Summary

Yenilenebilir Fiberboard Üretmek için İki Vidalı Ekstrüzyon Prosesi

Published: January 27, 2021
doi:

Summary

Lignoselülozik biyokütle üzerinde verimli bir termo-mekano-kimyasal ön işlem sağlamak için çok yönlü bir çift vidalı ekstrüzyon işlemi geliştirilmiştir ve bu da ortalama fiber en boy oranının artmasına neden olur. Doğal bir bağlayıcı, fiber rafine edildikten sonra sürekli olarak eklenebilir ve elde edilen ekstrüde malzemenin sıcak preslenilmesinden sonra geliştirilmiş mekanik özelliklere sahip biyo bazlı fiberboardlara yol açabilir.

Abstract

Tamamen biyo-bazlı fiberboardlarda mekanik takviye kaynağı olarak kullanmadan önce lignoselülozik biyokütle üzerinde verimli bir termo-mekano-kimyasal ön işlem sağlamak için çok yönlü bir çift vidalı ekstrüzyon işlemi geliştirilmiştir. Tahıl pipetleri (özellikle pirinç), kişniş samanı, oleaginous keten samanından tüyler ve hem amaranth hem de ayçiçeği saplarının kabuğu gibi çeşitli lignoselülozik mahsul yan ürünleri bu işlemden başarıyla geçmiştir.

Ekstrüzyon işlemi, ortalama fiber en boy oranında belirgin bir artışa neden olur ve fiberboardların mekanik özelliklerinin iyileştirilmesine neden olur. İkiz vidalı ekstrüder, namlunun ucunda bir filtrasyon modülü ile de donatılabilir. Lignoselülozik substrattan çeşitli kimyasalların (örneğin, serbest şekerler, hemiselülozlar, uçucu yağ fraksiyonlarından uçucu maddeler vb.) sürekli çıkarılması ve lif rafine edilmesi aynı anda gerçekleştirilebilir.

Ekstrüder karıştırma yeteneği için de kullanılabilir: vida profilinin sonundaki rafine liflere doğal bir bağlayıcı (örneğin, Organosolv ligninleri, protein bazlı yağ kekleri, nişasta vb.) eklenebilir. Elde edilen premiks, fiberboard uyumuna katkıda bulunan doğal bağlayıcı ile sıcak presleme yoluyla kalıplandırılmaya hazırdır. Tek bir ekstrüder geçişinde böyle bir kombine işlem üretim süresini, üretim maliyetini iyileştirir ve bitkisel üretim boyutunun azalmasına neden olabilir. Tüm işlemler tek bir adımda gerçekleştirildiği için, ekstrüder içindeki malzemenin oturma süresinin azalması sayesinde fiber morfolojisi daha iyi korunur ve bu da gelişmiş malzeme performanslarına neden olur. Bu tür tek adımlı ekstrüzyon işlemi, değerli bir endüstriyel süreç yoğunlaşmasının kökeninde olabilir.

Ticari ahşap bazlı malzemelerle karşılaştırıldığında, bu tamamen biyo bazlı fiberboardlar herhangi bir formaldehit yaymaz ve ara kaplar, mobilya, ev döşemesi, raf, genel inşaat vb.

Introduction

Ekstrüzyon, akan bir malzemenin sıcak bir kalıptan zorlandığı bir işlemdir. Bu nedenle ekstrüzyon, önceden ısıtılmış ürünlerin basınç altında oluşturulmasına izin eder. İlk endüstriyel tek vidalı ekstrüder 1873’te ortaya çıktı. Metalik sürekli kabloların üretimi için kullanılmıştır. 1930’dan itibaren, sosis ve geçmiş üretmek için gıda endüstrisine tek vidalı ekstrüzyon uyarlandı. Tersine, ilk çift vidalı ekstrüder ilk olarak gıda endüstrisindeki gelişmeler için kullanılmıştır. 1940’lara kadar sentetik polimerler alanında görünmedi. Bu amaçla, yeni makineler tasarlanmış ve bunların çalışması da modellenmiştir1. Karıştırma ve ekstrüzyonların aynı anda gerçekleştirilebilmesini sağlayan, birlikte nüfuz eden ve birlikte dönen vidalara sahip bir sistem geliştirildi. O zamandan beri, ekstrüzyon teknolojisi yeni vida türlerinin tasarımı ile sürekli olarak gelişmiştir. Bugün, gıda endüstrisi ikiz vidalı ekstrüzyondan daha pahalı olmasına rağmen, ikiz vidalı ekstrüzyondan daha ayrıntılı malzeme işleme ve nihai ürünlere erişime izin verdiği için ikiz vidalı ekstrüzyondan kapsamlı bir şekilde yararlanmaktadır. Özellikle nişastalı ürünlerin ekstrüzyon-pişirmesi, aynı zamanda proteinlerin dokulanması ve evcil hayvan yemi ve balık yemi üretimi için kullanılır.

Daha yakın zamanda, çift vidalı ekstrüzyon, uygulama alanının bitki maddesi2,3’üntermo-mekano-kimyasal fraksiyonasyonuna genişletildiğini görmüştür. Bu yeni konsept, bir özün ayrı üretimine ve sıvı / katı ayırma ile bir raffinate kadar tek bir adımda tesis meselelerini dönüştürebilen veya fraksiyone edebilen gerçek reaktörlerin geliştirilmesine yol açmıştır2,3,4. Agro-endüstriyel Kimya Laboratuvarı’nda (LCA) yürütülen çalışmalar, agroresources2,3’ünfraksiyonasyonu ve valörizasyonu için çift vida teknolojisinin birden fazla olanaklarını vurgulamıştır. Örneklerden bazıları şunlardır: 1) Bitkisel yağın mekanik presleme ve/ veya “yeşil” çözücü ekstraksiyonu5,6,7,8,9,10. 2) Hemiselülozların ekstraksiyonu11,12, pektinler13, proteinler14,15ve polifenolik özler16. 3) İkinci nesil biyoetanol üretimi için bitki hücre duvarlarının enzymatic bozulması17. 4) Protein18 veya polisakkarit19 matrisli biyokompozit malzemelerin üretimi. 5) Tahıllar ve biyo bazlı polyesterler karıştırılarak termoplastik malzemelerin üretimi20,21. 6) Biyokompozitlerin üretimi termoplastik polimer, biyo bazlı olsun ya da değil ve bitki dolgu maddeleri22,23. 7) Kağıt hamuru13, 24 ve fiberboards 25 , 26 , 27,28,29,30,31,32üretmek için lignoselülozik malzemelerin defibrasyon.

İkiz vidalı ekstrüder genellikle sürekli bir termo-mekano-kimyasal (TMC) reaktörü olarak kabul edilir. Aslında, tek adımlı kimyasal, termal ve ayrıca mekanik eylemlerde birleşir. Kimyasal olan, varil boyunca çeşitli noktalara sıvı reaktifleri enjekte etme olasılığı ile sonuçlanır. Termal olan, namlunun termal regülasyonu nedeniyle mümkündür. Son olarak, mekanik olan vida profili boyunca vida elemanlarının seçimine bağlıdır.

Fiberboard üretmek için lignoselülozik malzemelerin defibrasyon için, en son çalışmalarda pirinç samanı25,28,kişniş samanı26,29, oleaginous keten shives27 ve ayçiçeği30,32 ve amaranth31 kabukları kullanılmıştır. Lignoselülozik biyomasses’in böyle bir uygulama için mevcut ilgisi (yani mekanik takviye), ahşap bazlı malzemeler üretmek için kullanılan orman kaynaklarının düzenli olarak tükenmesi ile açıklanmaktadır. Mahsul kalıntıları ucuzdur ve yaygın olarak bulunabilir. Ek olarak, mevcut ahşap parçacıkları toksik olabilen petrokimyasal reçinelerle karıştırılır. Genellikle mevcut ticari malzemelerin toplam maliyetinin% 30’undan fazlasını oluşturan33, bazı reçineler formaldehit emisyonlarına katkıda bulunur ve iç mekan hava kalitesini düşürür34. Araştırma ilgisi doğal bağlayıcıların kullanımına kaymıştır.

Lignoselülozik biyokütle esas olarak selüloz ve hemiselülozlardan oluşur ve heterojen bir kompleks oluşturur. Hemiselülozlar, bu komplekslerin etrafında üç boyutlu bir ağ oluşturan lignin katmanları ile emprenye edilir. Fiberboard üretimi için lignoselülozik biyokütle kullanımı genellikle bir defibrasyon ön arıtma gerektirir. Bunun için selüloz ve hemiselülozları koruyan ligninleri parçalamak gerekir. Mekanik, termal ve kimyasal35 hatta enzymatic36,37,38 ön işlem uygulanmalıdır. Bu adımlar ayrıca, eksojen bir bağlayıcı en sık eklense bilebağlayıcısız tahtaların üretimini teşvik edebilecek liflerin kendi kendine yapışmalarını da arttırır.

Ön tedavilerin birincil amacı mikrometrik liflerin partikül boyutu profilini iyileştirmektir. Basit bir taşlama, lif boyutunu27,39,40azaltma imkanı sunar. Ucuz, fibere özgü yüzeyi artırmaya katkıda bulunur. İç hücre duvarının bileşenleri daha erişilebilir hale gelir ve elde edilen panellerin mekanik özellikleri iyileştirilir. Bir termo-mekanik hamur üretildiğinde, örneğin sindirim artı defibrasyon 41 , farklı pulping proseslerinden42veya buhar patlaması43 , 44 ,45,46,47ile defibrasyon verimliliği önemli ölçüde artar. Daha yakın zamanda, LCA ikiz vidalı ekstrüzyon 25 , 26 , 27 , 28,29,30,31,32kullanarak lignoselülozik liflerin orijinal bir ön tedavisini geliştirmiştir. TMC defibrasyondan sonra, ekstrüder ayrıca liflerin içindeki doğal bir bağlayıcının homojen dağılımını sağlar. Elde edilen premiks, fiberboardlara sıcak preslenmeye hazırdır.

Pirinç samanının defibrasyon sırasında, ikiz vidalı ekstrüzyon bir sindirim artı defibrasyon işlemi ile karşılaştırıldı25. Ekstrüzyon yöntemi, önemli ölçüde azaltılmış bir maliyeti, yani hamurlamadan dokuz kat daha düşük olduğunu ortaya koydu. Ayrıca ilave su miktarı azaltılır (hamurlama yöntemi ile 4,0 dk yerine 1,0 maks sıvı/katı oran) ve rafine liflerin ortalama en boy oranında (16,3-17,9 yerine 21,2-22,6) net bir artış gözlenmektedir. Bu lifler son derece gelişmiş mekanik güçlendirme kabiliyeti sunar. Bu, saf bozulmamış lignin (örneğin Biolignin) bağlayıcı olarak kullanıldığı pirinç samanı bazlı fiberboardlar için gösterilmiştir (bükülme mukavemeti için 50 MPa’ya kadar ve suya 24 saat daldırmadan sonra kalınlık şişmesi için% 24′ e kadar)28.

TMC defibrasyonunun ikiz vidalı ekstrüdere olan ilgisi kişniş samanı26ile de onaylanmıştır. Rafine liflerin en boy oranı, sadece öğütülmüş lifler için sadece 4,5 yerine 22,9-26,5 arasında değişmektedir. Ekstrüzyon rafine pipetlere protein bağlayıcı olarak tohumdan bir kek eklenerek %100 kişniş bazlı fiberboardlar elde edildi (kütle olarak%40). Bükülme mukavemeti (29 MPa’ya kadar) ve özellikle suya karşı dirençleri (%24’e kadar kalınlık şişmesi), sadece ezilmiş samandan yapılmış panellere kıyasla önemli ölçüde geliştirilmiştir. Ayrıca, bu paneller formaldehit yaymaz ve sonuç olarak, piyasada klasik olarak bulunan orta yoğunluklu fiberboard (MDF) ve sunta29’dan daha çevresel ve insan sağlığı dostudur.

Benzer şekilde, tamamen amaranth31 ve ayçiçeği32,kabuktan ekstrüzyon rafine lifleri takviye olarak ve tohum keki protein bağlayıcı olarak birleştiren paneller başarıyla üretildi. Sırasıyla 35 MPa ve 36 MPa’nın fleksörel güçlerini gösterdiler. Bununla birlikte, su direncinin daha düşük olduğu bulunmuştur: kalınlık şişmesi için sırasıyla% 71 ve% 87. Oleaginous keten samandan ekstrüzyon rafine shives bazlı kendinden bağlı paneller de elde edilebilir27. Bu durumda, kendi kendine bağlanmaya katkıda bulunan, ikiz vidalı TMC defibrasyon sırasında salınan ligneöz fraksiyondur. Bununla birlikte, elde edilen hardboardlar daha düşük mekanik mukavemet (sadece 12 MPa fleksöral mukavemet) ve çok yüksek kalınlıkta şişlik (%127) gösterir.

Yukarıda sunulan tüm ekstrüde fiber bazlı paneller endüstriyel uygulamalar bulabilir ve bu nedenle mevcut ticari ahşap bazlı malzemelere sürdürülebilir alternatiflerdir. Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO) gereksinimlerine göre48,49,50, özel uygulamaları mekanik ve su hassasiyeti özelliklerine bağlı olacaktır.

Bu yazıda, lignoselülozik lifleri yenilenebilir panolarda mekanik takviye olarak kullanmadan önce ekstrüde etme ve rafine etme prosedürü ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Bir hatırlatma olarak, bu işlem geleneksel hamurlama metodolojilerine kıyasla eklenecek su miktarını azaltır ve ayrıca daha az enerji tüketir25. Aynı çift vidalı makine, liflere doğal bir bağlayıcı eklemek için de kullanılabilir.

Daha spesifik olarak, oleaginous keten(Linum usitatissimum L.) samandan bıçakların ikiz vidalı ekstrüzyon-rafine edilmesinin yapılması için ayrıntılı bir anahat sunulmaktadır. Bu çalışmada kullanılan saman ticari olarak elde edildi. Everest çeşidindendi ve bitkiler 2018’de Fransa’nın Güney Batı kesiminde yetiştirildi. Aynı ekstrüder geçişinde, plastikleştirilmiş bir keten tohumu keki (eksojen bağlayıcı olarak kullanılır) namlunun ortasına da eklenebilir ve daha sonra vida profilinin ikinci yarısı boyunca rafine edilmiş tüylere yakından karıştırılabilir. Kabarık bir malzeme şeklinde homojen bir karışım makine çıkışında toplanır. Tek adımlı TMC işlemi pilot ölçekli bir makine kullanılarak gerçekleştirilir. Amacımız, operatörlerin shives ekstrüzyon rafinesini ve ardından kek ilavesini düzgün bir şekilde yürütmeleri için ayrıntılı bir prosedür sağlamaktır. Bu işlemin ardından, elde edilen premiks, sıcak presleme kullanılarak% 100 oleaginous keten bazlı hardboard üretimi için hazırdır.

Protocol

1. Hammaddeleri hazırlayın Bir “tüm fiber” ekstraksiyon cihazında bazt liflerinin samandan mekanik olarak çıkarılmasının bir ön aşamasının sonucu olan oleaginous keten shives kullanın51. Hala içerebilecekleri kısa tekstil liflerini çıkarmak için titreşimli bir elek kullanın.NOT: Bu kısa tekstil elyaflarının çıkarılması zor olabileceğinden, bu eleme işlemini gerektiği kadar tekrarlamaktan çekinmeyin. Burada amaç, ağırlık besleyicinin haznesinde olea…

Representative Results

Konfigürasyon kullanılarak oleaginous keten shives’in lif rafine edilmesi sırasında (adım 3.1.1), su kasıtlı olarak 1.0’a eşit bir sıvı/ katı oranda eklendi. Önceki çalışmalara göre25,26,27, böyle bir sıvı / katı oranı, çift vidalı ekstrüder çıkışındaki rafine liflerin uzunluğunu daha düşük oranlara göre daha iyi korur ve bu da aynı zamanda ortalama en boy oranlarında bir artışa katkıda bul…

Discussion

Burada özetlenen protokol, lignoselülozik liflerin ekstrüzyon-rafine edilmesinin yenilenebilir panolarda mekanik takviye olarak kullanmadan önce nasıl işlenerek işlendiğini açıklar. Burada kullanılan çift vidalı ekstrüder pilot ölçekli bir makinedir. 53 mm çapında (D) vidalarla, 8D’ye sahip modül 1 dışında her biri 4D uzunluğunda sekiz modülle donatılmıştır. namlu için 36D toplam uzunluğa (yani 1.908 mm) karşılık gelen uzunluk. Uzunluğu, işlenmiş malzemeye, lifli katı ile ilave su, ge…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

hiç kimse

Materials

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

References

  1. Martelli, F. G. . Twin-screw extruders: a basic understanding. , (1983).
  2. Evon, P., Vandenbossche, V., Candy, L., Pontalier, P. Y., Rouilly, A. Twin-screw extrusion: a key technology for the biorefinery. Biomass extrusion and reaction technologies: principles to practices and future potential. American Chemical Society, ACS Symposium Series. 1304 (2), 25-44 (2018).
  3. Vandenbossche, V., Candy, L., Evon, P. h., Rouilly, A., Pontalier, P. Y. Extrusion. Green Food Processing Techniques: Preservation, Transformation and Extraction. 10, 289-314 (2019).
  4. Bouvier, J. M., Campanella, O. H. The Generic Extrusion Process IV: Thermomechanical pretreatment and Solid-Liquid Separation. Extrusion Processing Technology: Food and Non-Food Biomaterials. , 351-392 (2014).
  5. Evon, P., Vandenbossche, V., Pontalier, P. Y., Rigal, L. Direct extraction of oil from sunflower seeds by twin-screw extruder according to an aqueous extraction process: feasibility study and influence of operating conditions. Industrial Crops and Products. 26 (3), 351-359 (2007).
  6. Evon, P., Vandenbossche, V., Pontalier, P. Y., Rigal, L. Aqueous extraction of residual oil from sunflower press cake using a twin-screw extruder: feasibility study. Industrial Crops and Products. 29 (2-3), 455-465 (2009).
  7. Evon, P., Amalia Kartika, I., Cerny, M., Rigal, L. Extraction of oil from jatropha seeds using a twin-screw extruder: Feasibility study. Industrial Crops and Products. 47, 33-42 (2013).
  8. Uitterhaegen, E., et al. Extraction of coriander oil using twin-screw extrusion: Feasibility study and potential press cake applications. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 92 (8), 1219-1233 (2015).
  9. Evon, P., et al. The thermo-mechano-chemical twin-screw reactor, a new perspective for the biorefinery of sunflower whole plant: aqueous extraction of oil and other biopolymers, and production of biodegradable fiberboards from solid raffinate. Oilseeds & fats, Crops and Lipids. 23 (5), 505 (2016).
  10. Uitterhaegen, E., Evon, P. Twin-screw extrusion technology for vegetable oil extraction: a review. Journal of Food Engineering. 212, 190-200 (2017).
  11. N’Diaye, S., Rigal, L. Factors influencing the alkaline extraction of poplar hemicelluloses in a twin-screw reactor: correlation with specific mechanical energy and residence time distribution of the liquid phase. Bioresource Technology. 75 (1), 13-18 (2000).
  12. Prat, L., Guiraud, P., Rigal, L., Gourdon, C. A one dimensional model for the prediction of extraction yields in a two phases modified twin-screw extruder. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 41 (9), 743-751 (2002).
  13. Maréchal, V., Rigal, L. Characterization of by-products of sunflower culture: commercial applications for stalks and heads. Industrial Crops and Products. 10 (3), 185-200 (1999).
  14. Colas, D., Doumeng, C., Pontalier, P. Y., Rigal, L. Twin-screw extrusion technology, an original solution for the extraction of proteins from alfalfa (Medicago sativa). Food and Bioproducts Processing. 91 (2), 175-182 (2013).
  15. Colas, D., Doumeng, C., Pontalier, P. Y., Rigal, L. Green crop fractionation by twin-screw extrusion: Influence of the screw profile on alfalfa (Medicago sativa) dehydration and protein extraction. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 72, 1-9 (2013).
  16. Celhay, C., Mathieu, C., Candy, L., Vilarem, G., Rigal, L. Aqueous extraction of polyphenols and antiradicals from wood by-products by a twin-screw extractor: Feasibility study. Comptes Rendus Chimie. 17 (3), 204-211 (2014).
  17. Vandenbossche, V., et al. Suitability assessment of a continuous process combining thermo-mechano-chemical and bio-catalytic action in a single pilot-scale twin-screw extruder for six different biomass sources. Bioresource Technology. 211, 146-153 (2016).
  18. Rouilly, A., Orliac, O., Silvestre, F., Rigal, L. New natural injection-moldable composite material from sunflower oil cake. Bioresource Technology. 97 (4), 553-561 (2006).
  19. Peyrat, E., Rigal, L., Pluquet, V., Gaset, A. Vegetable material from cereal plants and process for making the same. European Patent. , (2000).
  20. Chabrat, &. #. 2. 0. 1. ;., Abdillahi, H., Rouilly, A., Rigal, L. Influence of citric acid and water on thermoplastic wheat flour/poly(lactic acid) blends. I: Thermal, mechanical and morphological properties. Industrial Crops and Products. 37 (1), 238-246 (2012).
  21. Abdillahi, H., Chabrat, &. #. 2. 0. 1. ;., Rouilly, A., Rigal, L. Influence of citric acid on thermoplastic wheat flour/poly(lactic acid) blends. II. Barrier properties and water vapor sorption isotherms. Industrial Crops and Products. 50, 104-111 (2013).
  22. Gamon, G., Evon, P. h., Rigal, L. Twin-screw extrusion impact on natural fibre morphology and material properties in poly(lactic acid) based biocomposites. Industrial Crops and Products. 46, 173-185 (2013).
  23. Uitterhaegen, E., et al. Performance, durability and recycling of thermoplastic biocomposites reinforced with coriander straw. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 113, 254-263 (2018).
  24. Manolas, C., Gaset, A., Jamet, J. P., Rigal, L., N’Diaye, S. Process for depithing pith containing plants, in particular sorghum. European Patent. , (1995).
  25. Theng, D., et al. Comparison between two different pretreatment technologies of rice straw fibers prior to fiberboard manufacturing: twin-screw extrusion and digestion plus defibration. Industrial Crops and Products. 107, 184-197 (2017).
  26. Uitterhaegen, E., et al. Impact of a thermomechanical fiber pre-treatment using twin-screw extrusion on the production and properties of renewable binderless coriander fiberboards. International Journal of Molecular Sciences. 18, 1539 (2017).
  27. Evon, P. h., et al. Production of fiberboards from shives collected after continuous fibre mechanical extraction from oleaginous flax. Journal of Natural Fibers. , (2018).
  28. Theng, D., et al. Production of fiberboards from rice straw thermo-mechanical extrudates using thermopressing: influence of fiber morphology, water addition and lignin content. European Journal of Wood and Wood Products. 77 (1), 15-32 (2019).
  29. Simon, V., et al. VOC and carbonyl compound emissions of a fiberboard resulting from a coriander biorefinery: comparison with two commercial wood-based building materials. Environmental Science and Pollution Research. 27, 16121-16133 (2020).
  30. Verdier, T., et al. Using glycerol esters to prevent microbial growth on sunflower-based insulation panels. Construction Materials. , (2020).
  31. Evon, P. h., et al. Low-density insulation blocks and hardboards from amaranth (Amaranthus cruentes) stems, a new perspective for building applications. 3rd Euromaghreb Conference: Sustainability and Bio-based Materials on the road of Bioeconomy. , (2020).
  32. Labonne, L., Samalens, F., Evon, P. h. Sunflower fiberboards: influence of molding conditions on bending properties and water uptake. 5th International Conference on Structural Analysis of Advanced Materials. , (2021).
  33. Van Dam, J. E. G., Van den Oever, M. J. A., Keijsers, E. R. P. Production process for high density high performance binderless boards from whole coconut husk. Industrial Crops and Products. 20 (1), 97-101 (2004).
  34. Salthammer, T., Mentese, S., Marutzky, R. Formaldehyde in the indoor environment. Chemical Reviews. 110 (4), 2536-2572 (2010).
  35. Zhang, D., Zhang, A., Xue, L. A review of preparation of binderless fiberboards and its self-bonding mechanism. Wood Science and Technology. 49, 661-679 (2015).
  36. Felby, C., Pedersen, L. S., Nielsen, B. R. Enhanced auto adhesion of wood fibers using phenol oxidases. Holzforschung. 51, 281-286 (1997).
  37. Felby, C., Hassingboe, J., Lund, M. Pilot-scale production of fiberboards made by laccase oxidized wood fibers: board properties and evidence for cross-linking of lignin. Enzyme and Microbial Technology. 31 (6), 736-741 (2002).
  38. Felby, C., Thygesen, L. G., Sanadi, A., Barsberg, S. Native lignin for bonding of fiber boards: evaluation of bonding mechanisms in boards made from laccase-treated fibers of beech (Fagus sylvatica). Industrial Crops and Products. 20 (2), 181-189 (2004).
  39. Okuda, N., Sato, M. Manufacture and mechanical properties of binderless boards from kenaf core. Journal of Wood Science. 50, 53-61 (2004).
  40. Velásquez, J. A., Ferrando, F., Salvadó, J. Binderless fiberboard from steam exploded miscanthus sinensis: The effect of a grinding process. Holz als Roh- und Werkstoff. 60, 297-302 (2002).
  41. Theng, D., et al. All-lignocellulosic fiberboard from corn biomass and cellulose nanofibers. Industrial Crops and Products. 76, 166-173 (2015).
  42. Migneault, S., et al. Medium-density fiberboard produced using pulp and paper sludge from different pulping processes. Wood and Fiber Science. 42 (3), 292-303 (2010).
  43. Velásquez, J. A., Ferrando, F., Farriol, X., Salvadó, J. Binderless fiberboard from steam exploded miscanthus sinensis. Wood Science and Technology. 37 (3), 269-278 (2003).
  44. Xu, J., Widyorini, R., Yamauchi, H., Kawai, S. Development of binderless fiberboard from kenaf core. Journal of Wood Science. 52 (3), 236-243 (2006).
  45. Quintana, G., Velásquez, J., Betancourt, S., Gañán, P. Binderless fiberboard from steam exploded banana bunch. Industrial Crops and Products. 29 (1), 60-66 (2009).
  46. Mancera, C., El Mansouri, N. E., Vilaseca, F., Ferrando, F., Salvado, J. The effect of lignin as a natural adhesive on the physico-mechanical properties of Vitis vinifera fiberboards. BioResources. 6 (3), 2851-2860 (2011).
  47. Mancera, C., El Mansouri, N. E., Pelach, M. A., Francesc, F., Salvadó, J. Feasibility of incorporating treated lignins in fiberboards made from agricultural waste. Waste Management. 32 (10), 1962-1967 (2012).
  48. ISO. ISO 16895-1:2008, Wood-based panels – Dry-process fibreboard – Part 1: Classifications. International Organization for Standardization. , (2008).
  49. ISO. ISO 16895-2:2010, Wood-based panels – Dry process fibreboard – Part 2: Requirements. International Organization for Standardization. , (2010).
  50. ISO. ISO 16893-2:2010, Wood-based panels – Particleboard – Part 2: Requirements. International Organization for Standardization. , (2010).
  51. Ouagne, P., Barthod-Malat, B., Evon, P. h., Labonne, L., Placet, V. Fibre extraction from oleaginous flax for technical textile applications: influence of pre-processing parameters on fibre extraction yield, size distribution and mechanical properties. Procedia Engineering. 200, 213-220 (2017).
  52. ISO. ISO 5983-1:2005, Animal Feeding Stuffs – Determination of nitrogen content and calculation of crude protein content – Part 1: Kjeldahl method. International Organization for Standardization. , (2005).
  53. AFNOR. NF EN 312 (2010-11), Particleboards – Specifications. Association Française de Normalisation. , (2010).
  54. ISO. ISO 665:2000, Oilseeds – Determination of moisture and volatile matter content. International Organization for Standardization. , (2000).
  55. ISO. ISO 749:1977, Oilseed residues – Determination of total ash. International Organization for Standardization. , (1977).
  56. Van Soest, P. J., Wine, R. H. Use of detergents in the analysis of fibrous feeds. IV. Determination of plant cell wall constituents. Journal of AOAC International. 50 (1), 50-55 (1967).
  57. Van Soest, P. J., Wine, R. H. Determination of lignin and cellulose in acid detergent fiber with permanganate. Journal of AOAC International. 51 (4), 780-785 (1968).
  58. ISO. ISO 16978:2003, Wood-based panels – Determination of modulus of elasticity in bending and of bending strength. International Organization for Standardization. , (2003).
  59. ISO. ISO 868:2003, Plastics and ebonite – Determination of indentation hardness by means of a durometer (Shore hardness). International Organization for Standardization. , (2003).
  60. ISO. ISO 16260:2016, Paper and board – Determination of internal bond strength. International Organization for Standardization. , (2016).
  61. ISO. ISO 16983:2003, Wood-based panels – Determination of swelling in thickness after immersion in water. International Organization for Standardization. , (2003).

Play Video

Cite This Article
Evon, P., Labonne, L., Khan, S. U., Ouagne, P., Pontalier, P., Rouilly, A. Twin-Screw Extrusion Process to Produce Renewable Fiberboards. J. Vis. Exp. (167), e62072, doi:10.3791/62072 (2021).

View Video