바이오매스 입자 성형을 구성하는 주요 물질 형태는 다양한 입자 크기의 입자이며, 압축 공정 중 입자의 충전 특성, 유동 특성, 압축 특성은 바이오매스의 압축 성형에 큰 영향을 미칩니다.

바이오매스 펠렛 압축 성형은 두 단계로 나누어집니다.

첫 번째 단계인 압축 초기에는 낮은 압력이 바이오매스 원료에 전달되어 원래 느슨하게 포장된 원료 배열 구조가 변화하기 시작하고 바이오매스의 내부 공극율이 감소합니다.

두 번째 단계에서는 압력이 점차 증가하면 바이오매스 펠렛 기계의 압력 롤러가 압력 작용으로 큰 입자의 원료를 깨뜨려 더 미세한 입자로 변하고 변형 또는 소성 흐름이 발생하여 입자가 채우기 시작합니다. 공극이 있고 입자가 더 조밀합니다. 이들은 지면에 닿으면 서로 맞물리며, 형성된 입자 내부에 잔류응력의 일부가 저장되어 입자 간의 결합이 더욱 강해집니다.

성형된 입자를 구성하는 원료가 미세할수록 입자 사이의 충전 정도가 높아지고 접촉이 더 단단해집니다. 입자의 입자 크기가 어느 정도(수백에서 수 미크론) 작을 때, 성형된 입자와 1차 및 2차 입자 내부의 결합력도 변경됩니다. 변화가 일어나고 입자 사이의 분자 인력, 정전기 인력, 액상 접착(모세관력)이 우세해지기 시작합니다.
연구에 따르면 성형된 입자의 불투수성과 흡습성은 입자의 입자 크기와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났습니다. 입자 크기가 작은 입자는 비표면적이 크고, 성형된 입자는 수분을 쉽게 흡수하고 수분을 회복합니다. 작으면 입자 사이의 공극이 채워지기 쉽고 압축성이 커져 성형된 입자 내부의 잔류 내부 응력이 작아져 성형된 입자의 친수성이 약화되고 물의 불투과성이 향상됩니다.

식물 재료의 압축 성형 중 입자 변형 및 결합 형태에 대한 연구에서 입자 기계 엔지니어는 성형 블록 내부 입자의 현미경 관찰 및 입자 2차원 평균 직경 측정을 수행하고 입자 미세 결합 모델을 확립했습니다. 최대 주응력 방향으로 입자가 주변으로 확장되고 입자가 상호 맞물림 형태로 결합됩니다. 최대 주응력 방향으로 갈수록 입자가 얇아지고 플레이크가 되어 입자층이 상호결합 형태로 결합된다.

이러한 결합 모델에 따르면, 바이오매스 원료의 입자가 부드러워질수록 입자의 2차원 평균 직경이 커지기 쉽고, 바이오매스의 압축 성형이 용이해지는 것으로 설명할 수 있다. 식물 재료의 수분 함량이 너무 낮으면 입자가 완전히 확장될 수 없고 주변 입자가 단단히 결합되지 않아 형성될 수 없습니다. 수분 함량이 너무 높으면 입자가 최대 주응력에 수직인 방향으로 완전히 신장되어도 입자가 서로 맞물릴 수는 있지만 원료 중 많은 양의 수분이 압출되어 입자층 사이에 분포되기 때문에, 입자층이 밀착되지 않아 형성이 되지 않습니다.

경험 데이터에 따르면, 특별 임명된 엔지니어는 다이 직경의 1/3 이내에서 원료의 입자 크기를 제어하는 ​​것이 더 좋으며 미세 분말의 함량이 다음보다 높아서는 안 된다는 결론에 도달했습니다. 5%.