Name: 재생 가능한 섬유판 을 생산하는 트윈 나사 압출 공정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-01-27T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 21 s
Description: 학습하세요 트윈 스크류 압출 공정을 통해 리그노셀룰로스 바이오매스를 전처리하고 천연 바인더를 연속 첨가하여 재생 가능한 섬유판을 생산하는 방법을. 이 기술은 섬유 종횡비를 증가시키고 기계적 특성을 개선합니다.

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1. 원료 준비
<ol><li>"모든 섬유" 추출장치(51)에서짚에서 베이스트 섬유를 기계적으로 추출하는 예비 단계의 결과인 올레아게성 아마 시브를 사용한다. 진동 체를 사용하여 여전히 포함될 수 있는 짧은 섬유 섬유를 제거합니다. 참고: 이러한 짧은 섬유 섬유의 제거가 어려울 수 있기 때문에, 필요에 따라 이 체질 작업을 여러 번 반복하는 것을 주저하지 마십시오. 여기서, 목표는 무게 피더의 호퍼에 있는 올레아진 아마 시브의 흐름을 개선하고, 따라서, 트윈 나사 압출기에 그들의 소개 의 앞에 그들의 투약을 용이하게 하는 것입니다.</li>
	<li>Rouilly 외18에의해 기술된 방법론에 따라 단백질의 분멸/가소화에 의해 얻어진 가소한 아마씨 케이크를 사용한다. 참고: 이렇게 함으로써 단백질은 열가소성 및 접착제 적성을 더 잘 보여줍니다.</li>
	<li>1mm 그리드가 장착된 해머 밀을 사용하여 가소화된 아마씨 케이크의 아그로 과립을 연마한 다음, 500 μm 미만의 입자만 유지하기 위해 얻은 분쇄된 물질을 체질합니다.</li>
</ol>2. 일정한 무게 피더와 피스톤 펌프의 적절한 작동을 확인
<ol><li>작업자가 생산 중에 작동하는 유량의 경우, 기계의 막힘을 피하기 위해 선택 (올레게이성 아마 시브에 대한 15kg /h), 가소 한 아마씨 케이크에 대한 1.50 kg / h에서 3.75 kg/h), 두 개의 일정한 무게 공급기에 입력 된 설정 값과 고체 유량 사이의 대응을 확인하십시오 이러한 장치에 의해 실제로 배포. 참고: 실제 고체 유량은 공지된 기간(5분)동안 일정한 중량 피더에 의해 분포된 고체의 질량을 계량하여 실험적으로 결정된다. 설정된 값과 실제 측정된 유량 사이에 상당한 편차가 있는 경우 계량 피더의 오작동을 나타낼 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 계량 장치가 있는 영역에 특히 중점을 두고 전체 도징 장치를 철저히 청소해야 합니다. 사실, 이러한 유형의 오작동의 원인은 이전에 사용 된 고체의 흔적이 주입 장치의 가장 작은 구석에서 발견 될 수 있기 때문에 장치의 가난한 청소입니다. 문제가 지속되면 잔액 자체의 올바른 측정을 확인하고 필요한 경우 다시 보정해야 합니다.</li>
	<li>피스톤 펌프를 보정하여 모터의 전력과 펌프에 의해 분배된 실제 물 유량 사이의 관계를 구축합니다. 참고: 각 테스트된 전력에 대해, 실제 물 유량은 알려진 기간(5분) 동안 피스톤 펌프에 의해 분포된 물의 질량을 계량하여 실험적으로 결정된다. 5가지 다른 전기 전력이 교정 곡선을 그리도록 테스트됩니다. 가장 높은 전력 을 테스트하여 생산 중에 선택한 것보다 높은 유량의 물을 제공합니다.</li>
	<li>펌프의 보정이 수행되면, 작업자가 생산 중에 작동하는 수유율(압출 정제 섬유의 길이를 유지하면서 기계의 막힘을 피하기 위해 15kg/h)을 확인하여 엔진 출력과 실제로 분배된 물 유량에 대한 피스톤 펌프에 주어진 세트값 간의 대응물을 확인한다.</li>
</ol>3. 쌍나사 압출기 준비
<ol><li>사용할 기계 구성에 따라 올바른 순서로 쌍 나사 압출기 모듈(AB1-GG-8D, FER 및 ABF 유형)을 다른 모듈(두 개의 반 클램프를 통해)을 연결하여 올바르게 정렬합니다.<ol>
<li>섬유 저화만 일어나는 구성을 설정합니다(도1A).</li>
		<li>또는, 천연 바인더(도1B)를추가하여 완성되는 구성을 설정한다. 참고: 두 구성 모두 첫 번째 모듈은 올레아진 아마 시브의 도입에 사용됩니다. 이것은 8D가있는 유형 AB1-GG-8D 모듈입니다. 길이, 나사 직경에 대응하는 D(즉, 53mm). 이 모듈의 큰 상부 개구부는 주로 shives의 도입을 용이하게하기위한 것입니다. 모듈 2 ~8은 온도 제어됩니다. 이들은 ABF 타입(즉, 메인 배럴 내부에 가소화된 아마씨 케이크의 도입을 강제하는 데 사용되는 사이드 피더의 연결을 보장하기 위해 측면 개구부를 장착한 모듈)의 구성(step 3.1.2)의 경우 모듈 5를 제외한 모듈(type FER)을 제외하면, 모듈을 폐쇄한다. 사이드 피더는 일정한 피치와 공조 프로파일의 두 개의 공동 회전 및 공동 관통 아치메데 나사로 구성되어 있습니다.</li>
	</ol></li>
	<li>모듈 2의 끝에 측면으로 물 입구 파이프를 배치하여 피스톤 펌프를 기계에 연결합니다.</li>
	<li>나사 프로파일을 설정하는 데 필요한 나사요소(그림 2)를제쳐두면 구성(3.1.1) 또는 구성에 사용되는 나사(3.1.2단계)(그림 3). 참고: 유형(T2F, C2F, C1F, CF1C, BB 또는 INO0), 길이, 피치(전달 및 역방향 나사 요소) 및 비틀거리는 각도(BB 믹싱 블록의 경우)를 신중하게 확인하여 올바른 나사 요소인지 확인하십시오.</li>
	<li>나사프로파일(도 3)을첫 번째 쌍에서 마지막 쌍까지 두 개의 스플래이닝 샤프트를 따라 나사 요소를 삽입하여 설정합니다. 참고: 테스트된 두 구성에 사용되는 나사 프로파일은 서로 다르며 이전 최적화25,26,27의결과모두 다릅니다.</li>
	<li>나사 프로파일을 조립할 때 스플래닝 샤프트에 삽입된 나사 요소의 스레드가 항상 이전에 조립된 요소와 완벽하게 정렬되어 있는지 확인합니다.</li>
	<li>전체 나사 프로파일이 조립되면 두 샤프트 의 끝에 있는 나사 점을 손으로 나사로 나사로 조여 기계의 배럴을 완전히 닫은 다음 제조업체가 권장하는 조임 토크(본 연구에서 사용되는 트윈 스크류 압출기의 경우 30 daN m)에 두 개의 나사 점을 조입니다.</li>
	<li>기계의 배럴이 부분적으로 다시 열리면 샤프트가 약 1D 의 거리에서 배럴로 후퇴하여 나사를 저속(25rpm max)으로 돌려 전체 나사 프로파일이 올바르게 장착되도록 합니다. 참고: 나사 요소의 잘못된 설치(예: 나사 요소 중 하나에 대한 정렬 불량)의 경우 나사 요소의 가속 마모가 불가피하게 관찰될 것입니다. 기계의 배럴로 두 샤프트의 회전을 거의 완전히 열면 샤프트가 잘못 배치된 나사 요소의 지점에서 서로 접촉하게 됩니다.</li>
	<li>두 샤프트가 완전히 배럴 내부에 갇혀 있도록 기계의 배럴을 완전히 닫습니다.</li>
	<li>배럴이 닫히면 반 클램프로 기계에 고정하고 레벨 테스터의 도움으로 배럴이 완벽하게 수평인지 확인하십시오. 참고: 트윈 나사 압출기의 배럴이 완벽하게 수평이 아닌 경우 나사 요소 및/또는 배럴의 내부 벽의 마모로 이어질 수 있습니다.</li>
	<li>접초(2개의 고체에 대한 중량 공급기, 그리고 물을 주입할 피스톤 펌프)를 배럴을 따라 필요한 장소에 배치: 위 모듈 1은 올레아진 아마 시브에 사용되는 피더에 대해, 측면 피더의 호퍼(모듈 5에 측면으로 연결됨)에 대해 플라스틱으로 된 아마씨(2.구성의 구성만)에 대해(3.구성의 경우). 및 물 주입을 위한 모듈 2의 끝에.</li>
</ol>4. 구성 (단계 3.1.1) 또는 구성 (단계 3.1.2) 및 구성에 따라 쌍나사 압출 처리를 수행
<ol><li>기계의 감독으로부터, 각 모듈의 설정 된 온도를 입력하고 배럴의 온도 제어를 시작합니다 : 구성 (단계 3.1.1), 공급 모듈 (모듈 1)에 대한 25 °C 및 다음 것들에 대한 110 ° C; 구성 (단계 3.1.2), 모듈 1용 25 °C, 정제 영역 (모듈 2 ~ 4) 및 프리믹싱 1 (모듈 5 ~ 8)에 대한 80 °C. 참고: 배럴의 온도 제어는 모듈 내부의 차가운 물을 순환하여 냉각되는 두 개의 저항 하프 클램프로 가열하여 한 모듈에서 다른 모듈로 별도로 수행됩니다. 25°C는 공급 모듈에 대한 특권입니다. 섬유의 효율적인 정제를 위해, 110°C 온도가 바람직하다. 80°C 온도는 프리믹싱 작업에 충분합니다. 정제 및 프리믹싱 영역은 모두 여러 모듈을 따라 위치하므로 동일한 영역의 모든 모듈에는 동일한 설정 온도가 할당됩니다.</li>
	<li>측정된 온도의 안정성을 기다린 후 이러한 온도가 설정된 지점과 동일한지 확인합니다. 참고: 측정된 온도는 기계의 제어판에 주어집니다. 이러한 온도를 두 번째 제어하기 위해 배럴을 따라 각 모듈의 수준에서 적외선 온도계로 측정할 수도 있습니다.</li>
	<li>나사를 천천히 돌립니다 (즉, 최대 50 rpm). 참고: 나사 요소의 조기 연마 마모와 기계가 비어 있는 동안 나사가 너무 빨리 회전하면 배럴의 내부 벽이 발생할 수 있습니다.</li>
	<li>트윈 나사 압출기에게 물(5kg/h 유량)을 부드럽게 공급합니다.</li>
	<li>배럴의 끝에 물이 나올 때까지 약 30 년대를 기다립니다.</li>
	<li>이어서, 3kg/h 유량으로 모듈 1에서 올레아진 아마 시브를 도입하고, 고체가 압출기에서 나오는 것을 시작하기를 기다립니다(약 1분) 기다립니다.</li>
	<li>나사의 속도를 점진적으로 증가 (적어도 세 개의 연속 단계에서) 다음 물 유량과 마지막으로 원하는 세트 포인트에 도달 할 때까지 shives 유량 : 150 rpm, 15 kg / h 및 15 kg/h, 각각(표 1). 참고: 이러한 세트 점은 이전 연구에서 결정되었으며 프로세스25,26,27의최적화로 인한 결과입니다.</li>
	<li>시간이 지남에 따라 엔진에 의해 소비되는 전류의 진화에 따라 기계 안정화를 기다립니다(125A 평균 값에서 5% 이상 전류의 변형). 참고: 안정화 시간은 일반적으로 10 분에서 15 분 범위입니다.</li>
	<li>구성(3.1.2단계)의 경우, 원하는 세트값에 스시브 및 물 첨가 후 기계가 암페리지에서 안정화되면 0.50kg/h의 가소화된 아마씨 케이크를 도입하기 시작한다. 이어서, 가소화된 아마씨 케이크의 유량을 원하는 설정점까지 3단계 이상 증가시켰다(시브와 관련하여 질량별로 10%에서 25% 사이의 값에 해당하는 1.50kg/h에서 3.75kg/h로)(표 1).</li>
	<li>트윈 나사 압출기 모터에 의해 소비되는 전류가 완벽하게 안정되면, 배럴을 따라 측정된 온도 프로파일이 작업자가 제공한 세트 값에 부합하는지 확인한 다음, 출구에서 구성(3.1.1) 또는 구성을 위한 프리믹스(step 3.1.2)를 위한 압출된 시브 샘플링을 시작합니다. 참고: 장치를 막지 않으려면 모터가 그린 전류는 항상 제한 값(예: 이 연구에서 사용되는 파일럿 스케일 트윈 나사 압출기의 경우 400 A)에 머물러야 합니다. 따라서 샘플링 하는 동안뿐만 아니라 전체 흐름 램프 업 단계에서이 제한 값에 도달하지 않는지 확인해야 합니다. 생산 중에 기계의 냉각 시스템이 적어도 하나의 모듈의 온도를 설정값으로 유지할 수 없는 경우, 이는 부적절한 나사 프로파일(즉,이 위치에서 너무 제한적인 나사 원소)의 결과일 수 있으며, 이는 처리된 재료의 로컬 자체 가열을 야기한다. 그런 다음, 예를 들어, 처리되는 고체의 열역학 분석(TGA)을 통해 이 온도가 섬유 분해를 일으키지 않도록 해야 합니다.</li>
	<li>전체 샘플링 과정에서 고체와 물의 효과적인 유입을 기계의 배럴에 정기적으로 확인하여 기계 피드에 문제가 없는지 확인합니다. 참고: 전체 샘플링 시간 동안 쌍나사 압출기의 모터에 의해 그려진 전류의 안정적인 암전은 기계의 안정적인 공급의 확인이다.</li>
	<li>생산이 끝나면 두 개의 고체 투약 장치와 피스톤 펌프를 끕채보시면 됩니다.</li>
	<li>나사회전 속도를 50rpm으로 점진적으로 줄이면서 기계를 비웁다.</li>
	<li>배럴 끝에서 아무것도 나오지 못하면, 나사가 여전히 50 rpm에서 회전하는 동안, 모듈 1에서 큰 초과로 도입 된 물을 많이 트윈 나사 압출기의 배럴 의 내부를 청소합니다. 배럴의 출구에서 고체 잔류물이 완전히 사라질 때까지 물을 추가합니다. 그런 다음 나사회전을 멈추고 기계의 가열 제어를 끕춥시킵니다.</li>
</ol>5. 결과 압출 (즉, 압출 정제 시브 또는 프리믹스)을 건조하고 조건
<ol><li>압출이 트윈 나사 압출 과정 직후 섬유판에 성형되지 않을 때, 뜨거운 공기 스트림으로 8 %와 12 % 사이의 습도로 건조하십시오. 이를 위해 간단한 통풍 오븐을 사용하거나, 다량의 압출의 경우, 연속 벨트 건조기를 사용한다. 참고: 이러한 습도를 통해 압출은 시간이 지남에 따라 곰팡이 나 곰팡이 증가의 위험없이 조절 될 수 있습니다. 포장은 건조한 장소에 보관해야하는 완벽하게 밀봉 된 비닐 봉지에서 수행되어야합니다.</li>
	<li>트윈 나사 압출 공정 직후 에버보드 성형이 일어날 때 뜨거운 공기 흐름으로 압출을 3%에서 4% 사이의 습도로 건조시다. 참고: 이전 연구에 따르면 뜨거운 압착되는 고체의 3%~4%의 수분 함량은 성형 끝에 탈기 현상을 제한하는 데 이상적입니다. 그것이 발생하고 제어되지 않을 때, 탈가스는 섬유판 내부에 결함(예를 들어, 물집 또는 균열)을 생성할 수 있으며, 이러한 결함은기계적저항(26,27,31,32)에부정적인 영향을 미친다. 압출 후 뜨거운 압착이 수행되면 8 %에서 12 %의 수분 함량으로 밀폐 된 비닐 봉지에 보관된 후 성형 전에 최대 3 %-4 %까지 건조해야합니다.</li>
</ol>6. 뜨거운 압착으로 섬유판을 성형
참고: 핫 프레싱의 작동 조건은 이전 연구26,27,31,32에기초하여 선택되었습니다.
<ol><li>금형을 예열합니다. 그런 다음 금형 내부에 뜨거운 압착되는 고체 재료를 배치합니다. 마지막으로, 압력을 가하기 전에 이 고체 재료를 3분 동안 예열합니다. 참고: 생성된 모든 섬유판의 경우, 성형되는 혼합물의 시브 의 비율은 사용되는 금형이 모양이 정사각형이고 15cm 면이 있을 때 질량이 100g입니다.</li>
	<li>원시 시브와 함께 30MPa의 압력을 적용하고, 10 MPa, 20 MPa, 또는 30 MPa압으로(표 2).</li>
	<li>금형 온도를 200°C로 설정합니다. 참고: 온도가 크게 영향을 미치기 때문에보드의품질(특히 굽힘 특성)이9,26,27, 28,31,32를획득하기 때문에, 남성과 여성 부품 모두에 적외선 온도계로 곰팡이 온도를 확인하는 것이 중요하다.</li>
	<li>성형 시간을 150s로 설정합니다.</li>
	<li>가소성 아마씨 케이크의 다른 내용으로 다른 섬유판 제조 (0%에서 25%) 구성(3.1.1) 또는 구성(3.1.2단계)(표 1 및 표 2)를통해 얻은 3개의 프리믹스 중 하나를 통해 트윈 나사 압출을 통해 얻은 압출 정제 섬유를 이용하여.</li>
	<li>참고로, 또한 원시 OFS를 기반으로 한 2개의 추가 섬유보드를 제조하고, 하나는 외인성 바인더(보드 번호 11)를 첨가하지 않고 다른 하나는 가소성 아마씨 케이크(보드 번호 12)의 25%(w/w)를 첨가하여(표2)를첨가한다. 참고: 이 두 보드의 경우, 성형 조건은 몰드 온도에 대해 200°C, 성형 시간 동안 150s, 가도압력에 대한 30MPa와 동일하다.</li>
</ol>7. 섬유판의 상태와 특징
<ol><li>섬유판이 생성되면 일정한 무게가 달성될 때까지 60%의 상대 습도와 25°C의 기후 챔버에 놓습니다. 참고: 섬유판은 습도 측면에서 컨디셔닝되고 안정화됩니다.</li>
	<li>일단 평형되면, 테스트 표본으로 섬유판을 잘라. 참고 : 섬유 판을 절단하기위한 가장 적합한 도구는 수직 밴드 톱입니다.</li>
	<li>시험 시편으로부터, 굽힘 특성에 대한 표준화된 테스트(ISO 16978:2003 표준), 쇼어 D 표면 경도(ISO 868:2003 표준), 내부 결합 강도(ISO 16260:2016 표준), 24h(ISO 16260:2016 표준), 물에 침지한 후 수질 감도(ISO 16260:2016 표준) 및 24h(ISO 1SO30표준)에 대한 수분 감도를 사용하여 섬유판의 특성화를 진행한다.</li>
	<li>섬유판에 대해 측정된 특성과 파티클보드(NF EN 312)의 사양에 전념하는 프랑스 표준의 권장 사항을 비교하여 가능한 용도를 결정합니다.</li>
</ol>

저자는 공개 할 것이 없습니다.

여기에 설명된 프로토콜은 재생 가능 보드에서 기계적 보강으로 사용하기 전에 리그노셀룰로오스 섬유의 압출 정제를 처리하는 방법을 설명합니다. 여기서 사용되는 트윈 나사 압출기는 파일럿 스케일 기계입니다. 직경 53mm(D)의 나사로 8D가 있는 모듈 1을 제외한 길이의 8개의 모듈, 각 4D가 장착되어 있습니다. 배럴의 36D 총 길이(즉, 1,908mm)에 해당하는 길이. 그 길이는 가공 된 물질에 적용 하기에 충분히 길다 단일 패스에서 여러 기본 작업의 연속, 즉, 공급, 압축, 섬유 고체와 추가 된 물 사이의 친밀한 혼합, 확장, 압축, 강렬한 전단, 그리고 확장. 여기서, 압출 정제 전처리는 올레아진 아마 짚에서 의시브에 성공적으로 적용되었다. 그들은 "모든 섬유"추출 장치를 사용하여 올레래게 아마 짚에서 기술 섬유의 기계적 추출 후 수집 된 잔류물을 구성(51) 동일한 쌍나사기 기계에서, 압출 정제 단계 직후에 합화된 리뇨형 바이오매스에 외인성 바인더를 첨가할 수도 있다. 따라서...

압출은 흐르는 물질이 뜨거운 다이를 통해 강제로 되는 과정입니다. 따라서 압출은 압력을 받고 예열된 제품의 형성을 허용합니다. 최초의 산업용 단일 나사 압출기는 1873년에 등장했습니다. 금속 연속 케이블의 제조에 사용되었습니다. 1930년부터 는 단일 나사 압출이 식품 산업에 적용되어 소시지와 과거를 생산했습니다. 반대로, 최초의 트윈 나사 압출기는 식품 산업의 발전에 처음 사용되었습니다. 그것은 1940 년대까지 합성 폴리머의 필드에 나타나지 않았다. 이를 위해 새 기계가 설계되었으며 작동도1을모델링했습니다. 공동 관통 및 동시 회전 나사가 있는 시스템이 개발되어 혼합 및 압출을 동시에 수행할 수 있습니다. 그 이후로 압출 기술은 새로운 유형의 나사 설계를 통해 지속적으로 개발되었습니다. 오늘날 식품 산업은 트윈 나사 압출보다 비용이 많이 들지만 쌍류 압출은 보다 정교한 재료 가공 및 최종 제품에 대한 액세스를 허용하므로 단일 나사 압출보다 더 비쌉습니다. 그것은 특히 녹말 제품의 압출 요리뿐만 아니라 단백질의 질감과 애완 동물 사료와 생선 사료의 제조에 사용됩니다.
최근에는 트윈 나사 압출이 식물 물질의 열 메카노 화학분획으로확장된 응용 분야를 보았다2,3. 이 새로운 개념은 한 단계로 식물 문제를 변형 또는 분수할 수 있는 실제 원자로의 개발로 이어졌으며, 추출물의 별도 생산과 액체/고체분리에의한 라피네이트2,3,4. 농업 산업 화학 연구소 (LCA)에서 수행 된 작업은농약의분수 및 용맹에 대한 트윈 나사 기술의 여러 가능성을 강조하고있다2,3. 일부 예는 다음과같습니다: 1) 식물성 기름5,6,7,8,9,10의기계적 압착 및/또는 "녹색" 용매 추출. 2) 헤미셀룰로스11,12,펙틴13,단백질14,15,및 폴리페놀 추출물16의추출. 3) 2세대바이오에탄올(17)을생산하기 위한 식물세포벽의 효소분해. 4) 단백질18 또는 다당류19 매트릭스를 가진 바이오 복합 재료의 생산. 5) 시리얼과 바이오 기반 폴리에스테르20,21을혼합하여 열가소성 물질의 생산. 6) 열가소성 폴리머, 바이오 기반 또는 하지 않음, 및 식물필러(22,23)를복합화하여 바이오 복합체의 생산. 7) 종이 펄프13,24및 섬유판(25,26,27,28,29,30,31,32)을제조하기위한 리그노 셀룰로오스재료의형량.
쌍 나사 압출기는 종종 연속 열 메카노 화학 (TMC) 반응기로 간주됩니다. 실제로, 그것은 단일 단계 화학, 열, 또한, 기계적 행동에 결합. 화학 물질 하나는 배럴을 따라 다양한 지점에서 액체 시약을 주입 할 수있는 가능성을 초래한다. 열 하나는 배럴의 열 조절으로 인해 가능합니다. 마지막으로, 기계식 요소는 나사 프로파일을 따라 나사 요소의 선택에 따라 달라집니다.
리노셀룰로오스 소재를 해체하여 섬유판을 생산하기 위해, 가장 최근의 작품은 쌀 짚25,28,고수 짚26,29,올레아진 아마 시브27뿐만 아니라 해바라기30,32 및 아마란트31 껍질을 사용했습니다. 이러한 응용 분야(즉, 기계적 보강)에 대한 리그노셀룰로오스 바이오매스의 현재 관심은 목재 기반 재료 생산에 사용되는 산림 자원의 정기적 고갈에 의해 설명된다. 작물 잔류물은 저렴하고 널리 사용할 수 있습니다. 또한, 현재 의 목재 입자는 독성이 있을 수 있는 석유화학 수지와 혼합된다. 종종 현재 상업 재료(33)의총 비용의 30 % 이상을 차지하며, 일부 수지는 포름알데히드 배출에 기여하고 실내 공기 질을감소시다 34. 연구 관심은 천연 바인더의 사용으로 이동했습니다.
리뇨셀룰로오스 바이오매스는 주로 셀룰로오스와 헤미셀룰로스로 구성되어 이질적인 복합체를 형성한다. Hemicelluloses는 이러한 복합체 주위에 3 차원 네트워크를 형성하는 리그닌층으로 함침된다. 섬유판 제조를 위한 리그노셀룰로오스 바이오매스의 사용은 일반적으로 완화 전처리가 필요하다. 이를 위해 셀룰로오스와 헤미셀룰로스를 보호하는 리그닌을 분해할 필요가 있습니다. 기계적, 열,화학(35) 또는 효소36,37,38의 사전 처리가 적용되어야 한다. 이러한 단계는 또한 섬유의 자기 접착력을 증가시켜 외인성 바인더가 가장 자주 첨가되더라도 바인더리스보드(27)의 생산을 촉진할 수 있다.
사전 치료의 주요 목적은 마이크로 메트릭 섬유의 입자 크기 프로파일을 개선하는 것입니다. 간단한 연삭은 섬유 크기27,39,40을줄일 수있는 가능성을 제공합니다. 저렴, 그것은 섬유 특정 표면을 증가하는 데 기여한다. 내부 세포벽의 구성요소는 접근성이 높아지고 얻어진 패널의 기계적 특성이 향상됩니다. 열기계 펄프가 생산될 때, 예를 들어, 다른 펄프공정(42)으로부터 또는 증기폭발(43,44,45,46,47)에서 소화 플러스 저화(41)가 생성될 때 적화의효율이크게 증가한다. 최근에는 LCA가 쌍류압출(25,26,27,28,29,30,31, 31)및32를사용하여 리그노셀룰로오스 섬유의 원래 전처리를개발하였다. TMC 해체 후 압출기는 섬유 내부의 천연 바인더의 균일한 분산을 가능하게 합니다. 결과 프리믹스는 섬유판으로 뜨겁게 누를 준비가 되어 있습니다.
쌀 짚의 해체 동안, 쌍둥이 나사 압출은 소화 플러스 제화 공정(25)에비해. 압출 방법은 펄핑보다 9배 낮은 비용, 즉 상당히 감소된 비용을 밝혀냈습니다. 또한, 추가수량(펄프법으로 4.0분 대신 1.0최대 액체/고체비율)이 감소되고, 정제섬유의 평균 종횡비(16.3-17.9대신 21.2-22.6)의 뚜렷한 증가도 관찰된다. 이러한 섬유는 매우 향상된 기계적 강화 기능을 제공합니다. 이는 순수 비열성 리닌(예를 들어, Biolignin)이 바인더(굽힘 강도를 위해 최대 50MPa, 24h를 물에 담근 후 두께 부종에 대해 24%)로 사용된 쌀 짚 기반섬유판(28)을입증하였다.
트윈 나사 압출기에서 TMC 의 내화의 관심은 또한 고수 짚(26)로확인되었습니다. 정제 섬유의 종횡비는 단순히 접지 섬유의 경우 4.5가 아닌 22.9-26.5에서 다릅니다. 100% 고수 계 섬유판은 단백질 바인더로서 종자로부터 케이크를 압출 정제 된 빨대에 첨가하여 얻어졌다 (질량40%). 그들의 굴곡 강도 (최대 29 MPa)와 특히 물에 대한 저항성 (최대 24 % 두께 붓기)은 단순히 분쇄 된 빨대에서 만든 패널에 비해 크게 향상되었습니다. 더욱이, 이 패널은 포름알데히드를 방출하지 않으며, 결과적으로, 그들은 중밀도 섬유판 (MDF) 및마도29 에서 고전적으로 시장에서 발견되는 것보다 더 환경적이고 인간 건강에 친화적입니다.
마찬가지로, 아마란스31과 해바라기(32)를기반으로 한 패널은 껍질에서 압출 정제 섬유를 단백질 바인더로서 보강및 종자 케이크로 결합하여 성공적으로 생산되었다. 각각 35MPa와 36MPa의 굴곡력을 보였다. 그러나, 그들의 방수성은 더 낮은 것으로 나타났습니다: 71% 그리고 87%, 두께 팽윤을 위해 각각. 올레아진 아마 짚에서 압출 정제 된 shives를 기반으로 한 자체 접합 패널도27을얻을 수 있습니다. 이 경우, 자체 결합에 기여하는 트윈 나사 TMC 해체 중에 방출되는 리그네오우스 분획입니다. 그러나, 얻은 하드보드는 낮은 기계적 강도(MPa 굴곡 강도 는 12개)이며 두께가 매우 높은 부종(127%)을 나타낸다.
위에 제시된 모든 압출 된 섬유 기반 패널은 산업 응용 프로그램을 찾을 수 있으며, 따라서 현재 상업용 목재 기반 재료에 대한 지속 가능한 대안입니다. 국제표준화기구(ISO) 요구 사항48,49,50에따르면, 그들의 특정 응용 분야는 기계적 및 수질 민감도 특성에 따라 달라집니다.
본 논문에서, 재생 가능한 보드에서 기계적 보강으로 사용하기 전에 리그노셀룰로오스 섬유를 방제하고 정제하는 절차가 자세히 설명되어 있다. 상기로, 이 과정은 전통적인 펄프 방법론에 비해 추가될 물의 양을 감소시키고, 또한 에너지소비25입니다. 동일한 트윈 나사 기계는 섬유에 천연 바인더를 추가하는 데도 사용할 수 있습니다.
보다 구체적으로, 올레아진아마(Linum usitatissimum L.) 짚에서 시브의 쌍둥이 나사 압출 정제를 수행하기 위한 상세한 윤곽이 제시된다. 이 연구에 사용된 빨대는 상업적으로 수득되었다. 그것은 에베레스트 품종에서, 식물은 2018 년 프랑스의 남서부 부분에서 재배되었다. 동일한 압출기 패스에서, 가소화된 아마씨 케이크(외인성 바인더로 사용)도 배럴 의 중간에 첨가한 다음 나사 프로파일의 후반부를 따라 정제된 시브에 밀접하게 혼합될 수 있다. 솜털 소재의 형태를 갖는 균일 한 혼합물은 기계 콘센트에서 수집됩니다. 1단계 TMC 작업은 파일럿 스케일 기계를 사용하여 수행됩니다. 우리의 목표는 운영자가 shives의 압출 정제를 제대로 수행 한 다음 케이크 추가를 수행 할 수있는 자세한 절차를 제공하는 것입니다. 이 수술후, 얻은 프리믹스는 핫 프레스를 사용하여 100% 올레아진 아마 기반 하드보드의 후속 제조를 위한 준비가 되어 있다.

<table><tbody><tr><td>아날로그 경도계</td><td>Bareiss</td><td>HP Shore</td> 섬유<td>판의 Shore D 표면 경도 측정에 사용되는 장치</td></tr><tr>광<td>물 함량 측정에 사용되는</td><td>재로</td><td>Nabetherm</td><td>Controller B 180</td> 용광로</tr> 벨트 <tr><td>건조기</td><td>Clextral</td><td>Evolum 600</td><td>벨트 건조기 2축 압출기 출구에서 압출물의 연속 건조에 사용</td></tr><tr><td>냉간 추출 장치</td><td>FOSS</td><td>FT 121 Fibertec</td><td>냉간 추출기는 고체 물질 밀도계 MA 내부의 섬유 함량을 측정하는 데 사용됩니다</td></tr><tr><td></td><td>. TEC</td><td>Densi-Tap IG/4</td><td>건조 후 압출물의 겉보기 및 탭 밀도를 결정하는 데 사용되는</td></tr><tr><td>장치 이중 나선 믹서</td><td>Electra</td><td>MH 400</td><td>믹서 보드 번호 12를 생산하기 위해 원료 시브와 가소화된 아마씨 케이크로 만든 고체 혼합물을 준비하는 데 사용</td></tr><tr><td>섬유 형태 분석기</td><td>Techpap</td><td>MorFi Compact</td><td>압출 정제 된 시브의 형태 학적 특성을 결정하는 데 사용되는 분석기</td></tr><tr><td>중량 측정 벨트 피더</td><td>Coperion K-Tron</td><td>SWB-300-N</td><td>피더 oleaginous flax shive의 정량화에 사용되는</td></tr><tr><td>중량 측정 스크류 피더</td><td>Coperion K-Tron</td><td>K-ML-KT20</td><td>피더 가소 화 된 아마씨 케이크</td></tr><tr><td>해머 밀</td><td>Electra</td><td>BC P</td><td>가소화된 아마씨 케이크로 만든 과립 분쇄에 사용되는 크러셔</td></tr><tr><td>가열식 유압 프레스</td><td>Pinette Emidecau Industries</td><td>PEI 400-t</td><td>열간 압착을 통해 섬유판을 성형하는 데 사용되는 유압</td></tr><tr><td>프레스 열간 추출 장치</td><td>FOSS</td><td>FT 122 Fibertec</td><td>고체 물질 내부의 수용성 및 섬유 함량을 측정하는 데 사용되는 열간 추출기</td></tr><tr><td>이미지 분석 소프트웨어</td><td>미국 국립보건원(National Institutes of Health</td>) <td>ImageJ</td><td>원료 쉐이브의 형태학적 특성을 결정하는 데 사용되는 소프트웨어</td></tr><tr><td>Oleaginous flax straw</td><td>Ovalie Innovation</td><td>N/A</td><td>실험 작업에 공급된 원료</td></tr><tr><td>피스톤 펌프</td><td>Clextral DKM</td><td>Super MD-PP-63</td><td>물 정량화 및 주입에 사용되는 펌프</td></tr><tr><td>스캐너</td><td>Toshiba</td><td>e-Studio 257</td><td>그레이 레벨에서 원시 시브의 이미지를 촬영하는 데 사용되는 스캐너</td></tr><tr><td>사이드 피더</td><td>Clextral</td><td>E36</td><td>피더는 구성을 위해 배럴 내부(모듈 5 수준에서)에 가소화된 아마씨 케이크를 강제로 도입하는 데 사용됩니다. (b)</td></tr> <tr><td>열중량 분석기</td><td>Shimadzu</td><td>TGA-50</td><td>처리 중인 고체의 열중량 분석을 수행하는 데 사용되는 분석기</td></tr><tr><td>이축 압출기</td><td>Clextral</td><td>Evolum HT 53</td><td>총 길이가 36D 인 Co-rotating 및 Co-penetrating 파일럿 스케일 2축 압출기 (D는 나사 직경, 즉 53mm)</td></tr> <tr><td>수분 함량 측정에 사용되는</td> <td>범용 오븐</td><td>Memmert</td><td>UN30</td> 오븐</tr><tr><td>만능 시험기</td><td>Instron</td><td>33R4204</td><td>섬유판의 굽힘 특성을 측정하는 데 사용되는 시험기</td></tr><tr><td>환기 오븐</td><td>France Etuves</td><td>XL2520</td><td>: 이축 압출기 출구에서 압출물의 불연속 건조에 사용되는 오븐</td></tr>, <tr><td>진동 체 셰이커</td>, <td>RITEC</td><td>RITEC 600</td><td>체 셰이커, 가소 화 된 아마씨 케이크의 체질에 사용되는</td></tr> 체 셰이커, <tr><td>진동 체 셰이커</td>, <td>RITEC</td><td>RITEC 1800</td><td>체 셰이커, 유성 아마 셰이브 내부에 갇힌 짧은 인피 섬유를 제거하는 데 사용됩니다.</td></tr></tbody></table>

재생 가능한 섬유판 을 생산하는 트윈 나사 압출 공정

Twin-Screw Extrusion Process to Produce Renewable Fiberboards

리노셀룰로오스 바이오매스에 효율적인 열메카노 화학적 전처리를 제공하는 다목적 트윈 나사 압출 공정이 개발되었으며, 이를 완전히 바이오 기반 의 섬유판에서 기계적 보강의 원천으로 사용하였다. 다양한 리그노셀룰로오스 작물 부산물은 이미 시리얼 빨대(특히 쌀), 고수 짚, 올레아진 아마 밀짚의 시브, 아마란스와 해바라기 줄기 껍질 등 이 과정을 통해 성공적으로 사전 처리되었습니다.
압출 공정으로 인해 평균 섬유 종횡비가 현저히 증가하여 섬유판의 기계적 특성이 향상됩니다. 트윈 나사 압출기는 배럴 끝에 여과 모듈을 장착할 수도 있습니다. 리노셀룰로오스 기판으로부터 다양한 화학 물질(예: 자유 설탕, 헤미셀룰로스, 에센셜 오일 분수등휘발성)의 연속 추출은, 따라서 섬유 정제를 동시에 수행할 수 있다.
압출기는 또한 혼합 능력에 사용할 수 있습니다 : 천연 바인더 (예를 들어, 오가노솔브 리그닌, 단백질 기반 오일케이크, 전분 등)는 나사 프로파일의 끝에 정제 된 섬유에 추가 될 수 있습니다. 획득한 프리믹스는 천연 바인더가 섬유판 응집력에 기여하면서 뜨거운 압착을 통해 성형될 준비가 되어 있습니다. 이러한 결합된 공정은 단일 압출기 패스로 생산 시간, 생산 비용을 향상시키고 공장 생산 규모의 감소로 이어질 수 있다. 모든 작업은 한 단계로 수행되기 때문에 압출기 내부의 재료의 체류 시간이 단축되어 섬유 형태가 더 잘 보존되어 재료 성능이 향상됩니다. 이러한 1단계 압출 작업은 귀중한 산업 공정 강화의 기원에 있을 수 있다.
상업용 목재 기반 재료에 비해, 이러한 완전 바이오 기반 섬유판은 포름알데히드를 방출하지 않으며, 중간 컨테이너, 가구, 국내 바닥, 선반, 일반 건설 등 다양한 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다.

구성(단계 3.1.1)을 이용한 올레아진 아마 시브의 섬유 정제 과정에서 물은 1.0에 해당하는 액체/고체 비율로 의도적으로 첨가되었다. 전작에 따르면25일,26일,27일,이러한 액체/고체비율은 트윈나사 압출기 출구에서 정제된 섬유의 길이를 낮은 비율보다 더 잘 보존하여 평균 종횡비의 증가에 기여한다. 또한, 추가된 물의 양은 기계 막힘의 위험을 제거할 만큼 충분히 낮습니다. "무료" 물(즉, 과잉으로 첨가된 물, 섬유에 흡수되지 않았을 부분)이 없는 경우, 따라서 제화 구역 끝에 여과 모듈을 배치할 필요가 없었습니다. 압출 정제 프리트리트먼트에 이어 압출 정제 섬유의 화학적 조성이 결정되었다(표3). 논리적으로, 압출 정제 전처리 중 액체 추출물 생성이 없는 경우, 생 시브와 압출된 것 사이에 화학 조성에 큰 차이가 관찰되지 않았다...

리노셀룰로오스 바이오매스에 효율적인 열 메카노 화학 전처리를 제공하는 다목적 트윈 나사 압출 공정이 개발되어 평균 섬유 종횡비가 증가했습니다. 천연 바인더는 섬유 정제 후 지속적으로 첨가할 수 있으며, 압출 된 재료의 뜨거운 압착 후 기계적 특성이 개선된 생체 기반 섬유 판으로 이어질 수 있습니다.

A versatile twin-screw extrusion process to provide an efficient thermo-mechano-chemical pre-treatment on lignocellulosic biomass before using it as ...

이 쌍류 압출 기술은 섬유판 성형 전에 리그노셀룰로오스 바이오매스의 전처리를 지속적으로 효율적으로 수행하는 데 사용할 수 있습니다. 균일한 열-기계식 펄프는 저렴한 비용으로 생산되며 물 량이 줄어듭니다. 그리고 압출의 다재다능함은 하나의 패스에 천연 바인더를 추가 할 수 있습니다.결합된 온도 수분 함량을 사용하는 것은 리그노셀룰로오스 섬유의 성공적인 트윈 스크류 압출의 핵심입니다. 그래서 당신은 항상 물을 초과로 시작, 당신은 원하는 질감을 얻을 때까지 양을 줄일 수 있습니다. 그 과정이 정말 민감하기 때문에 우리는 모든 감각에 의존해야합니다.그래서 비디오는 가까운 장래에 종이에 시력과 청각, 냄새와 터치를 추가합니다. 절차를 시연하면 내 실험실의 엔지니어 인 로랑 라본 (Laurent Labonne)이 될 것입니다. 로랑은 실험실에서 박사 과정 학생인 사이프 울라 칸의 도움을 받을 예정이다.반 클램프를 사용하여 섬유 저화만을 위한 올바른 구성으로 트윈 스크류 압출기 모듈을 연결합니다. 모듈 2의 끝에 측면으로 물 입구 파이프를 배치하여 피스톤 펌프를 기계에 연결하고 나사 요소 유형, 길이, 피치 및 비틀거리는 각도를 확인합니다. 두 개의 스플래이닝 샤프트를 따라 나사 요소를 쌍으로 삽입하여 삽입된 각 나사 요소의 스레드가 항상 이전에 조립된 요소와 완벽하게 정렬되는 것을 주의하십시오.전체 나사 프로파일이 조립되면 두 샤프트 끝에 있는 나사 점을 수동으로 나사로 나사로 나사로 합니다. 기계의 배럴을 완전히 닫고 토크 렌치를 사용하여 제조업체가 권장하는 조임 토크에 두 개의 나사 점을 조입니다. 기계의 배럴이 부분적으로 다시 열리고 샤프트가 약 1차원의 거리에서 배럴로 후퇴하면 나사를 분당 최대 25회전으로 돌려 전체 나사 프로파일이 올바르게 장착되도록 합니다.두 샤프트가 완전히 배럴 내부에 갇혀있는 경우, 기계에 배럴을 확보하고 배럴이 완벽하게 수평 있는지 확인하기 위해 레벨 테스터를 사용하여 절반 클램프를 사용합니다. 트윈 나사 압출 처리를 위해 각 모듈의 설정 된 온도를 입력하고 배럴의 온도 제어를 시작합니다. 온도가 안정되면 나사를 분당 최대 50회전으로 돌리고 쌍 나사 압출기에게 시간당 5kg의 유량으로 부드럽게 공급합니다.물이 배럴 끝에서 나올 때까지 약 30초 정도 기다린 후, 올레아진 아마 시브를 시간당 3kg의 유량으로 모듈에 도입하십시오. 고체가 압출기에서 나올 때까지 약 1분 정도 기다린 후

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Research

연구

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공학

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희생 구성 요소의 증발을 사용하여 세 가지 차원 미세 만들기의 과정

우리는 제지 공정을 사용하여 강성과 견고 짧은 천연 섬유 프리폼을 제조하는 신규 한 방법을 제시한다. 박테리아 셀룰로오스는 느슨한 섬유 바인더로 동시에 작용하고 섬유 프리폼에 강성을 제공합니다. 이러한 프리폼 진정한 녹색 계층 복합재를 생산하기 위해 수지를 주입 할 수있다.

바인더로 박테리아 셀룰로오스를 활용하여 강력한 천연 섬유 프리폼 제조

액체 제품의 수율을 최대화하는 것을 목표로 하는 바이오매스 잔류물의 열화학적 변환 절차가 제시됩니다(빠른 열분해). 이는 산업 규모에서 입증된 기술을 기반으로 하며 특히 밀짚 유형의 바이오매스를 처리하는 데 적합합니다.

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재생 가능한 섬유판 을 생산하는 트윈 나사 압출 공정

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