Summary

Twin-Screw Extrusieproces om hernieuwbare vezelplaten te produceren

Published: January 27, 2021
doi:

Summary

Er werd een veelzijdig extrusieproces met twee schroeven ontwikkeld om een efficiënte thermomechanochemische voorbehandeling op lignocellulosische biomassa te bieden, wat leidt tot een verhoogde gemiddelde vezelverhouding. Een natuurlijk bindmiddel kan ook continu worden toegevoegd na vezelraffinage, wat leidt tot biogebaseerde vezelplaten met verbeterde mechanische eigenschappen na het hete persing van het verkregen geëxtrudeerde materiaal.

Abstract

Een veelzijdig extrusieproces met twee schroeven om een efficiënte thermomechano-chemische voorbehandeling op lignocellulosische biomassa te bieden voordat het wordt gebruikt als bron van mechanische versterking in volledig biogebaseerde vezelplaten, werd ontwikkeld. Verschillende lignocellulosische gewasbijproducten zijn al met succes voorbehandeld via dit proces, bijvoorbeeld graanrietjes (vooral rijst), korianderstro, shives van oliedoornachtig vlasstro en schors van zowel amarant- als zonnebloemstelen.

Het extrusieproces resulteert in een duidelijke toename van de gemiddelde vezelverhouding, wat leidt tot verbeterde mechanische eigenschappen van vezelplaten. De twin-screw extruder kan ook worden uitgerust met een filtratiemodule aan het einde van de loop. De continue extractie van verschillende chemicaliën (bijv. vrije suikers, hemicelluloses, vluchtige stoffen uit etherische oliefracties, enz.) uit het lignocellulosische substraat en de vezelraffinage kunnen daarom tegelijkertijd worden uitgevoerd.

De extruder kan ook worden gebruikt voor zijn mengcapaciteit: een natuurlijk bindmiddel (bijv. Organosolv lignins, oliecakes op basis van eiwitten, zetmeel, enz.) kan worden toegevoegd aan de geraffineerde vezels aan het einde van het schroefprofiel. De verkregen premix is klaar om te worden gegoten door middel van heet persen, waarbij het natuurlijke bindmiddel bijdraagt aan de cohesie van vezelplaat. Een dergelijk gecombineerd proces in een enkele extruderpass verbetert de productietijd, productiekosten en kan leiden tot een vermindering van de productiegrootte van de installatie. Omdat alle bewerkingen in één stap worden uitgevoerd, wordt vezelmorfologie beter bewaard, dankzij een kortere verblijftijd van het materiaal in de extruder, wat resulteert in verbeterde materiaalprestaties. Een dergelijke extrusieoperatie in één stap kan aan de oorsprong staan van een waardevolle intensivering van het industriële proces.

In vergelijking met commerciële materialen op houtbasis stoten deze volledig biogebaseerde vezelplaten geen formaldehyde uit en kunnen ze verschillende toepassingen vinden, bijvoorbeeld tussencontainers, meubels, huishoudelijke vloeren, rekken, algemene constructie, enz.

Introduction

Extrusie is een proces waarbij een stromend materiaal door een hete matrijs wordt geperst. Extrusie maakt het daarom mogelijk om voorverwarmde producten onder druk te vormen. De eerste industriële single-screw extruder verscheen in 1873. Het werd gebruikt voor de vervaardiging van metalen doorlopende kabels. Vanaf 1930 werd extrusie met één schroef aangepast aan de voedingsmiddelenindustrie om worsten en verleden te produceren. Omgekeerd is de eerste twin-screw extruder voor het eerst gebruikt voor ontwikkelingen in de voedingsmiddelenindustrie. Het verscheen pas in de jaren 1940 op het gebied van synthetische polymeren. Voor dit doel werden nieuwe machines ontworpen en hun werking werd ook gemodelleerd1. Er werd een systeem met co-penetrerende en co-roterende schroeven ontwikkeld, waardoor het mengen en extrusie tegelijkertijd kon worden uitgevoerd. Sindsdien heeft de extrusietechnologie zich voortdurend ontwikkeld door het ontwerpen van nieuwe soorten schroeven. Tegenwoordig maakt de voedingsindustrie uitgebreid gebruik van twin-screw extrusie, hoewel het duurder is dan single-screw extrusie, omdat twin-screw extrusie toegang geeft tot meer uitgewerkte materiaalverwerking en eindproducten. Het wordt met name gebruikt voor extrusie-koken van zetmeelrijke producten, maar ook voor het texturing van eiwitten en de vervaardiging van voeder voor gezelschapsdieren en visvoer.

Meer recentelijk heeft twin-screw extrusie zijn toepassingsgebied uitgebreid tot de thermomechano-chemische fractionering van plantaardig materiaal2,3. Dit nieuwe concept heeft geleid tot de ontwikkeling van echte reactoren die in één stap in staat zijn plantenaangelegenheden te transformeren of te fractioneren, tot de afzonderlijke productie van een extract en een raffinaat door vloeistof/vaste scheiding2,3,4. De werkzaamheden van het Laboratorium voor Agro-industriële Chemie (LCA) hebben de vele mogelijkheden van de twin-screw technologie voor de fractionering en valorisatie van agroresources2,3benadrukt . Enkele voorbeelden zijn: 1) De mechanische persing en/of “groene” oplosmiddelextractie van plantaardige olie5,6,7,8,9,10. 2) De extractie van hemicelluloses11,12, pectines13, eiwitten14,15, en polyfenolische extracten16. 3) De enzymatische afbraak van plantencelwanden voor de productie van bio-ethanol van de tweede generatie17. 4) De productie van biocomposietmaterialen met eiwit18 of polysacharide19 matrices. 5) De productie van thermoplastische materialen door het mengen van granen, en bio-based polyesters20,21. 6) De productie van biocomposieten door het samenstellen van een thermoplastisch polymeer, al dan niet biobased, en plantenvullers22,23. 7) De defibration van lignocellulosic materialen voor het produceren van document pulp13,24,en vezelplaten25,26,27,28,29,30,31,32.

De twin-screw extruder wordt vaak beschouwd als een continue thermo-mechano-chemische (TMC) reactor. Inderdaad, het combineert in een enkele stap chemische, thermische en, ook, mechanische acties. De chemische resulteert in de mogelijkheid om vloeibare reagentia op verschillende punten langs het vat te injecteren. De thermische is mogelijk door de thermische regeling van het vat. Ten slotte hangt de mechanische af van de keuze van de schroefelementen langs het schroefprofiel.

Voor de defibratie van lignocellulosische materialen om vezelplaten te produceren, hebben de meest recente werken rijststro25,28,korianderstro26,29,oliehoudende vlassnuves27 en zonnebloem30,32 en amarant31 schorsen gebruikt. Het huidige belang van lignocellulosische biomassa voor een dergelijke toepassing (d.w.z. mechanische versterking) wordt verklaard door de regelmatige uitputting van bosbronnen die worden gebruikt voor de productie van materialen op basis van hout. Gewasresten zijn goedkoop en kunnen op grote schaal beschikbaar zijn. Bovendien worden huidige houtdeeltjes gemengd met petrochemische harsen die giftig kunnen zijn. Vaak goed voor meer dan 30% van de totale kosten van de huidige commerciële materialen33, dragen sommige harsen bij tot de uitstoot van formaldehyde en verminderen zij de luchtkwaliteit binnenshuis34. De onderzoeksinteresse is verschoven naar het gebruik van natuurlijke bindmiddelen.

Lignocellulosische biomassa bestaat voornamelijk uit cellulose en hemicelluloses en vormt een heterogeen complex. Hemicelluloses zijn geïmpregneerd met lagen lignines die een driedimensionaal netwerk vormen rond deze complexen. Het gebruik van lignocellulosische biomassa voor de vervaardiging van vezelplaten vereist over het algemeen een defibratievoorbehandeling. Hiervoor is het noodzakelijk om de lignines af te breken die cellulose en hemicelluloses beschermen. Mechanische, thermische en chemische35 of zelfs enzymatische36,37,38 voorbehandelingen moeten worden toegepast. Deze stappen verhogen ook de zelfhechting van vezels, wat de productie van bindmiddelloze platen27 kan bevorderen, zelfs als meestal een exogene bindmiddel wordt toegevoegd.

Het primaire doel van voorbehandelingen is het verbeteren van het deeltjesgrootteprofiel van micrometrische vezels. Een eenvoudige slijping biedt de mogelijkheid om de vezelgrootte27,39,40te verminderen. Goedkoop, het draagt bij aan het verhogen van het vezelspecifieke oppervlak. De componenten van de binnenste celwand worden toegankelijker en de mechanische eigenschappen van de verkregen panelen worden verbeterd. De efficiëntie van defibratie wordt aanzienlijk verhoogd wanneer thermomechanische pulp wordt geproduceerd, bijvoorbeeld door vergisting plus defibratie41, uit verschillende pulpprocessen42 of door stoomexplosie43,44,45,46,47. Meer recent heeft LCA een originele voorbehandeling van lignocellulosische vezels ontwikkeld met behulp van twin-screw extrusie25,26,27,28,29,30,31,32. Na TMC-defibratie maakt de extruder ook de homogene dispersie van een natuurlijk bindmiddel in vezels mogelijk. De resulterende premix is klaar om warm te worden geperst in vezelplaten.

Tijdens de defibratie van rijststro werd extrusie met dubbele schroeven vergeleken met een spijsvertering plus defibratieproces25. De extrusiemethode bracht een aanzienlijk lagere kosten aan het licht, d.w.z. negen keer lager dan de pulpmethode. Bovendien wordt de hoeveelheid toegevoegd water verminderd (1,0 maximale vloeistof/vaste verhouding in plaats van 4,0 min met de pulpmethode) en wordt ook een duidelijke toename van de gemiddelde beeldverhouding van geraffineerde vezels (21,2-22,6 in plaats van 16,3-17,9) waargenomen. Deze vezels bieden een sterk verbeterd mechanisch versterkingsvermogen. Dit werd aangetoond voor vezelplaten op basis van rijststro, waarbij zuivere niet-verslechterde lignine (bijv. Biolignine) werd gebruikt als bindmiddel (tot 50 MPa voor buigsterkte en 24% voor diktezwelling na 24 uur onderdompeling in water)28.

De interesse van TMC-defibratie in twin-screw extruder is ook bevestigd met korianderstro26. De beeldverhouding van geraffineerde vezels varieert van 22,9-26,5 in plaats van slechts 4,5 voor eenvoudig gemalen vezels. 100% op koriander gebaseerde vezelplaten werden verkregen door aan de extrusie-geraffineerde rietjes een cake uit het zaad toe te voegen als eiwitbinder (40% in massa). Hun buigsterkte (tot 29 MPa) en vooral hun weerstand tegen water (tot 24% dikte zwelling) werden aanzienlijk verbeterd in vergelijking met panelen gemaakt van eenvoudig gemalen stro. Bovendien stoten deze panelen geen formaldehyde uit en zijn ze bijgevolg milieu- en mensvriendelijker dan vezelplaat met gemiddelde dichtheid (MDF) en spaanplaat29 die klassiek op de markt worden aangetroffen.

Evenzo werden panelen volledig op basis van amarant31 en zonnebloem32, die extrusie-geraffineerde vezels uit schors als versterking en zaadcake als eiwitbinder combineerden, met succes geproduceerd. Ze vertoonden buigsterktes van respectievelijk 35 MPa en 36 MPa. Hun waterbestendigheid bleek echter lager te zijn: respectievelijk 71% en 87% voor diktezwelling. Zelfgebonden panelen op basis van extrusie-geraffineerde shives uit oliehoudende vlasstro kunnen ook worden verkregen27. In dit geval is het de ligneous fractie, vrijgegeven tijdens de twin-screw TMC defibration, die bijdraagt aan de zelfbinding. Verkregen hardboards vertonen echter een lagere mechanische sterkte (slechts 12 MPa buigsterkte) en een zeer hoge dikte zwelling (127%).

Alle hierboven gepresenteerde geëxtrudeerde panelen op basis van vezels kunnen industriële toepassingen vinden en zijn daarom duurzame alternatieven voor de huidige commerciële materialen op basis van hout. Volgens de iso-eisen (International Organization for Standardization)48,49,50zijn hun specifieke toepassingen afhankelijk van hun mechanische en watergevoeligheidskenmerken.

In dit artikel wordt de procedure beschreven om lignocellulosische vezels te extruderen en te verfijnen voordat ze worden gebruikt als mechanische versterking in hernieuwbare platen. Ter herinnering, dit proces vermindert de hoeveelheid water die moet worden toegevoegd in vergelijking met traditionele pulpmethoden, en het verbruikt ook minder energie25. Dezelfde tweeschroefsmachine kan ook worden gebruikt voor het toevoegen van een natuurlijk bindmiddel aan vezels.

Meer specifiek wordt een gedetailleerd overzicht gepresenteerd voor het uitvoeren van de twin-screw extrusie-raffinage van shives uit oleaginous vlas(Linum usitatissimum L.) stro. Het stro dat in deze studie werd gebruikt, werd commercieel verkregen. Het was van de Everest-variëteit en de planten werden in 2018 in het zuidwesten van Frankrijk gekweekt. In dezelfde extruderpas kan ook een geplastificeerde lijnzaadcake (gebruikt als exogene bindmiddel) in het midden van het vat worden toegevoegd en vervolgens intiem worden gemengd met de verfijnde shives langs de tweede helft van het schroefprofiel. Een homogeen mengsel met de vorm van een pluizig materiaal wordt verzameld bij de uitlaat van de machine. De eenstaps TMC-bewerking wordt uitgevoerd met behulp van een proefschaalmachine. Ons doel is om een gedetailleerde procedure te bieden voor de operators om de extrusie-raffinage van shives goed uit te voeren, en vervolgens de caketoevoeging. Na deze bewerking is het verkregen premix klaar voor latere vervaardiging van 100% oleaginous vlasgebaseerde hardboards met behulp van hete persing.

Protocol

1. Bereid de grondstoffen voor Gebruik oliehoudende vlasschaar, die het resultaat is van een voorstadium van mechanische extractie van de bastvezels uit stro in een “all fiber” extractieapparaat51. Gebruik een vibrerende zeef om korte textielvezels te verwijderen die ze nog kunnen bevatten.OPMERKING: Aangezien het verwijderen van deze korte textielvezels moeilijk kan zijn, aarzel dan niet om deze zeefbewerking zo vaak als nodig te herhalen. Hier is het doel om de stroom van de olieho…

Representative Results

Tijdens de vezelraffinage van oleaginous vlas shives met behulp van configuratie (stap 3.1.1), werd water opzettelijk toegevoegd met een vloeistof / vaste verhouding gelijk aan 1,0. Volgens eerdere werken25,26,27behoudt een dergelijke vloeistof / vaste verhouding beter de lengte van de geraffineerde vezels bij de twin-screw extruder-uitlaat dan lagere verhoudingen, wat tegelijkertijd bijdraagt aan een toename van hun gemiddelde …

Discussion

Het hier beschreven protocol beschrijft hoe de extrusie-raffinage van lignocellulosische vezels kan worden verwerkt voordat ze worden gebruikt als mechanische versterking in hernieuwbare platen. Hier is de gebruikte twin-screw extruder een pilot scale machine. Met schroeven met een diameter van 53 mm (D) is het uitgerust met acht modules, elk 4D lang, behalve module 1 met een 8D lengte, overeenkomend met een totale lengte van 36D (d.w.z. 1.908 mm) voor het vat. De lengte is lang genoeg om op het verwerkte materiaal de op…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

geen

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