Robert P. Harrison

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Robert P. Harrison

Étudiant en doctorat - Génie chimique

Pré Pr é sentation sentation MTH6301, 23 MTH6301, 23 avril, 2002 avril , 2002

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Titre de l’étude:

« Effet de la qualité des copeaux de bois sur la force et la porosité du

papier journal »

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1. Énoncé du problème

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Qualité du papier

nn

Diffé Diff érentes caract rentes caracté é ristiques ristiques

u

u ForceForce

u

u CouleurCouleur

u

u ÉÉpaisseurpaisseur

u u ……

nn

Usine qué Usine qu é b b écoise de papier journal é coise de papier journal

u

u ForceForce tensiletensile (machines d’(machines d’impression)impression)

u

u PorositéPorosité (encre)(encre)

n

Enjeux Enjeux

u

u Satisfaction des clients européSatisfaction des clients européens =ens = $$$$$$

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Présentation finale MTH6301 Montréal, 23 avril, 2002

Schéma d’écoulement:

Production du papier

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Diagramme d’Ishikawa

Force du papier

Mesure Méthode Machine

Personnel Matériaux Environnement

Échantillonnage Instrument labo.

Force

Porosité

Opérateurs pâte

Opérateurs papier

Machine à papier

Lignes pâte

3lignes 4lignes No. 4

No. 5

« Split » rejets Copeaux

Espèce

Grosseur Âge

Densité Hu

midité

Transport

Pneumatique

Tam is Cam

ion

Ent reposage Convoyeur

Neige/pluie/glace Humidité Température Consistance M.P.

Énergie spéc. raff.

Ratio raff.

Consistance pâte

Prod. de blanchiment

Vitesse M.P.

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2. Exercice de “screening”

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Sélection des variables indépendantes

nn

Nombre de paramètres mesurés à l’usine Nombre de paramètres mesurés à l’usine

u

u 57795779

nn

Emphase : Qualité des copeaux Emphase : Qualité des copeaux

u

u mais quelques paramètresmais quelques paramètres d’opération aussi

d’opération aussi

nn

Blocage Blocage

u

u Deux machines à papier (âge, modèle)Deux machines à papier (âge, modèle)

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Variables indépendantes retenus:

Qualité des copeaux

nn

Espèce Espèce

u

u épinette noire, sapin, tremble,...épinette noire, sapin, tremble,...

nn

Humidité Humidité

nn

Âge Âge

nn

Densité (vrac) Densité (vrac)

nn

Fraction < 3/16 Fraction < 3/16 ” ”

(10)

Variables indépendantes retenues:

Opération de l’usine

nn

Énergie Énergie specifique specifique lors du raffinage lors du raffinage

u

u (kWh/t)(kWh/t)

nn

Nombre de lignes de raffinage en opération Nombre de lignes de raffinage en opération

u

u 3 lignes ou 43 lignes ou 4

nn

Saison Saison

u

u hiver/étéhiver/été

(11)

Variables dépendantes:

Qualité du papier journal

nn

Résistance à la déchirure Résistance à la déchirure

u

u mN•mmN•m²²/g (force appliquée)/g (force appliquée)

n

Porosité Porosité

u

u mL/minmL/min(pénétration air)(pénétration air)

Automatiquement mesurées sur chaque Automatiquement mesurées sur chaque

rouleaux de papier produit

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Design expérimental

nn

8 paramètres à 2 modalités 8 paramètres à 2 modalités

nn

Plan fractionnaire BHH Plan fractionnaire BHH

u

u 22^8-⁸^-4⁴ ==16 traitements16 traitements

u

u 4 répétitions (rouleaux individuels)4 répétitions (rouleaux individuels)

u

u randomisation difficile (opération de l’usine)randomisation difficile (opération de l’usine)

u

u une variable de blocageune variable de blocage

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Valeurs normalisées

= -1 = +1

Espèce épinette sapin

Humidité 30% 40%

Âge 2 mois 12 mois

Densité 120 kg/m³ 140 kg/m³ Fraction < 3/16’’ 25% 40%

Énergie spéc. 2100 kWh/t 2400 kWh/t

No. de lignes 3 4

Saison été hiver

(14)

Design expérimental

Design: 2**(8-4) design (new.sta)

Tmt. Esp. Hum. Âge Dens. Fract. Énerg. Lign. Sais.

1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1

2 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1

3 -1 1 -1 -1 1 -1 1 1

4 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1

5 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1

6 1 -1 1 -1 1 -1 -1 1

7 -1 1 1 -1 -1 1 -1 1

8 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1

9 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1

10 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1

11 -1 1 -1 1 -1 1 1 -1

12 1 1 -1 1 -1 -1 -1 1

13 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1

14 1 -1 1 1 -1 1 -1 -1

15 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1

16 1 1 1 1 1 1 1 1

Répétitions pas montrées / Ordre à déterminer

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3. Modélisation & optimisation

(16)

Modélisation

nn

Suite au Suite au screening screening : :

u

u Quadratique (avec interactions)Quadratique (avec interactions)

u

u Identification de 2Identification de 2-3 paramètres clés-3 paramètres clés

u

u Modélisation àModélisation à 3 modalités 3 modalités

u

u 4 répétitions4 répétitions

(17)

Optimisation

1. 1. Résistance à la déchirure Résistance à la déchirure

u

u maximum = meilleurmaximum = meilleur

t

t d = 0 si y < 275 mN•md = 0 si y < 275 mN•m²²/g/g

t

t d = 1 si y > 300 mN•md = 1 si y > 300 mN•m²²/g/g

2. Porosité 2. Porosité

u

u nominal = meilleurnominal = meilleur

t

t d = 1 si y = 300 mL/mind = 1 si y = 300 mL/min

t

t d = 0 si 280 > y > 320 mL/mind = 0 si 280 > y > 320 mL/min

Pondération:

40%

Pondération:

30%

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Optimisation (suite)

3. Coût par tonne de copeaux 3. Coût par tonne de copeaux

u

u minimum = meilleurminimum = meilleur

t

t d = 0 si y > 100 $ / tonne (sec)d = 0 si y > 100 $ / tonne (sec)

t

t d = 1 si y < 50 $ / tonne (sec)d = 1 si y < 50 $ / tonne (sec)

$ $

Pondération:

30%