Fabrication de copeaux en forme de lamelles à l'aide d'une équarrisseuse-fragmenteuse

Autor: Alipraja, Irsan
Jazyk: francouzština
Rok vydání: 2023
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Druh dokumentu: Texte::Thèse::Thèse de doctorat
Popis: Au cours du siècle dernier, l'industrie canadienne des pâtes à papiers a été le principal consommateur de copeaux des scieries. Cependant, avec le récent recul de l'industrie des pâtes à papiers, particulièrement au Québec, les scieries font face à des augmentations inquiétantes du volume de copeaux invendus. Cela pourrait limiter les niveaux de production de ces dernières car il pourrait être difficile de vendre les gros volumes de copeaux produits. Une solution à ce problème pourrait être de produire des copeaux destinés à d'autres utilisations. L'objectif principal de cette étude a été de développer une nouvelle tête porte-outils pour une équarrisseuse-fragmenteuse, laquelle puisse produire des lamelles pour la fabrication de panneaux comme sous-produit de la bille. Les principaux paramètres de coupe de cette tête porte-outils ont été évalués afin d'obtenir principalement des lamelles de bonne qualité. Ainsi, la géométrie de l'outil de coupe et la température du bois ont été étudiés sur trois espèces de bois. La vitesse de coupe et l'angle de dépouille des couteaux ont été fixés respectivement à 25 m/s et 1°. Des essais faits sur des billes de pin gris ont démontré que l'angle du contre-couteau, la distance entre le tranchant du couteau et la pointe du contre-couteau, de même que la température du bois, affectent la distribution granulométrique des lamelles. Le rendement et la largeur des lamelles ont augmenté au fur et à mesure que l'angle du contre-couteau diminuait de 75° à 60° pour le bois gelé et de 90° à 75° pour le bois non gelé. De plus, la diminution de la température du bois de 18,6°C à -13,4°C diminua également la proportion de lamelles et leur largeur. Le comportement de trois espèces de bois face au travail de coupe de la tête porte-outils a ensuite été évalué. Pour du bois non gelé, les trois espèces de bois ont eu un comportement similaire, autant pour les proportions de lamelles, des aiguilles et de fines comme pour la consommation d'énergie de la tête porte-outils. Les différences entre espèces fut seulement significative lors du travail des billes gelées. Le sapin baumier et l'épinette noire ont produit des volumes similaires de lamelles, aiguilles et fines, avec un même besoin énergétique. Le pin gris a produit un volume plus faible de lamelles, requérant plus d'énergie de coupe. Enfin, l'effet de l'angle d'attaque sur la distribution de la taille des lamelles, la consommation d'énergie et la qualité de surface des équarris a été évalué sur de billes de pin gris. Une augmentation de l'angle d'attaque de 59° à 64° augmenta le rendement et la largeur des lamelles produites à partir des billes gelées. Néanmoins, l'augmentation de cet angle diminua la qualité de surface du bois en termes d'ondulation. D'autre part, dans des conditions non gelées, un changement d'angle d'attaque de 59° à 64° n'a pas affecté la distribution de la taille des lamelles, l'énergie requise ni la qualité de surface. Cependant, le passage de cet angle à 69° a dégradé la qualité des équarris en termes d'ondulation, rugosité et fil arraché. En général, le prototype de tête porte-outils utilisée dans cette étude a montré une bonne faisabilité pour la production de lamelles. Ainsi, son utilisation peut être une solution au problème de surproduction de copeaux de pâte dans les scieries canadiennes et générer un sous-produit alternatif pour l'industrie.
Over the past century, the pulp and paper industry has been the largest consumer of sawmill chips. However, with the recent decline of the pulp and paper industry, particularly in Québec, there are concerns about the increased volume of unsold chips in sawmills. As a result, sawmills may be forced to limit their production levels as it may be difficult to sell the large volumes of chips produced. One possible solution to this problem is to convert the chips produced by sawmills into products other than pulp and paper. The main objective of this study was to develop a new cutterhead for a chipper canter, which can produce strands for the manufacture of panels as a by-product of the log. The main cutting parameters of this cutterhead have been evaluated to obtain mainly good quality of strands. Thus, the cutting tool's geometry and the wood's temperature were studied on three wood species. The cutting speed and the clearance angle of the knives were fixed at 25 m/s and 1°, respectively. Tests performed on jack pine logs have shown that the counter-knife angle, the distance between the knife and counter-knife edge, as well as the temperature of the wood affect the distribution granulometric of the strand. Strand yield and width increased as the counter-knife angle decreased from 75° to 60° for frozen wood and from 90° to 75° for unfrozen wood. In addition, the decrease in wood temperature from 18.6°C to -13.4°C also decreased the proportion of strands and their width. The behavior of three wood species on the stranding canting process was then evaluated. For unfrozen wood, the three wood species had similar behavior, as much for the proportions of strands, pin chips, and fines as for the energy consumption of the cutterhead. Species differences were only significant when cutting the frozen logs. Balsam fir and black spruce produced similar volumes of strands, pin chips, and fines with the same energy requirement. Jack pine produced a lower volume of strands, requiring more cutting energy. Finally, the effect of the rake angle on strand size distribution, energy consumption, and surface quality of the cant was evaluated on jack pine logs. An increase of a rake angle from 59° to 64° increased the strand yield and width generated from frozen logs. However, increasing this angle decreased the surface quality of the wood in terms of waviness. On the other hand, under unfrozen conditions, a change in rake angle from 59° to 64° did not affect the strand size distribution, energy consumption, and surface quality. However, changing this angle to 69° degraded the quality of the cants in terms of waviness, roughness, and torn grain. In general, the prototype of the cutterhead tested for primary log breakdown showed good behavior for strand production. Thus, its utilization can be a solution to the problem of pulp chips' overproduction in the Canadian sawmills and generate an alternative by-product for the industry.
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