Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Toskrue ekstruderingsprosess for å produsere fornybare fiberplater

Published: January 27, 2021 doi: 10.3791/62072
Automatic Translation
1, 1, 1,2,3, 3, 1, 1
1Laboratoire de Chimie Agro-industrielle (LCA), Université de Toulouse, INRAE, INPT, 2Balochistan University of Information Technology, Engineering and Management Sciences, 3Laboratoire Génie de Production (LGP), Université de Toulouse, INPT

Summary

En allsidig toskrue ekstruderingsprosess for å gi en effektiv termo-mekano-kjemisk forbehandling på lignocellulosisk biomasse ble utviklet, noe som fører til et økt gjennomsnittlig fiberformatforhold. En naturlig bindemiddel kan også tilsettes kontinuerlig etter fiberraffinering, noe som fører til biobaserte fiberplater med forbedrede mekaniske egenskaper etter varm pressing av det oppnådde ekstruderte materialet.

Abstract

En allsidig toskrue ekstruderingsprosess for å gi en effektiv termo-mekano-kjemisk forbehandling på lignocellulosisk biomasse før du bruker den som kilde til mekanisk forsterkning i fullt biobaserte fiberplater ble utviklet. Ulike lignocellulosiske avlinger biprodukter har allerede blitt vellykket forhåndsbehandlet gjennom denne prosessen, for eksempel kornstrå (spesielt ris), korianderstrå, shives fra oleaginøst linstrå og bark av både amaranth og solsikkestenger.

Ekstruderingsprosessen resulterer i en markert økning i gjennomsnittlig fiberproporsjoner, noe som fører til forbedrede mekaniske egenskaper til fiberplater. Den doble skrueekstruderen kan også utstyres med en filtreringsmodul på enden av fatet. Kontinuerlig utvinning av ulike kjemikalier (f.eks. frie sukkerarter, hemicelluloser, volatiler fra essensielle oljefraksjoner, etc.) fra det lignocellulosiske substratet, og fiberraffineringen kan derfor utføres samtidig.

Ekstruderen kan også brukes til blandingsevnen: en naturlig bindemiddel (f.eks. Organosolv lignins, proteinbaserte oljekaker, stivelse, etc.) kan legges til de raffinerte fibrene på slutten av skrueprofilen. Den oppnådde forblandingen er klar til å formes ved varm pressing, med den naturlige bindemiddelet som bidrar til fiberplatesammenheng. En slik kombinert prosess i et enkelt ekstruderpass forbedrer produksjonstiden, produksjonskostnadene og kan føre til reduksjon i anleggets produksjonsstørrelse. Fordi alle operasjonene utføres i et enkelt trinn, er fibermorfologi bedre bevart, takket være redusert oppholdstid for materialet inne i ekstruderen, noe som resulterer i forbedrede materialytelser. En slik ett-trinns ekstruderingsoperasjon kan være opprinnelsen til en verdifull industriell prosessintensivering.

Sammenlignet med kommersielle trebaserte materialer, avgir disse fullt biobaserte fiberplatene ingen formaldehyd, og de kan finne forskjellige bruksområder, for eksempel mellomliggende beholdere, møbler, husgulv, hyller, generell konstruksjon, etc.

Introduction

Ekstrudering er en prosess der et flytende materiale blir tvunget gjennom en varm terning. Ekstrudering tillater derfor forming av forvarmede produkter under trykk. Den første industrielle enkeltskrueekstruderen dukket opp i 1873. Den ble brukt til fremstilling av metalliske kontinuerlige kabler. Fra og med 1930 ble enkeltskrueprofiler tilpasset næringsmiddelindustrien for å produsere pølser og fortid. På den annen side har den første tvillingskrueekstruderen først blitt brukt til utviklingen i næringsmiddelindustrien. Det dukket ikke opp innen syntetiske polymerer før på 1940-tallet. Til dette formål ble nye maskiner designet, og driften ble også modellert1. Et system med kogjennomtrengende og samtidig roterende skruer ble utviklet, slik at blanding og ekstrudering kan utføres samtidig. Siden da har ekstruderingsteknologien utviklet seg kontinuerlig gjennom design av nye typer skruer. I dag gjør næringsmiddelindustrien utstrakt bruk av tvillingskrueprofilering, selv om det er dyrere enn enkeltskrueekstrudering, da tvillingskrueekstrudering gir tilgang til mer forseggjort materialbehandling og sluttprodukter. Det brukes spesielt til ekstruderingskoking av stivelsesholdige produkter, men også teksturering av proteiner og produksjon av kjæledyrmat og fiskefôr.

Mer nylig har tvillingskrue ekstrudering sett sitt bruksområde utvidet til termo-mekano-kjemisk fraksjonering av plantemateriale2,3. Dette nye konseptet har ført til utvikling av reelle reaktorer som er i stand til å transformere eller fraksjonere plantesaker i et enkelt trinn, opp til separat produksjon av et ekstrakt og en raffinat ved flytende / solid separasjon2,3,4. Arbeidet utført ved Laboratoriet for Agro-industriell kjemi (LCA) har fremhevet flere muligheter for tvillingskrueteknologien for fraksjonering og valorisering av agroresources2,3. Noen av eksemplene er: 1) Mekanisk pressing og/eller "grønn" løsningsmiddelutvinning av vegetabilsk olje5,6,7,8,9,10. 2) Utvinning av hemicelluloses11,12,pektiner13,proteiner14,15og polyfenolic ekstrakter16. 3) Den enzymatiske nedbrytningen av plantecellevegger for produksjon av andre generasjons bioetanol17. 4) Produksjon av biokomposittmaterialer med protein18 eller polysakkarid19 matriser. 5) Produksjon av termoplastiske materialer ved blanding av korn og biobaserte polyestere20,21. 6) Produksjon av biokompositter ved å forene en termoplastisk polymer, biobasert eller ikke, og plantefyllere22,23. 7) Defibrering av lignocellulosiske materialer for produksjon av papirmasse13,24og fiberplater25,26,27,28,29,30,31,32.

Den doble skrueekstruderen betraktes ofte som en kontinuerlig termo-mekano-kjemisk (TMC) reaktor. Faktisk kombinerer den i et enkelt trinn kjemiske, termiske og også mekaniske handlinger. Kjemikaliet fører til muligheten for å injisere flytende reagenser i ulike punkter langs fatet. Den termiske er mulig på grunn av den termiske reguleringen av fatet. Til slutt avhenger den mekaniske av valget av skrueelementene langs skrueprofilen.

For defibrering av lignocellulosiske materialer for å produsere fiberplater, har de nyeste verkene brukt risstrå25,28, korianderstrå26,29, oleaginøse lin shives27 samt solsikke30,32 og amaranth31 bjeffer. Den nåværende interessen for lignocellulosiske biomasser for en slik applikasjon (dvs. mekanisk forsterkning) forklares av regelmessig uttømming av skogressurser som brukes til å produsere trebaserte materialer. Beskjæringsrester er billige og kan være allment tilgjengelige. I tillegg blandes nåværende trepartikler med petrokjemiske harpikser som kan være giftige. Ofte står for mer enn 30% av den totale kostnaden for dagens kommersielle materialer33, noen harpikser bidrar til formaldehydutslipp og reduserer innendørs luftkvalitet34. Forskningsinteressen har endret seg til bruk av naturlige bindemidler.

Lignocellulosic biomasse består hovedsakelig av cellulose og hemicelluloses, som danner et heterogent kompleks. Hemicelluloses er impregnert med lag av lignins som danner et tredimensjonalt nettverk rundt disse kompleksene. Bruk av lignocellulosisk biomasse til fremstilling av fiberplater krever generelt en defibrasjonsforbehandling. For dette er det nødvendig å bryte ned lignins som beskytter cellulose og hemicelluloses. Mekanisk, termisk og kjemisk35 eller til og med enzymatisk36,37,38 pre-behandlinger må brukes. Disse trinnene øker også selvadhesjon av fibre, noe som kan fremme produksjon av bindeløse brett27 selv om en eksogen bindemiddel oftest legges til.

Hovedformålet med pre-behandlinger er å forbedre partikkelstørrelsesprofilen til mikrometriske fibre. En enkel sliping gir muligheten til å redusere fiberstørrelsen27,39,40. Billig, det bidrar til å øke den fiberspesifikke overflaten. Komponentene i den indre celleveggen blir mer tilgjengelige og de mekaniske egenskapene til de oppnådde panelene forbedres. Effektiviteten av defibrasjon økes betydelig når en termomekanisk masse produseres, for eksempel ved fordøyelse pluss defibrasjon41, fra forskjellige pulping prosesser42 eller ved dampeksplosjon43,44,45,46,47. Mer nylig har LCA utviklet en original forbehandling av lignocellulosic fibre ved hjelp av twin-skrue ekstrudering25,26,27,28,29,30,31,32. Etter TMC-defibrering muliggjør ekstruderen også homogen dispersjon av en naturlig bindemiddel inne i fibre. Den resulterende premixen er klar til å bli varmpresset inn i fiberplater.

Under defibrasjon av risstrå ble tvillingskrue ekstrudering sammenlignet med en fordøyelse pluss defibrasjonsprosess25. Ekstruderingsmetoden viste en betydelig redusert kostnad, det vil si ni ganger lavere enn pulping. Videre reduseres mengden tilsatt vann (1,0 maks væske / fast forhold i stedet for 4,0 min med pulping-metoden), og en klar økning i gjennomsnittlig sideforhold for raffinerte fibre (21,2-22,6 i stedet for 16,3-17,9) observeres også. Disse fibrene presenterer svært forbedret mekanisk styrkingsevne. Dette ble demonstrert for ris halmbaserte fiberplater, der ren ikke forverret lignin (f.eks. Biolignin) ble brukt som bindemiddel (opptil 50 MPa for bøyestyrke og 24% for hevelse i tykkelsen etter 24 timers nedsenking i vann)28.

Interessen for TMC-defibrasjon i tvillingskrue ekstruder er også bekreftet med koriander halm26. Sideforholdet til raffinerte fibre varierer fra 22,9-26,5 i stedet for bare 4,5 for bare jordfibre. 100% korianderbaserte fiberplater ble oppnådd ved å legge til ekstruderings-raffinerte sugerør en kake fra frøet som proteinperm (40% i masse). Deres fleksible styrke (opptil 29 MPa) og spesielt deres motstand mot vann (opptil 24% hevelse i tykkelsen) ble betydelig forbedret sammenlignet med paneler laget av bare knust halm. Videre avgir disse panelene ikke formaldehyd, og som en konsekvens er de mer miljøvennlige og helsevennlige enn fiberplate med middels tetthet (MDF) og sponplater29 klassisk funnet i markedet.

På samme måte ble paneler helt basert på amaranth31 og solsikke32, som kombinerer ekstruderingsforedlede fibre fra bark som forsterkning og frøkake som proteinperm, vellykket produsert. De viste henholdsvis fleksurale styrker på henholdsvis 35 MPa og 36 MPa. Imidlertid ble vannmotstanden funnet å være lavere: henholdsvis 71% og 87%, for hevelse i tykkelsen. Selvbundne paneler basert på ekstruderingsforedlet shives fra oleaginøst linstrå kan også fås27. I dette tilfellet er det den store brøkdelen, utgitt under tvillingskruen TMC-defibrasjon, som bidrar til selvbindingen. Imidlertid viser hardboards oppnådd en lavere mekanisk styrke (bare 12 MPa flexural styrke), og svært høy tykkelse hevelse (127%).

Alle de ekstruderte fiberbaserte panelene som presenteres ovenfor, kan finne industrielle anvendelser og er derfor bærekraftige alternativer til dagens kommersielle trebaserte materialer. I henhold til International Organization for Standardization (ISO) krav48,49,50, vil deres spesifikke applikasjoner avhenge av deres mekaniske og vannfølsomhetsegenskaper.

I dette papiret er prosedyren for å ekstrudere og raffinere lignocellulosiske fibre før du bruker dem som mekanisk forsterkning i fornybare brett, beskrevet i detalj. Som en påminnelse reduserer denne prosessen mengden vann som skal legges til i forhold til tradisjonelle pulpingmetoder, og det er også mindre energikrevende25. Den samme tvillingskruemaskinen kan også brukes til å legge til en naturlig bindemiddel til fibre.

Mer spesifikt presenteres en detaljert disposisjon for å gjennomføre twin-skrue ekstrudering-raffinering av shives fra oleaginøs lin (Linum usitatissimum L.) halm. Halmen som ble brukt i denne studien ble kommersielt oppnådd. Det var fra Everest-sorten, og plantene ble dyrket i den sørvestlige delen av Frankrike i 2018. I samme ekstruderpass kan en plastisert linkake (brukt som eksogen bindemiddel) også tilsettes midt på fatet, og deretter blandes intimt til de raffinerte shives langs andre halvdel av skrueprofilen. En homogen blanding som har form av et mykt materiale samles ved maskinutløpet. Ett-trinns TMC-operasjonen utføres ved hjelp av en pilotvektmaskin. Vårt mål er å gi en detaljert prosedyre for operatørene å gjennomføre riktig ekstruderingsraffinering av shives, og deretter kaketillegget. Etter denne operasjonen er den oppnådde premixen klar for etterfølgende produksjon av 100% oleaginøse linbaserte hardboards ved hjelp av varmpressing.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Forbered råvarene

  1. Bruk oleaginøse lin shives, som er et resultat av en foreløpig fase av mekanisk utvinning av bastfibrene fra halm i en "all fiber" ekstraksjonsenhet51. Bruk en vibrerende sil for å fjerne korte tekstilfibre som de fortsatt kan inneholde.
    MERK: Siden fjerning av disse korte tekstilfibrene kan være vanskelig, ikke nøl med å gjenta denne sikteoperasjonen så mange ganger som nødvendig. Her er målet å forbedre strømmen av den oleaginøse lin shives i beholderen til vektmateren, og derfor lette doseringen før de introduksjonen i tvillingskrueekstruderen.
  2. Bruk en plastisert linkake, oppnådd ved avstrukturering / plastisering av proteinene i henhold til metodikken beskrevet av Rouilly et al.18.
    MERK: Ved å gjøre det viser proteinene bedre termoplastiske og selvklebende evner.
  3. Grind agro-granulatene av plastisert linkake ved hjelp av en hammermølle utstyrt med et 1 mm rutenett, og sikt deretter det slipte materialet som er oppnådd for å beholde bare partiklene mindre enn 500 μm.

2. Kontroller at de konstante vektmaterne og stempelpumpen fungerer som de skal

  1. For strømningshastighetene som operatøren arbeider med under produksjonen, valgt for å unngå tilstopping av maskinen (15 kg / t for oleaginøse lin shives (OFS), og fra 1,50 kg / t til 3,75 kg / t for plastisert linkake), kontroller korrespondansen mellom den angitte verdien som er angitt til de to konstante vektmaterne og de solide strømningshastighetene som virkelig er fordelt på disse doseringsenhetene.
    MERK: Den faktiske solide strømningshastigheten bestemmes eksperimentelt ved å veie massen av den faste fordelingen av den konstante vektmateren i en kjent tidsperiode (5 min). Hvis det er et betydelig avvik mellom den innstilte verdien og den faktiske målte strømningshastigheten, kan dette indikere en funksjonsfeil i veiemateren. For å unngå dette, bør hele doseringsenheten rengjøres grundig, med særlig vekt på området der veieenheten er plassert. Faktisk er årsaken til denne typen funksjonsfeil svært ofte en dårlig rengjøring av enheten, da spor av tidligere brukte faste stoffer finnes i de minste hjørnene av doseringsenheten. Hvis problemet vedvarer, vil det da være nødvendig å sjekke riktig målegivning av selve balansen og om nødvendig kalibrere den på nytt.
  2. Kalibrer stempelpumpen for å etablere en sammenheng mellom motorens elektriske kraft og den faktiske vannstrømningshastigheten som fordeles av pumpen.
    MERK: For hver testede elektriske effekt bestemmes den faktiske vannstrømningshastigheten eksperimentelt ved å veie massen av vannet som fordeles av stempelpumpen i en kjent tidsperiode (5 min). Fem forskjellige elektriske krefter testes for å tegne kalibreringskurven. Den høyeste elektriske effekten som testes er valgt slik at den gir en høyere vannstrømningshastighet enn den som ble valgt under produksjonen.
  3. Når kalibreringen av pumpen er utført, må du kontrollere vannstrømningshastigheten der operatøren arbeider under produksjonen (15 kg / t for å unngå tilstopping av maskinen mens du bevarer lengden på ekstruderingsraffinerte fibrene) korrespondansen mellom den innstilte verdien gitt til stempelpumpen for motorkraften og vannstrømningshastigheten som faktisk er fordelt.

3. Forbered ekstruderen med to skruer

  1. Ordne ekstrudermodulene med to skruer riktig (AB1-GG-8D-, FER- og ABF-typer) ved å koble dem til etter hverandre (ved hjelp av to halvklemmer) i riktig rekkefølge i henhold til maskinkonfigurasjonen som skal brukes:
    1. Definer konfigurasjonen som bare fiberfibrasjonen finner sted for (Figur 1A).
    2. Du kan også definere konfigurasjonen som fullføres med tillegg av den naturlige dokumentordneren (Figur 1B).
      MERK: For begge konfigurasjoner brukes den første modulen til innføring av oleaginøse lin shives. Dette er en type AB1-GG-8D-modul, som har en 8D- lengde, D som tilsvarer skruediameteren (dvs. 53 mm). Den store øvre åpningen av denne modulen er først og fremst ment å lette innføringen av shives. Modulene 2 til 8 er temperaturkontrollerte. De er lukkede moduler (type FER), unntatt modul 5 i tilfelle konfigurasjon (trinn 3.1.2), som er av ABF-type (dvs. modul utstyrt med en sideåpning for å sikre tilkoblingen av sidemateren som brukes til å tvinge innføringen av den plastiserte linkaken inne i hovedfatet). Sidemateren består av to koroterende og ko-gjennomtrengende arkimedeanske skruer med konstant tonehøyde og konjugert profil.
  2. Plasser vanninntaksrøret sidelengs på slutten av modul 2 for å koble stempelpumpen til maskinen.
  3. Sett til side skrueelementene (Figur 2) som trengs for å sette opp skrueprofilen, enten den som brukes til konfigurasjon (trinn 3.1.1) eller den som brukes til konfigurasjon (trinn 3.1.2) (Figur 3).
    MERK: Kontroller at dette er de riktige skrueelementene ved å kontrollere typen (T2F, C2F, C1F, CF1C, BB eller INO0), lengde, tonehøyde (for transport- og omvendte skrueelementer) og deres svimlende vinkel (for BB-blandeblokkene).
  4. Sett opp skrueprofilen (Figur 3) ved å sette inn skrueelementene langs de to splinede akslene, fra det første paret til det siste.
    MERK: Skrueprofilene som brukes til de to testede konfigurasjonene, er forskjellige og begge er et resultat av tidligereoptimalisering 25,26,27.
  5. Når du monterer skrueprofilen, må du sørge for at gjengene på skrueelementene som nettopp er satt inn på de splinede akslene, alltid er helt på linje med de tidligere monterte elementene.
  6. Når hele skrueprofilen er montert, skru for hånd skruepunktene på enden av de to akslene, lukk maskinens fat helt og stram deretter de to skruepunktene til tiltrekkingsmomentet anbefalt av produsenten (30 daN m for tvillingskrueekstruderen som brukes i denne studien) ved hjelp av en momentnøkkel.
  7. Når sylinderen på maskinen er delvis gjenåpnet, det vil si med akslene trukket inn i fatet over en avstand på ca. 1D, dreier du skruene med lav hastighet (maks. 25 o/min) for å sikre at hele skrueprofilen er riktig montert.
    MERK: Ved feil installasjon av skrueelementene (f.eks. feiljusteringen for en av dem), vil akselerert slitasje på skrueelementene uunngåelig bli observert. Når du tester rotasjonen av begge akslene med maskinens tønne nesten helt åpen, resulterer dette i at akslene berører hverandre på punktet av det feilplasserte skrueelementet.
  8. Lukk maskinens tønne helt slik at begge akslene er helt fanget inne i fatet.
  9. Når fatet er lukket, klem det til maskinen med halve klemmer, og sørg ved hjelp av en nivåtester at fatet er helt horisontalt.
    MERK: Hvis sylinderen på dobbeltskrueekstruderen ikke er helt horisontal, kan dette føre til for tidlig slitasje ved slitasje på skrueelementene og/eller de indre veggene på fatet.
  10. Plasser periferiutstyret (vektmaterne for de to faste stoffer som skal innføres, og stempelpumpen for vannet som skal injiseres) på de nødvendige stedene langs fatet: over modul 1 for materen som brukes til de oleaginøse lin shives, over beholderen på sidemateren (selv koblet lateralt til modul 5) for den som brukes til plastisert linkake (konfigurasjonsdeksel (trinn 3.1.2) , og på slutten av modul 2 for vanninjeksjonen.

4. Utfør ekstruderingsbehandling med to skruer i henhold til konfigurasjon (trinn 3.1.1) eller konfigurasjon (trinn 3.1.2)

  1. Fra tilsyn av maskinen, skriv inn de innstilte temperaturene til hver av modulene og start temperaturkontrollen på fatet: for konfigurasjon (trinn 3.1.1), 25 °C for fôringsmodulen (modul 1) og 110 °C for følgende; for konfigurasjon (trinn 3.1.2), 25 °C for modul 1, 110 °C for raffineringssonen (modul 2 til 4) og 80 °C for forblandingen (moduler 5 til 8).
    MERK: Tønnens temperaturkontroll utføres separat fra en modul til en annen ved (i) oppvarming med to resistive halvklemmer festet rundt hver modul, og (ii) kjøling ved å sirkulere kaldt vann inne i modulen. En 25 °C er privilegert for fôringsmodulen. For en effektiv raffinering av fibrene foretrekkes en temperatur på 110 °C. En temperatur på 80 °C er tilstrekkelig for forblanding. Siden raffinerings- og forblandingssonene begge er plassert langs flere moduler, tilordnes alle moduler i samme sone samme innstilte temperatur.
  2. Vent på stabiliteten til de målte temperaturene og sørg for at disse temperaturene er lik de innstilte punktene.
    MERK: De målte temperaturene er gitt på maskinens kontrollpanel. For å sikre en ny kontroll av disse temperaturene, er det også mulig å måle dem med et infrarødt termometer på nivået av hver modul langs fatet.
  3. Drei skruene langsomt (dvs. maks. 50 o/min).
    MERK: For tidlig slitasje på skrueelementene og de indre veggene på fatet kan oppstå hvis skruene dreier for raskt mens maskinen er tom.
  4. Mate forsiktig tvillingskrueekstruderen med vann (5 kg / t strømningshastighet).
  5. Vent i rundt 30 s til vannet kommer ut på slutten av fatet.
  6. Begynn deretter å introdusere de oleaginøse lin shives i modul 1 med en 3 kg / t strømningshastighet, og vent (i rundt 1 min) for at det faste skal begynne å komme ut av ekstruderen.
  7. Gradvis øke (minst i tre påfølgende trinn) skruens hastighet, deretter vannstrømningshastigheten og til slutt shives strømningshastigheten til de ønskede innstilte punktene er nådd: henholdsvis 150 rpm, 15 kg / t og 15 kg / t (Tabell 1).
    MERK: Disse settpunktene ble bestemt i tidligere studier og skyldes optimalisering av prosessen25,26,27.
  8. Vent på maskinenstabilisering ved å følge utviklingen av den elektriske strømmen som motoren bruker over tid (variasjon av den elektriske strømmen ikke mer enn 5% fra gjennomsnittsverdien på 125 A).
    MERK: Stabiliseringstiden er vanligvis i området 10 til 15 min.
  9. For konfigurasjon (trinn 3.1.2) begynner du å introdusere den plastiserte linkaken i 0,50 kg / t når maskinen har stabilisert seg i amperasje etter shives og vanntilsetning til de ønskede settverdiene. Deretter øker du strømningshastigheten til den plastiserte linkaken i minst tre påfølgende trinn opp til ønsket settpunkt (fra 1,50 kg/ t til 3,75 kg / t, som tilsvarer verdier mellom 10% og 25% etter masse i forhold til shives) (Tabell 1).
  10. Når den elektriske strømmen som forbrukes av ekstrudermotoren med tvillingskrue er helt stabil, må du sørge for at temperaturprofilen som måles langs fatet, er i samsvar med de innstilte verdiene gitt av operatøren, og deretter begynne å ta prøver av de ekstruderte shives for konfigurasjon (trinn 3.1.1) eller premixen for konfigurasjon (trinn 3.1.2) ved utløpet.
    MERK: For ikke å tette enheten, må motorens strøm alltid holde seg under grenseverdien (dvs. 400 A for pilotskalaens dobbeltskrueekstruder som brukes i denne studien). Det bør derfor kontrolleres at denne grenseverdien ikke nås i hele opptrappingsfasen og under prøvetaking. Under produksjonen, hvis maskinens kjølesystem ikke er i stand til å opprettholde temperaturen på minst en modul til den innstilte verdien, kan dette være konsekvensen av en upassende skrueprofil (dvs. for restriktive skrueelementer på dette stedet), noe som forårsaker lokal selvoppvarming av det behandlede materialet. Det er da nødvendig å sørge for, for eksempel ved hjelp av en termogravimetrisk analyse (TGA) av det faste som behandles, at denne temperaturen ikke forårsaker fiberforringelse.
  11. Under hele prøvetakingsprosessen må du sørge for at maskinmatingen er problemfri ved regelmessig å kontrollere effektiv innførsel av faste stoffer og vann i maskinens fat.
    MERK: En stabil strømstyrke av strømmen som trekkes av motoren til tvillingskrueekstruderen i løpet av hele prøvetiden, er en bekreftelse på en stabil fôring av maskinen.
  12. På slutten av produksjonen, slå av de to faste doseringsenhetene og stempelpumpen.
  13. Tøm maskinen samtidig som du gradvis reduserer rotasjonshastigheten til skruene til 50 o/min.
  14. Når ingenting kommer ut av tønneenden, rengjør innsiden av fatet på tvillingskrueekstruderen med rikelig med vann, introdusert i stort overskudd fra modul 1, mens skruene fortsatt roterer ved 50 rpm. Tilsett vann til de faste rester forsvinner helt ved utløpet av fatet. Stopp deretter rotasjonen av skruene og slå av maskinens varmekontroll.

5. Tørk og kondisjoner de resulterende ekstrudatene (dvs. ekstruderings-raffinerte shives eller premix)

  1. Når ekstruddatene ikke skal formes til fiberplater umiddelbart etter ekstruderingsprosessen med tvillingskrue, tørker du dem med en varm luftstrøm til en fuktighet mellom 8% og 12% før kondisjonering. Til dette formål, bruk en enkel ventilert ovn eller, i tilfelle store mengder ekstrudering som skal tørkes, en kontinuerlig belttørker.
    MERK: Med slik fuktighet kan ekstrudater kondisjoneres uten risiko for sopp- eller muggvekst over tid. Emballasjen skal utføres i perfekt forseglede plastposer, som skal lagres på et tørt sted.
  2. Tørk ekstrudatene med varm luftstrøm til en fuktighet mellom 3% og 4% når fiberplatestøping finner sted umiddelbart etter ekstruderingsprosessen med tvillingskrue.
    MERK: Tidligere studier viste at et fuktighetsinnhold på 3% til 4% av det faste som skal trykkes varmt, er ideelt for å begrense avgassingsfenomener på slutten av støping. Når det oppstår og det ikke styres, kan avgassing generere feil (f.eks. blemmer eller sprekker) inne i fiberplaten, og disse feilene har en negativ innvirkning på den mekaniske motstanden26,27,31,32. Når varmpressing utføres etter at ekstrudatene er lagret i lufttette plastposer med et fuktighetsinnhold på 8% til 12%, bør de tørkes videre, det vil si opptil 3% -4%, før støping.

6. Form fiberplatene ved å trykke varmt

MERK: Driftsforholdene for varmpressing er valgt på grunnlag av tidligere studier26,27,31,32.

  1. Forvarm formen. Plasser deretter det faste materialet som skal varmes opp inne i formen. Til slutt, forvarm dette faste materialet i 3 minutter før du påfører trykket.
    MERK: For alle produserte fiberplater representerer andelen shives i blandingen som skal støpes en masse på 100 g når formen som brukes er firkantet i form og med 15 cm sider.
  2. Påfør et trykk på 30 MPa med rå shives, og 10 MPa, 20 MPa eller 30 MPa med de ekstruderte (Tabell 2).
  3. Sett formtemperaturen til 200 °C.
    MERK: Fordi temperaturen i stor grad påvirker kvaliteten (spesielt bøyeegenskapene) til brettene som er oppnådd9,26,27,28,31,32, er det viktig å sjekke muggtemperaturen med et infrarødt termometer på både mannlige og kvinnelige deler.
  4. Sett støpetiden til 150 s.
  5. Produksjon av forskjellige fiberplater med forskjellig innhold av plastisert linkake (fra 0% til 25%) ved hjelp av ekstruderings-raffinerte fibre oppnådd gjennom dobbeltskrueekstrudering via konfigurasjon (trinn 3.1.1) eller en av de tre premixene oppnådd via konfigurasjon (trinn 3.1.2) (Tabell 1 og Tabell 2).
  6. Som referanser, også produsere to ekstra fiberboards basert på rå OFS, en uten tilsetning av eksogen bindemiddel (bordnummer 11) og den andre med tillegg av 25% (w / w) av plasticized linfrø kake (bord nummer 12) (Tabell 2).
    MERK: For disse to brettene er støpeforholdene de samme, det vil si 200 °C for formtemperaturen, 150 s for støpetiden og 30 MPa for det påførte trykket.

7. Tilstand og karakterisere fiberboards

  1. Når fiberplatene er produsert, plasser dem i et klimakammer ved 60% relativ fuktighet og 25 °C til en konstant vekt oppnås.
    MERK: Fiberplatene vil da bli kondisjonert og stabilisert når det gjelder fuktighet.
  2. Når de er likevektet, kutt fiberplatene i testprøver.
    MERK: Det mest egnede verktøyet for kutting av fiberplater er en vertikal båndsag.
  3. Fra testprøvene, fortsett med karakteriseringen av fiberplatene ved hjelp av standardiserte tester for bøyeegenskaper (ISO 16978:2003-standard), Shore D-overflatehardhet (ISO 868:2003-standard), intern bindingsstyrke (ISO 16260:2016-standard) og vannfølsomhet etter nedsenking i vann i 24 timer (ISO 16983:2003 standard).
  4. Sammenlign egenskapene målt for fiberboards med anbefalingene fra den franske standarden dedikert til spesifikasjonene for sponplater (NF EN 312) for å bestemme deres mulige bruksområder.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Under fiberraffinering av oleaginøse lin shives ved hjelp av konfigurasjon (trinn 3.1.1), ble vann bevisst tilsatt med et flytende / fast forhold lik 1,0. Ifølge tidligere arbeider25,26,27, bevarer et slikt flytende / solid forhold bedre lengden på de raffinerte fibrene ved dobbeltskrueekstruderuttaket enn lavere forhold, noe som samtidig bidrar til en økning i gjennomsnittlig størrelsesforhold. Videre er mengden vann som tilsettes lav nok til å eliminere enhver risiko for tilstopping av maskiner. I fravær av "fritt" vann (dvs. vann som ville ha blitt tilsatt i overkant, og en del som ikke ville ha blitt absorbert av fibrene), var det derfor ikke nødvendig å plassere en filtreringsmodul på slutten av defibrasjonssonen. Etter ekstruderingsraffineringsbehandlingen ble den kjemiske sammensetningen av ekstruderings-raffinerte fibre bestemt (Tabell 3). Logisk sett, i fravær av væskeekstraktgenerering under ekstruderingsraffineringsbehandlingen, ble det ikke observert noen signifikant forskjell i kjemisk sammensetning mellom de rå shives og de ekstruderte. Når det gjelder utseende, har ekstruderings-raffinerte fibre form av et mykt materiale (Figur 4, nederst til venstre). Dette betyr at ekstruderingsprosessen, spesielt den høye skjærhastigheten som brukes, bidrar til en modifikasjon av lin shives-strukturen. Dette ble først bekreftet av de lavere tilsynelatende og tappede tetthetene til de ekstruderte shives sammenlignet med verdiene oppnådd med rå shives (Tabell 4). Den morfologiske analysen av fibrene bekreftet også denne første observasjonen, da en svært betydelig økning i deres sideforhold også observeres ved hjelp av en fibermorfologianalyseenhet (Tabell 5).

Når du vurderer bindeløse brett fra oleaginøse lin shives støpt ved hjelp av varm pressing, TMC defibring pre-behandling ved hjelp av twin-skrue ekstrudering i henhold til konfigurasjon (trinn 3.1.1) er av åpenbar interesse. Faktisk foregår en separasjon av lignins fra cellulose og hemicelluloses inne i ekstruderte shives. Under varm pressing kan lignins dermed enkelt mobiliseres og brukes som en naturlig bindemiddel. I tillegg, med et høyere gjennomsnittlig fiberproporsjoner enn for rå shives, er partikkelstørrelsesprofilen til ekstruderingsraffinerte fibre gunstigere når det gjelder deres ytelse for mekanisk forsterkning. Dette betyr at brett laget av ekstruderte fibre alene (brettnummer 1, 3 og 7), det vil si uten tilsetning av plastisert linkake som ekstern bindemiddel, ikke bare er alle tre sammenhengende, men fremfor alt til stede betydelig forbedrede bruksegenskaper i forhold til brettet oppnådd ved å trykke på rå shives (bordnummer 11) (Tabell 6). Selv om brett nummer 1 fra de ekstruderte shives er varmpresset med et trykk på bare 10 MPa, er det enda betydelig bedre fra det mekaniske synspunktet enn brett nummer 11, som er støpt fra rå shives, men med en trykkverdi tre ganger høyere (30 MPa). Fordelene ved forbehandling i tvillingskrueekstruderen for etterfølgende mobilisering av ligninene som intern bindemiddel på den ene siden, og for å øke det gjennomsnittlige fiberproporsjonsforholdet på den annen side, er dermed tydelig demonstrert. En sammenligning av bruksegenskapene til bordnummer 1, 3 og 7 viser også de gunstige effektene av høyere anvendt trykk under støping på disse egenskapene, enten det er den fleksible styrken, Shore D-overflatehardheten eller vannmotstanden til materialet etter nedsenking. Etter hvert som trykket øker, fremmes mobiliseringen av den ligninbaserte bindemiddelet27. I den smeltede fasen reduseres viskositeten, og fukting av fibrene er optimalisert.

Ved hjelp av konfigurasjon (trinn 3.1.2), når shives ble trosset, ble den plastiserte linkaken også lagt direkte inn i tvillingskrueekstruderen og intimt blandet med de raffinerte fibrene i andre halvdel av skrueprofilen. Den plastiserte linkaken ble tilsatt i innhold mellom 10% og 25% (Tabell 1). Intim blanding ble oppnådd takket være bruk av to påfølgende serier av galle padler (BB elementer), montert i forskjøvet rader (90°). Disse er plassert på modulnivå 7 og 8 (figur 3). Når den plastiserte linkaken tilsettes, den observerte økningen av totalt spesifikt energiforbruk er svært liten til tross for en høyere fylling av maskinen: 1,35 ± 0,04 kW t/kg tørrstoff maks i stedet for 1,28 ± 0,05 kW t/kg tørrstoff ved konfigurasjon (trinn 3.1.1) som shives er defibrated men uten tillegg av eksogene binders. CF1C omvendte skrueelementer som brukes til shives defibration er derfor de mest restriktive elementene i skrueprofilen. Blandesonen til de raffinerte fibrene og linkaken bidrar derfor i liten grad til økningen i maskinens samlede energiforbruk.

Tilsetningen av den plastiserte linkaken til ekstruderingsforede fibre resulterer i en premix beriket med naturlig bindemiddel, som må tørkes til et fuktighetsinnhold på mellom 3% og 4% før støping. Samlet sett øker dette tillegget de fleksible egenskapene til fiberplatene som er oppnådd (Tabell 6). For et påført trykk på 10 MPa fører tilsetningen av 25% linkake til en 15% økning i materialets fleksible styrke (sammenligning av brettnummer 1 og 2). For et dobbelt trykk (20 MPa) observeres en økning på 25% når 10% linbasert bindemiddel tilsetts (bordnummer 4) og den stiger til 53% når 17,5% av denne bindemiddelet tilsetts (bordnummer 5). Til slutt, for det høyeste formingstrykket (30 MPa), er den relative økningen i bøyestyrke maksimal (+12%) når 10% linkake tilsettes (sammenligning av brettnummer 7 og 8).

Samtidig er Shore D-overflatehardheten og vannmotstanden til fiberplatene etter nedsenking i stor grad uavhengig av det plastiserte linkakeinnholdet i forblandingen. Anvendelsen av et trykk på minst 20 MPa under varmpressing er fortsatt ledsaget av en reduksjon i hevelse i tykkelsen, uavhengig av det eksogene bindemiddelinnholdet. Under slike formingsforhold øker tettheten av hardboards. Deres indre porøsitet reduseres deretter, og spredningen av vann inne i materialet under nedsenking reduseres dermed.

Rollen som eksogen bindemiddel spilt av linkaken i premixen er dermed bekreftet og forklart av tilstedeværelsen av et betydelig innhold (estimert til 40,5% av sin tørre masse52) proteiner med plast- og limadferd. Denne rollen bekreftes også når den oleaginøse linproteinbaserte bindemiddelet legges til de rå shives. Faktisk, med 25% av denne bindemiddelet (tilfelle av brett nummer 12), har brettet oppnådd (Figur 4, øverst til høyre) en fleksibel styrke på 10,6 MPa i stedet for bare 3,6 MPa uten bindemiddel (bordnummer 11). Imidlertid har dette panelet en lavere bøyestyrke enn alle de som er basert på ekstruderings-raffinerte fibre, noe som illustrerer den essensielle rollen som TMC-forbehandlingen av shives spiller.

Takket være den kombinerte virkningen av defibrasjon av shives og tillegg av en eksogen bindemiddel i samme tvillingskrueenhet, oppnås fiberplater med en bøyestyrke på rundt 23 til 25 MPa. Som et eksempel, med tilsetning av 25% plastisert linkake til forblanding og varm pressing av sistnevnte ved å påføre et 30 MPa-trykk, viser det tilsvarende fiberplaten (bordnummer 10) en bøyestyrke på 24,1 MPa, en flexural modulus på 4,0 GPa og en intern bindingsstyrke på 0,70 MPa (figur 4, nederst til høyre). Basert på anbefalingene fra den franske standarden (NF) EN 312 (standard dedikert til spesifikasjonene for sponplater)53, oppfyller dette kortet allerede de mekaniske kravene til type P6-brett, det vil si brett som arbeider under høy belastning og brukes i tørre miljøer. Bare tykkelsen hevelse etter nedsenking i vann i 24 timer oppfyller ikke kravene i denne standarden (78% i stedet for 16% maks). En postherdende behandling (60 °C i 30 minutter, deretter 80 °C i 30 minutter, deretter 100 °C i 45 minutter, deretter 125 °C i 60 minutter, og til slutt 150 °C i 90 minutter før du går tilbake til romtemperatur i 225 min) av dette materialet fører til en reduksjon i hevelse i tykkelsen på opptil 49 %, samtidig som det øker i fleksural styrke (25,8 ± 1,0 MPa). Denne reduksjonen i hevelse i tykkelsen forblir imidlertid utilstrekkelig. For fremtidig arbeid bør andre tilleggsprosesser, for eksempel belegg, kjemisk eller dampbehandling, etter varmpressing testes for å forbedre denne dimensjonale stabilitetsparameteren27 i større grad. En annen original løsning kan være tilsetning av hydrofobingsmiddel(er), for eksempel vegetabilske oljederivater, til forblandingen direkte i tvillingskrueekstruderen. I tillegg, da dette optimale brettet kan brukes inne i hus, må brannmotstanden evalueres før det foreslås til markedet. Faktisk er denne egenskapen av avgjørende betydning. Hvis brannmotstanden til dette materialet viser seg å være utilstrekkelig, bør tilsetningen av et brannsikkert produkt til forblandingen direkte i tvillingskrueekstruderen vurderes før panelet støpes ved varmpressing.

Figure 1
Figur 1: Forenklede konfigurasjoner av tvillingskrueekstruderen som brukes (A) for den eneste fiberraffineringen av oleaginøse lin shives, og (B) for den kombinerte prosessen i et enkelt ekstruderpass, inkludert fiberraffinering av oleaginøse lin shives, tilsetning av plastisert linkake, og deretter intim blanding av de to faste stoffer. For hver av de to testede konfigurasjonene nevnes de etterfølgende enhetsoperasjonene. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 2
Figur 2: Type skrueelementer som brukes langs skrueprofilene: (A) T2F, (B) C2F, (C) C1F, (D) CF1C, (E) BB og (F) INO0 skrueelementer. (A) T2F-elementer er trapesformede dobbeltskruer som brukes til transport. På grunn av trapesformet form av trådene deres, er T2F-elementer ikke-selvrensende skruer, men har veldig gode transport- og svelgeegenskaper. De er derfor plassert i fôringsområdene til de to faste stoffer som brukes (dvs. oleaginøse lin shives og plasticized linkake). (B) C2F-elementer er konjugerte dobbeltskruer som også brukes til transport. Formen på trådene deres er konjugert, noe som gjør C2F-elementene selvrensende skruer. De er plassert der den faste og flytende sameksisterer. (C) C1F-elementer er enkeltskruer. Sammenlignet med C2F-elementer har disse transportskruene et bredere gjengekammer. Derfor har de en bedre skyvekraft og en høyere skjæreffekt enn C2F-elementer. (D) CF1C-elementer er konjugerte cut-flight, single-flight skruer med venstrehendt tonehøyde. Disse omvendte skrueelementene er de mest restriktive og viktigste elementene i skrueprofilen. De tillater en intens blanding og mekanisk skjæring av materialet, samt en økning av boligtiden. CF1C-skruer er stedet der defibrasjonen av fibrene finner sted. (E) BB elementer er bilobed padler. De tillater en sterk blandingseffekt på materialet. De fremmer derfor en intim blandingshandling som er spesielt viktig for homogent å impregnere de oleaginøse lin shives med det tilsatte vannet på den ene siden, og intimt blande ekstruderings-raffinerte fibre og plastisert linkake på den andre. (F) INO0-elementer knytter sammen elementer mellom dobbelt- og enkeltskruer. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 3
Figur 3: Skruekonfigurasjoner (A) for fiberraffinering bare av oleaginøse lin shives, og (B) for den kombinerte prosessen i en enkelt ekstruderpass, inkludert fiberraffinering av oleaginøse lin shives, tilsetning av plastisert linkake, og deretter den intime blandingen av de to faste stoffer. (A) Når de oleaginøse lin shives bare er ekstruderings-raffinerte, blir de introdusert i modulen. Deretter injiseres vann på slutten av modul 2. Den intime blandingen av fast og flytende utføres på nivået av modul 5. Til slutt foregår den mekaniske defibrasjonen av fibrene gjennom mekanisk skjæring i modul 8. (B) Når den kombinerte prosessen utføres i et enkelt ekstruderpass, utføres fiberraffinering av oleaginøse lin shives i første halvdel av skrueprofilen (dvs. fra modul 1 til 4), tilsetning av plastisert linkake i midten, og intim blanding av de to faste stoffer langs andre halvdel av skrueprofilen. Nærmere bestemt er innføringen av den plastiserte linkaken laget gjennom en sidemater på nivået av modul 5, det vil si etter fiberraffineringstrinnet, og den intime blandingen av de to faste stoffer utføres langs modul 6 til 8. For skruene T2F, C2F, C1F og CF1C angir de to nevnte tallene henholdsvis tonehøyde og lengde (som en andel av D, skruediameteren). For BB-blandeblokkene representerer de henholdsvis deres svimlende vinkel og lengde. INO0-elementene er 0,25 D lange. Soner i skruekonfigurasjonen med en strømningsbegrensende effekt tilsvarer de skyggelagte områdene. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Figure 4
Figur 4: Fotografi av OFS (øverst til venstre) og ERF (nederst til venstre) oleaginøse lin shives, og brettnumre 12 (øverst til høyre) og 10 (nederst til høyre). Brettnummer 12 og 10 inneholder begge 25% plastisert linkake. Brett nummer 12 er laget av OFS rå shives mens bord nummer 10 stammer fra P3 premix (dvs. inneholder ekstruderings-raffinerte fibre). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Ekstrudatert kirkesamfunn Feilf P1 P2 P3
konfigurasjon (3.1.1.) (3.1.2.) (3.1.2.) (3.1.2.)
Ekstruderingsforhold med to skruer
Skrue rotasjonshastighet (rpm) 150 150 150 150
Innløpsstrømningshastighet av oleaginøse lin shives (kg / t) 15.00 15.00 15.00 15.00
Innløpsstrømningshastighet for plastisert linkake (kg/t) 0.00 1.50 2.63 3.75
Innløpsstrømningshastighet for injisert vann (kg/t) 15.00 15.00 15.00 15.00

Tabell 1: Ekstruderingsforhold med to skruer som brukes til konfigurasjoner (A) og (B). ERF, ekstruderingsraffinerte fibre som stammer fra konfigurasjonen (trinn 3.1.1); P1, premix nummer 1 som stammer fra konfigurasjon (trinn 3.1.2) og med 10% innhold (i forhold til vekten av shives) av plastisert linkake; P2, premix nummer 2 som stammer fra konfigurasjon (trinn 3.1.2) og med 17.5% innhold (i forhold til vekten av shives) av plastisert linkake; P3, premix nummer 3 som stammer fra konfigurasjon (trinn 3.1.2) og med 25% innhold (i forhold til vekten av shives) av plastisert linkake.

Fiberboard-nummer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
råmateriale Feilf P3 Feilf P1 P2 P3 Feilf P1 P2 P3 Ofs OFS pluss 25% (m/w) plastisert linkake
Muggtemperatur (°C) 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200
Støpetid(er) 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150
Anvendt trykk (MPa) 10 10 20 20 20 20 30 30 30 30 30 30

Tabell 2: Støpeparametere som brukes til fremstilling av fiberplater. OFS, oleaginøse lin shives (dvs. rå shives ikke tidligere behandlet gjennom twin-skrue ekstrudering). Laget av OFS og plastisert linkake, ble den faste blandingen som brukes til å produsere bord nummer 12 oppnådd mekanisk ved hjelp av en dobbel-helix mikser.

materiale OFS27 Feilf
Fuktighet (%) 8.4 ± 0,2 8.3 ± 0,2
Mineraler (% av tørrstoffet) 2.0 ± 0.1 2.0 ± 0.1
Cellulose (% av tørrstoffet) 45,6 ± 0,4 44.3 ± 0,4
Hemicelluloses (% av tørrstoffet) 22.4 ± 0,1 22.8 ± 0.1
Lignins (% av tørrstoffet) 25.1 ± 0,6 23.7 ± 0,5
Vannløselige komponenter (% av tørrstoffet) 4.1 ± 0.1 4.3 ± 0.1

Tabell 3: Kjemisk sammensetning av oleaginøse lin shives før og etter ekstrudering-raffinering pre-behandling. Innholdet i fuktighet ble bestemt i henhold til ISO 665:2000 standard54. De ble målt fra likevektsmaterialer, det vil si etter kondisjonering i et klimakammer (60% relativ fuktighet, 25 °C). Innholdet i mineraler ble bestemt i henhold til ISO 749:1977 standard55. Innholdet i cellulose, hemicelluloses og lignins ble bestemt ved hjelp av Acid Detergent Fiber (ADF) - Neutral Detergent Fiber (NDF) metode for Van Soest og Wine56,57. Innholdet i vannløselige forbindelser ble bestemt ved å måle massetapet av testprøven etter 1 time i kokende vann. Alle målinger ble utført i duplikat. Resultatene i tabellen tilsvarer gjennomsnittsverdiene ± standardavvik.

materiale Tilsynelatende tetthet (kg/m3) Tappet tetthet (kg/m3)
OFS27 117 ± 5 131 ± 4
Feilf 71 ± 1 90 ± 1

Tabell 4: Tilsynelatende og tappede tettheter av oleaginøse lin shives før og etter ekstrudering-raffinering pre-behandling. Den tappede tettheten av oleaginøse lin shives ble målt i triplikat ved hjelp av et densitometer. Den tilsynelatende tettheten ble oppnådd før komprimering. Resultatene i tabellen tilsvarer gjennomsnittsverdiene ± standardavvik. n.d., ikke-bestemt.

materiale Fiberlengde (μm) Fiberdiameter (μm) størrelsesforhold Bøter (%)
OFS27 5804 ± 4013 1107 ± 669 6 ± 6 n.d.
Feilf 559 ± 27 20.9 ± 0,2 27 ± 2 56 ± 2

Tabell 5: Morfologiske egenskaper ved oleaginøse lin shives før og etter ekstrudering-raffinering pre-behandling. Den morfologiske analysen av rå shives (dvs. før ekstrudering-raffinering pre-behandling) ble utført ved bildeanalyse ved hjelp av en programvare fra en skanning på ca 3000 partikler27. Den av ekstruderings-raffinerte shives ble utført ved hjelp av en analysator for fibermorfologi måling og karakterisering. For disse målingene ble det utført bestemmelser i triplikat, og for hvert eksperiment ble ca. 15.000 partikler analysert. Resultatene i tabellen tilsvarer gjennomsnittsverdiene ± standardavvik.

Fiberboard-nummer 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Bøyeegenskaper
Tykkelse (mm) 4.18 ± 0,07 5.03 ± 0.14 3.73 ± 0.11 3.88 ± 0.01 4.12 ± 0,02 4.56 ± 0.06 3.62 ± 0.12 3.81 ± 0.09 4.06 ± 0.12 4.37 ± 0.12 3.99 ± 0,07 4.69 ± 0,25
Tetthet (kg/m3) 1051 ± 16 1165 ± 78 1191 ± 59 1241 ± 34 1256 ± 41 1248 ± 37 1213 ± 54 1268 ± 17 1274 ± 23 1253 ± 32 1069 ± 19 1181 ± 40
Fleksural styrke (MPa) 11.6 ± 1.0 13.3 ± 1.4 16.6 ± 1.4 20.9 ± 2.2 25.5 ± 1.9 22.6 ± 2.1 21.7 ± 1.9 24.4 ± 1.8 23.5 ± 2.1 24.1 ± 2.5 3.6 ± 0,4 10.7 ± 0,9
Elastisk modulus (MPa) 2474 ± 138 2039 ± 227 2851 ± 295 3827 ± 303 4272 ± 396 3806 ± 260 3781 ± 375 4612 ± 285 3947 ± 378 4014 ± 409 1071 ± 98 2695 ± 370
Overflatesele i land D (°) 70.7 ± 2.2 69.0 ± 3.0 70.6 ± 1.9 70,5 ± 2,2 70.3 ± 2.0 71.1 ± 1.8 69.0 ± 2.7 70.8 ± 2.0 70.0 ± 2.2 71.0 ± 1.7 61.4 ± 4.8 61.8 ± 3.6
Intern bindingsstyrke (MPa) n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 0,70 ± 0,05 n.d. n.d.
Vannfølsomhet etter nedsenking i vann i løpet av 24 timer
Hevelse i tykkelse (%) 139,5 ± 14,3 135,4 ± 10,9 76.1 ± 6.8 73.1 ± 1.8 82.3 ± 5.6 90,5 ± 3,9 64.0 ± 4.2 87.1 ± 5.6 100.1 ± 4.4 77,7 ± 2,2 159,9 ± 11,1 179,8 ± 16,3
Vannabsorpsjon (%) 145.4 ± 10.0 143.1 ± 16.2 66.5 ± 6.3 65.2 ± 3.5 69.1 ± 2.2 83.0 ± 5.0 54.4 ± 1.6 59.8 ± 1.1 86.3 ± 6.7 63.3 ± 1.7 156,8 ± 5,9 150.1 ± 7.0

Tabell 6: Mekaniske egenskaper, hevelse i tykkelse og vannabsorpsjon av fiberplatene produsert ved varmpressing. Tykkelsen og tettheten ble bestemt ved å veie testprøvene, og måle dimensjonene ved hjelp av en elektronisk kaliper. Bøyeegenskapene ble bestemt i henhold til ISO 16978:2003 standard58. Shore D overflatehardhet ble bestemt i henhold til ISO 868: 2003 standard59. Den interne bindingsstyrken ble bestemt i henhold til ISO 16260:2016 standard60. Vannfølsomheten etter nedsenking i vann (dvs. hevelse i tykkelse og vannabsorpsjon) ble bestemt i henhold til ISO 16983:2003 standard61. Alle besluttsomheter ble utført fire ganger. Resultatene i tabellen tilsvarer gjennomsnittsverdiene ± standardavvik. n.d., ikke-bestemt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Protokollen som er skissert her beskriver hvordan man behandler ekstruderingsraffinering av lignocellulosiske fibre før du bruker dem som mekanisk forsterkning i fornybare brett. Her er tvillingskrueekstruderen som brukes en pilotskalamaskin. Med skruer på 53 mm i diameter (D) er den utstyrt med åtte moduler, hver 4D i lengde, bortsett fra modul 1 som har en 8D lengde, tilsvarende en total lengde på 36D (dvs. 1908 mm) for fatet. Lengden er lang nok til å gjelde for det bearbeidede materialet etterfølgelsen av flere elementære operasjoner i en enkelt pass, det vil si fôring, kompresjon, intim blanding mellom det fibrøse faste og det tilsatte vannet, ekspansjon, kompresjon, intens skjæring og deretter ekspansjon. Her ble ekstruderingsraffineringsbehandlingen vellykket brukt på shives fra oleaginøst linstrå. De utgjør restene samlet etter mekanisk utvinning av tekniske fibre fra oleaginøst linstrå ved hjelp av en "all fiber" ekstraksjonsenhet51. I samme tvillingskruemaskin er det også mulig å legge til en eksogen bindemiddel til den defibrated lignocellulosic biomassen umiddelbart etter ekstruderingsraffineringstrinnet. Den andre halvdelen av skrueprofilen er dermed viet til intim blanding av de raffinerte fibrene og denne eksterne bindemiddelet. Her er dette en tidligere plastisert linkake som ble brukt som ekstra bindemiddel. Det har blitt lagt til de raffinerte fibrene ved hjelp av ulike priser (fra 10% til 25% i forhold til shives). De resulterende 100% oleaginøse linbaserte premixene ble senere forvandlet til hardboards gjennom varmpressing.

På grunn av det store antallet elementære operasjoner som skal brukes til konfigurasjon (trinn 3.1.2), som ikke bare tillater raffinering av fibrene, men også tilsetning av en ekstern bindemiddel, er lengden på maskinens fat som skal brukes avgjørende for suksessen til behandlingen. En fatlengde på minst 32D er nødvendig, selv om lengder på 36D eller til og med 40D er mer hensiktsmessige. Utvidelsen av blandingen som transporteres mellom to påfølgende soner med restriktive elementer, er da bedre, og dette favoriserer utvekslinger mellom bestanddelene i den faste blandingen og vannet.

I tillegg er skrueprofilen av avgjørende betydning for tvillingskrueprosessene2,3,4. Spesielt må de restriktive områdene (dvs. områder med intenst mekanisk arbeid) velges med største forsiktighet. Her fører dette til bekymringer med de omvendte skrueelementene som brukes til defibrasjon av lignocellulosisk biomasse, og blandingselementene som trengs for impregnering av denne biomassen med vann før defibrasjon og etterfølgende intim blanding av de raffinerte fibrene med naturlig bindemiddel. Typologien til disse elementene (dvs. tonehøyde for omvendte skrueelementer, og bredde og forskyvningsvinkel for blandeblokker), deres respektive lengder og deres posisjonering langs skrueprofilen kan tilpasses formuleringen som skal produseres.

På samme måte vil optimalisering av driftsforholdene (dvs. innløpsstrømningshastigheter for faste stoffer, innløpsstrømningshastighet av vann, skruerotasjonshastighet og temperaturprofil) være nødvendig for at en ny formulering skal produseres2,3,4. Faktisk, akkurat som skrueprofilen, må driftsforholdene som skal implementeres tilpasses arten av hver lignocellulosisk biomasse behandlet (f.eks. fordeling mellom cellulose, hemicelluloses og lignins, mulig tilstedeværelse av andre bestanddeler, morfologi og hardhet av de faste partiklene ved innløpet, etc.). Påfyllingshastigheten til tvillingskrueekstruderen kan dermed justeres til hver nye formulering med sikte på å optimalisere oppholdstiden og øke produktiviteten til maskinen, samtidig som den unngår tilstopping.

Det er derfor fyllingshastigheten til tvillingskrueenheten som er hovedbegrensningen for defibring forbehandling presentert her. Avhengig av arten av råmaterialet som skal behandles, skrueprofilen som brukes, og ekstruderingsforholdene som brukes (dvs. inngangsstrømningshastigheter for faste stoffer, flytende / solid forhold og skruerotasjonshastighet), er gjennomsnittlig oppholdstid for blandingen inne i tvillingskrueverktøyet ikke det samme. For å øke maskinens produktivitet er målet alltid å øke strømmen av behandlet plantemateriale så mye som mulig, samtidig som du bevarer en tilstrekkelig kvalitet på TMC-arbeidet som utføres på den.

Ved skruerotasjonshastigheten som brukes under produksjonen og valgt så nært som mulig til den maksimale rotasjonshastigheten til tvillingskruemaskinen som brukes til å øke produktiviteten, kan maskinen overfylles hvis innkommende strømmer av fast materiale (er) og vann blir for høye. Det er derfor viktig for operatørene å velge optimal påfyllingsgrad for å sikre at maskinen ikke blir overfylt. For å unngå slik tilstopping, bør tvillingskrueverktøyet brukes i tilstrekkelig lang tid, det vil si minst en halv time. Stabiliteten til den elektriske strømmen som forbrukes av motoren under produksjonen, vil være bekreftelsen på en maskin som ikke overfeeder. Kontrollpanelet gjør det enkelt å følge utviklingen av den elektriske strømmen over tid. For å konkludere er den toskrue ekstruderingsteknologien derfor et allsidig og høytytende verktøy for å produsere fornybare fiberplater, fri for syntetiske harpikser. Først av alt kan den kontinuerlige TMC-defibrasjonen av lignocellulosiske fibre, noe som fører til en økning i deres evne til mekanisk forsterkning gjennom en økning i gjennomsnittlig sideforhold for de raffinerte fibrene. Twin-skrueverktøyet kan betraktes som et troverdig alternativ til andre defibrasjonsmetoder klassisk brukt, det vil si en enkel sliping, pulping prosesser og dampeksplosjon.

En nylig studie utført på risstrå viste at dette verktøyet gir muligheten til bedre å bevare lengden på fibrene under defibrasjonen enn en metode som følge av papirprosesser og involverer et fordøyelsesstadium etterfulgt av en defibrasjon en25. Den samme studien viste også at defibrasjonen utført i en tvillingskrueekstruder var mindre vannkrevende og kan utføres til en lavere pris. Under toskruedefibrasjon bidrar frigjøring av ligniner også delvis til sammenhengen (ved selvbinding) av de oppnådde fiberplatene27. Disse kalles "selvbundne brett".

I samme tvillingskrueekstruder og for større kompaktitet er det også mulig å kontinuerlig legge til en ekstern bindemiddel til de tidligere raffinerte fibrene i variable proporsjoner. Dette reduserer produksjonstid og -kostnader, samt dimensjonering av premix-tilberedningsenheten. Den generelle prosessen med forbehandling av fibrene og forberedelsen av premixen intensiveres dermed sterkt før fiberplater hot-pressing. Tilsetningen av en eksogen bindemiddel bidrar også til en betydelig forbedring av bruksegenskapene til de oppnådde materialene. Denne innovative prosessen er derfor spesielt allsidig, da den kan tilpasses forskjellige lignocellulosiske biomasser og forskjellige naturlige bindemidler.

I fremtiden bør den utmerkede blandeevnen til tvillingskrueverktøyet utnyttes ytterligere. For eksempel kan den brukes til å utfylle premixen til ulike funksjonelle tilsetningsstoffer, for eksempel hydrofobingsmidler for å forbedre vannmotstanden til fiberplater, antifungale midler, brannhemmere, farger, etc., for å gi fullt funksjonalisert premix klar for den endelige støpeprosessen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

ingen

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Martelli, F. G. Twin-screw extruders: a basic understanding. , Vans Nostrand Reinhold Company. New York. (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, Elsevier. 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. , Wiley Online Library. 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. Vegetable material from cereal plants and process for making the same. European Patent. Peyrat, E., Rigal, L., Pluquet, V., Gaset, A. , 0989228 (2000).
  20. Chabrat, É, 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, É, 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. Process for depithing pith containing plants, in particular sorghum. European Patent. Manolas, C., Gaset, A., Jamet, J. P., Rigal, L., N'Diaye, S. , EP 0698681 (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. , Rouen, France. (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. , Island of Zante (Zakynthos), Greece. (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. , Switzerland. (2008).
  49. ISO. ISO 16895-2:2010, Wood-based panels - Dry process fibreboard - Part 2: Requirements. International Organization for Standardization. , Switzerland. (2010).
  50. ISO. ISO 16893-2:2010, Wood-based panels - Particleboard - Part 2: Requirements. International Organization for Standardization. , Switzerland. (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. , Switzerland. (2005).
  53. AFNOR. NF EN 312 (2010-11), Particleboards - Specifications. Association Française de Normalisation. , France. (2010).
  54. ISO. ISO 665:2000, Oilseeds - Determination of moisture and volatile matter content. International Organization for Standardization. , Switzerland. (2000).
  55. ISO. ISO 749:1977, Oilseed residues - Determination of total ash. International Organization for Standardization. , Switzerland. (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. , Switzerland. (2003).
  59. ISO. ISO 868:2003, Plastics and ebonite - Determination of indentation hardness by means of a durometer (Shore hardness). International Organization for Standardization. , Switzerland. (2003).
  60. ISO. ISO 16260:2016, Paper and board - Determination of internal bond strength. International Organization for Standardization. , Switzerland. (2016).
  61. ISO. ISO 16983:2003, Wood-based panels - Determination of swelling in thickness after immersion in water. International Organization for Standardization. , Switzerland. (2003).

Tags

Engineering Utgave 167 twin-skrue ekstrudering termo-mekano-kjemisk forbehandling fiber raffinering fiber sideforhold beskjære biprodukter lignocellulose fornybare fibre mekanisk forsterkning varmpressing naturlige bindemidler fullt bio-baserte fiberplater
Toskrue ekstruderingsprosess for å produsere fornybare fiberplater
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Evon, P., Labonne, L., Khan, S. U.,… More

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

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter