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

تهیه بطری های مخلوط PET/EZT

شرایط فرایند تولید بطری در جدول 2 خلاصه شده است. شش ترکیب مختلف PET:EZT با نسبت های 100:0 (PET خالص)، 90:10 (PET/EZT 10)، 70:30 (PET/EZT 30)، 50:50 (PET/EZT 50)، 30:70(PET/EZT 70)، و 0:100 (EZT خالص)، با استفاده از دستگاه رایج AOKI-350LL-40   ISBM تولید شد. قبل از تولید بطری، پریفرم پت در دمای 150 درجه سانتیگراد به مدت 4 ساعت خشک شد. رزین های مخلوط EZT و PET/EZT در دمای 70 درجه سانتیگراد به مدت 4 ساعت با استفاده از خشک کن چندگانه رطوبت گیر (BHD-01) خشک شدند. ابتدا، هر نمونه به طور جداگانه به فیدر دستگاه ISBM وارد شد و دمای دستگاه بین 260 تا 285 درجه سانتیگراد تنظیم شد.

با توجه به شرایط تولید نمونه، هریک از نمونه‌ها برای به دست آوردن پریفرم، به داخل قالب تزریق شد (ایستگاه قالب پریفرم). برای جلوگیری از تبلور پریفرم پت، نمونه‌ها با سرعت بالا و با دمای بین 100 تا 110  درجه سانتیگراد در 3 تا 6 ثانیه خنک شدند. سپس پریفرم پت آمورف به طور خودکار به ایستگاه قالب دمنده منتقل شدند تا با دمیده شدن در آنها کششی در هر دو جهت محوری و حلقه ای ایجاد شود تا امکان دستیابی به شکل بطری دو محوره به وجود بیاید. بعد از اینکه بطری ها به شکل دلخواه در آمدند محصولات در ایستگاه خروجی با توجه به شرایط تولید نمونه با دمای بین 13 تا 21 درجه سانتیگراد خنک شدند (16 تا 19 ثانیه در هر سیکل).

مشخصات ظاهری بطری‌های PET/EZT تولیدی:

مشخصات بطری‌های تولیدی عبارتند از: گردن با قطر 28 میلی متر، ارتفاع 107 میلی متر و قطر بدنه 40 میلی متر با حجم 100 سی سی و وزن 21 گرم. ترکیب مخلوط‌های PET/EZT در جدول 1 آورده شده است.

لینک های مرتبط:

• پریفرم استاندارد
• دستگاه بادکن دستی
• درب بطری

تهیه بطری مقائم به حرارت از مخلوط PET/EZT:

خواص حرارتی

یک کالریمتر اسکنر دیفرانسیل Q10 (TA Instrument Co., DE, New Castle, USA) برای تجزیه و تحلیل خواص حرارتی بطری پت خالص، بطری PET/EZT و بطری EZT خالص استفاده شد. نمونه 5 میلی گرمی جمع آوری شده از بطری ها از 0 تا 300 درجه سانتیگراد با سرعت افزایش حرارت 10 درجه سانتیگراد بر دقیقه در یک اتمسفر نیتروژنی حرارت داده شد. پیش از اندازه گیری، همه نمونه‌ها برای از بین رفتن رطوبت، کاملا خشک شدند. میزان بلوری بودن بطری های مخلوط PET/EZT با استفاده از DSC همانطور که در معادله 1 نشان داده شده است محاسبه شد.

 ΔH_m آنتالپی ذوب نمونه، ΔH_m◦ آنتالپی ذوب نمونه PET خالص و کریستالی و ΔH_cc آنتالپی تبلور سرد است. گرمای فرضی تبلور برای PET 100% خالص کریستالی 117 J/g در نظر گرفته شده است.

(Wunderlich & Dole, 1957).

پایداری حرارتی نمونه ها با استفاده از آنالیزور ترموگراویمتری TGA 4000 (PerkinElmer  Co.,  MA Waltham, USA) ارزیابی شد. نمونه 10 میلی گرمی از 30 تا 800 درجه سانتیگراد با سرعت حرارت دهی 10 درجه سانتیگراد بر دقیقه در اتمسفر نیتروژن، گرم شد.

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