Date de début : le 2 avril 2005
Date de fin : le 10 septembre 2005
Fin de l'exercice : le 31 décembre 2005
Questions soulevées se rapportant au programme de la recherche scientifique et du développement expérimental (RS&DE)
- Réclamation de RS&DE d'une PME pour des activités en usine.
- Essais en usine en utilisant une production expérimentale (PE), ou une production commerciale (PC) avec développement expérimental (DE).
- Nombre et durée des essais en usine de projets en RS&DE.
- Essais hors usine.
- Matériaux consommés et/ou transformés lors des essais en usine.
- Modification de l'équipement pour les essais en usine.
Préambule
Le présent exemple a été élaboré afin d'illustrer les concepts utilisés pour comparer la production expérimentale (PE) et la production commerciale avec développement expérimental (PC+DE) dans les projets de RS&DE en usine, dans une entreprise oeuvrant dans le secteur des produits chimiques. Cet exemple a pour but de fournir une orientation quant à la façon d'appliquer les principes contenus dans le document d'orientation No 3 pour les produits chimiques - partie 1 [Référence 1] et la Politique d'application AP 2002-02R2 [Référence 2] pour le secteur des produits chimiques.
Contexte
La compagnie ABC a procédé à l'installation d'une nouvelle chaîne d'extrusion-soufflage de pellicules monocouche pour diverses applications commerciales. Après six mois de réussite relative avec la chaîne d'extrusion, le personnel de direction de la recherche et du développement de la compagnie ABC a vu une possibilité commerciale de lancer une nouvelle application de pellicule monocouche pour l'emballage de produits de boulangerie. Les sacs fabriqués de cette pellicule doivent répondre aux normes de l'industrie boulangère pour la capacité d'emballages à chaud et de rétention de la fraîcheur.
1A. Objectifs scientifiques ou technologiques
L'objectif technologique du présent projet vise à mettre au point la fabrication à grande échelle d'une pellicule monocouche pour l'industrie boulangère. La pellicule devra cependant respecter les caractéristiques suivantes : épaisseur (de 5 à 50 microns (µm)); résistance à la déchirure (>10 g/µm); résistance à la perforation (>20 J/mm); transparence (minimum de 12 %) et taux de perméabilité à l'humidité (>0.7 g/645 cm2 par 24 heures).
1B. Savoir technologique, base ou niveau de connaissances
Actuellement, tous les emballages respirants pour les aliments que l'on trouve sur le marché sont fabriqués au moyen de structures multicouches et multi-constituants. Même si les structures multicouches apportent la perméabilité nécessaire pour cette application exigeante, la production de ce type de pellicule est très onéreuse en raison du coût des matériaux de certaines couches et des dépenses en capital liées aux équipements d'extrusion des pellicules multicouches.
Même si on trouve sur le marché des produits d'hygiène personnelle (couches, vêtements médicaux) composés de pellicules monocouche respirantes fabriquées grâce à l'ajout d'additifs, ce type de pellicule n'est pas encore utilisé sur le marché d'emballage de produits de boulangerie, en raison de la difficulté technologique à obtenir les caractéristiques requises pour l'emballage alimentaire.
L'utilisation d'additifs inorganiques pour fabriquer une pellicule monocouche respirante est bien connue. Cependant, ces pellicules ne répondent pas aux caractéristiques de transparence des produits de boulangerie. L'enjeu du présent projet est donc de fabriquer un emballage pour aliments transparent et permettant à l'humidité de s'échapper afin d'assurer que le produit de boulangerie demeure croustillant et conserve toute sa fraîcheur.
1C. Avancement scientifique ou technologique
L'avancement recherché dans ce projet est de déterminer les types et les concentrations d'additifs ainsi que les conditions de traitement requises afin de respecter le profil des propriétés d'emballage de produits de boulangerie. La compagnie savait qu'elle pourrait obtenir séparément les caractéristiques d'épaisseur et de respirabilité de la pellicule, mais n'était pas en mesure de déterminer, malgré tous les renseignements disponibles, la façon d'obtenir simultanément les caractéristiques de transparence et de respirabilité, ainsi que les propriétés mécaniques relatives à la pellicule monocouche. L'avancement recherché se trouve donc dans les secteurs des technologies des plastiques et de l'extrusion.
1D. Description des activités menées dans l'exercice visé par la demande
1. Essai en usine, numéro 1 : Étude des effets de différents additifs inorganiques sur le taux de perméabilité à l'humidité de pellicules de polyéthylène de 12µm et de 38µm.
Date : du 8 au 10 avril 2005. Durée de l'essai : 3 jours
Cet essai visait à expérimenter quatre additifs inorganiques différents, seuls ou en différentes combinaisons, sous une charge de 1 500 mg/kg afin de déterminer les effets des additifs sur le taux de perméabilité à l'humidité d'une pellicule de polyéthylène d'usage général. Pendant cet essai, des pellicules d'une épaisseur de 12 µm et de 38 µm ont été fabriquées afin de démontrer les qualités des différentes pellicules disponibles sur le marché. L'expérience devait durer dix jours mais plusieurs problèmes sont survenus pendant l'alimentation de deux additifs. Il a donc été décidé, après trois jours, de modifier le système d'alimentation des additifs.
Aucun produit fabriqué au cours de cette expérience ne pouvait être vendu ni recyclé en raison de la présence des différents additifs. Le produit a donc été vendu comme rebut. Les matériaux ont été inclus dans la demande de RS&DE (voir le tableau 1b). La haute direction de l'entreprise a autorisé cet essai sur les équipements de production. Des dossiers détaillés venaient étayer cet essai expérimental.
La compagnie a réclamé des activités de production expérimentale (PE) pour l'essai numéro 1.
2. Modification du système d'alimentation des additifs.
Date : du 10 au 19 mai 2005
Temps d'arrêt de la production et modification des équipements : 10 jours
En raison des problèmes rencontrés lors de l'essai numéro 1, un changement important a été apporté au système d'alimentation des additifs. Les ports d'alimentation de l'extrudeur principal ont été relocalisés et la vis du convoyeur d'alimentation à sec a été entièrement redessinée. La chaîne d'extrusion a été arrêtée pendant dix jours pour permettre l'exécution de ces changements.
La compagnie a réclamé la main-d'oeuvre requise pour les modifications de l'équipement. Les équipements ayant été arrêtés, il n'y a eu aucune production commerciale au cours de cette étape du projet.
3. Essai en usine, numéro 2 : Étude approfondie sur les effets des additifs
Description : Étude des effets des différents aditifs inorganiques sur le taux de perméabilité à l'humidité des pellicules de polyéthylène de 12µm et 38µm.
Date : du 20 au 31 mai 2005. Durée de l'essai : 10 jours
En raison des problèmes d'alimentation, les résultats de l'essai numéro 1 n'étaient pas fiables. Par conséquent, toutes les formulations de l'essai en question ont été remises à l'essai. Parmi les dix combinaisons mises à l'essai, seulement deux (combinaisons A et B) ont été identifiées comme étant potentiellement adéquates pour l'application prévue.
Aucune pellicule n'était conforme aux spécifications requises et elles ont toutes été vendues comme rebut à un coût inférieur à 10 % de leur valeur d'acquisition. Le coût des matériaux a été inclus dans la demande de RS&DE. La haute direction était consciente des risques potentiels sur la stabilité du procédé, mais a donné son accord pour la conception et la mise en oeuvre de cet essai.
La compagnie a réclamé des activités de production expérimentale (PE) pour l'essai numéro 2.
A ce stade-ci, il a été décidé que seules les combinaisons A et B seraient utilisées pour les prochains essais afin d'étudier les liens entre les niveaux d'additifs et les différentes conditions d'extrusion sur les propriétés de la pellicule monocouche.
4. Essai en usine, numéro 3 : Évaluation du taux de perméabilité à l'humidité et des propriétés optiques des pellicules en polyéthylène contenant différentes quantités d'additifs A et B.
Date : du 1er au 8 juin 2005. Durée de l'essai : 8 jours
Pendant cet essai, des pellicules de 12 µm et 38µm ont été produites avec les combinaisons d'additifs A et B à des concentrations variant entre 500 et 2 500 mg/kg. Les essais de production pour toutes les concentrations duraient douze heures, incluant les périodes de transition. Même si toutes les spécifications techniques de la pellicule n'étaient pas respectées, on a établi qu'une pellicule de 12 µm fabriquée avec 750 mg/kg de la combinaison A présentait le meilleur équilibre entre les propriétés optiques et le taux de perméabilité à l'humidité.
Toute la pellicule produite lors de cet essai a été vendue comme produit hors norme et les coûts des matières premières ont été entièrement récupérés et ne sont donc pas réclamés. Des dossiers détaillés ont été conservés relativement à cet essai.
La compagnie a réclamé des activités de production expérimentale (PE) pour l'essai numéro 3.
À ce stade, d'autres essais étaient requis afin d'étudier l'influence des conditions d'opération sur les propriétés des pellicules. Grâce à ces études, on espérait obtenir les spécifications requises.
5. Essai en usine, numéro 4 :
Variation des paramètres d'opération du procédé en vue de respecter les spécifications du produit.
Date : du 4 au 8 août 2005. Durée de l'essai : 5 jours
Plusieurs modifications ont été apportées aux principales variables d'opération afin d'établir s'il était possible de respecter les spécifications du produit. Durant les essais, la chaîne d'extrusion a pu atteindre un régime de production stable, mais la qualité « catégorie A » n'a pu être obtenue qu'à la fin de l'essai 4. Auparavant, le même produit était jugé hors norme et ne pouvait être vendu qu'à des clients secondaires.
Le produit hors norme de l'essai 4 a été vendu. Le produit de qualité optimale (catégorie A) a été donné à la compagnie XYZ afin de fabriquer des sacs et d'effectuer des essais hors installation. Les matériaux donnés pour ces essais à la compagnie XYZ (200 $) ont été réclamés.
La compagnie a réclamé des activités de production expérimentale (PE) pour l'essai numéro 4.
6. Essais hors usine sur les produits à la boulangerie XYZ
Date : Du 1er au 5 juillet 2005. Durée de l'essai : 5 jours
Afin de mettre à l'essai la capacité d'emballage à chaud et la conservation de la fraîcheur, une palette de sacs contenant 750 mg/kg de l'additif A a été envoyée à la boulangerie XYZ à Toronto. Dans ses installations à la fine pointe de la technologie, XYZ emballe à chaud un certain nombre de produits qui doivent demeurer croustillants. La boulangerie XYZ a utilisé les pellicules dans le but de mettre à l'essai la capacité d'emballage à chaud et la conservation de la fraîcheur. À la suite des essais, XYZ a conclu que les sacs avaient les caractéristiques nécessaires aux fins d'emballage à chaud et de conservation de la fraîcheur. Toutefois, XYZ a également remarqué que, bien que les pr
