A literature survey of the influence of preform reheating and stretch blow molding with hot mold process parameters on the properties of PET containers Part II

Wawrzyniak, Paweł; Karaszewski, Waldemar

doi:10.14314/polimery.2020.6.3

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

A literature survey of the influence of preform reheating and stretch blow molding with hot mold process parameters on the properties of PET containers Part II

Autorzy

Wawrzyniak Paweł , Karaszewski Waldemar

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2020.6.3

Warianty tytułu

Przegląd literatury dotyczącej wpływu parametrów procesu rozdmuchiwania z jednoczesnym rozciąganiem z zastosowaniem gorącej formy rozdmuchowej na właściwości pojemników PET. Cz. II

Języki publikacji

Abstrakty

The paper presents a wide analysis of the literature on the modified blow molding process with simultaneous stretching of PET [poly(ethylene terephthalate)] material for storing hot filled drinks. The paper is a continuation of the first part presented earlier [1]. In this part it is presented in detail the impact of stretch blow molding with hot mold process parameters on thermal resistance of PET containers. An analysis of the literature shows that the relaxation of the amorphous phase has the greatest impact on the thermal stability and pressure resistance of the bottle. At the same time, the thermal stability of the bottle increases, and the pressure strength decreases when the relaxation of the amorphous phase is increased, and the crystallites increase to the largest size possible without causing thermal whitening of the material. The measure of relaxation of the amorphous phase is based on the amount of oriented and “rigid” amorphous phase, since the higher the degree of relaxation of the amorphous phase, the smaller the amounts of oriented and rigid amorphous phase. The main parameters of the hot mold SBM process that affect the properties of the hot filling bottle are the intrinsic viscosity of the preform material, the power profile of the heating lamps in the heating oven (there are seven levels of heating lamps), the heating time in the oven and the associated time of temperature-induced crystallization prior to the SBM process, the speed of the stretching rod, the pre-blow delay due to the stretching rod position, the pre-blow pressure, pre-blow duration, air blow pressure, duration of the main blow, temperature profile of the heated blow mold (there are two heat zones for the blow mold, the lateral surface of the bottles and base zone), duration of annealing in the mold, cooling air temperature of a bottle in a blow mold fed by a stretching rod, and the pressure in the feed branch for air cooling of a bottle in a blow mold fed by a stretching rod. Thus, the properties of a bottle or hot fill can be influenced by as many as 20 factors during the SBM process with a hot mold.

Artykuł jest kontynuacją I części [1], w której przedstawiono szeroką analizę literatury dotyczącej zmodyfikowanego procesu rozdmuchiwania z jednoczesnym rozciąganiem tworzywa PET [poli(tereftalanu etylenu)] – w celu wytworzenia butelek do przechowywania napojów nalewanych na gorąco. W części drugiej szczegółowo opisano zależność odporności termicznej pojemników PET od przebiegu procesu rozdmuchiwania z jednoczesnym rozciąganiem. Z analizy literatury wynika, że największy wpływ na stabilność termiczną i wytrzymałość mechaniczną butelki ma relaksacja fazy amorficznej. Stabilność termiczna butelki rośnie, a wytrzymałość na ciśnienie się zmniejsza, gdy zwiększa się relaksacja fazy amorficznej, a kryształy osiągają możliwie największe wymiary, niepowodujące termicznego zabielenia materiału. Miarę relaksacji fazy amorficznej w tworzywie stanowią udziały zorientowanej i „sztywnej” fazy amorficznej, ponieważ im wyższy stopień relaksacji, tym mniejsze ich ilości. Na właściwości butelki przeznaczonej do nalewania na gorąco może wpływać aż 20 parametrów procesu rozdmuchiwania z jednoczesnym rozciąganiem z gorącą formą. Główne czynniki to: lepkość istotna materiału preformy, profil mocy lamp grzewczych w piecu grzewczym (istnieje siedem poziomów lamp grzewczych), czas ogrzewania preform w piecu i związany z nim czas krystalizacji indukowanej temperaturą przed procesem SBM, prędkość pręta rozciągającego, opóźnienie wstępnego rozdmuchu względem położenia pręta rozciągającego, ciśnienie i czas trwania wstępnego rozdmuchu, ciśnienie i czas trwania głównego rozdmuchu, profil temperaturowy podgrzewanej formy rozdmuchowej (istnieją dwie strefy grzewcze dla formy rozdmuchowej, powierzchnia boczna i strefa denka), czas trwania wyżarzania w formie, temperatura i ciśnienie powietrza chłodzącego butelkę w formie rozdmuchowej doprowadzanego przez pręt rozciągający.

Słowa kluczowe

stretch blow molding process hot filling process structure of PET material hot fill PET bottles

proces formowania opakowań metodą rozdmuchu z rozciąganiem nalewanie napojów na gorąco struktura opakowań PET opakowania PET przystosowane do nalewania na gorąco

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej

Czasopismo

Polimery

Rocznik

2020

Tom

T. 65, nr 6

Strony

437--448

Opis fizyczny

Bibliogr. 63 poz., rys.

Twórcy

autor

Wawrzyniak Paweł

pawel.wawrzyniak@pw.edu.pl

Warsaw University of Technology, Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering, Narbutta 84, 02-524 Warsaw, Poland

autor

Karaszewski Waldemar

Gdansk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Narutowicza 11/12, 80-233 Gdansk, Poland

Bibliografia

[1] Wawrzyniak P., Karaszewski W.: Polimery 2020, 65, 346. https://dx.doi.org/10.14314/polimery.2020.5.2
[2] Boyd T.J.: “Transient crystallization of poly(ethylene terephthalate) bottles”, The University of Toledo, Toledo 2004.
[3] Ishinabe M., Tashiro K., Yamamoto H., Imaeda K.: Seikei-Kakou 2013, 25, 393. https://doi.org/10.4325/seikeikakou.25.393
[4] Weissmann D.: “Applied Plastics Engineering Handbook: Processing and Materials” (Ed. Kutz M.), William Andrew, 2011, pp. 603–623. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-39040-8.00034-1
[5] Ishinabe M., Yamashita Y., Tsutsumiuchi K. et al.: Transactions of the Materials Research Society of Japan 2017, 42, 107. https://doi.org/10.14723/tmrsj.42.107
[6] Fei G., Pu X., Zhuang T. et al.: Ultrasonics–Sonochemistry 2018, 40, 442. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2017.07.036
[7] Jin C., Murphy J.N.: ACS Nano 2014, 8, 3979. https://doi.org/10.1021/nn5009098
[8] Viswanath V., Maity S., Bochinski J.R. et al.: Macromolecules 2013, 46, 8596. https://doi.org/10.1021/ma401855v
[9] Qian Q., Wang J., Yan F., Wang Y.: Angewandte Chemie International Edition 2014, 53, 4465. https://doi.org/10.1002/anie.201310714
[10] Baer G.M., Small W., Wilson T.S. et al.: BioMedical Engineering OnLine 2007, 6, 43. https://doi.org/10.1186/1475-925X-6-43
[11] Zhang H., Xia H., Zhao Y.: Journal of Materials Chemistry 2012, 22, 845. https://doi.org/10.1039/C1JM14615G
[12] Zhang H., Fortin D., Xia H., Zhao Y.: Macromolecular Rapid Communications 2013, 34, 1742. https://doi.org/10.1002/marc.201300640
[13] Zhang H., Han D., Yan Q. et al.: Journal of Materials Chemistry A 2014, 2, 13373. https://doi.org/10.1039/C4TA02463J
[14] Zhang H., Xia H., Zhao Y.: ACS Macro Letters 2014, 3, 940. https://doi.org/10.1021/mz500520b
[15] Mohr R., Kratz K., Weigel T. et al.: Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 2006, 103, 3540. https://doi.org/10.1073/pnas.0600079103
[16] Schmidt A.M.: Macromolecular Rapid Communications 2006, 27, 1168. https://doi.org/10.1002/marc.200600225
[17] Fei G., Li G., Wu L., Xia H.: Soft Matter 2012, 8, 5123. https://doi.org/10.1039/C2SM07357A
[18] Fei G., Tuinea-Bobe C., Li D. et al.: RSC Advances 2013, 3, 24132. https://doi.org/10.1039/C3RA43640C
[19] Koerner H., Price G., Pearce N.A. et al.: Nature Materials 2004, 3, 115. https://doi.org/10.1038/nmat1059
[20] Williges C., Chen W., Morhard C.: Langmuir 2013, 29, 989. https://doi.org/10.1021/la303991x
[21] Li G., Fei G., Liu B. et al.: RSC Advances 2014, 4, 32701. https://doi.org/10.1039/C4RA04586F
[22] Li G., Fei G., Xia H. et al.: Journal of Materials Chemistry 2012, 22, 7692. https://doi.org/10.1039/C2JM30848G
[23] Li G., Yan Q., Xia H., Zhao Y.: ACS Applied Materials and Interfaces 2015, 7, 12067. https://doi.org/10.1021/acsami.5b02234
[24] Li G., Zhang H., Fortin D. et al.: Langmuir 2015, 31, 11709. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5b03474
[25] Liu B., Xia H., Fei G. et al.: Macromolecular Chemistry and Physics 2013, 214, 2519. https://doi.org/10.1002/macp.201300320
[26] Lu X., Fei G., Xia H., Zhao Y.: Journal of Materials Chemistry A 2014, 2, 16051. https://doi.org/10.1039/C4TA02726D
[27] Han J., Fei G., Li G., Xia H.: Macromolecular Chemistry and Physics 2013, 214, 1195. https://doi.org/10.1002/macp.201200576
[28] Li Y., Tong R., Xia H. et al.: Chemical Communications 2010, 46, 77391. https://doi.org/10.1039/C0CC02628J
[29] Rosenthal I., Sostaric J.Z., Riesz P.: Ultrasonics Sonochemistry 2004, 11, 349. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2004.03.004
[30] Spinelli A.C., Sant’Ana A.S., Pacheco-Sanchez C.P., Massaguer P.R.: International Journal of Food Microbiology 2010, 137, 295. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2009.11.003
[31] Mahendrasingam A., Blundell D.J., Martin C. et al.: Polymer 2000, 41, 7803. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(00)00129-4
[32] Menary G.H., Tan C.W., Harkin-Jones E.M.A. et al.: Polymer Engineering and Science 2012, 52, 671. https://doi.org/10.1002/pen.22134
[33] Billon N., Haudin J.M., Vallot C., Babin C.: International Polymer Processing 2015, 4, 487. https://doi.org/10.3139/217.3066
[34] Prasath R.G.R., Newton T., Danyluk S.: Manufacturing Letters 2018, 15, 9. https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2017.12.010
[35] Brandau O.: “Blow molds” in: “Stretch Blow Molding” (Ed. Brandau O.), William Andrew, 2016.
[36] Haudin J.M., Boyer S.A.E.: International Polymer Processing Journal of the Polymer Processing Society 2017, 32 (5), 545. https://doi.org/10.3139/217.3593
[37] Hu Y.S., Hiltner A., Baer E.: Journal of Applied Polymer Science 2005, 98, 1629. https://doi.org/10.1002/app.22214
[38] Saggin B., Tarabini M., Scaccabarozzi D. et al.: Measurement 2019, 133, 412. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2018.10.044
[39] Giles G.A., Bain D.R.: “Technology of Plastics Packaging for the Consumer Market”, Wiley- -Blackwell, 2001.
[40] Schoukens G., SamynP., Maddens S., van Audenaerde T.: Journal of Applied Polymer Science 2003, 87, 1462. https://doi.org/10.1002/app.11644
[41] Mody R., Lofgren E.A., Jabarin S.A.: Journal of Plastic Film & Sheeting 2001, 17, 152. https://doi.org/10.1106/Y0FP-L790-0KEE-YV6J
[42] Wingard C.D.: Journal of Thermal Analysis 1997, 49, 385. https://doi.org/10.1007/BF01987461
[43] Haworth B., Dong Z.W., Davidson P.: Polymer International 1993, 32, 325. https://doi.org/10.1002/pi.4990320317
[44] Shih W.H.: Polymer Engineering and Science 1994, 34, 1121. https://doi.org/10.1002/pen.760341405
[45] Demirel B., Daver F.: Polymer Engineering and Science 2013, 53, 868. https://doi.org/10.1002/pen.23333
[46] Ruvolo-Filho A., De Carvalho G.M.: Journal of Macromolecular Science, Part B: Physics 1996, 35, 255. https://doi.org/10.1080/00222349608212384
[47] Allahkarami M., Ahmed R.U., Bandla S., Hanan J.: SPE ANTEC 2014, pp. 2350–2354.
[48] Brighenti R., Artoni F., Vernerey F. et al.: Journal of the Mechanics and Physics of Solids 2018, 113, 65. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2018.01.012
[49] Silberman A., Omer M., Ophir A., Kenig S.: Conference proceedings at ANTEC ‘98: plastics on my mind, Society of Plastics Engineers, Atlanta, Georgia, April 26–April 30, 1998, 44 (1), 803.
[50] Demirel B.: Polymer Testing 2017, 60, 220. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2017.03.030
[51] Bordival M., Schmidt F.M., Le Maoult Y., Velay V.: Polymer Engineering and Science 2009, 49, 783. https://doi.org/10.1002/pen.21296
[52] Daver F., Demirel B.: Journal of Materials Processing Technology 2012, 212, 2400. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2012.06.004
[53] Cosson B., Schmidt F., Le Maoult Y., Bordival M.: International Journal of Material Forming 2011, 4, 1. https://doi.org/10.1007/s12289-010-0985-8
[54] Ranjbar A.A., Mirsadeghi M.: Polymer Engineering and Science 2008, 48, 133. https://doi.org/10.1002/pen.20930
[55] Yang Z., Naeem W., Menary G. et al.: IFAC Proceedings 2014, 47, 766. https://doi.org/10.3182/20140824-6-ZA-1003.01191
[56] Monteix S., Le Maoult Y., Schmidt F., Arcens J.P.: Quantitative InfraRed Thermography Journal 2004, 1, 133. https://doi.org/10.3166/qirt.1.133-150
[57] Monteix S., Schmidr P., Le Maouh Y. et al.: Journal of Materials Processing Technology 2001, 119, 90.
[58] Yang Z.J., Harkin-Jones E., Menary G.H., Armstrong C.G.: Journal of Materials Processing Technology 2004, 153–154, 20. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2004.04.203
[59] Raza S.H., Soyarslan C., Bargmann S., Klusemann B.: Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 2019, 344, 887. https://doi.org/10.1016/j.cma.2018.10.007
[60] Gupta S., Uday V., Raghuwanshi A.S. et al.: APCBEE Procedia 2013, 5, 468. https://doi.org/10.1016/j.apcbee.2013.05.079
[61] Makradi A., Ahzi S., Gregory R.V., Edie D.D.: International Journal of Plasticity 2005, 21, 741. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2004.04.012
[62] Dusunceli N., Colak O.U.: International Journal of Plasticity 2008, 24, 1224. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2007.09.003
[63] Ponçot M., Addiego F., Dahoun A.: International Journal of Plasticity 2013, 40, 126. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2012.07.007

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-bffadbfa-8983-4e76-96fc-623903ae1777