Name: twin-screw extrusion process to produce renewable fiberboards
Uploaded: 2021-01-27T15:00:00
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1. 准备原材料
<ol><li>使用渗水亚麻，这是机械提取"全纤维"提取装置51中稻草的巴斯特纤维的初步阶段的结果。使用振动筛去除可能仍包含的短纺织纤维。 注意：由于去除这些短纺织纤维可能很困难，请根据需要多次重复此筛分操作。在这里，目标是改善重量喂料器漏斗中的卵泡亚麻的流动，因此，在引入双螺杆挤出器之前，便于其施用。</li>
	<li>使用塑料亚麻籽蛋糕，通过?...

此处概述的协议描述了如何在将木质细胞纤维用作可再生板的机械加固之前处理其挤压精炼。在这里，使用的双螺杆挤出机是一台中试秤机。螺丝直径为 53 mm （D），配备 8 个模块，每个模块长度为 4D，但具有 8D 的模块 1 除外长度，相当于36D总长度（即1，908毫米）的桶。其长度足够长，适用于加工材料，在单次通过中继承几个基本操作，即喂食、压缩、纤维固体与添加的水之间的亲密混合、膨胀...

挤压是一个过程，在此期间，流动的材料被迫通过热死。因此，挤出允许在压力下形成预热产品。第一台工业单螺杆挤出机出现于1873年。它用于制造金属连续电缆。从1930年起，单螺杆挤出适应食品工业生产香肠和过去。相反，第一台双螺杆挤出机已首次用于食品工业的发展。直到20世纪40年代，它才出现在合成聚合物领域。为此，设计了新的机器，其操作也建模了1。开发了一个具有共穿透和共旋转螺丝的系统，允许同时进行混合和挤压。此后，通过新型螺丝的设计，挤出技术不断发展。今天，食品行业广泛使用双螺杆挤压，虽然它比单螺杆挤出更昂贵，因为双螺杆挤出允许进入更精细的材料加工和最终产品。它特别用于淀粉制品的挤压烹饪，但也用于蛋白质的纹理和宠物食品和鱼饲料的制造。
最近，双螺杆挤压的应用领域已扩展到植物物质2、3的恒温-机械化学分馏。这一新概念已导致真正的反应堆的发展，能够改变或分馏工厂的问题，在一个单一的步骤，以单独生产提取物和通过液体/固体分离2，3，4的擦除。在农工化学实验室（LCA）进行的工作突出了双螺杆技术对农用资源2、3的分馏和价值化的多种可能性。其中一些例子是：1）植物油的机械压榨和/或"绿色"溶剂萃取5、6、7、8、9、10。2） 提取血细胞素11，12，肽13，蛋白质14，15，和多酚提取物16.3） 生产第二代生物乙醇的植物细胞壁的酶降解17。4） 生产含有蛋白质18或多糖19基质的生物复合物材料。5） 通过混合谷物和生物聚酯20，21生产热塑性材料。6） 通过混合热塑性聚合物（生物基与否）和植物填充剂22、23生产生物复合物。7） 用于生产纸浆13、24和纤维板25、26、27、28、29、30、31、32的木质细胞材料的去除。
双螺杆挤出器通常被认为是一个连续的热-机械化学（TMC）反应堆。事实上，它结合了一步化学，热，以及机械操作。化学一导致在桶的不同点注射液体试剂的可能性。由于桶的热调节，热电一个是可能的。最后，机械一个取决于沿螺钉轮廓的螺丝元件的选择。
为了去除木质细胞质材料来生产纤维板，最近的作品使用了稻草25、28、香菜稻草26、29、卵磷脂皮27以及向日葵30、32和阿马兰31树皮。木质细胞生物量目前对这种应用的兴趣（即机械加固）是由用于生产木本材料的森林资源经常枯竭所解释的。作物残留物价格低廉，可能广泛可用。此外，目前的木材颗粒与石油化工脂混合，可能有毒。往往占目前商业材料总成本的30%以上33，一些脂质有助于甲醛的排放，降低室内空气质量34。研究兴趣已转向使用天然粘合剂。
木质细胞生物量主要由纤维素和血细胞组成，形成异质复合物。血细胞素浸渍在木质层中，这些褐金素层在这些复合物周围形成一个三维网络。使用木质细胞生物量制造纤维板通常需要除颤预处理。为此，有必要分解保护纤维素和血糖的木质素。机械、热和化学35，甚至酶36，37，38预处理必须应用。这些步骤还增加了纤维的自粘性，即使最常添加外源粘合剂，也能促进无粘合板27的生产。
预处理的主要目的是改善微量纤维的颗粒大小。简单的研磨提供了减少纤维尺寸27，39，40的可能性。价格低廉，有助于增加纤维特异性表面。内细胞壁的组件变得更加容易接近，获得的面板的机械性能得到改善。当产生热力机械纸浆时，除颤效率显著提高，例如，通过消化加除颤41，从不同的制浆过程42或蒸汽爆炸43，44，45，46，47。最近，LCA开发了使用双螺杆挤压25，26，27，28，29，30，31，32的木质细胞纤维的原始预处理。TMC除颤后，挤出器还使纤维内自然粘合剂的均匀分散。由此产生的预混音准备被热压入纤维板。
在除颤稻草的过程中，将双螺杆挤压与消化加除颤过程25进行比较。挤出方法显示成本显著降低，即比制浆方法低九倍。此外，还观察到加水量减少（1.0最大液/固体比，而不是用制浆方法4.0分钟），并观察到精炼纤维的平均纵横比（21.2-22.6而不是16.3-17.9）的明显增加。这些纤维具有高度提高的机械增强能力。这表现在稻草为基础的纤维板，其中纯非恶化木质素（如Biolignin）用作活页夹（高达50 MPa弯曲强度和24%厚度膨胀后24小时浸入水中）28。
TMC对双螺杆挤出机的去除兴趣也已用香菜吸管26得到证实。精炼纤维的纵横比从 22.9-26.5 不等，而简单的地面纤维的纵横比仅为 4.5。100% 基于香菜的纤维板是通过在挤出精制吸管中加入一个蛋糕作为蛋白质粘合剂（质量为 40%）获得的。与单纯压碎的吸管制成的面板相比，它们的柔韧强度（高达 29 MPa），尤其是对水的抵抗力（厚度膨胀高达 24%）显著提高。此外，这些面板不排放甲醛，因此，它们比市场上经典发现的中密度纤维板（MDF）和刨花板29 更环保、更有利于人体健康。
同样，完全基于amaanth31 和向日葵32的面板，结合了树皮中的挤出精炼纤维作为强化和种子蛋糕作为蛋白质活页夹，成功生产。他们分别表现出35MPa和36MPa的柔韧性优势。然而，他们发现，他们的抗水性较低：71%和87%，分别为厚度膨胀。基于从渗出亚麻吸管中挤出精制垫片的自粘板也可获得27个。在这种情况下，是双螺杆 TMC 除颤过程中释放的连体分数有助于自我粘合。然而，获得的硬板显示较低的机械强度（只有12 MPa弹性强度），和非常高的厚度肿胀（127%）。
以上介绍的所有挤出纤维基面板都可以找到工业应用，因此是当前商业木基材料的可持续替代品。根据国际标准化组织（ISO）的要求，48、49、50，其具体应用将取决于其机械和水的灵敏度特性。
本文详细描述了在再生板中使用木质细胞纤维作为机械加固之前挤压和精炼木质细胞纤维的程序。提醒一下，与传统的制浆方法相比，这个过程减少了水的添加量，而且能耗也更低。同一台双螺杆机也可用于在纤维中添加天然粘结剂。
更具体地说，提出了从卵泡亚麻（利努姆乌西塔西姆 L.）吸管进行双螺杆挤压精炼的详细大纲。这项研究中使用的稻草是商业获得的。它来自珠穆朗玛峰品种，植物于2018年在法国西南部种植。在同一挤出器通，一个塑料亚麻籽蛋糕（用作外源粘合剂）也可以添加到桶的中间，然后紧密地混合到精致的垫沿螺丝轮廓的后半部分。机器插座收集具有蓬松材料形式的同质混合物。TMC 的一步操作使用中试秤机进行。我们的目标是为操作员提供一个详细的程序，以便正确进行石块的挤压精炼，然后添加蛋糕。在此操作之后，获得预混音已准备好使用热压法后续生产 100% 基于乳胶的亚麻硬板。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Analogue durometer</td>
			<td>Bareiss</td>
			<td>HP Shore</td>
			<td>Device used for determining the Shore D surface hardness of fiberboards</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ash furnace</td>
			<td>Nabetherm</td>
			<td>Controller B 180</td>
			<td>Furnace used for the mineral content determinations</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Belt dryer</td>
			<td>Clextral</td>
			<td>Evolum 600</td>
			<td>Belt dryer used for the continuous drying of extrudates at the exit of the twin-screw extruder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cold extraction unit</td>
			<td>FOSS</td>
			<td>FT 121 Fibertec</td>
			<td>Cold extractor used for determining the fiber content inside solid materials</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Densitometer</td>
			<td>MA.TEC</td>
			<td>Densi-Tap IG/4</td>
			<td>Device used for determining apparent and tapped densities of extrudates once dried</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double-helix mixer</td>
			<td>Electra</td>
			<td>MH 400</td>
			<td>Mixer used for preparing the solid mixture made of the raw shives and the plasticized linseed cake for producing board number 12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber morphology analyzer</td>
			<td>Techpap</td>
			<td>MorFi Compact</td>
			<td>Analyzer used for determining the morphological characteristics of extrusion-refined shives</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gravimetric belt feeder</td>
			<td>Coperion K-Tron</td>
			<td>SWB-300-N</td>
			<td>Feeder used for the quantification of the oleaginous flax shives</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gravimetric screw feeder</td>
			<td>Coperion K-Tron</td>
			<td>K-ML-KT20</td>
			<td>Feeder used for the quantification of the plasticized linseed cake</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hammer mill</td>
			<td>Electra</td>
			<td>BC P</td>
			<td>Crusher used for the grinding of granules made of plasticized linseed cake</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heated hydraulic press</td>
			<td>Pinette Emidecau Industries</td>
			<td>PEI 400-t</td>
			<td>Hydraulic press used for molding the fiberboards through hot pressing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot extraction unit</td>
			<td>FOSS</td>
			<td>FT 122 Fibertec</td>
			<td>Hot extractor used for determining the water-soluble and fiber contents inside solid materials</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image analysis software</td>
			<td>National Institutes of Health</td>
			<td>ImageJ</td>
			<td>Software used for determining the morphological characteristics of raw shives</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oleaginous flax straw</td>
			<td>Ovalie Innovation</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Raw material supplied for the experimental work</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Piston pump</td>
			<td>Clextral DKM</td>
			<td>Super MD-PP-63</td>
			<td>Pump used for the water quantification and injection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanner</td>
			<td>Toshiba</td>
			<td>e-Studio 257</td>
			<td>Scanner used for taking an image of raw shives in gray level</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Side feeder</td>
			<td>Clextral</td>
			<td>E36</td>
			<td>Feeder used to force the introduction of the plasticized linseed cake inside the barrel (at the level of module 5) for configuration (b)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermogravimetric analyzer</td>
			<td>Shimadzu</td>
			<td>TGA-50</td>
			<td>Analyzer used for conducting the thermogravimetric analysis of the solids being processed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Twin-screw extruder</td>
			<td>Clextral</td>
			<td>Evolum HT 53</td>
			<td>Co-rotating and co-penetrating pilot scale twin-screw extruder having a 36D total length (D is the screw diameter, i.e., 53 mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Universal oven</td>
			<td>Memmert</td>
			<td>UN30</td>
			<td>Oven used for the moisture content determinations</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Universal testing machine</td>
			<td>Instron</td>
			<td>33R4204</td>
			<td>Testing machine used for determining the bending properties of fiberboards</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ventilated oven</td>
			<td>France Etuves</td>
			<td>XL2520</td>
			<td>Oven used for the discontinuous drying of extrudates at the exit of the twin-screw extruder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vibrating sieve shaker</td>
			<td>RITEC</td>
			<td>RITEC 600</td>
			<td>Sieve shaker used for the sieving of the plasticized linseed cake</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vibrating sieve shaker</td>
			<td>RITEC</td>
			<td>RITEC 1800</td>
			<td>Sieve shaker used for removing short bast fibers entrapped inside the oleaginous flax shives</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

twin-screw extrusion process to produce renewable fiberboards

开发了一种多用途的双螺杆挤压工艺，可在木质细胞分子生物质上提供高效的恒温-机械化学预处理，然后将其用作全生物基纤维板机械加固的来源。通过这一过程，各种木质细胞素作物副产品已经成功地进行了预处理，例如谷物稻草（特别是大米）、香菜稻草、从卵泡亚麻稻草中抽水，以及阿马兰和向日葵茎的树皮。
挤压过程导致平均纤维纵横比显著提高，从而提高了纤维板的机械性能。双螺杆挤出器也可以在桶的末端安装过滤模块。从木质细胞基质中连续提取各种化学物质（如无糖、血糖、精油馏分挥发物等），因此纤维精炼可以同时进行。
挤出机还可用于其混合能力：天然粘合剂（如有机木质素，蛋白油饼，淀粉等）可以添加到螺丝轮廓末端的精炼纤维中。获得的预混音可通过热压成型，天然粘合剂有助于纤维板的凝聚。这种组合工艺在单一的挤出机通过提高生产时间，生产成本，并可能导致工厂生产规模的减少。由于所有操作都是一步一步进行的，纤维形态保存得更好，这要归功于挤出器内材料的居住时间缩短，从而提高了材料性能。这种一步一步的挤出操作可能是宝贵的工业过程强化的起源。
与商用木基材料相比，这些完全基于生物的纤维板不会排放任何甲醛，它们可以找到各种应用，如中间容器、家具、家用地板、搁板、一般建筑等。

在使用配置（步骤 3.1.1）对含卵亚麻水进行纤维精炼时，故意以等于 1.0 的液体/固体比率添加水。根据先前的25、26、27年作品，这种液体/固体比率比较低的比率更能保持双螺杆挤出口精炼纤维的长度，同时有助于提高其平均纵横比。此外，添加的水量足够低，可以消除机器堵塞的任何风险。因此，在没有"免费"水（即会过量添...

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Twin-Screw Extrusion Process to Produce Renewable Fiberboards

开发了多功能双螺杆挤压工艺，为木质细胞生物量提供高效的恒温-机械化学预处理，从而提高了平均纤维纵横比。纤维精炼后还可以连续添加天然粘合剂，从而在热压获得挤压材料后，生物基纤维板具有改进的机械性能。

双螺丝挤压工艺，以生产可再生纤维板

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

这种双螺杆挤出技术可用于在纤维板成型前持续有效地进行木质细胞生物量的预处理。同质的恒温机械纸浆以低成本生产，并使用减少的水量。挤压的多功能性使在单个通道中添加自然粘合剂。使用混合温度水分含量是成功双螺杆挤出木质细胞纤维的关键。所以，你总是从多余的水开始，然后减少水量，直到得到所需的纹理。由于这个过程非常敏感，我们必须依靠所有的感官。因此，视频增加了视觉和听力的报纸，气味和触摸在不久的将来。演示这个程序将洛朗拉邦，一个工程师在我的实验室。洛朗将得到实验室博士生赛义夫·乌拉·汗的协助。首先使用半夹子将双螺杆挤出器模块连接在光纤除颤的正确配置中。将水入口管横向放置在模块二的末端，将活塞泵连接到机器，并检查螺杆元件类型、长度、间距和惊人的角度。将螺钉元件沿两个夹板轴成对插入，注意每个插入的螺钉元件的螺纹始终与先前组装的元件完全对齐。组装完整个螺钉轮廓后，手动拧动两轴末端的螺丝点。完全关闭机器的桶，并使用扭矩扳手拧紧制造商建议的紧固扭矩的两个螺丝点。随着机器的筒部分重新打开，轴在大约一维的距离内缩回桶中，以每分钟最多 25 圈的速度转动螺钉，以确保整个螺钉轮廓正确安装。当两个轴都完全被困在桶内时，使用半夹子将桶固定到机器上，并使用水平测试器确认桶完全水平。对于双螺杆挤压处理，输入每个模块的设定温度，并开始控制桶的温度。当温度稳定下来时，以每分钟最多 50 圈的速度转动螺丝，然后以每小时 5 公斤的流量轻轻给双螺杆挤出器喂水。等待约30秒，水从桶的末端流出，然后以每小时3公斤的流速将卵泡泡入模块1中。等待大约一分钟，固体开始从挤出器出来，然后逐渐提高螺丝，水和抖动流速的速度，至少三个成功步骤，直到达到所需的设定点。允许机器稳定 10 到 15 分钟，直到发动机随时间消耗的电流与 125 安培的平均值相差不超过 5%。为了添加天然活页夹，一旦机器稳定下来，开始以每小时0.5公斤的速度引入塑化亚麻籽蛋糕。然后，在至少连续三个步骤中将流速提高到所需的设定点。一旦双螺杆挤出机电流消耗完全稳定，请确保沿桶测量的温度轮廓符合操作员给出的设定值，并开始对出口处挤压的垫片进行采样。在生产结束时，关闭两个固体给注装置和活塞泵，并清空机器，同时逐渐将螺丝的旋转速度降低到每分钟 50 转。当桶端没有额外的采样时，使用水清洁双螺杆挤出器的桶内，而螺丝仍在旋转，直到固体残留物在桶口完全消失。然后，停止螺丝的旋转，并关闭机器的加热控制。双螺杆挤压过程后，当挤出物干燥时，用热气流将挤压物干燥至 3% 至 4% 之间，将材料放置在预热模具中，并预热材料。三分钟后，在材料上施加适当压力，在已经设置的200摄氏度下将材料模制150秒。一旦媒体打开，演示面板并检查其凝聚力。经过挤压精炼预处理，可以确定挤出精炼纤维的化学成分。在挤出精炼预处理过程中没有产生液体提取物的情况下，观察到生垫和挤出的石器在化学成分上没有显著差异。在外观方面，挤出精炼纤维具有蓬松的材料形式，表明挤压过程，特别是采用的高剪切率，有助于亚麻shive结构的改变。与用生垫获得的值相比，挤出的垫片的表观密度和挖掘密度较低，这证实了这一点。纤维的形态分析也证实了这一观测结果，即使用纤维形态分析设备，其纵横比显著增加。单单由挤出纤维制成的板材，不添加塑料化亚麻籽蛋糕作为外部粘合剂，不仅具有所有三种凝聚力，而且与通过热压生毛板获得的板材相比，其使用性能显著提高。总体而言，在挤出精纤维中加入塑化亚麻籽蛋糕可提高纤维板的柔韧性。事实上，加上25%的活页夹，获得板的弹性强度为10.6兆帕斯卡，而不是只有3.6。对于工艺强化，纤维精炼和粘合剂添加可以在一个单一的通行证进行。这个过程将适应所有类型的原材料。

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