Nanotecnologia aplicada às embalagens Antonio Quental Evento: Nanotecnologia Aplicação em Cosméticos Rio de Janeiro - 14 de Outubro de 2008 ABIHPEC/ITEHPEC
Agenda Embalagens: função, estrutura, materiais; Exemplos de embalagens; Nanotecnologia: conceitos; Exemplos de partículas nanométricas; Nanotecnologia em PP/PE; Oportunidades;
Formação da Quattor 60% Unipar 40% Petrobrás Fusão em junho de 2.008
Função da Embalagem Proteger o produto contra agentes degradantes químicos, físicos e microbiológicos Manter as características do produto aroma, cor, textura Atrair o consumidor via forma, cor, transparência.
Fatores importantes em embalagens Físico Propriedade mecânica Propriedade de barreira Visual Transparência e Brilho Facilidade de impressão Pode ser metalizado Econômico Rendimento Baixa densidade Processabilidade Químico Aditivos compatíveis com resina plástica Atendimento a legislação?
Princípios básicos para o desenvolvimento de embalagens Funcional: praticidade Ambientalmente correta ( eco-friendly ) : reciclável mono-materiais Transmitir impressões da marca: estética transparência sensorial
Embalagens: oportunidade ou custo? Uma embalagem inovadora ajuda na conquista dos disputadíssimos espaços nos PDVs. Pode-se valorizar um produto, principalmente se produto e embalagem se complementam. Graças às novas tecnologias e inovações pode-se criar ou ampliar mercados. Quando possível aplicar tendências às embalagens.
As tendências que estão em voga Go Global (Vida sem Fronteiras): a crescente globalização gerada pela ampla difusão de conhecimento está tornando o mundo muito mais acessível para todos; Maximun Exposure (Extrapolando os Limites): a necessidade de sentir-se inserido ou de causar impacto através da exposição pessoal; Know your Rights: os consumidores se tornando mais exigentes socialmente/qualitativamente quanto ao que estão adquirindo; My Way (Customização e Criatividade): desejo de sentir-se e mostrar-se único; Venus Fever: fortalecimento e valorização do universo feminino; Living Well (Bem Estar a todo Custo): necessidade de estar bem em meio à vida caótica da atualidade; ID Quest (Busca de Referências): valorização das tradições/raízes em busca de referências e valores. Fonte: IPSOS
Global New Products Database Exemplos de embalagens: GNPD: Global New Products Database; Cerca de 20.000 produtos novos são adicionados todo mês; 48 países; Busca realizada em 2008; http://www.gnpd.com
Praticidade... the name 'body lotion' in 15 languages on the front of the pack. roll-on com cafeína contra inchaços e olheiras Fonte: GNPD: Global New Products Database Cerca de 20.000 produtos novos são adicionados todo mês de 48 países. http://www.gnpd.com
Inovação na embalagem e no produto Utiliza pigmentos naturais como óxidos de zinco e ferro ou dóxido de titânio evitando tinturas, álcool e talco. Bracelete com 50 ml de protetor solar Pequeno e leve e em 4 cores diferentes
Inovação e praticidade para todos os públicos...... delineador para surfistas... this sport is increasingly gaining popularity and considered a "cool sport" in Japan....containing everything a man could need to achieve wellgroomed hands......special hand soap designed to remove stubborn industrial grime, dirt, grease, oil and more..... contains jojoba oil to moisturize the skin.
Ambientalmente correta eco-friendly Produtos mais eficientes. Embalagens menores. O detergente vem em cápsulas que se dissolvem dentro da máquina.... a reduction in water consumption by 8%, energy consumption by 40% and waste generation by 37%. This savings in energy consumption has also resulted in the reduction of carbon dioxide emissions by 33%.
Transparência Frascos cada vez mais transparentes. O consumidor quer ver o produto...
Embalagens Inteligentes monitoram, indicam ou testam informações, qualidade ou condição do ambiente que pode afetar qualidade do produto, tempo de vida ou a segurança. Polímeros com corantes fluorescentes Alteram suas cores quando o material é deformado ou sofre algum stress mecânico. Alternativa de proteções contra violação de embalagens
Embalagens Ativas interagem com o produto melhorando o tempo de vida de prateleira, a qualidade, a segurança ou a utilização Reduz uso de aditivos - químicos Mantém valor nutricional Aumento do shelf-life do produto Segurança do consumidor Reduz perda no transporte
Oportunidades de Inovação Manipulação de sistemas em níveis abaixo de 100 nanômetros para alcançar propriedades e funções dependentes do tamanho
Definição Nanociência É o estudo de fenômenos e manipulação de sistemas em escala nanométrica, como átomos, moléculas etc Nanotecnologia Produção e aplicação de sistemas nanométricos para fins industriais e comerciais
A escala / tamanho Nanômetro = 1 m/1 bilhão Formiga 5 mm Ácaro 200 m Cabelo humano 60 120 m Hemácias 2-5 m DNA 2-12 nm Átomos de Si 1nm milímetro (10-3 m) micrômetro (10-6 m) nanômetro (10-9 m) Cabeça de um alfinete 1 2 mm Dispositivos micromecânicos 10 100 m Eletrodos com nanotubos 1 m Curral quântico 14 nm Nanotubos de carbono 1,5 nm
Nanotecnologia em Embalagens Oportunidades no Setor Médico/Hospitalar Cosméticos Alimentos Transporte Eletrônica Aplicação em termoplásticos Embalagens Automobilístico Construção Revestimentos Industrial Outros Fonte: Principia Partners Mercado Estimado em 2009 sobre cada U$ 1 bilhão 367 milhões 345 milhões 151 milhões 63 milhões 48 milhões 67 milhões
Nanopartículas Partículas nanoporosas Nanoparticulas lamelares Nanoparticulas esféricas Nanodendrímeros Nanoparticulas tubulares
Efeitos em Escala Nano Iridiscência VERMELHO VERDE AZUL A cor na imagem é devido a efeitos de interferência em escala nanométrica
Efeitos em Escala Nano Efeito Lotus Vidro - = 30 Vidro silanizado - = 100 Vidro ultrahidrofóbico - = 160
Efeitos em Escala Nano Embalagens auto-limpantes Movimento da água só redistribui a sujeira Recobrimento com nanopartículas permitem a remoção completa da sujeira... Ou no aproveitamento total de um produto Fonte: Degussa
Efeitos em Escala Nano Códigos de barra com nanopartículas: Identificação e Rastreabilidade Nanocódigos de barra para registro e rastreamento de produtos e embalagens
Nanotecnologia em PP e PE Melhor rigidez / impacto Resistência ao risco Barreira contra gases PP/PE Ação anti microbiana Resistência às chamas Proteção contra radiação UV
PP/Nanoprata Mecanismo de Ação Rompimento da membrana celular Substituição dos íons Ca 2+ e Zn 2+ Interação com enxofre, oxigênio e nitrogênio de moléculas celulares Ligação com DNA inibindo processo de transporte - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag Ag
PP/Nanoprata Ação Antimicrobiana Concentrações bem reduzidas do princípio ativo Mais estável termicamente Não migratória Mais durável Ação mais efetiva Maior espectro de atuação contra microorganismo
Número de Bactérias PP/Nanoprata Ação Bactericida norma JIS-2801 4,0 x 10 5 bactérias 4,0E+05 3,0E+05 99% Staphylococcus de redução Aureus do n de bactérias Escherichia Coli 2,0E+05 1,0E+05 4,0 x 10 3 bactérias 0,0E+00 Início Após 24 h
PP/Óxido Metálico Funcionalidades Absorvedor UV Antimicrobiano Antiestático permanente Seqüestrante de oxigênio Condutividade elétrica Fotocatálise
PP/Óxido Metálico Benefícios Material inorgânico Não degrada com tempo de exposição a UV Não migra Resistente em altas temperaturas Aprovado pela Farmacopéia e FDA Efetivo para UVA e UVB Absorve radiações UV Permite a passagem da luz visível Produto protegido e transparente!
EMBALAGENS PLÁSTICAS TRANSPARENTES: COM OU SEM BARREIRA À LUZ?
Fontes de Radiação Ultravioleta Descarga em gases Lâmpadas de mercúrio Lâmpadas de Xenônio Tubos de flash Fluorescentes Tubos de iluminação fluorescentes Lâmpadas solares fluorescentes (UVB) Tubos fluorescentes (UVA)
Transmissão (%) Espectro de Lâmpadas Fluorescente 100 80 60 40 20 0 280 300 320 340 360 380 400 comprimento de onda (nm) Radiação UV Luz visível
Fatores Importantes Espectro da iluminação Intensidade da radiação Condições de exposição Embalagem Nível de transparência Aditivos absorvedores UV
PP com Nanoparticulas Metálicas Teste em Embalagem PP com absorvedor UV orgânico PP com nanopartícula
Transmitância (%) PP com Nanoparticulas Metálicas Teste em Embalagem 120 100 80 60 Normal Nanopartícula Absorvedor orgânico Lâmpada fluorescente 40 20 0 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 comprimento de onda (nm)
Rigidez Nanocompósitos Polímero-Argila São basicamente silicatos de magnésio e alumínio Apresenta estrutura de lamelas empilhadas Elevada razão de Aspecto 200-300 lamelas com 1 nanômetro de espessura
Módulo de Flexão (MPa) Rigidez Nanocompósitos PP-Argila 2200 2000 1800 1600 1400 Homopolímero Copolímero 10% 8% 20% 20% 50% 40% Aumento em até 50% no módulo de flexão da resina de PP 1200 1000 800 0,0 1,0 2,5 5,0 Concentração de Argila (%)
Barreira EMBALAGEM ÁGUA OXIGÊNIO ODORES Reduz a passagem dos gases e líquidos pela embalagem Diminui a permeabilidade dos gases
Barreira Permeabilidade ao UV Migração do aditivo Permeabilidade ao oxigênio Permeabilidade ao CO 2 Permeabilidade à água Permeabilidade ao sabor Degradação Alteração química Oxidação Acidificação Amolecimento Alteração Organoléptica
Barreira Nanocompósito Polímero-Argila Camada funcional Camada estrutural Camada de alta barreira Camada estrutural Camada funcional Lamelas de argila Nanocompósito
Obrigado! Antonio C. Quental acquental@quattor.com.br www.quattor.com.br