T he most significant event of the year 2000 for the paper

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2 POINTS SAILLANTS DE L ANNÉE/THE YEAR S HIGHLIGHTS L e fait le plus marquant de l année 2000 pour la communauté papetière de Polytechnique a été la création de la Chaire en intégration des procédés dans l industrie papetière. Cette initiative constitue une étape décisive de notre stratégie de faire du GRESIP un centre d excellence de niveau international en génie papetier. Le GRESIP a aussi élargi cette année sa gamme de travaux de R&D au domaine de l environnement et a simultanément maintenu sa participation très active aux programmes internationaux d échanges d étudiants. Dans le contexte actuel de redéfinition de la relation entre Paprican et ses centres affiliés selon un modèle qui emprunte beaucoup à ce qu est le GRESIP depuis sa création, ce développement soutenu devrait lui permettre de jouer un rôle clé dans cette nouvelle alliance. Chaire en intégration des procédés La croissance des activités du GRESIP en intégration des procédés au cours des années récentes et qui touchaient aussi bien la R&D que la formation (création du cours GCH-6211, Conception et intégration des procédés en 1998) sont à l origine de cette initiative pilotée par Jalel Labidi, Jean Paris et Michel Perrier. Le projet avait d abord été conçu en terme d une chaire conventionnelle de recherche du CRSNG mais il a été réorienté après l annonce par le CRSNG du nouveau programme de chaires régionales en ingénierie de l environnement au printemps Dans le contexte de ce nouveau programme, la demande a été formulée à partir de deux propositions fondamentales : l intégration des procédés est une démarche innovatrice d ingénierie de l environnement qui s attaque aux causes de pollution à leurs sources dans le procédé lui-même plutôt que par traitement des effluents en bout de ligne; il est tout à fait approprié, au Canada, de privilégier l industrie papetière comme domaine d application des technologies d intégration des procédés étant donné le poids dans l économie nationale de cette industrie et ses besoins évidents en la matière. La stratégie a été gagnante puisque Polytechnique a obtenu l une des deux seules chaires régionales approuvées sur cinq originellement prévues à ce premier concours. On peut présumer que la soumission de Polytechnique se démarquait des approches plus conventionnelles mettant l emphase sur le traitement des effluents. La mission confiée à la Chaire a quatre volets : créer à Polytechnique un groupe de niveau international en intégration des procédés; contribuer au développement de technologies en intégration des procédés et à leur application dans l industrie papetière; démontrer et promouvoir la valeur de l intégration des procédés comme démarche innovatrice de la conception des procédés et d ingénierie de l environnement; contribuer à l avancement de la formation et de la pratique de la conception des procédés grâce à l utilisation de l intégration des procédés. T he most significant event of the year 2000 for the paper community at Polytechnique was undoubtedly the creation of the Chair in Pulp and Paper Process Integration. This is a decisive move in our strategy to develop GRESIP into an international center of excellence in paper engineering. GRESIP also expanded its R&D activities to the environmental field and continued its significant participation in international student exchange programs. Paprican is currently reexamining its relationship with its affiliated university centers following the model which had been established with GRESIP from the start. GRESIP s continued development should be an opportunity for Polytechnique to play a key role in this new alliance. Chair in process integration The rapid growth of GRESIP s activities in process integration in recent years in both R&D and training (creation of the course GCH-6211, Conception et intégration des procédés, 1998) is at the origin of this initiative led by Jalel Labidi, Jean Paris and Michel Perrier. The proposal was first envisaged for a typical NSERC research chair but was reoriented after NSERC announced its new program of Regional Chairs in Environmental Design Engineering in the spring of 1999 and formulated on the basis of two fundamental propositions: Process integration is an innovative approach to environmental engineering that attacks the causes of pollution at their source in the process itself rather than by treating effluents at the end of the line. It is particularly appropriate in Canada to target the pulp and paper industry for the application of process integration technologies because of the importance of this industry to the national economy and its obvious needs in this matter. This strategy paid off because, of the five regional Chairs originally announced in the first competition, Polytechnique was granted one of the only two approved. It can be assumed that Polytechnique s proposal was original and set itself apart from more conventional approaches focused on effluent treatment technologies. The mission of the Chair comprises the following four objectives: To establish a world class group in process integration at École Polytechnique. To develop and apply process integration technologies for the Canadian pulp and paper industry. To demonstrate and promote the value of process integration as an innovative approach to process and environmental design engineering. To advance process design training and practice through the application of process integration as a powerful process and environmental design engineering tool. Following the rules of the NSERC program, the domains of activity of the Chair will be in training, in design and development, in the establishment of a network of cooperations and in the promotion of process integration as an approach to environmental engineering. In order to fulfill this mandate, the Chair will have to rely on a very solid research program in process 5

3 POINTS SAILLANTS DE L ANNÉE/THE YEAR S HIGHLIGHTS Les travaux de la Chaire devront porter, selon les règles du programme, sur les champs suivants : la formation, la conception et le développement, le développement de collaborations et la promotion. Afin de réaliser son mandat, la Chaire devra s alimenter à partir d un programme de recherche en intégration des procédés très solide. Les activités de recherche déjà en cours à Polytechnique seront évidemment poursuivies et le titulaire de la Chaire établira son propre programme de recherche. Le plan d action de la Chaire, tel que proposé lors de la soumission au concours et approuvé par le CRSNG et les partenaires industriels et institutionnels est présenté plus loin dans ce rapport. Les experts externes ont rendu des avis très favorables sur la proposition mais ont aussi souligné que le programme est particulièrement ambitieux et devra compter sur un effort mobilisateur. L équipe de support en place à Polytechnique (Labidi, Paris, Perrier) et à Paprican (Bouchard, Orccotoma, Roche) est prête à participer aux efforts de la Chaire en cela. La date de tombée des demandes était le 15 décembre 99, les résultats du concours ont été annoncés en avril 2000 et la Chaire a officiellement démarré ses travaux le 1 er novembre de cette année. Le titulaire proposé de la Chaire était Paul Stuart qui occupait, au moment de la proposition au CRSNG, un poste de direction dans l industrie de l ingénierie montréalaise. Nous sommes heureux et fiers d annoncer que la candidature de Paul a été approuvée par les partenaires industriels de la Chaire et par le CRSNG. Il occupe maintenant le poste de professeur agrégé au département de génie chimique. Il apporte à la Chaire une connaissance profonde de l industrie papetière et une longue expérience de la gestion de projet et de l ingénierie de l environnement qui sont reconnues et appréciées dans le milieu professionnel. Il est d ailleurs très actif dans les sociétés professionnelles. Ce bagage lui sera très précieux dans ses nouvelles responsabilités à Polytechnique. Paul Stuart a déjà démontré son énergie, son imagination et son sens du leadership. Nous l accueillons avec joie au GRESIP. Paul Stuart integration. The research that is already carried out by the team in place, at Polytechnique, will obviously continue and the Chair holder is expected to create his own research program. The Chair s plan of action, as submitted for the competition and approved by NSERC and its industrial and institutional partners is presented later in this report. The evaluations of the proposal by external experts were very positive but it was also noted that the proposed program is very ambitious and will require mobilization of resources. The anchor team at Polytechnique (Labidi, Paris, Perrier) and at Paprican (Bouchard, Orccotoma, Roche) is prepared to fully support the efforts of the Chair in this regard. The deadline for proposals was December 15, 1999, competition results were announced in April 2000 and the Chair officially got underway on November 1. The candidate proposed as Chair holder was Dr. Paul Stuart, who previously held a management position in a Montreal engineering firm. We are proud to announce that his candidacy was approved by the Chair s industrial partners and NSERC. He now holds the position of associate professor in the Department of Chemical Engineering. Paul Stuart brings to the Chair a profound knowledge of the pulp and paper industry and an experience in project management and environmental engineering for which he has earned a very solid reputation in professional circles. He is also very active in professional organizations. This background will serve him well in his new responsibilities at Polytechnique. Paul Stuart has already shown his energy, imagination, and leadership. We extend a hearty welcome to him at GRESIP. The Chair s principal institutional partner is Paprican. The other partners are: Abitibi-Consolidated, Domtar, Donohue, Tembec, Hydro-Québec, E.QU.I.P. International, Pacific Simulation, CANMET (Energy Technology Center) and The National Research Council of Canada. The operating budget will be 490 k$/a for the first five years. Le principal partenaire institutionnel de la Chaire est Paprican. Les autres partenaires sont : Abitibi-Consolidated, Domtar, Donohue, Tembec, Hydro-Québec, E.QU.I.P. International, Pacific Simulation, CANMET (Energy Technology Centre) et le CNR du Canada. Le budget de fonctionnement est 490 k$/a pour les cinq premières années. Mobilité des étudiants Le programme de coopération scientifique Québec-France dans lequel les chercheurs du GRESIP avaient été particulièrement actifs s est terminé en Un colloque spécial a été organisé dans le cadre du congrès de l ACFAS de cette année à Montréal pour en dégager enseignements et conclusions; des étudiants de Polytechnique et de l EFPG (Grenoble) qui * Vaillancourt, J., S. Lafourcade, M. Rueff et J. Paris, «Simulation et conduite des procédés papetiers (SICOPA)», 68 ième congrès ACFAS (2000). Student Mobility The Québec-France Program for Scientific Cooperation in which GRESIP researchers were actively involved ended in A special seminar was organized during the ACFAS conference this year in Montreal to reflect on the program and draw constructive conclusions for further cooperations. Students from Polytechnique and EFPG (Grenoble) who had participated in the exchange took part in the seminar. * A new cooperative project between Canada and the European Union on student mobility was promptly put in place in The Canadian partners are Polytechnique (Jean Paris, coordinator for Canada), McGill University, the University of British Columbia, and Paprican. The European partners are * Vaillancourt, J., S. Lafourcade, M. Rueff et J. Paris, Simulation et conduite des procédés papetiers (SICOPA), 68 th cacfas Conference,

4 POINTS SAILLANTS DE L ANNÉE/THE YEAR S HIGHLIGHTS avaient pris part aux échanges ont participé à ce colloque *. Un projet de coopération Canada-Union européenne sur la mobilité des étudiants a pris la relève en Les partenaires canadiens sont Polytechnique (Jean Paris, coordonnateur pour le Canada), l Université McGill, l Université de la Colombie-Britannique et Paprican. Les partenaires européens sont l EFPG (Martine Rueff, coordonnatrice pour l Europe), l Université Complutense à Madrid, l Université Polytechnique de Catalogne (UPC) à Terrassa, l Université de Liège et le Centre technique du papier de Grenoble. Le thème de ce projet est la formation papetière avancée. Le bilan des échanges pour les deux premières années s établit comme suit : 20 étudiants canadiens et européens ont participé aux échanges pour un total de 90.5 mois de stage. Un atelier de formation professionnel sur la simulation des procédés a aussi été organisé conjointement par Polytechnique et l UPC dans le cadre de ce projet; il s est tenu à Terrassa en juin 2000; l enseignement était donné par Jalel Labidi en Espagnol. En outre, des missions de chercheurs et professeurs canadiens et européens ont été réalisées afin d explorer la possibilité d enseignements et programmes conjoints. Finalement, un atelier a été donné à Polytechnique par les étudiants de l École qui avaient bénéficié d un stage en Europe pendant l année. Cet atelier a suscité de nombreuses candidatures d étudiants de McGill et Polytechnique à des stages en Le projet doit se prolonger jusqu en Transfert à l industrie On faisait état l an dernier de la création de la compagnie COESI comme exemple d essaimage issu de la Chaire en couchage du papier. Deux autres initiatives peuvent aussi être mentionnées. Le meilleur véhicule du transfert de connaissances est le détenteur des connaissances maîtrisées lui-même. DEVONIX Simulations est un exemple intéressant à ce chapitre. Membre du groupe d ingénierie montréalais DEVONIX, la compagnie a été fondée en 1998 par Jean-François Houle et Michel Falardeau. L un et l autre ont été étudiants (P.F.E., M.Sc.A.) puis associés de recherche de Jean Paris à Polytechnique simultanément ou en succession et presque sans interruption de 1983 à 98. Jean-François Houle, a personnellement joué un rôle Jalel Labidi SIMULACIÓN DE LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN DEL PAPEL de Junio de 2000 La Especialidad Papelera y Gráfica de la ETSEIT de Terrassa conjuntamente con el Grupo de Investigación en Ciencia e Ingeniería del Papel (GRESIP) de la École Polytechnique de la Universidad de Montreal (Canadá) organizan la primera edición del curso SIMULACIÓN DE PROCESOS, que se Ilevará a cabo en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Terrassa, del día 19 al 21 de Junio de EFPG (Martine Rueff, coordinator for Europe), University Complutense in Madrid, Polytechnique University of Catalonia (UPC) at Terrassa, the University of Liège, and the Centre technique du papier of Grenoble. The theme of this project is advanced training in pulp and paper. In the first two years of the exchange 20 Canadian and European students participated in a total of 90.5 months of internship. A professional training workshop on process simulation was also organized jointly by Polytechnique and UPC as part of this project; it was held at Terrasa in June 2000 and taught by Jalel Labidi in Spanish. In addition, Canadian and European researchers and professors carried out fact-finding missions to explore the possibility of joint courses and programs. Finally, our students who took part in a European internship during the year gave a workshop at Polytechnique which led to a number of applications from Polytechnique and McGill students for internships in The project will continue until Transfer of Results to Industry Last year the creation of COESI was mentioned as an example of commercial spin-off from the Chair in Paper Coating. Two other initiatives are also of interest. There is no better way to acquire knowledge than by hiring a person who has contributed to its development. DEVONIX Simulations is an interesting example. A member of the Montreal engineering group DEVONIX, the company was founded in 1998 by Jean-François Houle and Michel Falardeau. Both were students (Senior projects, M.Sc.A.) and then research associates of Jean Paris at Polytechnique either at the same time or successively from 1983 to Jean-François Houle played a key role in the creation of the expertise in analysis and simulation of paper mills which is now recognized as a strength of GRESIP before he became the founding vice-president of DEVONIX Simulations. When he left, Jalel Labidi took over his responsibilities and managed a smooth transition. DEVONIX Simulations has three main areas of activities. The first is the development of software for training in industry in supervision and control of paper processes. These didactic software use an original shell developed by DEVONIX Simulations which incorporates a multimedia simulation in the dynamic mode of operations and equipment and an emulation of the interfaces used in mills (SCS/PLC). The second area is the development of dynamic models (time and motion) for operations management 7

5 POINTS SAILLANTS DE L ANNÉE/THE YEAR S HIGHLIGHTS déterminant dans la création d une expertise maintenant reconnue en analyse et simulation des usines papetières avant de devenir vice-président fondateur de DEVONIX Simulations. La transition s est faite sans heurts grâce à la relève assurée par Jalel Labidi. DEVONIX Simulations a trois domaines principaux d activités. Le premier est le développement de didacticiels pour la formation dans le milieu industriel sur la conduite et la commande des procédés papetiers. Ces didacticiels utilisent une coquille originale développée par DEVONIX Simulations qui incorpore une simulation multimédias en mode dynamique des opérations et équipements et une émulation des interfaces utilisées dans les usines (SCS/PLC). Le second domaine est le développement de modèles dynamiques (temps et mouvement) pour la gestion et l optimisation des opérations; cette technologie est principalement appliquée, pour l instant, à l industrie de l aluminium. Enfin, DEVONIX Simulations développe des programmes pour l optimisation en mode dynamique des séquences d opérations (par exemple pour la gestion des lignes de PTM dans les usines papetières et pour l utilisation des systèmes de cogénération d énergie). Tous les logiciels utilisés par DEVONIX Simulations sont des produits originaux. La compagnie commence à pénétrer le marché américain; elle compte déjà 16 employés dont cinq sont des jeunes diplômés de Polytechnique qui sont passés par le GRESIP: Sophie Marino (P.F.E. et stage, 1995), Christine Gagnon (M.Sc.A., 1997), Martin Demers (P.F.E., 1998), Renaud Chalmin (Stage d échange international, 1998) et Mathieu Thériault (P.F.E., et stage d échange international, 2000). Manifestement, DEVONIX Simulations apprécie la filière GRESIP et semble s en porter bien. Dans le même ordre d idée, il faut noter que sur quatre étudiants qui ont reçu un diplôme supérieur sous la direction de Michel Perrier en 2000, trois ont été engagés par Walsh Automation (David Crête, Jean-François Hamelin et Antoine Mongrain). Une autre compagnie en croissance qui apprécie les anciens du GRESIP. La deuxième initiative est due à notre collègue Basil Favis. Polyvalor Inc., l organisme d essaimage affilié à Polytechnique annonçait en cours d année la création d une entreprise pour la commercialisation d une nouvelle technologie de préparation de mélanges de polymères et d amidon thermoplastique dont Basil Favis est le principal inventeur. Les avantages de cette technologie sont notamment, la possibilité de préparer des matériaux polyoléfiniques à faibles coûts (20 25 % plus économique que le prix actuel du marché), le développement d un D à G, debout : R. Chalmin, S. Marino, M. Demers; assis : M. Falardeau, M. Thériault, J.-F. Houle; en médaillon : C. Gagnon. Basil Favis and optimization. At present this technology is mainly used in the aluminium industry. Finally, the Company is developing programs for the optimization of operations sequences (for example, for the management of TMP lines in paper mills and for the utilisation of cogeneration units). All of the software programs used by DEVONIX Simulations are original. The company is starting to penetrate the American market. It already has 16 employees, five of whom are young graduates of Polytechnique who worked in GRESIP: Sophie Marino (P.F.E. and internship, 1995), Christine Gagnon (M.Sc.A., 1997), Martin Demers (P.F.E., 1998), Renaud Chalmin (international exchange internship, 1998), and Mathieu Thériault (P.F.E., and international exchange internship, 2000). Obviously, DEVONIX Simulations appreciates the alumi from GRESIP and seems to be doing very well for it. Similarly, three of the four students who received their graduate degree under Michel Perrier in 2000, David Crête, Jean-François Hamelin, and Antoine Mongrain, were hired by Walsh Automation. This is another expanding company which values GRESIP graduates. The second initiative is due to the efforts of our colleague, Basil Favis. Polyvalor Inc., a firm affiliated with Polytechnique and whose mandate is to commercialize the School s research results announced this year the creation of a company that will commercialize a new technology to prepare polymer blends and thermoplastic starch. Basil Favis is the principal inventor of this technology that has several advantages among which the possibility of preparing polyolifenic materials at low cost (20-25% less than market price), the development of a material with a high renewable content, and morphological control of the material so as to 8

6 POINTS SAILLANTS DE L ANNÉE/THE YEAR S HIGHLIGHTS matériau avec un fort contenu renouvelable et le contrôle morphologique du matériau permettant de produire une structure qui en faciliterait la biodégradabilité. Le marché potentiel pour ce nouveau matériau est énorme. Polivalor Inc. a investi $ dans ce projet dans le but de préparer un plan d affaires et une étude de marché qui conduira à un premier financement envisagé de 5 M$ pour poursuivre le développement de la technologie et mettre en place une première usine pilote. Le nouveau modèle et le futur du GRESIP Dans la foulée de la restructuration de ses relations avec ses compagnies membres, Paprican a décidé de réexaminer et redéfinir la nature des ses liens avec ses centres universitaires affiliés. Il s agit de passer du modèle essentiellement basé sur l affectation de personnel scientifique et de soutien dans les universités comme c était le cas aux centres de McGill et UBC au modèle beaucoup plus souple qui a été implanté à Polytechnique depuis la création du GRESIP en À Polytechnique, les membres du GRESIP sont pour la plupart des chercheurs et professeurs de l École. Des scientifiques de Paprican participent aussi aux travaux du GRESIP mais, à temps partiel et sur une base ad hoc et, dans des domaines qui ont un lien important avec leurs responsabilités à l Institut. Par ailleurs, Paprican apporte une aide financière au GRESIP (budget de fonctionnement, bourses d étudiants, partenariat à des chaires) qui nous est très précieuse mais beaucoup plus modeste que celle que reçoivent les autres centres affiliés. Cette aide financière est presque toujours utilisée comme levier pour d autres sources de financement. L effet multiplicateur ainsi atteint est globalement de l ordre de six. Dans certains cas particuliers, comme le partenariat avec la Chaire en intégration des procédés, il peut atteindre 10. Le GRESIP est encore jusqu à présent le seul centre papetier universitaire avec deux chaires du CRSNG. L harmonisation des modes de fonctionnement et l égalisation du financement des centres affiliés ne peut être que favorable à Polytechnique et c est donc avec anticipation et espoir que nous en attendons l implantation. Nous éprouvons aussi une satisfaction certaine à constater que le succès du GRESIP inspire dans une large mesure cette reforme. Le GRESIP peut donc envisager l avenir avec confiance et optimisme. Les grandes orientations du plan de développement du GRESIP ont été agréées par les directions de Polytechnique et de Paprican lors d une réunion en décembre On envisage un rapprochement des centres universitaires papetiers du Québec (UQTR, McGill, Polytechnique) en un réseau en partenariat avec Paprican et qui permettra de coordonner les actions de formation et recherche, de mettre en commun les équipements scientifiques, de former des équipes ciblées, fortes et ayant une masse critique pour réaliser des projets d importance stratégique pour l industrie papetière. Le GRESIP est prêt à jouer un rôle clé dans l établissement et la coordination de ce réseau. produce a structure that facilitates biodegradability. The potential market for this new material is enormous. Polivalor Inc has invested $100,000 in the project to prepare a business plan and market study that will lead to a projected initial investment of 5 M$ to develop the technology and set up a pilot plant. The New Model and GRESIP s Future As it underwent restructuration of its relationship with its member companies, Paprican also decided to re-examine and re-define the nature of its ties with its affiliated university centers. This consisted of moving from a model essentially based on the appointment of scientists and support staff in universities, as was the case at McGill and UBC, to the much more flexible model that was set up at Polytechnique with the creation of GRESIP in At Polytechnique, the GRESIP members are mostly researchers and professors who are employed by the School itself. Some scientists from Paprican also participate in GRESIP but on a part time and ad hoc basis in fields closely connected to their responsibilities in the Institute. However, Paprican gives financial support to GRESIP (operating budget, scholarships, partnerships for Chairs) which is very valuable but much more modest than what the other affiliated centers receive. This financial support is usually used as leverage for other sources of financing. The multiplier effect thus reached is overall in the order of six. In some specific cases, such as the partnership with the Chair in Process Integration, it can attain 10. GRESIP is so far the only pulp and paper center in a university to have two NSERC Chairs. Standardizing operations and equalizing the financing level of the affiliated centers can only benefit Polytechnique, so we are looking forward to this new arrangement. We also feel a certain sense of satisfaction that GRESIP s success has to a large extent inspired this reform. GRESIP can thus look to the future with confidence and optimism. In a December 2000 meeting Polytechnique and Paprican management approved the broad orientation of GRESIP s development plan. Developing closer ties between the Quebec university pulp and paper centers, (UQTR, Mc Gill and Polytechnique) in partnership with Paprican is a cornerstone of the plan. This will enable the centers to coordinate training and research, share scientific equipment, and form strong, welltargeted teams with the critical mass to carry out strategic projects for the pulp and paper industry. GRESIP is ready to play a key role in establishing and coordinating this network. François Bertrand Promotion François Bertrand, a member of GRESIP since 1999, has been 9

7 POINTS SAILLANTS DE L ANNÉE/THE YEAR S HIGHLIGHTS Promotion François Bertrand, membre du GRESIP depuis 1999 a été nommé professeur adjoint à Polytechnique avec une double affectation au Département de génie chimique et au Département de génie électrique et de génie informatique. Son travail sur l application de techniques numériques au développement de modèles mathématiques pour la simulation des phénomènes d échanges en génie des procédés trouvera de nombreuses applications innovatrices en génie papetier. Il est aussi membre du projet Étoile qui concerne le développement d une infrastructure de calcul de très grande puissance à Polytechnique. Il est le représentant du GRESIP dans le projet Étoile. Nous adressons nos plus sincères félicitations à François et anticipons une longue et fructueuse collaboration. named assistant professor at Polytechnique with a double appointment in the Department of Chemical Engineering and the Department of Electrical and Computer Engineering. His work on the application of numerical techniques to the development of mathematical models for the simulation of exchange phenomena in process engineering will have numerous innovative applications in pulp and paper engineering. He is also the GRESIP representative in the Étoile Project, which is developing a very powerful computing infrastructure at Polytechnique. We extend our hearty congratulations to François and look forward to a long and fruitful collaboration. 10

8 COMPOSITION/COMPOSITION Membres réguliers/regular Members François Bertrand Téléphone : (514) poste 5773 Télécopieur : (514) bertrand@urpei.polymtl.ca Professeur, Département de génie chimique et Département de génie électrique et de génie informatique; membre, Unité de recherche sur les procédés d écoulement industriels. Domaines de recherche : Simulation de phénomènes d échange en génie des procédés; méthode des éléments finis; méthode des réseaux de Boltzmann; algorithmique parallèle; procédés de couchage du papier; procédés de mélange. Professor, Department of Chemical Engineering and Department of Electrical Engineering and Computor Engineering; Member, Unité de recherche sur les procédés d écoulement industriels. Research Interests: Simulation of transport phenomena in process engineering; finite elements method; lattice-boltzmann method; parallel computing; paper coating processes; mixing processes. Basil D. Favis Téléphone : (514) poste 4527 Télécopieur : (514) favis@chimie.polymtl.ca Professeur, Département de génie chimique; associé universitaire de Paprican; membre, Centre de recherche appliquée sur les polymères (CRASP); associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : Interdépendance entre fabrication, morphologie et propriétés des mélanges de polymères; interfaces dans les systèmes multiphases. Professor, Department of Chemical Engineering; Paprican Faculty Associate; Member, Center for Applied Research on Polymers (CRASP); Paprican Faculty Associate. Research Interests: Processing-morphologyproperty relationships in polymer blends; interface in multiphase systems. Pierre J. Carreau Téléphone : (514) poste 4924 Télécopieur : (514) pierre.carreau@polymtl.ca Professeur, Département de génie chimique; associé universitaire de Paprican; directeur, Centre de recherche appliquée sur les polymères (CRASP). Domaines de recherche : Rhéologie des polymères, notamment en liaison avec des procédés de fabrication et de mise en œuvre; lois de comportements rhéologiques des systèmes polymères multi-phases, notamment l étude du comportement rhéologique des sauces de couchage. Jalel Labidi Téléphone : (514) poste 5792 Télécopieur : (514) Labidi@gpapetier.polymtl.ca Chercheur, Département de génie chimique. Domaine de recherche : Thermique des procédés papetiers; thermodynamique appliquée; thermotransformateurs. Researcher, Department of chemical engineering. Research Interests: Thermal analysis of pulp and paper processes; applied thermodynamics; thermotransformers. Professor, Department of Chemical Engineering; Paprican Faculty Associate; Director, Center for Applied Research on Polymers (CRASP). Research interests: Polymer rheology, mainly in relation to polymer fabrication and processing; constitutive equations of the multiphase polymeric systems, including the rheological behaviour of coating mixtures. 13

9 COMPOSITION/COMPOSITION Membres réguliers/regular Members Michel Meunier Téléphone : (514) poste 4971 Télécopieur : (514) meunier@phys.polymtl.ca Professeur, Département de génie physique et génie des matériaux; associé universitaire de Paprican; membre, Groupe de recherche en physique et technologie des couches minces (GCM); associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : Dépôt de couches minces par laser; nettoyage par laser; propriétés électroniques des couches minces. Professor, Department of Engineering Physics and Materials Engineering; Paprican Faculty Associate; Member, Thin Films Physics and Technology Research Group (GCM); Paprican Faculty Associate. Research Interests: Laser deposition of thin films; laser cleaning; electronic properties of thin films. Jean Paris Téléphone : (514) poste 4921 Télécopieur : (514) jean.paris@polymtl.ca Professeur de génie papetier, Département de génie chimique; associé universitaire de Paprican; responsable, GRESIP. Domaines de recherche : Analyse et simulation intégrées des procédés papetiers (régime établi et dynamique); fermeture des circuits; intégration énergétique et matérielle des procédés; développement de modèles d opérations papetières. Michel Perrier Téléphone : (514) poste 4130 Télécopieur : (514) michel.perrier@polymtl.ca Professeur, Département de génie chimique; associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : contrôle et modélisation dynamique de réacteurs chimiques et biochimiques, contrôle non-linéaire, estimation en ligne de paramètres, commande adaptative linéarisante, dynamique des procédés industriels; applications: contrôle des réacteurs de blanchiment, dynamique et contrôle des circuits d eaux blanches, contrôle des procédés biologiques de traitement des effluents. Distinction honorifique : Prix Meritas de l Association des étudiants de Polytechnique pour les aspects théoriques de ses enseignements en génie chimique pour trois années de suite (1998, 1999, 2000). Professor, Department of Chemical Engineering; Paprican Faculty Associate. Research Interests: Dynamic modelling and control of chemical and biochemical reactors, nonlinear control, on-line parameter estimation, model predictive control, adaptive linearizing control, industrial process dynamics; applications: control of bleaching and brightening stages, dynamics and control of whitewater networks, control of biological processes for wastewater treatment. Honor: Meritas Award from the Polytechnique Students Association for the theorical aspects of his teaching in chemical engineering three years in a row ( ). Pulp and Paper Professor, Chemical Engineering Department; Paprican Faculty Associate; Coordinator, GRESIP. Research Interests: Integrated analysis and simulation of pulp and paper processes (steady state and dynamics); system closure, mass and energy integration of processes; modelling of pulp and paper operations. 14

10 COMPOSITION/COMPOSITION Membres réguliers/regular Members Paul R. Stuart Téléphone : (514) poste 4384 Télécopieur : (514) paul.stuart@polymtl.ca Titulaire, Chaire régionale en ingénierie de l environnement du CRSNG; professeur agrégé, Département de génie chimique; associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : Intégration des procédés, ingénierie des procédés papetiers, analyse des cycles de vie, modélisation d entreprise, traitement des effluents. Environmental Engineering Design NSERC Regional Chair; Associate professor, Department of Chemical Engineering; Paprican Faculty Associate. Research Interests:Process integration, pulp and paper processes engineering, life cycle analysis, business modeling, effluent treatment. Philippe A. Tanguy Téléphone : (514) poste 4040 Télécopieur : (514) tanguy@urpei.polymtl.ca Titulaire, Chaire de recherche industrielle CRSNG/Paprican; professeur, Département de génie chimique; directeur, Unité de recherche sur les procédés d écoulements industriels; associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : Mécanique des fluides rhéologiquement complexes et application au génie des procédés; procédés de mélanges et d enduction-couchage; simulation par ordinateur. NSERC/Paprican Industrial Research Chair on Paper Coating; Professor, Department of Chemical Engineering; Director, Research Unit on Industrial Flow Processes; Paprican Faculty associate. Research Interests: Fluid Mechanics of rheologically complex fluids and its applications in process engineering; mixing and coating processes; computor simulation. Michael R. Wertheimer Téléphone : (514) poste 4749 Télécopieur : (514) michel.wertheimer@polymtl.ca Titulaire, Chaire de recherche industrielle CRSNG (traitement des matériaux par les plasmas à basse pression); professeur, Département de génie physique et génie des matériaux; associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : Traitement et gravure de matériaux solides à l aide de plasmas froids à basse pression; caractérisation physique et chimique de surfaces modifiées et de couches minces déposées par plasma; physique et électrotechnologie des diélectriques solides, notamment de polymères. NSERC Industrial Research Chair (Low-Pressure Plasma Processing of Materials); Professor, Department of Engineering Physics and Materials Engineering; Paprican Faculty Associate. Research Interests: Treatment and etching of solid materials using low-temperature, low-pressure plasma; physical (electrical and mechanical) and chemical characterization of modified surfaces, and of plasma-deposited thin film materials; physics and electrotechnology of solid dielectrics, particularly polymers. Arthur Yelon Téléphone : (514) poste 4751 Télécopieur : (514) art.yelon@phys.polymtl.ca Professeur, Département de génie physique et génie des matériaux; associé universitaire de Paprican. Domaines de recherche : Propriétés et relation structure-propriété des couches minces, surfaces et interfaces; études par spectroscopie de photoélectrons provoqués par rayons-x et par ultra-violet; microscopie tunnel; études de propriétés électriques, magnétiques et mécaniques. Distinction honorifique : Compagnon de l IEEE. Professor, Department of Engineering Physics and Materials Engineering; Paprican Faculty Associate. Research Interests: Properties and structureproperty relationships of thin films, surfaces and interfaces; studies by X-ray photoelectron; UV photoelectron spectroscopy; tunnel microscopy, studies of electric, magnetic and mechanical properties. Honor: Fellow of the IEEE. 15

11 COMPOSITION/COMPOSITION Membres associés/associate members Moushine Berrada Professeur, Département des sciences appliquées, Université du Québec en Abitibi Témiscamingue, Rouyn-Noranda, Qc. Sylvain Gendron Ingénieur, Génie des systèmes, Paprican. Jean Paradis Ingénieur, Centre spécialisé en pâtes et papiers, Trois-Rivières, Qc. Diana Bouchard Chercheure, génie des systèmes, Paprican. Robert Hayes Professeur, Université d Alberta, Calgary, AB. Alain Roche Chef de groupe, Génie des systèmes, Paprican. Denis Dochain Maître de recherche, Université catholique de Louvain, Belgique. Brigitte Jaumard Professeur, Département de génie électrique et de génie informatique, Membre du Groupe d études et de recherche en analyse de décisions (GERAD), École Polytechnique. Theo G.M. van de Ven* Professeur Paprican, Département de chimie; directeur, Centre de recherches sur les pâtes et papiers, Université McGill. Serge Domenech Professeur, École nationale supérieure d ingénieurs de génie chimique, Toulouse, France. François Maréchal Ingénieur de recherche, Laboratoire d analyse et de synthèse des systèmes chimiques (LASSC), Université de Liège, Belgique. Gil Garnier Professeur Paprican, Département de génie chimique, Université McGill; ingénieur de recherche, Paprican. Jose-Antonio Orccotoma Chercheur, Génie des systèmes, Paprican. 16

12 COMPOSITION/COMPOSITION Stagiaires post-doctoraux et professionnel de recherche/post-doctoral fellows and research professionnal Stagiaires post-doctoraux/post-doctoral fellows Hachemi Chahbani (Ph.D., INPL, Nancy, France, 1996), Département de génie chimique; analyse et développement de nouvelles pompes à chaleur par sorption (J. Labidi, J. Paris). Perumal Kumar ( ) (Ph.D., Université de Bombay, 1998), Département de génie chimique et Chaire industrielle CRSNG/Paprican; conception de mélangeurs coaxiaux pour application aux suspensions (P.A. Tanguy). Mohammed-Zakaria Hagj-Sadok (Ph.D., Institut National de recherche en informatique et automatique, Sophia- Antipolis, France, 2000), Département de génie chimique; techniques de contrôle avancées (M. Perrier) Saïd Savarmand (Ph.D., École Polytechnique de Téhéran, 2000), Département de génie chimique; rhéologie des sauces de couchage (P. Carreau et F. Bertrand) Taiwen Jiang (Ph.D., Université de Tsinghua, 2000), Département de génie chimique et Chaire régionale CRSNG en ingénierie de l environnement; analyse et réconciliation de données (P.R. Stuart). Professionnel de recherche/research professionnal Dante-Alejandro Via Dominguez (M.Sc., Technische Horschule Carl Schorlemmer, 1986), Associé de recherche, Département de génie chimique et Chaire régionale CRSNG en ingénierie de l environnement (P.R. Stuart). 17

13 COMPOSITION/COMPOSITION Étudiants de deuxième et troisième cycles/graduate students Sergio Alonso (M.Sc., UNAM, Mexique, 1995), «Instabilités tridimensionnelles dans le système de dosage d une presse encolleuse avec pré-dosage», Ph.D., 2000, Dir. : P.A. Tanguy et F. Bertrand. Benoit Archambault (B.A. & Sc., Université de Montréal, 2000), «Technique d optimisation incorporant des critères de contrôlabilité», M. Recherche, diplôme prévu en 2002, Dir. : B. Jaumard et M. Perrier. Boursier Paprican. Byoung-Uk Cho (M.Ing., Université McGill, 1998), «Stratégies de contrôle innovatrices pour la partie humide de la machine à papier», Ph.D., (McGill), diplôme prévu en 2001, Dir. : M. Perrier et G. Garnier. Lucia Craciun (B.Sc., Université de Bucarest, Roumanie, 1993) «Rhéologie des suspensions concentrées de polymères», M. Recherche, diplôme prévu en 2002 Dir. : P. Carreau et M.-C. Heuzey Gilles Dennler (DEA, INSA Lyon, 1999) «Dépôt PECVD de composés du Si: étude des premières phases de croissance» Ph.D., en cotutelle (Polytechnique-Université Paul-Sabatier, Toulouse), diplôme prévu en 2002, Dir. : M.R. Wertheimer et Y. Ségui. Boursier CNRS (France). Haïfa El-Sadi (M.Sc., Concordia University, 1999), «Rhéologie et enduction des agents inhibitgeurs du jaunissement» Ph.D., (Concordia University), diplôme prévu en 2002, Dir. : P.A. Tanguy, F. Bertrand et N. Esmail (Université Concordia). Alfa Arzate (B.Eng., UNAM, Mexique, 1995, M.Sc.A., Polytechnique, 1999), «Hydrodynamique du couchage par atomisation», Ph. D., diplôme prévu en 2002, Dir. : P.A. Tanguy. Boursière Paprican David Crête (B.Ing., Polytechnique, 1997), «Commande prédictive d un réacteur de blanchiment», M. Ing., 2000, Dir. : M. Perrier. Olivier Furling (D.E.A., Université de Grenoble, France, 1997), «Hydrodynamique de suspensions concentrées», Ph.D., diplôme prévu en 2001, Dir. : P.A. Tanguy. Gabriel Ascanio (M.Sc., UNAM, Mexique, 1997), «Étude du phénomène de «misting» dans une presse de couchage» Ph.D., diplôme prévu en 2002, Dir. : P.A. Tanguy. Boursier Paprican Michal Dabros (B. Ing., Université d Alberta, 2000), «Optimisation en temps réel d une usine intégrée de papier journal», M.Sc.A., diplôme prévu en 2002, Dir. : M. Perrier et P.R. Stuart. Steve Guétré (B. Ing., Polytechnique, 1998), «Couches et membranes de perovskites à Na et Li», M.Sc.A., diplôme prévu en 2000, Dir. : M. Meunier et A. Yelon. Boursier Paprican. 18

14 COMPOSITION/COMPOSITION Étudiants de deuxième et troisième cycles/graduate students Jean-François Hamelin (B.Ing., Polytechnique, 1997), «Commande adaptative par pondération de modèles d un stage de blanchiment», M.Sc.A., 2000, Dir. : M. Perrier. Nancy Harnois (B.Ing., Université McGill, 1999), «Stratégie de commande de la rétention», M.Sc.A., diplôme prévu en 2001, Dir. : M. Perrier et J.-A. Orccotoma. Boursière CRSNG Matty Janssen (M.Sc.A., University of Waningen, Netherland, 1998), «Pulp & Paper Business Modeling Integrating Mill-Wide Process Simulation», Ph.D., diplôme prévu en 2003, Dir. : P.R. Stuart. Sébastien Lafourcade (Diplôme d ingénieur, EFPG, Grenoble, France, 1999), «Analyse et optimisation énergétique d une usine de papier journal», M.Sc.A., diplôme prévu en 2001, Dir. : P.R. Stuart et J. Labidi. Boursier Paprican. Ilich Lama Bustinza (B.Sc., Univ. Nacional de Ingeneria, Perú, 1997), «Conception du réseau d eau blanche d une usine de papier journal à l aide de l analyse de commandabilité», Ph.D. diplôme prévu en 2003, Dir.: P.R. Stuart, M. Perrier et J.-A. Orccotoma. Antoine Mongrain (B.Ing., Polytechnique, 1997) «Identification et contrôle de la couleur d un carton trois couches», M.Sc.A., 2000, Dir. : M. Perrier et M. Berrada. Jean Dobey Ourega-Enid (B.Ing., Polytechnique, 1997), «Méthodes numériques appliquées à la commande de systèmes à paramètres répartis», M.Ing., diplôme prévu en 2001, Dir. : M. Perrier. Stéphane Renou (M.Sc.A., Polytechnique, 1996), «Contrôle non linéaire de systèmes à paramètres distribués : application au blanchiment», Ph.D., 2000, Dir. : M. Perrier et D. Dochain. Boursier FCAR. Francisco Rodriguez (M.Sc.A., Université de Coahuila, Mexique, 1994), «Influence de la composition et de la viscosité des mélanges amidon-thermoplastiques-polyéthylène sur leur morphologie et propriétés mécaniques», Ph.D., diplôme prévu en 2001, Dir. : B.D. Favis et B. Ramsay. Freddy Rojas-Herera (B. Ing., Universidad del Valle, 1983), M. Projet, diplôme prévu en 2001 «Réduction de la teneur en cendres dans une pâte de papier hygiénique», Dir. : J. Paris et J.-A. Orccotoma. Elena Savu (B. Ing. Université de Bucarest, 1996), «Économie d eau dans un atelier de recyclage», M. Projet, diplôme prévu en 2001, Dir. : J. Paris et F. Maréchal (U de Liège). Boursière du programme de coopération Canada- UE, en stage à l Université de Liège (Belgique). 19

15 COMPOSITION/COMPOSITION Étudiants de deuxième et troisième cycles/graduate students Sirous Shafiei (M.Sc.A., Université de Shiraz, Iran, 1994), «Application d algorithmes génétiques à l analyse des réseaux dans les procédés papetiers», Ph.D., en cotutelle (Polytechnique- ENSIGC), diplôme prévu en 2002, Dir.: S. Domenech et J. Paris. Boursier Paprican et boursier du gouvernement iranien. STAGIAIRES DE RECHERCHE/RESEARCH INTERNS Guy-Bertrand Fondjo-Nkamgo, Stage de coopération Canada-UE (CTP, France). Guilllaume Franc (INPL Lorraine, France), Programme d échange (J. Labidi, J. Paris). Vincianne Gilard (Université catholique de Louvain, Belgique), Stage international (M. Perrier). Tristan Gros (ENCPE, Lyon, France), Stage d échange international (P.R. Stuart). Émilie Guérin (Polytechnique), Stage d été et PFE (J. Paris). Nicolas Hudon (Polytechnique), Stage avec bourse CRSNG (M. Perrier). Brice Kolko (ENCPE, Lyon, France), Stage d échange international (M. Perrier). Tuomas Ouni (Université technologique d Helsinky, HUT, FI), Stage IAESTE (J. Paris). Jean-François Pilon (Polytechnique), Stage avec bourse CRSNG (J. Labidi). Christelle Pons (ENCPE, Lyon, France), Stage d échange international (P.R. Stuart). Naveen Ramachandran (B. Eng., Malaviya Regional Eng. College, Jaipu, India), Stage international (J. Paris). Essarak So (Polytechnique), Stage à l Agence spatiale du Canada et M.Projet (Génie mécanique, Polytechnique (J. Labidi, D. Nikampoor). Julie Therrien (Polytechnique), PFE (F. Bertrand). Fabiano Do Vale de Souza DEA, Université Claude Bernard, Lyon, France), Stage international (J. Paris). SERVICE DE PLACEMENT ET DE STAGES ÉCOLE POLYTECHNIQUE Maryse Deschênes, Directrice, Service de placement Tél. : (514) poste 4374, Fax : (514) , maryse.deschesne@polymtl.ca Marcel Arsenault, Responsable, Service de placement, stages et emploi Tél. : (514) , Fax : (514) , marcel.arsenault@polymtl.ca André Tremblay, Coordonnateur, Programme coopératif, génie chimique Tél. : (514) poste 4206, Fax : (514) , andre.tremblay@polymtl.ca 20

16 COMPOSITION/COMPOSITION COMITÉ D ORIENTATION/STEERING COMMITTEE Christophe Guy Professeur et directeur, Département de génie chimique, Polytechnique. Daniel Rozon Directeur, Département de génie physique et génie des matériaux, Polytechnique. Claude Chavarie Directeur des études et de la recherche, Polytechnique; président du Comité. Jean Paris Coordonnateur GRESIP. Theo G.M. van de Ven Professeur Paprican, Département de chimie et directeur, Centre de recherches sur les pâtes et papiers, Université McGill; membre représentant Paprican. Philippe A. Tanguy Membre nommé par l assemblée du Groupe. SECRÉTARIAT Louise Bernier, secrétaire Bâtiment André-Aisenstadt, Salle 5429 Téléphone : (514) , poste 5793 Télécopieur : (514) louise.bernier@polymtl.ca Site Web : 21

17 A. TRAITEMENT DE SURFACE/SURFACE TREATMENT A1. COUCHAGE DU PAPIER, CHAIRE INDUSTRIELLE CRSNG-PAPRICAN/ PAPER COATING, NSERC-PAPRICAN INDUSTRIAL CHAIR Titulaire de la Chaire : P. Tanguy Chercheurs associés : F. Bertrand, P. Carreau Collaborateurs externes : L. Choplin (INPL, Nancy, France), N. Esmail (U. Concordia), R.E. Hayes (U. of Alberta), T. Uesaka (Paprican). Stagiaires post-doctoraux : P. Kumar, S. Savarmand Étudiants de 3 ième cycle : S. Alonso. A. Arzate, G. Ascano, H. El-Sadi, O. Furling Stagiaire de recherche : J. Therrien Partenaires industriels et institutionnels : Ciba-Geigy, COESI, Groupe VMI, Paprican, Procter and Gamble 1. PROGRAMME DE RECHERCHE/RESEARCH PROGRAM L e programme de recherche de la Chaire en couchage du papier traite de plusieurs problèmes industriels particulièrement appropriés au contexte canadien, à savoir : le fonctionnement du procédé de couchage par film, la préparation des sauces de couchage, et le traitement de surface du papier à l aide de procédés d enduction innovateurs. En 2000, chacun des ces aspects a fait l objet d un projet de recherche distinct. Projet I - Hydrodynamique dans une coucheuse par film. Nos objectifs étaient d établir les relations entre la génération de défauts du film et les conditions de fonctionnement (vitesse et pression dans la pince) en effectuant des expériences et des modélisations numériques de l écoulement dans la pince, en collaboration avec notre associé industriel COESI, une société fondée en 1999 en collaboration avec l École Polytechnique, et de contribuer aux activités de la Chaire NSERC-Paprican. En parallèle, nous avons voulu commencer notre programme expérimental qui traite des mécanismes de séparation du film dans la pince d application, ce travail étant effectué avec nos associés industriels Paprican et COESI. Projet II Préparation des sauces. Notre objectif était, d une part, de déterminer les effets de la configuration contrarotative versus corotative sur le comportement des mélangeurs coaxiaux, ainsi que d utiliser des modélisations numériques pour mieux comprendre les écoulements du mélange dans une configuration aussi complexe. D autre part, la conception d une unité de préparation de sauces en ligne a été également entreprise afin d effectuer un programme expérimental portant sur la dispersion en ligne à haute concentration de solides. Le Groupe VMI était partenaire industriel des projets I et II. The Chair research program on coating processes comprises several industrial issues particularly relevant in the Canadian context, namely: the runnability of the film transfer operation, the make-down of coating colors, and the surface treatment of the paper web with novel coating processes. In 2000, each issue was treated in a separate research project. Project I - Hydrodynamics in a film coater. Our objective was to establish the relations between the generation of film defects and operating conditions (speed and nip load) using experiments and the numerical modelling in the nip flow, in collaboration with our industrial partner COESI, a spin-off launched in 1999 in collaboration with École Polytechnique and building upon the NSERC-Paprican Chair activities. In parallel, we wanted to start our experimental program dealing with the mechanisms of film splitting in the application nip, this work being carried out with our industrial partners Paprican and COESI. Project II - Coating makedown. Our objective was to determine the effect of contra-rotating vs. co-rotating configuration on coaxial mixing performance as well as to use numerical modeling to obtain a better insight of the mixing flows in such a complex configuration. On the other hand, the design of an inline coating make-down line was also planned in order to carry out an experimental program on inline slurrying at high solids. Both projects I and II involved Groupe VMI as an industrial sponsor. Project III - Novel coating application methods. Our objective was to carry further our exploratory experimental 22

18 A. TRAITEMENT DE SURFACE/SURFACE TREATMENT A1. COUCHAGE DU PAPIER, CHAIRE INDUSTRIELLE CRSNG-PAPRICAN/ PAPER COATING, NSERC-PAPRICAN INDUSTRIAL CHAIR Projet III - Procédés de couchage innovateurs. Notre objectif était de pousser plus loin notre programme expérimental exploratoire qui traite de l impact de la formulation et de l effet de la géométrie de la tête de couchage. Nous avions noté, pendant la première année de la subvention courante, que les problèmes de stabilité transversale et de tension à haute vitesse affectaient le fonctionnement de notre coucheuse et qu une révision de la conception était requise pour régler le problème. programme focusing on the impact of formulation and the effect of the geometry of the coating head. We had noted during the first year of the present grant that problems of lateral stability and tensioning at high speed was affecting the runnability of our coater and that a redesign was required in order to address this issue. 2. RÉSUMÉ DE L AVANCEMENT/SUMMARY OF PROGRESS Projet I - Hydrodynamique dans une coucheuse par film Project I - Hydrodynamics in a film coater L objectif de ce projet est d approfondir les connaissances quant au comportement rhéologique de la sauce de couchage dans la pince prédoseuse. Des expériences et des modélisations numériques ont été effectuées sur une coucheuse d essai en laboratoire émulant les conditions de couchage industrielles. La coucheuse de laboratoire est entièrement instrumentée, permettant la prise de mesures de la pression dans la pince et du couple sur la barre de dosage. Nous montrons sur la figure A1-1 un résultat typique en ce qui concerne la relation du couple versus la vitesse de transfert pour différentes forces appliquées sur la barre de dosage. Les symboles «ae», «s» et «ns» représentent «entraînement par air», «éclaboussures» et «pas d éclaboussures» respectivement. Les essais à haute vitesse mènent souvent à des problèmes de fonctionnement sauf à très haute pression. Ces résultats dépendent naturellement de la formulation, en particulier la concentration de solides et du contenu en carboxymethylcellulose (CMC) qui détermine le comportement viscoélastique de la sauce. Nous montrons sur la figure A1-2 une comparaison des courbes numériques et expérimentales du couple. On Figure A1-1 : Relation entre moment et vitesse Moment (Nm) peut observer une bonne concordance sauf quand il y a des éclaboussures. Ces résultats montrent l intérêt de mesurer le couple pour surveiller les instabilités dans les écoulements et pour déterminer une fenêtre de fonctionnement faisable pour les postes d enduction. Une autre façon de caractériser le comportement de l écoulement dans la pince de dosage est la mesure de la pression. Nous rappelons ici qu un capteur de pression miniaturisé pariétal situé au centre de la barre de dosage était relié à un système de traitement des signaux par une bague The objective of this project is to clarify the rheological behavior of the coating color in the premetering nip. Experiments and numerical modelling have been carried out on a laboratory pilot coater emulating industrial coating conditions. The laboratory coater is fully instrumented, allowing nip pressure and metering torque measurements to be made. We show in Figure A1-1 a typical result with respect to the torque vs. transfer speed relation for various loads applied on the metering rod. The symbols ae, s and ns refer to air entrainment, spitting and no spitting respectively. High-speed operation leads often to runnability problems except at very high load. These results are of V t (m/min) kn/m kn/m kn/m kn/m kn/m kn/m course dependent on the formulation, in particular the solids and the carboxymethylcellulose (CMC) content which sets the viscoelastic level in the color. We show in Figure A1-2 a comparison of the numerical and experimental torque curves. A good agreement can be observed except when spitting is present. These results show the interest of using torque measurements to monitor nip flow instabilities and determine a feasible operating window for coating stations. An alternative way to characterize the flow behaviour in the metering nip is the pressure measurement. We recall here that a 23

19 A. TRAITEMENT DE SURFACE/SURFACE TREATMENT A1. COUCHAGE DU PAPIER, CHAIRE INDUSTRIELLE CRSNG-PAPRICAN/ PAPER COATING, NSERC-PAPRICAN INDUSTRIAL CHAIR Figure A1-2 : Comparaison entre moments calculés et mesurés Moment (Nm) collectrice. Un traitement approprié du signal de pression permet de déterminer la viscosité du procédé pendant l étape de dosage. Nous montrons sur la figure A1-3 la variation de la pression maximale dans la pince en fonction de la position de la barre de dosage. La prévision numérique tend à surestimer la pression, et donc la viscosité. La tendance est cependant bien visible. Les principaux accomplissements de ce projet sont les suivants : la caractérisation rhéologique de la sauce de couchage en mode transitoire à haute concentration de solides; la détermination d une fenêtre de fonctionnement où les éclaboussures et les rides peuvent être contrôlées; le développement d une procédure de calcul pour évaluer la viscosité 800 de procédé basé sur l utilisation simultanée 700 des signaux de couple et de pression; les simulations de la 600 dynamique des fluides de l interaction entre 500 l écoulement dans la pince et la déformation 400 du rouleau de transfert. Couleur 1 num Couleur 1 exp Couleur 2 num Couleur 2 exp V t (m/min) Le phénomène de brouillard est un phénomène d écoulement néfaste déclenché pendant la séparation du film dans la pince d application d une couminiaturized pressure transducer has been mounted flush to the wall of the metering rod and connected to a signal processing system through a slip ring. An appropriate treatment of the pressure signal allows the determination of the process viscosity during the metering stage. We show in Figure A1-3 the variation of the maximum pressure in the nip vs. the metering rod position. The numerical prediction tends to overestimate the pressure, and therefore the viscosity. The trend is however correctly captured. The main achievements of this project are as follows: The rheological characterization of coating colours in transient mode at high solids. The determination of operating windows where spitting and ribbing can be controlled. The development of a computational procedure to evaluate the process viscosity based on the simultaneous use of the torque and pressure signals. The computational fluid dynamics simulations of interactions between the nip flow and the transfer roll deformation. Misting is a spurious flow phenomenon triggered during film Figure A1-3 : Effet de la position de la barre de dosage sur la pression maximale : résultats calculés et expérimentaux P max (kpa) 300 Couleur 2 num Couleur 2 Exp Couleur 3 Num Couleur 3 Exp Position de la barre de dosage (µm) 24

20 A. TRAITEMENT DE SURFACE/SURFACE TREATMENT A1. COUCHAGE DU PAPIER, CHAIRE INDUSTRIELLE CRSNG-PAPRICAN/ PAPER COATING, NSERC-PAPRICAN INDUSTRIAL CHAIR cheuse par film.. Ce phénomène est particulièrement intense à haute vitesse et avec des sauces à concentration de solides élevées. Il ne semble pas être lié à la présence d une trame fibreuse bien que le papier influence certainement le phénomène à cause des propriétés chimiques particulières de sa surface. Une revue en profondeur de la littérature scientifique sur le sujet a été effectuée afin d établir les paramètres principaux qui causent le phénomène de brouillard. Cette étude nous a menés à concevoir un montage expérimental pour visualiser et comprendre les mécanismes qui sous-tendent le déclenchement de brouillard. Nous montrons sur la figure A1-4 un diagramme du matériel d essai. Il se compose d un contre-rouleau, d un rouleau de transfert et d un appareil de dosage. Le contrerouleau est un cylindre de 6 pouces de diamètre avec une surface chromée pour éviter l usure lors de l utilisation de fluides abrasifs tels que les sauces de couchage. Le rouleau de transfert est un cylindre de 6 pouces de diamètre recouvert d un élastomère et l appareil de dosage est une lame de dosage. Un petit capteur de pression très sensible est monté dans le contrerouleau et est relié à une carte de saisie de données, de sorte que le profil de pression que subit le fluide lorsqu il passe entre les deux rouleaux peut être connu de façon précise. Un moteur électrique entraîne chaque rouleau et une commande de fréquence ajuste la vitesse. Deux cylindres pneumatiques changent la force de serrage entre les rouleaux et un capteur de pression est utilisé pour mesurer cette force. splitting in the application nip of a film coater. This phenomenon is particularly severe at high speed and with high solids colors. It does not seem to be related to the presence of a paper web although the paper certainly influences the phenomenon due to its particular surface chemistry. A thorough study of the literature has been carried out in order to establish the main parameters that cause misting. This study has led us to design an experimental setup to visualize and understand the mechanisms underlying the triggering of misting. We show in Figure A1-4 a diagram of the pilot equipment. It consists of a backing roll, a transfer roll and metering device. The backing roll is a 6 inch diameter cylinder with a smooth chromed plated surface in order to avoid wear when using abrasive fluids such as coating colors. The transfer roll is a 6 inch diameter cylinder with an elastomer cover and a doctor blade is used as metering device. A high sensibility small pressure transducer is mounted in the backing roll and connected to a data acquisition card, so that the pressure profile that the fluid experiences when passing through both rolls can be accurately obtained. An electrical motor drives each roll and a frequency changer adjusts its speed. Two pneumatic cylinders vary the squeezing force between rolls and a pressure transducer is used for measuring that force. At the time of writing, this equipment is still in the workshop and the work is 95% completed (commissioning is expected before April 30, 2001). A full experimental procedure has also been developed for the visualization. Figure A1-4 : Montage expérimental pour l étude de l effet de brouillard Lame de dosage Rouleau déformable Rouleau rigide Moteur Structure fixe Analyse d images Project II - Coating makedown Two tasks have been tackled, namely: To establish the comparative performance of several combinations of impellers with an anchor in contra-rotating mode (coaxial mixer) for coating colors. To investigate the makedown of slurries inline with static mixers. Moteur Cylindres pneumatiques Structure pivotante CCD Laser de vapeur de cuivre As for the coaxial mixer, four combinations of impellers have been considered for the makedown of clay slurries at 60% solids, namely: a) anchor A310 (Lightnin), anchor Sevin (VMI), anchor Deflo (VMI) and anchor-pitched blade turbine. The partnership with group VMI was very beneficial to this project since they supplied several impelers, 25