A preocupação com o meio ambiente tem aumentado o interesse em torno da pesquisa e desenvolvimento de embalagens biodegradáveis. A hidrofilicidade característica destes filmes afeta as propriedades mecânicas e de barreira, limitando a sua utilização. A elaboração de filmes híbridos tem sido estudada como hipótese para melhorar estas pripriedades. Porém são escassos os trabalhos que relatam o desenvolvimento de embalagens biodegradáveis híbridas organo-inorgânicas para alimentos. Neste contexto, foi proposta a preparação de filmes biodegradáveis usando a técnica de casting, utilizando como base amido de mandioca e glicerol, com incorporação de precursor alcóxido contendo silício (TEOS) em diferentes concentrações e diferentes técnicas de solubilização. A adição do TEOS visa incorporar ao sistema fases de sílica para modificar propriedades dos filmes. Os materiais foram caracterizados por técnicas de FTIR, MEV, TGA, opacidade, solubilidade em água, grau de intumescimento, PVA, e propriedades mecânicas. A adição de TEOS mostrou-se mais eficaz quando passou por processo de pré-hidrólise antes da incorporação à solução filmogênica, interferindo significativamente nos resultados das análises mecânicas, óticas e de barreira. Nas micrografias do MEV verificou-se que as fases de sílica estavam uniformemente incorporadas ao polímero, porém apresentando domínios micrométricos. Os filmes híbridos biodegradáveis produzidos apresentam propriedades satisfatórias sendo viável a continuidade de pesquisas nessa área, visando o melhoramento do processo e futura aplicação como embalagem de alimentos na forma de filmes ou embalagens rígidas. / Concern about the environment has increased interest in the research and development of biodegradable packaging. The characteristic hydrophilicity of these films affects the mechanical and barrier properties, limiting their use. The elaboration of hybrid films has been studied as a hypothesis to improve these properties. However, there are few reports about development of biodegradable hybrids films, organic-inorganic for food. In this context, it was proposed the preparation of biodegradable films using the casting technique, based on cassava starch and glycerol, with incorporation of an alkoxide precursor containing silicon (TEOS) in different concentrations and solubilization techniques. The addition of TEOS aims to incorporate silica phases into the system to improve film properties. The materials were characterized by FTIR, SEM, TGA, opacity, water solubility, swelling, WVP and mechanical properties. The addition of TEOS was more efficient when it underwent prehydrolysis before incorporation into the film-forming solution, significantly interfering with the results of the mechanical, optical and barrier analyzes. In SEM micrographs it was found that the silica phases were uniformly incorporated into the polymer, however presenting micrometric domains. The films produced have satisfactory properties in the elaboration of biodegradable hybrid films, being viable the continuity of researches in this area, intending at the improvement of the process and future application as food packaging in the form of films of rigid packaging.

Um dos principais problemas da folha de flandres utilizada no setor de embalagens é a adesão dos revestimentos UV sobre o substrato devido à presença de óxidos na superfície. Dessa forma, o emprego de pré-tratamentos superficiais se faz necessário, e o uso de revestimentos híbridos tem sido proposto para melhorar a aderência e a resistência à corrosão. Contudo, esses revestimentos tendem a serem frágeis e não suportam deformação mecânica. No presente trabalho, os filmes híbridos foram depositados sobre a folha de flandres a fim de avaliar o seu desempenho como revestimento protetor e como pré-tratamento para posterior aplicação do revestimento UV. Visando melhorar o efeito barreira, as folhas de flandres foram revestidas com um filme híbrido obtido a partir de um sol constituído pelos precursores: 3-(trimetoxisililpropil)metacrilato (TMSM) e tetraetoxisilano (TEOS) e Ce(NO3)3 0,01M com adição do plastificante di-isodecil adipato (DIDA) em diferentes concentrações: (0,5, 1, 2 e 4%). Utilizou-se o processo de dip-coating com velocidade de retirada de 10 cm.min-1, com aplicação em monocamada e bicamada, e curados por cura térmica empregando-se duas diferentes temperaturas de cura, 60 °C e 90 °C. Com o objetivo de analisar um pré-tratamento para posterior aplicação do revestimento UV, as folhas de flandres foram revestidas com um filme híbrido obtido a partir de um sol com a mesma formulação citada, substituindo o plastificante DIDA pelo flexibilizante polietilenoglicol (PEG) em diferentes concentrações: (20, 40, 60 e 80 g.L-1). Os filmes foram obtidos e curados conforme descrito anteriormente, além disso, após o pré-tratamento com filme híbrido, a folha de flandres foi submetida ao processo de pintura com tinta uretânica alifática acrilada curada por radiação ultravioleta (UV). Foram empregadas como técnicas para caracterização quanto ao comportamento eletroquímico: monitoramento do potencial de circuito aberto, curvas de polarização potenciodinâmicas, medidas de impedância eletroquímica e svet. O comportamento físico-químico dos filmes foi avaliado por ângulo de contato, termogravimetria, espectroscopia de infravermelho e ressonância magnética nuclear. A resistência ao desgaste foi avaliada pela técnica de esfera sobre plano. Os sistemas de pintura curada por radição ultravioleta foram analisados quanto à adesão, flexibilidade e molhabilidade. Os resultados obtidos, mostraram que a adição de 2% do plastificante di-isodecil adipato melhorou a resistência à corrosão e a cura a 90 °C e com aplicação da bicamada otimizou o efeito barreira do filme. Adição de PEG na concentração de 20 g.L-1 contribuiu para melhorar a flexibilidade do filme retardando a cinética da reação de reticulação e consequentemente evitando a formação de fissuras. Nesta concentração, e curado a 60 °C, o filme melhorou a resistência mecânica para os sistemas com pós-tratamento em tinta UV. / One of the main problems of the tinplate for the packaging sector is the coating adherence of UV coatings on the substrate, due to the presence of oxides on the surface. Thus, it makes necessary the use of surface pretreatments, and the use of hybrid coatings has been proposed to improve the adherence and corrosion resistance. However, these hybrid films tend to be fragile and do not hold on mechanical deformation. In this work, the tinplate was coated with hybrid films aiming to evaluate its performance as protective coating and as pre-treatment for further UV coating application. In order to improve the barrier effect, the tinplate were coated with a hybrid film obtained from a sol constituted by the precursors 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate (TMSM) and tetraethoxysilane (TEOS), 0.01 mol.L-1 cerium nitrate (Ce(NO3)3) and diisodecyl adipate (DIDA) in different concentrations (0.5, 1, 2 and 4%) as plasticizer. Dip-coating was the process for applying the films with removal rate of 10 cm.min-1. The films were applied in one or two layers and, then, thermally cured at 60 °C or 90 °C. As a pretreatment for further UV coating, the tinplate were coated with a hybrid film with the aforementioned formulation, but replacing the plasticizer DIDA for polyethylene glycol (PEG) in different concentrations (20, 40, 60 e 80 g.L-1). The films were obtained and cured through the same dip-coating process and, after, the samples were painted with aliphatic acrylic urethane coating with ultraviolet radiation curing. The characterization techniques for electrochemical behavior were open circuit potential monitoring, potentiodynamic polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning vibrating electrode technique (SVET). The physicochemical behavior of the films was evaluated by contact angle measurement, thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance. Wear resistance was evaluated by using a ball-on-plate test. The systems with UV-radiation-cured ink were analyzed regarding adherence, flexibility and wettability. Results showed that adding 2% of DIDA plasticizer improved the corrosion resistance and that curing a bilayer film at 90 °C optimizes the film barrier effect. Adding PEG in a concentration of 20 g.L-1 improved the flexibility of the film, making the cross-linking reaction kinetics slower and, in consequence, avoided cracks. With this concentration and curing at 60 °C, the film had better mechanical resistance for systems post-treated with UV ink.

A preocupação com o meio ambiente tem aumentado o interesse em torno da pesquisa e desenvolvimento de embalagens biodegradáveis. A hidrofilicidade característica destes filmes afeta as propriedades mecânicas e de barreira, limitando a sua utilização. A elaboração de filmes híbridos tem sido estudada como hipótese para melhorar estas pripriedades. Porém são escassos os trabalhos que relatam o desenvolvimento de embalagens biodegradáveis híbridas organo-inorgânicas para alimentos. Neste contexto, foi proposta a preparação de filmes biodegradáveis usando a técnica de casting, utilizando como base amido de mandioca e glicerol, com incorporação de precursor alcóxido contendo silício (TEOS) em diferentes concentrações e diferentes técnicas de solubilização. A adição do TEOS visa incorporar ao sistema fases de sílica para modificar propriedades dos filmes. Os materiais foram caracterizados por técnicas de FTIR, MEV, TGA, opacidade, solubilidade em água, grau de intumescimento, PVA, e propriedades mecânicas. A adição de TEOS mostrou-se mais eficaz quando passou por processo de pré-hidrólise antes da incorporação à solução filmogênica, interferindo significativamente nos resultados das análises mecânicas, óticas e de barreira. Nas micrografias do MEV verificou-se que as fases de sílica estavam uniformemente incorporadas ao polímero, porém apresentando domínios micrométricos. Os filmes híbridos biodegradáveis produzidos apresentam propriedades satisfatórias sendo viável a continuidade de pesquisas nessa área, visando o melhoramento do processo e futura aplicação como embalagem de alimentos na forma de filmes ou embalagens rígidas. / Concern about the environment has increased interest in the research and development of biodegradable packaging. The characteristic hydrophilicity of these films affects the mechanical and barrier properties, limiting their use. The elaboration of hybrid films has been studied as a hypothesis to improve these properties. However, there are few reports about development of biodegradable hybrids films, organic-inorganic for food. In this context, it was proposed the preparation of biodegradable films using the casting technique, based on cassava starch and glycerol, with incorporation of an alkoxide precursor containing silicon (TEOS) in different concentrations and solubilization techniques. The addition of TEOS aims to incorporate silica phases into the system to improve film properties. The materials were characterized by FTIR, SEM, TGA, opacity, water solubility, swelling, WVP and mechanical properties. The addition of TEOS was more efficient when it underwent prehydrolysis before incorporation into the film-forming solution, significantly interfering with the results of the mechanical, optical and barrier analyzes. In SEM micrographs it was found that the silica phases were uniformly incorporated into the polymer, however presenting micrometric domains. The films produced have satisfactory properties in the elaboration of biodegradable hybrid films, being viable the continuity of researches in this area, intending at the improvement of the process and future application as food packaging in the form of films of rigid packaging.

Um dos principais problemas da folha de flandres utilizada no setor de embalagens é a adesão dos revestimentos UV sobre o substrato devido à presença de óxidos na superfície. Dessa forma, o emprego de pré-tratamentos superficiais se faz necessário, e o uso de revestimentos híbridos tem sido proposto para melhorar a aderência e a resistência à corrosão. Contudo, esses revestimentos tendem a serem frágeis e não suportam deformação mecânica. No presente trabalho, os filmes híbridos foram depositados sobre a folha de flandres a fim de avaliar o seu desempenho como revestimento protetor e como pré-tratamento para posterior aplicação do revestimento UV. Visando melhorar o efeito barreira, as folhas de flandres foram revestidas com um filme híbrido obtido a partir de um sol constituído pelos precursores: 3-(trimetoxisililpropil)metacrilato (TMSM) e tetraetoxisilano (TEOS) e Ce(NO3)3 0,01M com adição do plastificante di-isodecil adipato (DIDA) em diferentes concentrações: (0,5, 1, 2 e 4%). Utilizou-se o processo de dip-coating com velocidade de retirada de 10 cm.min-1, com aplicação em monocamada e bicamada, e curados por cura térmica empregando-se duas diferentes temperaturas de cura, 60 °C e 90 °C. Com o objetivo de analisar um pré-tratamento para posterior aplicação do revestimento UV, as folhas de flandres foram revestidas com um filme híbrido obtido a partir de um sol com a mesma formulação citada, substituindo o plastificante DIDA pelo flexibilizante polietilenoglicol (PEG) em diferentes concentrações: (20, 40, 60 e 80 g.L-1). Os filmes foram obtidos e curados conforme descrito anteriormente, além disso, após o pré-tratamento com filme híbrido, a folha de flandres foi submetida ao processo de pintura com tinta uretânica alifática acrilada curada por radiação ultravioleta (UV). Foram empregadas como técnicas para caracterização quanto ao comportamento eletroquímico: monitoramento do potencial de circuito aberto, curvas de polarização potenciodinâmicas, medidas de impedância eletroquímica e svet. O comportamento físico-químico dos filmes foi avaliado por ângulo de contato, termogravimetria, espectroscopia de infravermelho e ressonância magnética nuclear. A resistência ao desgaste foi avaliada pela técnica de esfera sobre plano. Os sistemas de pintura curada por radição ultravioleta foram analisados quanto à adesão, flexibilidade e molhabilidade. Os resultados obtidos, mostraram que a adição de 2% do plastificante di-isodecil adipato melhorou a resistência à corrosão e a cura a 90 °C e com aplicação da bicamada otimizou o efeito barreira do filme. Adição de PEG na concentração de 20 g.L-1 contribuiu para melhorar a flexibilidade do filme retardando a cinética da reação de reticulação e consequentemente evitando a formação de fissuras. Nesta concentração, e curado a 60 °C, o filme melhorou a resistência mecânica para os sistemas com pós-tratamento em tinta UV. / One of the main problems of the tinplate for the packaging sector is the coating adherence of UV coatings on the substrate, due to the presence of oxides on the surface. Thus, it makes necessary the use of surface pretreatments, and the use of hybrid coatings has been proposed to improve the adherence and corrosion resistance. However, these hybrid films tend to be fragile and do not hold on mechanical deformation. In this work, the tinplate was coated with hybrid films aiming to evaluate its performance as protective coating and as pre-treatment for further UV coating application. In order to improve the barrier effect, the tinplate were coated with a hybrid film obtained from a sol constituted by the precursors 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate (TMSM) and tetraethoxysilane (TEOS), 0.01 mol.L-1 cerium nitrate (Ce(NO3)3) and diisodecyl adipate (DIDA) in different concentrations (0.5, 1, 2 and 4%) as plasticizer. Dip-coating was the process for applying the films with removal rate of 10 cm.min-1. The films were applied in one or two layers and, then, thermally cured at 60 °C or 90 °C. As a pretreatment for further UV coating, the tinplate were coated with a hybrid film with the aforementioned formulation, but replacing the plasticizer DIDA for polyethylene glycol (PEG) in different concentrations (20, 40, 60 e 80 g.L-1). The films were obtained and cured through the same dip-coating process and, after, the samples were painted with aliphatic acrylic urethane coating with ultraviolet radiation curing. The characterization techniques for electrochemical behavior were open circuit potential monitoring, potentiodynamic polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning vibrating electrode technique (SVET). The physicochemical behavior of the films was evaluated by contact angle measurement, thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance. Wear resistance was evaluated by using a ball-on-plate test. The systems with UV-radiation-cured ink were analyzed regarding adherence, flexibility and wettability. Results showed that adding 2% of DIDA plasticizer improved the corrosion resistance and that curing a bilayer film at 90 °C optimizes the film barrier effect. Adding PEG in a concentration of 20 g.L-1 improved the flexibility of the film, making the cross-linking reaction kinetics slower and, in consequence, avoided cracks. With this concentration and curing at 60 °C, the film had better mechanical resistance for systems post-treated with UV ink.

A preocupação com o meio ambiente tem aumentado o interesse em torno da pesquisa e desenvolvimento de embalagens biodegradáveis. A hidrofilicidade característica destes filmes afeta as propriedades mecânicas e de barreira, limitando a sua utilização. A elaboração de filmes híbridos tem sido estudada como hipótese para melhorar estas pripriedades. Porém são escassos os trabalhos que relatam o desenvolvimento de embalagens biodegradáveis híbridas organo-inorgânicas para alimentos. Neste contexto, foi proposta a preparação de filmes biodegradáveis usando a técnica de casting, utilizando como base amido de mandioca e glicerol, com incorporação de precursor alcóxido contendo silício (TEOS) em diferentes concentrações e diferentes técnicas de solubilização. A adição do TEOS visa incorporar ao sistema fases de sílica para modificar propriedades dos filmes. Os materiais foram caracterizados por técnicas de FTIR, MEV, TGA, opacidade, solubilidade em água, grau de intumescimento, PVA, e propriedades mecânicas. A adição de TEOS mostrou-se mais eficaz quando passou por processo de pré-hidrólise antes da incorporação à solução filmogênica, interferindo significativamente nos resultados das análises mecânicas, óticas e de barreira. Nas micrografias do MEV verificou-se que as fases de sílica estavam uniformemente incorporadas ao polímero, porém apresentando domínios micrométricos. Os filmes híbridos biodegradáveis produzidos apresentam propriedades satisfatórias sendo viável a continuidade de pesquisas nessa área, visando o melhoramento do processo e futura aplicação como embalagem de alimentos na forma de filmes ou embalagens rígidas. / Concern about the environment has increased interest in the research and development of biodegradable packaging. The characteristic hydrophilicity of these films affects the mechanical and barrier properties, limiting their use. The elaboration of hybrid films has been studied as a hypothesis to improve these properties. However, there are few reports about development of biodegradable hybrids films, organic-inorganic for food. In this context, it was proposed the preparation of biodegradable films using the casting technique, based on cassava starch and glycerol, with incorporation of an alkoxide precursor containing silicon (TEOS) in different concentrations and solubilization techniques. The addition of TEOS aims to incorporate silica phases into the system to improve film properties. The materials were characterized by FTIR, SEM, TGA, opacity, water solubility, swelling, WVP and mechanical properties. The addition of TEOS was more efficient when it underwent prehydrolysis before incorporation into the film-forming solution, significantly interfering with the results of the mechanical, optical and barrier analyzes. In SEM micrographs it was found that the silica phases were uniformly incorporated into the polymer, however presenting micrometric domains. The films produced have satisfactory properties in the elaboration of biodegradable hybrid films, being viable the continuity of researches in this area, intending at the improvement of the process and future application as food packaging in the form of films of rigid packaging.

Um dos principais problemas da folha de flandres utilizada no setor de embalagens é a adesão dos revestimentos UV sobre o substrato devido à presença de óxidos na superfície. Dessa forma, o emprego de pré-tratamentos superficiais se faz necessário, e o uso de revestimentos híbridos tem sido proposto para melhorar a aderência e a resistência à corrosão. Contudo, esses revestimentos tendem a serem frágeis e não suportam deformação mecânica. No presente trabalho, os filmes híbridos foram depositados sobre a folha de flandres a fim de avaliar o seu desempenho como revestimento protetor e como pré-tratamento para posterior aplicação do revestimento UV. Visando melhorar o efeito barreira, as folhas de flandres foram revestidas com um filme híbrido obtido a partir de um sol constituído pelos precursores: 3-(trimetoxisililpropil)metacrilato (TMSM) e tetraetoxisilano (TEOS) e Ce(NO3)3 0,01M com adição do plastificante di-isodecil adipato (DIDA) em diferentes concentrações: (0,5, 1, 2 e 4%). Utilizou-se o processo de dip-coating com velocidade de retirada de 10 cm.min-1, com aplicação em monocamada e bicamada, e curados por cura térmica empregando-se duas diferentes temperaturas de cura, 60 °C e 90 °C. Com o objetivo de analisar um pré-tratamento para posterior aplicação do revestimento UV, as folhas de flandres foram revestidas com um filme híbrido obtido a partir de um sol com a mesma formulação citada, substituindo o plastificante DIDA pelo flexibilizante polietilenoglicol (PEG) em diferentes concentrações: (20, 40, 60 e 80 g.L-1). Os filmes foram obtidos e curados conforme descrito anteriormente, além disso, após o pré-tratamento com filme híbrido, a folha de flandres foi submetida ao processo de pintura com tinta uretânica alifática acrilada curada por radiação ultravioleta (UV). Foram empregadas como técnicas para caracterização quanto ao comportamento eletroquímico: monitoramento do potencial de circuito aberto, curvas de polarização potenciodinâmicas, medidas de impedância eletroquímica e svet. O comportamento físico-químico dos filmes foi avaliado por ângulo de contato, termogravimetria, espectroscopia de infravermelho e ressonância magnética nuclear. A resistência ao desgaste foi avaliada pela técnica de esfera sobre plano. Os sistemas de pintura curada por radição ultravioleta foram analisados quanto à adesão, flexibilidade e molhabilidade. Os resultados obtidos, mostraram que a adição de 2% do plastificante di-isodecil adipato melhorou a resistência à corrosão e a cura a 90 °C e com aplicação da bicamada otimizou o efeito barreira do filme. Adição de PEG na concentração de 20 g.L-1 contribuiu para melhorar a flexibilidade do filme retardando a cinética da reação de reticulação e consequentemente evitando a formação de fissuras. Nesta concentração, e curado a 60 °C, o filme melhorou a resistência mecânica para os sistemas com pós-tratamento em tinta UV. / One of the main problems of the tinplate for the packaging sector is the coating adherence of UV coatings on the substrate, due to the presence of oxides on the surface. Thus, it makes necessary the use of surface pretreatments, and the use of hybrid coatings has been proposed to improve the adherence and corrosion resistance. However, these hybrid films tend to be fragile and do not hold on mechanical deformation. In this work, the tinplate was coated with hybrid films aiming to evaluate its performance as protective coating and as pre-treatment for further UV coating application. In order to improve the barrier effect, the tinplate were coated with a hybrid film obtained from a sol constituted by the precursors 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate (TMSM) and tetraethoxysilane (TEOS), 0.01 mol.L-1 cerium nitrate (Ce(NO3)3) and diisodecyl adipate (DIDA) in different concentrations (0.5, 1, 2 and 4%) as plasticizer. Dip-coating was the process for applying the films with removal rate of 10 cm.min-1. The films were applied in one or two layers and, then, thermally cured at 60 °C or 90 °C. As a pretreatment for further UV coating, the tinplate were coated with a hybrid film with the aforementioned formulation, but replacing the plasticizer DIDA for polyethylene glycol (PEG) in different concentrations (20, 40, 60 e 80 g.L-1). The films were obtained and cured through the same dip-coating process and, after, the samples were painted with aliphatic acrylic urethane coating with ultraviolet radiation curing. The characterization techniques for electrochemical behavior were open circuit potential monitoring, potentiodynamic polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning vibrating electrode technique (SVET). The physicochemical behavior of the films was evaluated by contact angle measurement, thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance. Wear resistance was evaluated by using a ball-on-plate test. The systems with UV-radiation-cured ink were analyzed regarding adherence, flexibility and wettability. Results showed that adding 2% of DIDA plasticizer improved the corrosion resistance and that curing a bilayer film at 90 °C optimizes the film barrier effect. Adding PEG in a concentration of 20 g.L-1 improved the flexibility of the film, making the cross-linking reaction kinetics slower and, in consequence, avoided cracks. With this concentration and curing at 60 °C, the film had better mechanical resistance for systems post-treated with UV ink.