Production of fiberboard from rice straw thermomechanical extrudates by thermopressing: influence of fiber morphology, water and lignin content

Abstract

The objective of this study was to investigate the influence of fiber morphology and molding parameters on mechanical and physical properties of fiberboards made from rice straw. The rice straw was thermo-mechanically treated using a twin-screw extruder. Water added at molding (0-20%), lignin content (0-25%), and liquid/solid ratio used for extrudate production (0.33-1.07) were the three parameters investigated. A Doehlert's experimental design was used to evaluate their influence on boards' properties. The results revealed that 0.4 liquid/solid ratio at extrudate production, 5% water added at molding, and 8.9% lignin content were the best tested conditions for bending properties. Density of fiberboard produced from these conditions was 1414 kg/m 3 (i.e. the densest board). Maximum flexural strength and elastic modulus were 50.3 MPa and 8.6 GPa, respectively. Thickness swelling and water absorption were 23.6% and 17.6%, respectively. Using the statistical analysis of the experimental design, a good compromise between density and flexural properties should be obtained from 0% water added, 25% lignin content, and 0.33 liquid/solid ratio at extrudate production. From the polynomial models, the corresponding boards' properties should be approximately 50 MPa maximum flexural strength, 6.0 GPa elastic modulus, 1102 kg/m 3 density, and 24% thickness swelling.

Production of Fiberboards from Shives Collected after Continuous Fiber Mechanical Extraction from Oleaginous Flax

“…Les panneaux agglomé ré s de fibres ont é té moulé s en utilisant les conditions de thermopressage suivantes : une tempé rature de 200 °C et une pression de 19,7 MPa appliqué e pendant 150 s. La tempé rature de 200 °C a é té choisie endessous de la tempé rature de dé but de dé gradation des anas (Figure 3) et de celle de la Biolignin™ [15], et au-dessus de la tempé rature de transition vitreuse des lignines [15] de maniè re à atteindre un é tat caoutchouteux pour les lignines lors du moulage, favorisant ainsi le mouillage des fibres. En parallè le, la pression et le temps de pressage ont é té choisis relativement é levé s en comparaison des valeurs traditionnellement mises en jeu pour les panneaux commerciaux de bois collé s utilisé s pour des usages inté rieurs (en gé né ral, 5-6 MPa et 5-10 s/mm d'é paisseur, respectivement).…”

“…Ces résultats ont confirmé que la Biolignin™ a pleinement joué son rôle de liant exogè ne au sein du panneau RSL, favorisant des liaisons efficaces entre les particules solides provenant des anas bruts. Sa capacité à former des liaisons avait dé jà é té mise en é vidence pour le cas de panneaux issus de paille de riz extrudé e [15] Une amé lioration supplé mentaire des proprié té s de flexion et de la dureté de surface a é té rendue possible en utilisant des anas extrudé s comme maté riau de dé part pour le thermopressage (cas du panneau ES). En effet, grâ ce au pré traitement par dé fibrage thermo-mé canique, les lignines à l'inté rieur des anas extrudé s ont é té sé paré es des fibrilles de cellulose.…”

“…Il en ré sulte la production de panneaux agglomé ré s auto-lié s, é vitant l'utilisation d'additif chimique supplé mentaire. De plus, davantage de lignine peut ê tre ajouté aux maté riaux d'origine avant moulage quand cela est né cessaire, c'est-à -dire quand le taux de lignine est insuffisant [15].…”

“…L'explosion à la vapeur (steam explosion) [19][20][21][22][23] et la dé fibrillation thermo-mé canique en milieu aqueux via un traitement d'extrusion bi-vis [11,15,24] sont deux autres pré traitements prometteurs pour augmenter les performances d'un panneau agglomé ré auto-lié (c'est-à -dire sans ajout de liant), en particulier sa tenue mé canique et sa stabilité dimensionnelle. Pour les deux processus, la structure des fibres est ainsi hautement modifié e, permettant la libé ration des lignines contenues à l'inté rieur des parois cellulaires à la surface des fibres [14,25].…”

Enhanced removal of fluoride by zirconium modified tea waste with extrusion treatment: kinetics and mechanism

“…23 Twin-screw extrusion is a thermomechanical process, and the chemical and thermal properties of the extruded products are similar to those of the original biological materials because no compounds are removed. 24 Twin-screw extrusion technology may change the size of lignocellulose by increasing the surface area of lignocellulose, creating more pores and voids. 25 At present, twin-screw extrusion technology has been used to pretreat many kinds of lignocellulosic materials such as straw, 26 pineapple leaf, 27 bagasse 28 and corn stover.…”