Es wurde ein vielseitiges Doppelschneckenextrusionsverfahren entwickelt, um eine effiziente thermomechanische Vorbehandlung auf lignozellulosehaltiger Biomasse zu ermöglichen, was zu einem erhöhten durchschnittlichen Faserseitenverhältnis führt. Ein natürliches Bindemittel kann auch nach der Faserraffination kontinuierlich hinzugefügt werden, was zu biobasierten Faserplatten mit verbesserten mechanischen Eigenschaften nach dem Heißpressen des erhaltenen extrudierten Materials führt.
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Methodenartikel
Doppelschnecken-Extrusionsverfahren zur Herstellung erneuerbarer Faserplatten
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Es wurde ein vielseitiges Doppelschneckenextrusionsverfahren entwickelt, um eine effiziente thermomechanisch-chemische Vorbehandlung auf lignozellulosehaltiger Biomasse zu ermöglichen, bevor es als Quelle der mechanischen Verstärkung in vollständig biobasierten Faserplatten verwendet wird. Verschiedene lignozellulosehaltige Pflanzlichebenprodukte wurden durch dieses Verfahren bereits erfolgreich vorbehandelt, z. B. Getreidestrohhalme (insbesondere Reis), Korianderstroh, Schäben aus ölhaltigem Flachsstroh und Rinde von Amaranth- und Sonnenblumenstängeln.
Der Extrusionsprozess führt zu einer deutlichen Erhöhung des durchschnittlichen Faserseitenverhältnisses, was zu verbesserten mechanischen Eigenschaften von Faserplatten führt. Der Doppelschneckenextruder kann auch mit einem Filtrationsmodul am Ende des Zylinders ausgestattet werden. Die kontinuierliche Extraktion verschiedener Chemikalien (z. B. freie Zucker, Hemicellulosen, flüchtige Stoffe aus ätherischen Ölfraktionen usw.) aus dem lignozellulosehaltigen Substrat und die Faserraffination können daher gleichzeitig durchgeführt werden.
Der Extruder kann auch wegen seiner Mischfähigkeit verwendet werden: Ein natürliches Bindemittel (z. B. Organosolv-Lignin, proteinbasierte Ölkuchen, Stärke usw.) kann den raffinierten Fasern am Ende des Schneckenprofils zugesetzt werden. Die erhaltene Vormischung ist bereit, durch Heißpressen geformt zu werden, wobei das natürliche Bindemittel zur Faserplattenknhäsion beiträgt. Ein solcher kombinierter Prozess in einem einzigen Extruderdurchlauf verbessert die Produktionszeit, die Produktionskosten und kann zu einer Verringerung der Produktionsgröße der Anlage führen. Da alle Operationen in einem einzigen Schritt durchgeführt werden, bleibt die Fasermorphologie dank einer reduzierten Verweilzeit des Materials im Extruder besser erhalten, was zu einer verbesserten Materialleistung führt. Ein solcher einstufiger Extrusionsvorgang kann der Ursprung einer wertvollen industriellen Prozessintensivierung sein.
Im Vergleich zu kommerziellen Holzwerkstoffen emittieren diese vollständig biobasierten Faserplatten kein Formaldehyd und könnten verschiedene Anwendungen finden, z. B. Zwischenbehälter, Möbel, Haushaltsböden, Regale, allgemeine Konstruktion usw.
Einleitung
Extrusion ist ein Prozess, bei dem ein fließendes Material durch eine heiße Matrize gedrückt wird. Die Extrusion ermöglicht daher die Bildung von vorgewärmten Produkten unter Druck. Der erste industrielle Einschneckenextruder erschien 1873. Es wurde für die Herstellung von metallischen Endloskabeln verwendet. Ab 1930 wurde die Einschneckenextrusion an die Lebensmittelindustrie zur Herstellung von Würsten und Vergangenheit angepasst. Umgekehrt wurde der erste Doppelschneckenextruder zunächst für Entwicklungen in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Es erschien erst in den 1940er Jahren auf dem Gebiet der synthetischen Polymere. Zu diesem Zweck wurden neue Maschinen en....
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Protokoll
1. Bereiten Sie die Rohstoffe vor
- Verwenden Sie ölhaltige Flachsschälbe, die das Ergebnis einer Vorstufe der mechanischen Extraktion der Bastfasern aus Stroh in einer "All fiber" -Extraktionsvorrichtung51sind. Verwenden Sie ein Vibrationssieb, um kurze Textilfasern zu entfernen, die sie noch enthalten können.
HINWEIS: Da das Entfernen dieser kurzen Textilfasern schwierig sein kann, zögern Sie nicht, diesen Siebvorgang so oft wie nötig zu wiederholen. Hier geht es darum, den Fluss der ölhaltigen Flachsschälte im Trichter des Gewichtsförderers zu verbessern und somit deren Dosierung vor ihrer Einführung in den Doppelschneckenextruder....
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Ergebnisse
Bei der Faserraffination von ölhaltigen Flachsschälten mittels Konfiguration (Schritt 3.1.1) wurde bewusst Wasser in einem Flüssigkeits-Feststoff-Verhältnis von 1,0 zugegeben. Nach früheren Arbeiten25,26,27, ein solches Flüssig/Feststoff-Verhältnis bewahrt die Länge der raffinierten Fasern am Doppelschneckenextruderauslass besser als niedrigere Verhältnisse, was gleichzeitig zu einer Erhöhung ihres durchschnittlichen Seitenverhä.......
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Diskussion
Das hier beschriebene Protokoll beschreibt, wie die Extrusions-Raffination von lignozellulosehaltigen Fasern vor der Verwendung als mechanische Verstärkung in erneuerbaren Platten zu verarbeiten ist. Hier kommt bei dem eingesetzten Doppelschneckenextruder eine Pilotmaschine zum Einsatz. Mit Schrauben von 53 mm Durchmesser (D) ist es mit acht Modulen mit jeweils 4D Länge ausgestattet, mit Ausnahme von Modul 1, das einen 8D hat Länge, die einer Gesamtlänge von 36D (d. h. 1.908 mm) für den Lauf entspricht. Seine Länge ist l.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts preiszugeben.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Analoger Durometer | Bareiss | HP Shore | Gerät zur Bestimmung der Oberflächenhärte von Shore D von Faserplatten |
| Ascheofen | Nabetherm | Controller B 180 | Ofen zur Bestimmung des Mineralgehalts |
| Bandtrockner | Clextral | Evolum 600 | Bandtrockner zur kontinuierlichen Trocknung von Extrudaten am Ausgang des Doppelschneckenextruders |
| Kaltextraktionseinheit | FOSS | FT 121 Fibertec | Kaltextraktor zur Bestimmung des Fasergehalts in Feststoffen |
| Densitometer | MA. TEC | Densi-Tap IG/4 | Gerät zur Bestimmung der scheinbaren und abgegriffenen Dichte von Extrudaten nach dem Trocknen |
| Doppelhelix-Mischer | Electra | MH 400 | Mischer zur Vorbereitung der festen Mischung aus den Rohschäben und dem plastifizierten Leinkuchen für die Herstellung der Platte Nummer 12 |
| Fasermorphologie-Analysator | Techpap | MorFi Compact | Analysator zur Bestimmung der morphologischen Eigenschaften von extrusionsveredelten Schäben |
| Gravimetrischer Bandanleger | Coperion K-Tron | SWB-300-N | Dosierer für die Quantifizierung von ölhaltigen Flachsschäben |
| Gravimetrischer Schneckendosierer | Coperion K-Tron | K-ML-KT20 | Dosierer für die Quantifizierung von plastifiziertem Leinkuchen |
| Hammermühle | Electra | BC P | Brecher zum Mahlen von Granulaten aus plastifiziertem Leinkuchen |
| Beheizte hydraulische Presse | Pinette Emidecau Industries | PEI 400-t | Hydraulische Presse zum Formen von Faserplatten durch Heißpressen |
| Heißextraktionseinheit | FOSS | FT 122 Fibertec | Heißextraktor zur Bestimmung des wasserlöslichen Gehalts und des Fasergehalts in Feststoffen |
| Bildanalysesoftware | National Institutes of Health | ImageJ | Software zur Bestimmung der morphologischen Eigenschaften von Rohschäben |
| Ölhaltiges Flachsstroh | Ovalie Innovation | N/A | Gelieferter Rohstoff für die experimentelle Arbeit |
| Kolbenpumpe | Clextral DKM | Super MD-PP-63 | Pumpe für die Wasserquantifizierung und Injektion |
| Scanner | Toshiba | e-Studio 257 | Scanner zur Aufnahme eines Bildes von rohen Schäben in Graustufen |
| Seitlicher Feeder | Clextral | E36 | Feeder zum Erzwingen des Einbringens des plastifizierten Leinkuchens in das Fass (auf der Ebene von Modul 5) für die Konfiguration (b) |
| Thermogravimetrischer Analysator | Shimadzu | TGA-50 | Analysator zur Durchführung der thermogravimetrischen Analyse der zu verarbeitenden Feststoffe |
| Doppelschneckenextruder | Clextral | Evolum HT 53 | Gleichläufiger und mitdurchdringender Doppelschneckenextruder im Pilotmaßstab mit einer Gesamtlänge von 36D (D ist der Schneckendurchmesser, d.h. 53 mm) |
| Universalofen | Memmert | UN30 | Ofen für die Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts |
| Universalprüfmaschine | Instron | 33R4204 | Prüfmaschine zur Bestimmung der Biegeeigenschaften von Faserplatten |
| Belüfteter Ofen | France Etuves | XL2520 | Ofen für die diskontinuierliche Trocknung von Extrudaten am Ausgang des Doppelschneckenextruders |
| Vibrationssiebmaschine | RITEC | RITEC 600 | Siebmaschine für die Siebung des plastifizierten Leinkuchens |
| Vibrationssiebmaschine | RITEC | RITEC 1800 | Siebmaschine zum Entfernen von kurzen Bastfasern, die in den ölhaltigen Flachsschäben eingeschlossen |
Referenzen
- Martelli, F. G. Twin-screw extruders: a basic understanding. , Vans Nostrand Reinhold Company. New York. (1983).
- Evon, P., Vandenbossche, V., Candy, L., Pontalier, P. Y., Rouilly, A. Twin-screw extrusion: a ke....
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Nachdrucke und Genehmigungen
