La présente recherche a eu comme objectif principal d’améliorer la qualité de l’écorçage à anneau de billes de deux espèces résineuses du Québec, soit l’épinette noire et le sapin baumier. Afin d’évaluer les effets des paramètres de l’écorçage à anneau sur la performance du procédé, un premier volet du travail s’est consacré au développement d’un prototype pour simuler l’action de coupe de la machine en laboratoire. Ce prototype a ainsi été construit, de manière à pouvoir régler la force radiale d’écorçage, l’angle d’attaque des outils de coupe ainsi que les vitesses d’avance et de rotation. Suite à cela, un deuxième volet a évalué les effets de la force radiale et de la position suivant la hauteur de la bille dans la tige sur l’écorçage de billes gelées des deux espèces. La qualité d’écorçage fut évaluée selon deux critères, soit la proportion de la surface d’écorce restante par rapport à la superficie totale de la bille et la proportion de fibres de bois dans les résidus d’écorce. L’augmentation de la force radiale a engendré une diminution de la proportion d’écorce restante sur la bille mais une augmentation de la proportion des fibres dans les résidus d’écorce. De plus, la qualité d’écorçage n’a pas été affectée par la position de la bille dans la tige. Un troisième volet s’est consacré aux effets de la force radiale et de l’angle d’attaque sur la qualité d’écorçage des billes gelées et non gelées d’épinette noire. L’effet du gel des billes sur la qualité de l’écorçage s’est avéré très important. De plus, l’impact de la force radiale sur les deux critères de la qualité d’écorçage a été confirmé pour les deux températures. Cependant, l’angle d’attaque n’a pas affecté de manière significative l’écorçage des billes non gelées. Pour les billes gelées, une augmentation de l’angle d’attaque a produit une légère diminution de la proportion d’écorce restante sur la bille. Les effets de ces paramètres de la machine furent étudiés en tenant compte de diverses propriétés des billes. Des équations de régressions ont ainsi été établies pour prédire les deux critères de qualité d’écorçage pour les différentes conditions étudiées. D’une part, l’adhésion bois-écorce, la force radiale et la surface des nœuds étaient les meilleurs prédicteurs de la proportion de la surface d’écorce restante sur la bille. D’autre part, l’excentricité des billes et l’adhésion bois-écorce venaient s’ajouter à la force radiale comme étant les meilleurs prédicteurs de la proportion des fibres de bois dans les résidus d’écorce. L’écorçage pourra ainsi être amélioré en ajustant la force radiale et l’angle d’attaque tout en tenant compte des propriétés des billes, en particulier, l’excentricité, l’adhésion bois-écorce et les caractéristiques des nœuds. / The main goal of this research was to improve ring debarking of logs from two lumber producing species in Quebec: black spruce and balsam fir. Firstly, a one-arm laboratory-scale debarking prototype was built in order to analyze the effects of operational parameters on ring debarking process and performance. The prototype allows to set the radial force, rake angle, and cutting and feed speeds. Secondly, the effect of the radial force applied by a ring debarker tip to frozen black spruce and balsam fir logs, obtained at three positions in the stem, was studied. Debarking quality was evaluated by two criteria: the proportion of bark remaining on log surfaces (BRL) and the amount of wood in bark residues (WIB). The proportion of BRL increased while the amount of WIB decreased as radial force decreased. However, log position in the stem did not affect any of debarking quality indicators. Finally, the effects of the radial force and the rake angle to frozen and unfrozen black spruce logs were studied. Log temperature significantly affected the ring debarking process and performance. In addition, the impact of the radial force on both debarking quality indicators was confirmed for frozen and unfrozen logs. On the contrary, the rake angle did not affect any of debarking quality indicators for unfrozen logs. An increase of the rake angle brought a slight decrease in the proportion of BRL for frozen logs without negatively affect loss offibers. The effects of these operational parameters on debarking quality were studied takinginto account log characteristics. Regressions equations were established in order to predict debarking quality indicators. The statistical model showed that radial force, bark/wood shear strength, and knot surface were significant predictors of BRL. On the other hand, radial force, bark/wood shear strength, and log eccentricity were significant predictors of WIB. Therefore, ring debarking could be improved by applying an appropriate radial force, choosing an optimal rake angle, and taking into account the log eccentricity, bark/wood shear strength,and knot features.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/67172 |
| Date | 02 February 2021 |
| Creators | Kharrat, Wassim |
| Contributors | Blais, Carl, Hernández, Roger |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xviii, 133 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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