CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES

CURSO DE TÉCNICO EM QUÍMICA

ESTUDO DE COMPATIBILIDADE ENTRE EMBALAGENS

METÁLICAS AEROSSOL COM E SEM REVESTIMENTO.

Marcos Roberto Stoll

Lajeado, maio de 2017

Marcos Roberto Stoll

ESTUDO DE COMPATIBILIDADE ENTRE EMBALAGENS

METÁLICAS AEROSSOL COM E SEM REVESTIMENTO

Artigo apresentado na disciplina de Estágio,

na formação específica em Técnico em

Química, do Centro Universitário Univates

como parte da exigência parcial para a

obtenção do título de Técnico em Química.

Orientador: Rafael Eduardo Muller

Lajeado, maio de 2017

ESTUDO DE COMPATIBILIDADE ENTRE EMBALAGENS

METÁLICAS AEROSSOL COM E SEM REVESTIMENTO.

Marcos Roberto Stoll1

Rafael Eduardo Muller2

Resumo: Qualquer mistura de substâncias líquidas com gás em uma lata é chamada de aerossol. A embalagem

contém, normalmente: recipiente, válvula, concentrado, propelente, que são os gases. O uso desse tipo de

embalagem é ilimitado, mas normalmente utiliza – se sua aplicação em cosméticos, produtos de uso doméstico,

inseticidas, polidores, desodorizadores, perfumaria, produtos farmacêuticos, como para queimaduras,

descongestionantes das vias respiratórias, anestésicos locais, bebidas, tintas, extintores de incêndio e até mesmo

reparadores de pneus e lubrificantes. A legislação brasileira harmonizada com o MERCOSUL recomenda - se que,

em embalagens metálicas produzidas em folhas de flandres, comprove se tecnologicamente que a camada de

estanho utilizada é adequada na proteção do alimento ou outros produtos em relação às reações de corrosão. Latas

aerossol possuem vantagens, como a hermeticidade, baixa exposição à luminosidade, e boa resistência mecânica,

porém, é um dos tipos de embalagem mais propensos a incompatibilidade com o produto. O objetivo deste trabalho

foi avaliar a compatibilidade entre embalagens metálicas aerossol, avaliando o produto acondicionado, envasando

três tipos de amostra em latas (NA), com cobertura de estanho interno, contendo água potável, e três amostras

(EP), com cobertura de verniz interno epóxi, sendo acondicionadas em latas de 400 mL, com água potável,

mantendo em temperatura controlada (40° a 55°C) por um período total de 60 dias. A cada 20 dias, amostras foram

retiradas da estufa e avaliadas quanto ao aspecto da embalagem, propriedades físico-químicas e parâmetros da

água em questão, e verificando a deterioração quanto à corrosão, e avaliando a possibilidade de envase de produtos

à base de água nas mesmas. Observando os resultados, na embalagem sem revestimento (NA), observou - se o

descarte de envase nessa lata, pois ocorre oxidação. Na embalagem com revestimento epóxi (EP), não observou -

se agressividade da água, porém será preciso alguns estudos de compatibilidade de embalagens, e utilizando alguns

inibidores de corrosão e água deionizada para evitar a oxidação da embalagem.

Palavras-chave: Aerossol; Compatibilidade embalagens; Folhas de flandres.

1 INTRODUÇÃO

Para o revestimento das latas, os vernizes epóxi-fenólicos possuem as características

desejáveis e necessárias, pois eles apresentam boa adesão, resistência mecânica, flexibilidade e

também uma resistência no escoamento e no seu processo (GATTI, 1999). Na fabricação de

embalagens metálicas, a folha de flandres foi o primeiro material utilizado, e surgiu no século

XVIII. Esse material é constituído por um aço com um baixo teor de carbono que é revestido,

1 Aluno do curso Técnico em Química, Centro Universitário – UNIVATES,

Lajeado/RS. marcosroberv@gmail.com 2 Professor do Curso Técnico em Química, Centro Universitário – UNIVATES, Av. Avelino Tallini, 171, Bairro

Universitário, UNIVATES, Lajeado/RS rmuller12@univates.br

em ambas os lados, com uma camada de estanho metálico e uma camada fina de compostos de

óxido de cromo, e também é protegida por uma película de óleo lubrificante. Isso combina uma

resistência mecânica e a capacidade de conformação do aço com a resistência à corrosão, a

soldabilidade, e a boa aparência do estanho (DANTAS, 1999). Para acondicionamento de

diversos tipos de produtos existem dois tipos de latas aerossol, uma denominada natural (NA),

onde não há revestimento interno com verniz, e o outro denominado epóxi (EP), que possui

revestimento interno com verniz.

A legislação Brasileira estabelecia um padrão para que a folha de flandres sem

envernizamento interno, que é utilizada para acondicionar alimentos e bebidas, teria que seguir

um padrão onde a massa mínima de estanho permitida era de 5,6 g Sn. m–2, enquanto que para

materiais envernizados internamente essa massa poderia ser reduzida para 2,8 g Sn.m–².

(DANTAS, 2010). Esse padrão ficou estabelecido até o ano de 2007. Atualmente então é

permitido o uso de latas de folha de flandres, com ou sem envernizamento interno, e que possuam

revestimento interno de estanho (Sn) em quantidade suficiente, que possam passar a cumprir com

sua função, de proteção à corrosão e proteção ao produto (BRASIL, 2007). A fabricação de latas

com uma redução de revestimento de estanho tem uma redução no custo de sua fabricação.

Existem atualmente hoje no mercado, dois tipos de embalagens que são denominadas

metálicas: aquelas que são feitas a partir do Alumínio, que é um metal bastante utilizado para

embalagens de alimentos, principalmente latas de bebidas e não enferruja em contato com o ar.

Existem também as latas de folha de flandres, são um laminado constituído por uma folha de aço

com baixo teor de carbono e de baixa espessura, que é revestida em ambas as faces por uma

camada de estanho, pelo processo de eletrodeposição, que é um processo utilizado para realizar

o recobrimento de peças através de um metal condutor ou outra substância, sendo que a obtenção

do resultado se dá, com a emigração de partículas carregadas eletricamente através de uma

solução aquosa iônica, uma vez que haja o auxílio de uma corrente elétrica com o intuito de

impedir a deterioração das peças devido à oxidação, corrosão, ataque de bactérias e outras

agressões. Mesmo assim, não garante a proteção do material contra a corrosão, que em metais

pode definir se sendo a deterioração sofrida pelo material por algum tipo de ação, esta podendo

ser química ou eletroquímica, que é influenciada ou não por esforços mecânicos (GENTIL, 1998;

SPELLER, 1951).

A produção de embalagens metálicas no Brasil , tem sido suficiente, o que possibilita a

sua exportação que gira em torno de 40% da produção nacional e atualmente a capacidade de

produção de latas de alumínio ultrapassa 14 bilhões de latas ao ano. As embalagens metálicas,

apresentam alguns pontos fortes e fracos, em relação aos outros materiais . Pontos fortes que

são: barreira aos gases, aromas e odores; hermeticidade,onde o produto se encontra fechado ao

abrigo da luz, apresenta certa resistência térmica; resistência mecânica; versatilidade de

formatos e de tamanhos; possui uma boa apresentação visual, boa variedade de aplicações,

proteção ao produto que é muito importante, resistência aos insetos e roedores; reciclabilidade;

e velocidade de fabricação. Os seus pontos fracos: corrosão interna e externa, quando mal

acondicionadas em lugares úmidos ou presença de água; não visualização do produto; tampa

convencional com difícil abertura(OLIVEIRA, 2011).

Todo metal quando for mergulhado em um líquido que é constituído por moléculas

polares, por exemplo a molécula da água (eletrólito) constitui um eletrodo, onde vai existir a

tendência do metal passar para o eletrólito até que se estabeleça um equilíbrio dinâmico. Assim

que esse equilíbrio dinâmico for estabelecido vai existir uma diferença de potencial entre o metal

e do eletrólito. A esta diferença se denomina de potencial do eletrodo (SÁ, 2014). Na presença

de água, a corrosão do metal ocorre por um processo eletroquímico envolvendo a oxidação do

material por interação com um ambiente que pode reduzir-se, isso ocorre quando o elemento

ganha elétrons e o seu número de oxidação diminui. Dependendo das suas especificações, em

função das exigências específicas de cada produto, existem várias configurações com relação aos

metais componentes do aço e das ligas de alumínio(GENTIL, 2003).

A corrosão de uma forma geral é um fenômeno que resulta da atuação do meio sobre um

determinado material, e que por sua vez causa a sua deterioração. A corrosão ocorre em muitos

materiais como estruturas metálicas, construções e entre outras , mas é nos metais que ela tem se

tornado mais preocupante. Segundo Gentil (1996) a corrosão é um processo espontâneo, e ela

transforma os materiais metálicos de uma maneira que a sua durabilidade, o seu desempenho

deixam de satisfazer os fins e a necessidade a que se são destinados a ser utilizados . Os

problemas de corrosão apresentados, estão cada vez mais frequentes e também ocorrem nas mais

diversas atividades, como nas indústrias químicas, nas indústrias petroquímicas, naval, de

construção civil, automobilística, nos meios de transportes e também nos meios de comunicação,

inclusive na odontologia, na medicina, em esculturas e monumentos, também causados pela

chuva ácida. Os materiais metálicos se diferenciam dos demais materiais por apresentarem um

conjunto de propriedades que são mais adequadas à maioria das aplicações nos diversos setores

de atividade.(GENTIL, 2003).

Estes dependendo das especificações, em função das suas exigências específicas e de

cada produto, existem várias configurações em relação aos metais componentes do aço e das

ligas de alumínio.

Os vernizes são revestimentos orgânicos poliméricos, que são derivados de resinas e de

óleos naturais ou produzidos sinteticamente. A principal função dos vernizes é o da proteção

contra a corrosão, pois atuam como uma barreira de isolamento entre o produto e a superfície

metálica da embalagem, sendo também denominados revestimentos de proteção. Esta proteção

ajuda na redução da migração de metais para o produto, que evitam contaminações aos alimentos

e produtos.

As embalagens de alumínio são mais resistentes à corrosão atmosférica, a condutividade

elétrica e o efeito visual da superfície a qual é reforçada sua nobreza. Porém, essa embalagem

tem um custo mais elevado , se comparada aos metálicos, plásticos, celulósicos e também de

vidro. Também, ela não é viável tecnicamente, a fabricação de latas de três peças, devido à

dificuldade de fechamento do corpo pelos processos usados nas latas de aço; tem uma menor

resistência e se deformam com mais facilidade. As latas de alumínio de formato cilíndrico

geralmente requerem a injeção do gás carbônico ou do nitrogênio ao produto, para evitar o

amassamento durante a comercialização, o que se torna uma preocupação a mais. As embalagens

metálicas apresentam um baixo poder de competitividade, com relação ao fator custo. Com

relação às latas de aço, considerando-se o desenvolvimento da solda elétrica, foi possível uma

grande redução na espessura das folhas. Com esse tipo de solda, foram possíveis as fabricações

de latas com os reforços circulares (beads), para aumentar a resistência mecânica e evitar os

amassamentos e a colapsagem do corpo das latas mais finas; latas com solda de chumbo/estanho

não permitiam tais reforços (OLIVEIRA, 2011).

O presente estudo foi desenvolvido em uma empresa de produtos químicos da região do

vale do taquari, localizada em Arroio do meio, na qual produz uma média de 50000 latas aerossol

por mês. O objetivo deste estudo foi verificar a interação e estabilidade da água potável em lata

aerossol com revestimento interno em verniz epóxi, denominada (EP), comparar com a mesma

embalagem, sem o verniz epóxi, denominada natural (NA), apenas com o tratamento de

superfície de estanho, realizando o teste acelerado em estufa, observando a oxidação das

amostras, avaliando a possibilidade de envase de produtos à base de água nas mesmas.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Sistema de embalagem de um aerossol

É um recipiente fechado que contêm um produto, que poderá ser pressurizado por um

propelente que contém os gases Butano e Propano , que é expelido através de um conjunto de

lata+ válvula + atuador , para o exterior sob forma de um jato, cujo seu aspecto pode ser aberto

ou fechado, fluido ou micropulverizado, ou ter a forma mousse ou gel , ou de espuma,

dependendo do produto que for envasado. (PETRIN, 2014).

Figura 1.Sistema integrado: lata+ válvula+ atuador

Fonte : Ecodirect (2017)

2.2 Gás propelente

O papel do aerossol é expelir o conteúdo do produto, por isso é categorizado como um

gás propelente, é composto pela mistura entre os elementos químicos propano e butano em

concentrações variadas para cada produto. O propelente gera o trabalho de dispensar o seu

conteúdo líquido, permitindo uma micro - pulverização, impossível de ser obtida de forma tão

eficiente , por outros meios , sendo assim uma vantagem ( ALMÁSY).

De uma forma geral, se é um produto mais leve como perfumes e desodorantes, utiliza -

se a proporção de 80% de butano e 20% de propano. Quando é um produto mais viscoso, como

graxas colas e tintas, a proporção utilizada poderá variar até a proporção de 50 % de Butano e

50% de Propano (TERAMOTO 2005).

2.3 Formulações à base de água

A água é essencial para algumas formulações à base de água em aerossóis, os métodos

de fabricação de sprays à base de água não são uma novidade. Os sprays à base de água vêm

sendo desenvolvidos há vários anos, principalmente por serem produtos que não afetam o meio

ambiente de forma notável, por ser a base de água geram poucos gases de efeito estufa ,

comparados a formulações com solventes e derivados do petróleo. Então isso permite que

produtos em aerossol cuja sua formulação seja à base de água, sejam mais bem vistos pelos

órgãos internacionais que estão cada vez mais envolvidos para que a regulamentação, ou as leis

a favor do meio ambiente, sejam aplicadas(VIERNES 2017).

3 MATERIAIS E MÉTODOS

Para o desenvolvimento do trabalho coletou-se 3 tipos de amostras, sendo: 3 latas de

400 mL sem o revestimento orgânico interno com verniz, a qual se denomina natural (NA), e

acondicionou-se 200 mL de água potável, e 3 latas de 400 mL, as mesmas sendo com

revestimento orgânico interno, denominado epóxi (EP), nas quais se acondicionou 200 mL de

água potável , utilizou - se a água de abastecimento da empresa e analisou-se a mesma no

laboratório Unianálises da Univates. Conforme mostra a Tabela 1.

Tabela 1- Parâmetros da água potável

Ensaio Resultados Limite de

Tolerância

Limite

Detecção/quantificaçã

o

Período

Ensaio

Aspecto Límpido - - 06/02/2017 a

07/02/2017

Condutividade 161,56µS/cm a

250C

- 2,00 uS/cm 06/02/2017

Dureza Total 47 mg/L CaCO3 - 12mg/L 07/02/2017

pH 7,5 - 1 a 13 06/02/2017

Fonte : Unianálises (2017).

Após a coleta, levaram-se as amostras para a máquina para recravação, e colocaram-se

os gases butano e propano , conforme mostra a Figura 3. E encaminhou-se ao laboratório e

colocou-se em estufa a temperatura de 440 a 550 e retirou-se a cada 20 dias, uma amostra (NA),

e uma amostra (EP) para avaliar a mudança de parâmetros e a corrosão das mesmas.

Figura 2 – Fluxograma do processo de envase da água

Fonte : Autor (2017).

Tabela 2 - Envase do Propelente

3 Amostras (Latas NA) 3 Amostras (Latas EP)

70g Gás Butano 70g Gás Butano

30g Gás Propano 30g Gás Propano

Fonte: Autor (2017)

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Após 20 dias em temperatura controlada de 440 a 550 C, obteve-se variação de pH das

mesmas e o desestanhamento da embalagem (NA), gerando Fe2O3 (Óxido Férrico).

4.1 Avaliação do pH e visual das amostras (NA) e (EP)

Comparando-se com o pH inicial antes do envase, no qual se obteve (7,5), houve uma

variação após 20 dias, principalmente na amostra (NA), onde se obteve um pH de (8,3) e a

mudança de cor, de acordo com a Figura 5. O pH da amostra (EP) obteve-se pouca variação

(7,9).

Envase da água Recravação da Envase do gás Identificação Incubação

das amostras

válvula

400 a 550

C

C

Figura 3 - Amostras água (NA) e (EP).

Fonte : Autor (2017).

4.2 Avaliação das embalagens

Na avaliação visual das embalagens, observou-se uma grande diferença de agressividade

da água, em relação à lata (NA) que sofreu um destanhamento, principalmente no corpo da lata

e no fundo, ocorrendo à corrosão, conforme mostram as Figuras 4 e 5 respectivamente. As

demais partes não sofreram ataques por não estar em contato com a água.

Figura 4 Figura 5

Fonte: Autor (2017). Fonte : Autor (2017).

Na avaliação da amostra (EP) , praticamente não se observou nenhuma corrosão no corpo

da embalagem, apenas no fundo da lata, alguns pontos de desplacamento do verniz ,

desprendendo-se do fundo. (FIGURA 7).

Figura 6

Fonte : Autor (2017)

Figura 7

Fonte : Autor (2017)

4.3 Avaliação do pH e visual das amostras (NA) e (EP) após 40 dias

Após 40 dias, retiraram-se mais duas amostras da estufa e observou-se uma mudança no

pH das amostras, na qual a amostra (NA) obteve-se um pH de 8,2, e na amostra (EP), obteve-se

um pH de 7,5. Também observou - se uma maior concentração de Fe2O3 (Óxido Férrico) na

amostra (NA) e na amostra (EP) não se percebeu diferença visual conforme mostra a Figura 8.

Figura 8.

Fonte: Autor ( 2017).

4.4 Avaliação das embalagens após 40 dias

Na avaliação visual da embalagem (NA), observou-se que a agressão da água na

embalagem e no fundo da lata persistiu, ocorrendo oxidação, conforme mostram as figuras 9 e

10 simultaneamente.

Figura 9.

Fonte: Autor (2017)

Figura 10.

Fonte: Autor (2017)

A embalagem (EP) mostrou-se eficaz contra a ação da água após 40 dias de retenção, não

sendo observado nenhum desplacamento do verniz, Figuras 11 e 12

Figura 11

Fonte: Autor (2017).

Figura 12

Fonte: Autor (2017).

4.5 Avaliação do pH e visual das amostras (NA) e (EP) após 60 dias

Após 60 dias de retenção, retirou-se as amostras (NA) e (EP) da estufa e analisou-se o

pH das mesmas, obtendo - se a seguinte leitura: Amostra (NA), pH 8,3. Na leitura da amostra

(EP) obteve-se um pH de 7,6. E na avaliação visual , não observou-se mudanças . Conforme

mostra a Figura 13.

Figura 13

Fonte: Autor (2017).

4.6 Avaliação das embalagens após 60 dias

Na avaliação das amostra (NA), após 60 dias observou-se uma agressividade maior da

água, ocasionando um destanhamento maior e um escurecimento em relação às amostras

anteriores, incluindo o fundo da lata e a parte superior , domo, onde observou - se alguns pontos

de oxidação. Conforme mostram as Figuras 14 e 15.

Figura 14

Fonte : Autor (2017)

Figura 15

Fonte: Autor (2017)

Na embalagem (EP), não se observou agressão da água na sua estrutura nem nas demais

partes, conforme figuras 16 e 17.

Figura 16

Fonte: Autor (2017)

Figura 17

Fonte: Autor (2017)

4.7 O efeito do pH na corrosão

O processo de corrosão geralmente é um processo eletroquímico, ocorre uma reação

química em que existe uma transferência de elétrons de uma espécie química para outra que é

chamada de oxidorredução. Os átomos metálicos têm seus elétrons retirados, no que é chamada

uma reação de oxidação. A quantidade de elétrons retirada de um determinado metal é uma

característica dele e pode variar de um metal para outro. As espécies que retiram os elétrons do

metal sofrem um processo denominado de redução. Essas espécies, ao retirarem elétrons e

provocarem a oxidação de outras, são denominadas de agentes oxidantes. O ar atmosférico,

devido à presença de gás oxigênio e água, é um ambiente propício à oxidação. As ligas de aço,

cujo principal metal constituinte é o ferro, quando são expostas ao oxigênio e à água (O2 e H2

O), sofrem corrosão com o passar do tempo e formam a ferrugem, que é uma mistura de óxidos

e hidróxidos de ferro hidratados. Dependendo do valor de pH e das concentrações de gás

oxigênio e água, essa mistura tem proporções diferentes, quanto mais Fe2 O3.H2 O, maior a

intensidade da coloração alaranjada ou castanho avermelhada (Gentil, 2011).

Quando se obtém um pH entre 4 e 10, a corrosão não depende do pH e depende somente

da rapidez com que o oxigênio difunde para a superfície metálica. Quando existe um aumento

de pH e os valores são maiores que 10, esse pH alcalino faz com que a taxa de corrosão diminua,

pois o ferro se torna passivo em presença de álcalis e oxigênio dissolvido (GENTIL, 2011). Nas

amostras (NA), o pH aumentou significativamente em relação às amostras (EP), estabilizando-

se em uma média de pH 8,2. Enquanto nas amostras (EP), não se obteve alteração de pH

significativa ( FIGURA 18). De acordo com SÁ 2014, os valores de pH também não sofreram

grandes variações nos dois tipos de amostras.

Figura 18 – Gráfico de variação de pH das amostras (NA) e (EP).

Fonte: Autor (2017)

Observou-se que a ação corrosiva da água potável, ocasiona além de perda de espessura,

o depósito de Fe2O3 (Óxido Férrico), nas paredes finamente, ocasionando uma água ferruginosa

ou água avermelhada (NACE, 1980). Neste caso, a folha de flandres (Anodo) onde ocorre a

corrosão, é onde a corrente elétrica na forma de íons metálicos positivos (+), entra na água,

denominada (eletrólito), condutor que contém íons que transportam a corrente elétrica do

(Anodo) para o (Catodo), eletrodo de carga negativa (-) onde a corrente elétrica sai da água .

Essas cargas negativas, chamadas de elétrons provocam reações de redução. Conforme SÁ 2014,

na avaliação visual (EP), observou-se as latas com mais defeitos, diversos pontos com a

aparência de respingos que formaram bolhas, normalmente na área próxima ou em contato com

o produto. Nas embalagens (NA), o produto se mostrou agressivo as embalagens.

Em contrapartida na avaliação das embalagens (EP), a embalagem se mostrou eficaz

contra a ação da água, porém nas embalagens (NA), também houve oxidação das embalagens.

Portanto, nessa reação, a folha de flandres sofre oxidação, sendo portanto corroída , e entrando

em contato com a água, determina-se uma diferença de potencial, esta diferença de potencial é

da natureza elétrica e natureza química simultaneamente, também chamada de diferença de

potencial eletroquímica ou corrosão eletroquímica ( POURBAIX, 1973).

7

7.2

7.4

7.6

7.8

8

8.2

8.4

Amostra NA Amostra EP

NA/EP- 20

dias

NA/EP- 40

dias

NA/EP- 60

dias

5 CONCLUSÃO

Conclui-se, de acordo com os resultados obtidos, que pode ser descartado o envase de

produtos a base de água em latas (NA) sem revestimento epóxi, devido a grande agressividade

da água potável em algumas áreas da embalagem, sendo este tipo de embalagem passível de

utilização para outros produtos que não sejam à base de água.

Sugerem-se mais testes de compatibilidade em latas (EP), fazendo testes separadamente

para acondicionamento de produtos a base de água. Mesmo que a embalagem (EP) não tenha

apresentado efeitos de oxidação é importante evitar a presença de impurezas como sais,

utilizando-se por exemplo água desmineralizada ou deionizada a uma temperatura de 60°C ou

65°C, para reduzir o teor de oxigênio antes do envase das formulações, além de realizar o envase

utilizando inibidores de corrosão pela adição de conservantes na formulação para evitar que a

água cause danos na embalagem.

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http://www.crq4.org.br/sms/files/file/novo_cenario_para_%20propelente

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http://www.ecodirect.com.br/descarte.php 2017 Ecodirect soluções ambientais

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