, les colorants pouvant être ajoutés à différentes étapes du procé-
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Mesures et contrôle
1 Procédé de coloration du papier
Système automatisé de contrôle
des couleurs
Cuvier de machine
Cuvier de mélange
RebutPâte à papier
Cuvier de mélange
Raffineurs
Pompe mélan-geuse
Dynamique de la partie humide
Temps de transport
Ajout de colorant (partie humide)
Coloration dans la masse
Mesure descouleurs en ligne
Masse/humidité
OBA/FWA
RéférenceLab
Auv
Rouge Bleu Jaune Azurants optiques
Caisse de tête
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dé de fabrication du papier. Pour obtenir une teinte très prononcée, la plupart des colorants sont versés dans le cuvier de mélange pour imprégner suffisamment longtemps les fibres. Cette opération, appelée coloration dans la masse, n’est, en général, pas automatisée.
Pour ajuster et compenser les écarts de couleur, les colorants sont généra-lement ajoutés entre l’entrée de la pompe mélangeuse et le couchage de la feuille de papier. Cette opération de dosage ou correction de coloration fait l’objet d’une mesure très précise, garantie d’une teinte subtile.
Le système automatisé de contrôle doit modéliser avec précision la réponse dynamique du dosage des colorants et mettre en œuvre une stratégie globale de régulation et de commande prédictive multi-variable.
La salle de colorationLa salle de coloration 2 3 est le « quar-tier général » du procédé de colora-tion, les colorants y étant stockés, préparés, mesurés et distribués. Très éloignée en amont des installations de fabrication du papier, les longs temps de retard et une dynamique lente
compliquent la régulation manuelle. La tâche des opérateurs est d’autant plus difficile que des écarts de cou-leur peuvent survenir en tout point de la machine à papier et que les réac-tions chimiques au niveau de la partie humide, de la presse encolleuse et du couchage influent sur la coloration. A ces difficultés s’ajoutent la dynamique en régime transitoire des changements de qualité, de vitesse et de teinte, eux-mêmes générateurs d’écarts de teinte.
Dans ce contexte, un système auto-matisé de mesure et de contrôle en ligne des couleurs devient un composant indispensable de tout procédé moderne de coloration pape-tière.
Encadré Métamérisme
Phénomène par lequel deux échantillons, paraissant de même couleur sous un même éclairage, peuvent sembler de couleurs différentes sous un autre. Deuxième cause majeure de refus des clients, ce phénomène est dû aux divers colorants, niveaux d’azu-rants optiques, types de fibres et de char-ges.
Le risque de métamérisme subsiste prati-quement toujours entre deux cycles de pro-duction : de la maîtrise des facteurs dépend la qualité du papier produit.
2 Salle de coloration 3 Des vannes et tuyaux de couleur ou clairement identifiables pour travailler plus facilement, plus rapidement sans se tromper !
Objectifs du système de contrôlePour garantir une teinte uniforme, les colorants doivent être dosés et distri-bués avec précision. L’automatisation vise à réduire plusieurs éléments : écarts de couleur entre bobines de même teinte, rebuts (lors des change-ments de teinte, des démarrages et en cours de production normale), consommation de colorants et coûts de correction de teinte en cours de production (limiter le métamérisme
Encadré et l’envers1) avec un minimum d’empirisme)
Pour satisfaire tous ces objectifs, le système automatisé de contrôle doit modéliser avec précision la réponse dynamique du dosage des colorants et mettre en œuvre une stratégie globale de régulation et de commande prédic-tive multi-variable.
Anthony Byatt
ABB Ltd.
Dundalk (Irlande)
Shih-Chin Chen
ABB Automation Technologies
Westerville, Ohio (Etats-Unis)
Note1) Désigne les différences d’épaisseur ou de consis-
tance du couchage sur chaque face de la feuille.
Mesures et contrôle
La couleur dans tous ses états
