بررسی کاربردهای بطری پت ترکیبی با پلیمرهای زیستی در صنایع بسته بندی مواد غذایی(بخش دوم)

استفاده از EZT برای تولید بطری پت:

در یک مطالعه دیگر، نوع متفاوتی از PEICT به نام ECO-ZEN®T110 (EZT) برای بهبود خواص حرارتی بطری پت مورد استفاده قرار گرفت. EZT دارای نسبت بالاتری از 1،4-سیکلوهگزان دی متیلن (CHDM) و ISB نسبت به EZH می‌باشد. نسبت بالاتر ISB در EZT منجر به T_g به دست آمده بالاتری می شود. خواص حرارتی ترکیبات PET/EZT عمدتاً توسط DSC و DMA آنالیز شد. مخلوط‌های PET/EZT با نسبت‌های بالاتر EZT (30 تا 70 درصد)، مقدار T_g را دو برابر می‌کند که نشان‌دهنده اختلاط جزئی بین PET و EZT است. با افزایش نسبت EZT، مخلوط های PET/EZT افزایش قابل توجهی در مقدار HDT نشان دادند که نشان دهنده بهبود پایداری ابعادی است. در صنعت بسته بندی، پایداری بالا برای بسته بندی های مقاوم در برابر حرارت ضروری است. بنابراین، تلاش‌های بیشتری برای ارزیابی کاربردهای این ماده برای تهیه بطری‌های پر شده با مواد گرم از طریق فناوری‌های رایج مورد نیاز است.

چرا از EZT برای بهبود خواص بطری پت استفاده کنیم؟

با توجه به ساختار شیمیایی سازگار هومو پلی استر، PET تمایل به ایجاد یک ترکیب قابل اختلاط با EZT دارد که در نتیجه یک بطری پت با کارایی بالا ایجاد می‌شود که می‌تواند برای کاربردهای گسترده‌تری در صنعت  بسته بندی نوشیدنی‌های داغ مورد استفاده قرار بگیرد. معرفی مواد جایگزین در صنایع معمولا به زیرساخت‌ها و تجهیزات جدید نیاز دارد؛ بنابراین این تغییر به راحتی توسط صنعت پذیرفته نمی‌شود. این مطالعه در نظر دارد با استفاده از فناوری‌های رایج، پلیمرهایی با پایداری حرارتی بالا را به صنعت بطری‌های پلاستیکی معرفی کند. در این مطالعه، بطری‌های PET/EZT با استفاده از دستگاه قالب‌گیری ضربه‌ای تزریقی (ISBM) با فرایند تولید بطری معمولی تهیه شده‌اند.

لینک های مرتبط:

• پریفرم استاندارد
• دستگاه بادکن دستی
• درب بطری
• پریفرم

پیش از استفاده از EZT برای تولید بطری پت چه کارهایی صورت گرفته است؟

 در مطالعه اولیه، فرایند تولید بطری پت بهینه برای هر مخلوط با کنترل عوامل دخیل در کل فرایند شناسایی شد (جدول 2). در مطالعات قبلی، خواص حرارتی PET کوپلی استر بهبود داده شد. (پارک و همکاران، 2020؛ پارک و همکاران، 2021). در حالی که در این مطالعه، T_g بطری های PET هومو پلی استر با افزودن نسبت های مختلف EZT (10٪، 30٪، 50٪ و 70٪)  بهبود یافت. سپس اثرات EZT بر بهبود مقاومت حرارتی، پایداری شکل حرارتی و عملکرد بطری‌های PET/EZT مورد ارزیابی قرار گرفت. در آخر نیز پایداری شکل بطری‌های PET/EZT با استفاده از یک روش شبیه سازی شده پر شدن از مایعات داغ مورد بررسی قرار گرفت.

مواد و روشها:

مواد

هومو پلی استر PET، ساختار نیمه بلوری، با کد FHH22130 توسط شرکت Toray Advanced Materials Korea Co. Ltd. (گومی، کره جنوبی) با ویسکوزیته ذاتی (IV) dl/g 80/0 آماده شده است. ترپلی استر PEICT، ساختار آمورف، متشکل از ISB، اتیلن گلیکول (EG)، CHDM و اسید ترفتالیک، با کد ECO-ZEN® T110، نیز توسط شرکت SK Chemical Ltd. (اولسان، کره جنوبی) با IV 0.70 دسی لیتر در گرم تهیه شده است.

بیانیه معتبر مشارکت نویسنده

Hojun Shin: Conceptualization, Data curation, Writing – original draft, Formal analysis. Sangyoon Park: Methodology, Formal analysis, Investigation. Sarinthip Thanakkasaranee: Formal analysis, Investi- gation, Supervision. Kambiz Sadeghi: Data curation, Investigation.

Youngsoo Lee: Validation, Investigation. Guman Tak: Validation, Investigation. Jongchul Seo: Conceptualization, Methodology, Writing

– review & editing.

اعلامیه منافع رقابتی

نویسندگان اعلام می کنند که هیچ منافع مالی رقابتی یا روابط شخصی شناخته شده‌ای ندارند که روی نتایج این مقاله تأثیر گذار باشد.

قدردانی

این مطالعه توسط بنیاد ملی تحقیقات کره (NRF) و توسط کمک هزینه ای که توسط دولت کره (MSIP) تامین شده بود [ با شماره مجوز 2020R1A2B5B01001797] به صورت رسمی حمایت شده است.

منابع

Al-Jabareen, A., Al-Bustami, H., Harel, H., & Marom, G. (2013). Improving the oXygen barrier properties of polyethylene terephthalate by graphite nanoplatelets. Journal of Applied Polymer Science, 128(3), 1534–1539. https://doi.org/10.1002/app.38302

Badia, J. D., Santonja-Blasco, L., Martínez-Felipe, A., & Ribes-Greus, A. (2014). Dynamic mechanical thermal analysis of polymer blends. Characterization of polymer blends (pp. 365–392). https://doi.org/10.1002/9783527645602.ch12

Brown, W., & Park, G. (1970). Diffusion of solvents and swellers in polymers. Journal of Paint Technology, 42(540), 16.

CHECKING MOLECULAR AXIS ORIENTATION THROUGH STRETCHING. Retrieved April

18 from https://www.rigaku.com/applications/bytes/Xrd/miniflex/1143442674. George, S. C., & Thomas, S. (2001). Transport phenomena through polymeric systems.

Progress in Polymer Science, 26(6), 985–1017. https://doi.org/10.1016/S0079-6700 (00)00036-8

Go¨ltner, W. (2004). Relationship between polyester quality and processability: Hands-on experience. Modern polyesters: Chemistry and technology of polyesters and copolyesters (pp. 435–493). https://doi.org/10.1002/0470090685.ch13

Hannay, F. (2002). Rigid plastics packaging: Materials, processes and applications (Vol. 151). iSmithers Rapra Publishing.

Kong, Y., & Hay, J. (2002). Miscibility and crystallisation behaviour of poly (ethylene terephthalate)/polycarbonate blends. Polymer, 43(6), 1805–1811. https://doi.org/ 10.1016/S0032-3861(01)00772-8

Lima, M. F. S., Vasconcellos, M. A. Z., & Samios, D. (2002). Crystallinity changes in plastically deformed isotactic polypropylene evaluated by X-ray diffraction and differential scanning calorimetry methods. Journal of Polymer Science Part B, Polymer Physics, 40(9), 896–903. https://doi.org/10.1002/polb.10159

Mallakpour, S., & Javadpour, M. (2016). The potential use of recycled PET bottle in nanocomposites manufacturing with modified ZnO nanoparticles capped with citric acid: Preparation, thermal, and morphological characterization. RSC Advances, 6 (18), 15039–15047. https://doi.org/10.1039/C5RA27631D

Maruhashi, Y., & Iida, S. (2001). Transparency of polymer blends. Polymer Engineering and Science, 41(11), 1987–1995. https://doi.org/10.1002/pen.10895

Mohammadi, S.,  Khonakdar,  H.,  Ehsani,  M.,  Jafari,  S.,  Wagenknecht,  U.,  & Kretzschmar, B. (2011). Investigation of thermal behavior and decomposition kinetic of PET/PEN blends and their clay containing nanocomposites. Journal of Polymer Research, 18(6), 1765–1775. https://doi.org/10.1007/s10965-011-9583-9

Nasir, N., Hong, H., Rehman, M. A., Kumar, S., & Seo, Y. (2020). Polymer-dispersed liquid-crystal-based switchable glazing fabricated via vacuum glass coupling. RSC Advances, 10(53), 32225–32231. https://doi.org/10.1039/D0RA05911K

Ophir, A., Kenig, S., Shai, A., Barka’Ai, Y., & Miltz, J. (2004). Hot-fillable containers containing PET/PEN copolymers and blends. Polymer Engineering and Science, 44(9), 1670–1675. https://doi.org/10.1002/pen.20166

Papadopoulou, C. P., & Kalfoglou, N. K. (1997). Compatibility behaviour of blends of poly (ethylene terephthalate) with an amorphous copolyester. Polymer, 38(3), 631–637. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(96)00557-5

Park, S., Thanakkasaranee, S., Shin, H., Ahn, K., Sadeghi, K., Lee, Y., Tak, G., & Seo, J. (2020). Preparation and characterization of heat-resistant PET/bio-based polyester blends for hot-filled bottles. Polymer Testing, 91, Article 106823. https://doi.org/ 10.1016/j.polymertesting.2020.106823

Park, S., Thanakkasaranee, S., Shin, H., Lee, Y., Tak, G., & Seo, J. (2021). PET/Bio-based terpolyester blends with high dimensional thermal stability. Polymers, 13(5), 728. https://doi.org/10.3390/polym13050728

Porter, R. S., & Wang, L.-H. (1992). Compatibility and transesterification in binary polymer blends. Polymer, 33(10), 2019–2030. https://doi.org/10.1016/0032-3861 (92)90866-U

Rwei, S. P. (1999). Properties of poly (ethylene terephthalate)/poly (ethylene naphthalate) blends. Polymer Engineering and Science, 39(12), 2475–2481. https:// doi.org/10.1002/pen.11634

Scheirs, J., & Long, T. E. (2005). Modern polyesters: Chemistry and technology of polyesters and copolyesters. John Wiley & Sons.

Shi, Y., & Jabarin, S. A. (2001). Glass-transition and melting behavior of poly (ethylene terephthalate)/poly (ethylene 2, 6-naphthalate) blends. Journal of Applied Polymer Science, 81(1), 11–22. https://doi.org/10.1002/app.1408

Song, H., Yang, S., Sun, S., & Zhang, H. (2013). Effect of miscibility and crystallization on the mechanical properties and transparency of PVDF/PMMA blends. Polymer-plastics Technology and Engineering, 52(3), 221–227. https://doi.org/10.1080/

03602559.2012.735314

Stocco, A., La Carrubba, V., Piccarolo, S., & Brucato, V. (2009).  The  solidification behavior of a PBT/PET blend over a wide range of cooling rate. Journal of Polymer Science Part B, Polymer Physics, 47(8), 799–810. https://doi.org/10.1002/ polb.21687

Subramanian, M. N. (2017). Polymer blends and composites: Chemistry and technology.

John Wiley & Sons.

Tharmapuram, S. R., & Jabarin, S. A. (2003). Processing characteristics of PET/PEN blends, part 3: Injection molding and free blow studies. Advances in Polymer Technology: Journal of the Polymer Processing Institute, 22(2), 155–167. https://doi. org/10.1002/adv.10046

Tomi´c, N. Z. (2020). Thermal studies of compatibilized polymer blends. Compatibilization of polymer blends (pp. 489–510). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816006- 0.00017-7