Géométrie des copeaux et distribution de leur dimensions

fragmenteuses sont normalement générés par fendage ou cisaillement longitudinal. Ils ont la forme typique d’un parallélépipède. Selon Tappi (1992) le copeau idéal présente trois caractéristiques: le copeau doit être fabriqué par des coupes nettes, il doit avoir une longueur entre 20 et 25 mm, et une épaisseur entre 3 à 7 mm.

L’épaisseur des copeaux est considérée la propriété la plus importante pour les procédés chimiques tels que la mise en pâte Kraft, car elle détermine le degré de

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pénétration de la liqueur de cuisson (Forbes 1984; Galloway et Thomas 1972). Hartler et State (1979) signalent la longueur ainsi que l’état sanitaire des copeaux comme les paramètres les plus importants pour la pâte chimique au bisulfite. Quant à la mise en pâte sulfite, l’épaisseur et la longueur des copeaux ont la même importance.

Selon Twaddle (1997), l’épaisseur des copeaux est affectée par le rapport entre la résistance à la compression longitudinale et le cisaillement ou fendage longitudinal. Une grande résistance à la compression et/ou une faible résistance au cisaillement produira des copeaux minces. Selon le même auteur, l’épaisseur des copeaux varie selon les essences, ainsi des bois de faible densité produiront des copeaux plus épais comparés à des bois de grande densité.

D’ailleurs, l’uniformité de l’épaisseur des copeaux joue un rôle dominant dans les différents procédés de fabrication de pâte: soit la pâte thermomécanique (Hoekstra et al. 1983), la pâte mécanique de raffineur (Lönnberg et Robertsén 1986), la pâte chimico-mécanique (Lönnberg et Robertsén 1986, 1987), et la pâte Kraft (Olson et al. 1980; Tikka et al. 1993a, b; Tikka et Tähkänen 1994 et Agarwal et al. 1994).

La longueur est la seule dimension qui peut être réglée lors de la fragmentation des copeaux avec une équarrisseuse-fragmenteuse. La vitesse d’avance (A) peut être ajustée selon la longueur de copeau désirée avec l’équation suivante: où: L est la longueur de copeau désirée (m), N représente la vitesse de rotation (tr/min), et Z est le nombre de couteaux sur le disque ou tête. La longueur des copeaux a une relation directe avec leur épaisseur, ce dernier augmente avec l’augmentation du premier.

La largeur des copeaux est affectée par la résistance, la température et la teneur en humidité du bois, de même que par la vitesse et la direction de coupe. Des copeaux obtenus à partir du bois non gelé, à l’état saturé et à faible vitesse de coupe tendent à être plus larges. Après formation des copeaux, la largeur peut être réduite davantage par leur impact sur les parois de la fragmenteuse. Cáceres et al. (2015) ont observé que la largeur des copeaux produits par des équarrisseuses-fragmenteuses est

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déterminée essentiellement par une rupture tangentielle suivant le cerne, soit sur la zone de bois initial. La largeur n’est pas une caractéristique qui affecte la mise en pâte, sauf qu’une proportion importante de copeaux larges pourrait réduire la capacité du digesteur. Également, certains copeaux trop épais pourraient être rejetés parce qu’ils seraient trop larges et pourraient être abîmés durant leur nouvelle fragmentation.

Les grandeurs optimales varient en fonction du type de procédé, de l’équipement disponible, ainsi que du produit final (Hartler et Stade 1979). Pour la mise en pâte mécanique, l’homogénéité des dimensions est un facteur très important. En effet, cela combiné à une faible proportion de fines produira une pâte résistante. Par exemple, un gain en copeaux acceptables augmente le coefficient de déchirure car le contenu de fibres longues dans la pâte sera supérieur. Également, le coefficient de traction et la densité de la pâte augmenteront avec un gain de copeaux acceptables, alors que la présence de fines augmentera le contenu de bûchettes et diminuera le degré de blancheur de la pâte (Brill 1985).

Ainsi, la majeure partie des copeaux produits par des scieries devraient contenir un maximum de copeaux de bonnes dimensions (considérés comme acceptables) et un minimum de fragments surdimensionnés, de particules fines et de copeaux en forme d’aiguille. Généralement, les fines sont séparées et utilisées comme combustible. Les copeaux qui ne correspondent pas à ces dimensions sont alors classifiés comme suit:

• Fines: ce sont les particules qui ont moins de 4,8 mm de longueur et/ou largeur (Forbes 1984). Hartler et Stade (1979) recommandent cependant de les considérer comme les fragments traversant un tamis dont les trous ont 3 mm de diamètre. Ils vont cuire plus vite que le reste des copeaux, produisant une pâte de faible qualité. Les fines peuvent aussi être complètement dissoutes dans la liqueur, ce qui augmente le point d’ébullition et diminue la productivité de l’usine.

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• Copeaux en forme d’aiguille: leur largeur est semblable à l’épaisseur et possèdent un rapport longueur/épaisseur élevé (Forbes 1984). Le contenu toléré de ces particules va varier en fonction du type d’équipement utilisé. Les copeaux en forme d’aiguille bouchent les circuits d’alimentation de la liqueur dans les lessiveurs. Ces particules combinées avec les copeaux fins causent des perturbations lors de la production de la pâte et provoquent une diminution de sa qualité (Hartler et Stade 1979).

• Copeaux trop gros: ils regroupent les copeaux trop longs et trop épais, normalement ils sont plus longs que 45 mm avec une épaisseur supérieure à 8 mm (Lapointe 1979). Ces copeaux ne seront pas suffisamment cuits, ce qui va produire une pâte peu homogène. Les copeaux trop gros peuvent être re- fragmentés pour être utilisés, mais cela produit aussi une grande proportion de fines et de copeaux en forme d’aiguille. La présence et la taille des nœuds ainsi que les déviations du fil augmentent la production des copeaux épais durant la fragmentation (Twaddle 1997, Cáceres et al. 2016a).

• Copeaux fissurés: ce sont des copeaux qui ont été partiellement fendus mais qui ne sont pas complètement séparés.