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

ساختار مورفولوژیکی

برای شناسایی فاز کریستالی و آمورف در بطری پت به دست آمده، الگوهای پراش پرتو ایکس نمونه‌ها جمع‌آوری و با استفاده از پراش سنج پرتو ایکس چند منظوره خودکار diffractometer  (SmartLab  9 kW  system,Rigaku Co., Tokyo, Japan) با تابش Cu Ka ( (λ = 1.54 Å 40 کیلو ولت و جریان الکتریکی 40 میلی آمپر در بیست زاویه بین 10 تا 90 درجه آنالیز شد. بلورینگی بطری های مخلوط PET/EZT با تجزیه در منحنی های گاوسی به دست آمد. درجه تبلور نسبت مجموع مساحت قله کریستالی تجزیه شده به مجموع مساحت قله تجزیه شده کریستالی و آمورف است؛ شما می‌توانید این موارد را در معادله 2 مشاهده نمایید.

در این معادله A_cr و A_am به ترتیب مجموع مساحت قله های کریستالی و آمورف هستند.

مقاومت در برابر حرارت و ثبات شکل بطری ها

برای بررسی مقاومت حرارتی و پایداری شکل بطری های PET/EZT ، فرایند پر شدن با مایع گرم شبیه سازی شده انجام شد. بطری‌ها با آب گرم با دماهای 75، 80، 85، 90، 95 و 100 درجه سانتیگراد پر شدند و پس از آن در عرض 30 ثانیه به شکل محکمی بسته شدند. از بطری‌ها به مدت 24 ساعت نگهداری شد و تغییر حجم بطری‌ها اندازه گیری شد. درصد تغییر با استفاده از معادله 3 محاسبه شد.

در این فرمول X تغییرات در حجم به درصد، A₀ حجم بطری پیش از نگهداری (mL) و A_f حجم بطری  پس از نگهداری(mL) است.

شفافیت

برای ارزیابی شفافیت بطری‌های PET/EZT، یک UV–vis spectrophotometer (Shimadzu – UV 2600, Tokyo, Japan) در حالت طیف‌سنج بازتابی منتشر استفاده شد.

 نفوذ پذیری اکسیژن

برای تعیین نفوذ پذیری اکسیژن بطری ها، نرخ انتقال اکسیژن با استفاده از آنالیزور نفوذ گاز (OX-TRAN 2/61, Mocon Co., USA) محاسبه شد.

نتایج و بحث

شرایط پردازش بطری PET/EZT

برای ارزیابی عملکرد بطری پت با توجه به میزان EZT آن، بطری های متشکل از نسبت های مختلف EZT با استفاده از دستگاه ISBM تهیه شدند. خواص بهینه بطری‌ها در زمینه شکل و شفافیت با افزودن نسبت های مختلف EZT کنترل شد و شرایط آماده سازی هر نمونه در مطالعه اولیه مشخص شد تا از نتایج ناخواسته در فرایند اصلی تولید جلوگیری شود. برای کنترل بهتر میزان روان پذیری پلیمر، در طول قالب‌گیری پیش‌فرم پت و تثبیت شکل آن، دمای بشکه و شرایط خنک‌سازی پیش‌فرم برای کمک به فرایند دمیدن ملایم تنظیم شدند. به منظور نظارت مناسب همه تغییرات در خواص مخلوط شدن، فشار تزریق و فشار مخلوط در طول فرایند در مقدار معین حفظ شد. همانطور که در شکل 1(a) و جدول 2 نشان داده شده است، دمای بشکه تزریق در حین فرایند ذوب شدن در دستگاه ISBM  ، به ترتیب روی 280 درجه سانتیگراد برای PET خالص و 260 درجه سانتی گراد برای EZT خالص تنظیم شد.

لینک های مرتبط:

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

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