BR102021020504A2 - Composição de elastômeros termoplásticos com aditivos antimicrobianos, seu processo de obtenção, seu uso, solado de calçado e calçado - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se ao processo e a aplicação de uma composição de elastômeros termoplásticos e aditivos antimicrobianos, preferencialmente partículas nanométricas com ação antiviral, em uma concretização essa composição é utilizada como solado de calçados. Essa composição utiliza uma combinação de matérias primas específicas de forma a possibilitar o processamento e dispersão do composto mantendo as propriedades antivirais do mesmo, viabilizando uma produção de solado de calçados sem nenhuma modificação no processo convencional do fabricante. A presente invenção se situa nos campos de Engenharia de Materiais.

Description

COMPOSIÇÃO DE ELASTÔMEROS TERMOPLÁSTICOS COM ADITIVOS ANTIMICROBIANOS, SEU PROCESSO DE OBTENÇÃO, SEU USO, SOLADO DE CALÇADO E CALÇADO Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se ao processo e a aplicação de uma composição de elastômeros termoplásticos com ação antiviral. Uma composição contendo partículas nanométricas de um aditivo antimicrobiano que desempenha a ação antiviral na sua aplicação final, em uma concretização, como solado de calçados. Essa composição utiliza uma combinação de matérias primas específicas de forma a possibilitar o processamento e dispersão do composto, mantendo as propriedades antivirais do mesmo, viabilizando uma produção de elastômeros, em uma concretização, solado de calçados sem nenhuma modificação no processo convencional do fabricante. A presente invenção se situa nos campos de Engenharia de Materiais.

Antecedentes da Invenção

[0002] O novo coronavírus humano, que é cientificamente denominado SARS-CoV-2, anteriormente chamado de HCoV-19, surgiu em Wuhan na China em 2019 e foi responsável por uma grande pandemia para a qual o mundo não estava preparado. Esse acontecimento gerou uma discussão mundial em relação a grande necessidade de condições de higiene e saneamento básico que evitam as contaminações por microrganismos (aqui definidos como: bactérias, fungos e vírus de maneira geral). Um grande movimento na comunidade científica da indústria e academia se uniu em esforços na busca de soluções práticas para evitar fontes de contaminação com esses microrganismos e facilitar o dia a dia das pessoas nessa prática.

[0003] Apesar de vírus serem organismos que necessitam de um hospedeiro vivo para se multiplicar, sendo eles por definição parasitas intracelulares obrigatórios, pesquisas indicam que o mesmo possui uma estabilidade em superfícies podendo se manter vivo e estável de 1 até 3 dias. Superfícies feitas de polímeros e aço inoxidável são capazes de manter os vírus vivos por mais tempo que cobre e papelão, por exemplo.

[0004] Uma das grandes fontes de contaminação no veículo de micróbios para dentro das residências é a sola do calçado. Estudos alertam para o fato de que 96% dos calçados de quem caminha pela rua entra em contato com os mais diversos tipos de vírus e bactérias. Esses microrganismos que entram em nossas casas através da sola dos calçados podem causar graves doenças. No contexto de uma pandemia como a do SARS-CoV-2 o hábito de tirar os sapatos antes de entrar em casa é um dos métodos de prevenção da contaminação. Para a população asiática esse é um hábito muito comum característico da sua cultura e tradição, entretanto, para os ocidentais essa não é uma prática usual.

[0005] A grande maioria dos solados de calçados são feitos de composições poliméricas e borracha. Essas formulações de composições poliméricas (mais especificamente elastoméricas), passam pelo processo de transformação injeção que através de moldagem sob temperatura e pressão produzem os solados. Posteriormente esses solados serão matéria prima utilizada em fábricas e processos de confecções dos calçados.

[0006] A constante expansão da indústria polimérica possibilita cada vez mais a resolução de limitações de desempenho dos mesmos, contribuindo para a evolução de diversas áreas da indústria, serviços e as atividades domésticas rotineiras. Entre as diversas formas de melhorar o desempenho dos polímeros temos a aplicação de aditivos e a utilização de blendas poliméricas, juntamente com métodos de dispersão e mistura variados em ambos os casos.

[0007] Os aditivos antimicrobianos protegem o polímero da formação ou crescimento de colônias e microrganismos que poderão provocar alterações na aparência ou em outras propriedades dos polímeros. Atuam também para conferir maior proteção ao usuário, eliminando potenciais fontes de contaminações e infecções. Os aditivos antimicrobianos são compostos sintéticos orgânicos ou inorgânicos de baixa massa molar que matam ou inibem o crescimento de microrganismos. A atividade antiviral é a de maior interesse na área médica e hospitalar como em artigos utilizados em procedimentos cirúrgicos, luvas, cateteres, produtos de cama etc. Até o presente momento o maior interesse desses aditivos era para os polímeros em aplicações de uso geral no controle de bactérias, fungos e algas (não vírus). Entretanto, essa necessidade de aditivos com ação antiviral em polímeros de uso geral (dia dia) vem sendo uma nova demanda e um assunto a ser abordado, no contexto de busca de soluções para auxiliar em métodos preventivos de infecções por vírus.

[0008] Os antimicrobianos inorgânicos utilizam íons metálicos como Prata, Zinco e Cobre, que não são eliminados no meio, causando um efeito antimicrobiano mais duradouro. Aditivos antimicrobianos à base desses íons são utilizados em produtos comercialmente difundidos. Isso ocorre através da sua incorporação em diferentes veículos que facilitam a liberação dos íons, são os veículos: masterbatches, zeólitas, vidro poroso e também na forma de nano partículas.

[0009] As partículas inorgânicas têm característica de infusibilidade em processos convencionais de mistura de composições poliméricas nas temperaturas de processamento utilizadas, essa característica permite sua dispersão como sólido na massa polimérica. Uma das grandes áreas de aplicação desses íons são os têxteis antimicrobianos, porém a grande quantidade necessária de utilização na aplicação, muitas vezes, inviabiliza o produto devido ao aumento do custo. A mesma dificuldade em relação a quantidade inviabilizar a utilização acontece para o mercado dos calçados, onde a utilização desses íons costuma ser feita nas palmilhas e focada na busca de combater odores indesejáveis oriundos de proliferação de bactérias e fungos. Para os calçados, além da questão custo, essa utilização precisa ser avaliada pois as altas dosagens necessárias podem ser proibitivas nas legislações existentes.

[0010] O desenvolvimento de partículas com dimensões nanométricas é bastante difundido e conhecido principalmente pelo incremento de propriedades através de redução de quantidades. Partículas de prata, por exemplo, são comercialmente conhecidas como nanoprata ou nanosilver. É considerado como nanoprata qualquer material que contém prata (geralmente agregados de prata) e que suas dimensões são da ordem de nanômetros, cuja a atividade antimicrobiana é aumentada devido a escala reduzida, proporcionando maior área superficial e possibilidade na redução da quantidade de aplicação. Esse aumento/melhoria na atividade que vem da escala nano exige cuidados no processamento dessas partículas, em função de manter a qualidade dessas propriedades.

[0011] A ação antiviral tem atributos que fazem com que o DNA/RNA viral reduza sua capacidade infecciosa, e consiga inativar vírus envelopados, como os vírus influenza, herpesvírus, coronavírus canino, entre outros.

[0012] Para que haja a replicação do vírus é preciso que esse entre na célula pela transposição da membrana celular, barreira física da própria célula (sejam os vírus envelopados ou não envelopados). O mecanismo de atuação do vírus consiste em replicar o seu genoma viral e controlar a síntese de todos os componentes virais através do maquinário que é controlado pela célula hospedeira, seguindo para a sua nova montagem de uma progênie de partículas infectantes, que são liberados da célula hospedeira, finalizando o ciclo parasita e buscando uma nova célula hospedeira.

[0013] Na busca pelo estado da técnica em literaturas científica e patentária, foram encontrados os seguintes documentos que tratam sobre o tema:

[0014] Em 1998 o documento WO2000014284 relata a invenção de um calçado com propriedades antimicrobianas. Trata-se da aplicação de um aditivo antimicrobiano baseado em partículas metálicas de Zn, Ag ou Cu incorporados em zeólitas para facilitar a dispersão e liberação de seus íons. Eles são aplicados no couro que reveste o a parte superior do calçado, bem como o seu processo de fabricação e aplicação.

[0015] O documento EP 1 490543B1 - de 2004 - se refere a um tecido com um revestimento de partículas de prata na faixa nanométrica. Aborda de maneira mais especifica um "fio” antimicrobiano com partículas nanométricas de prata e seu método de fabricação. Esse "fio” tem propriedades antimicrobianas agindo contra fungos bactérias e vírus. No documento a palavra fio representa uma descrição resumida para referenciar tecidos e materiais fibrosos, nesse formato de descrição o documento visa abranger uma grande quantidade de tipos de tecidos.

[0016] Em US2004016147A1 - de 2004 usou compósitos de Ag para, através dos benefícios de suas propriedades, fornecerem produtos para palmilha, forro, sandálias e botas na busca de atuação anti bactericida e anti fungicida, especificamente na atuação da eliminação dos odores e manutenção de higiene.

[0017] Em US 2010/0104470 A1 de 2010 o documento relata a utilização de um aparato que reduz e/ou elimina germes ou bactérias das solas dos calçados das pessoas. O aparato é similar a um tapete no qual quando a pessoa permanece com os pés em cima e tem os germes ou bactérias dos seus calçados reduzidos pela a ação de radiação antimicrobiana.

[0018] O documento ES 1248126 publicado em junho de 2020 revela um calçado com propriedades antibactericidas destinado a uso em ambientes hospitalares. Para esse produto eles utilizam um aditivo a base de Piriotionato de Zinco que garante a eficácia de até 99% contra as bactérias mais comuns. Esse documento cita que existem invenções que trabalham atuando nos calçados com propriedades antibactericidas, mas essas estão focadas principalmente no interno dos calçados, como as palmilhas e, quando muito, na parte superior. Não abrangendo o principal foco de proliferação bactericida que é na sola, pelo seu permanente contato com o solo. Esse trabalho também foca na utilização desses calçados em ambientes hospitalares e de fabricação e manipulação de alimentos. O material principal de composição desse calçado é o copolímero de etileno e acetato de vinila e ele utiliza o aditivo antibactericida nas concentrações de 0,5 até 1,5%.

[0019] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.

Sumário da Invenção

[0020] A presente invenção atua no desenvolvimento de uma tecnologia para facilitar o dia a dia das pessoas na prevenção de contaminações por fungos, bactérias e, principalmente, vírus, que são trazidos para dentro do ambiente das suas casas através do solado dos calçados. Essa invenção permite o desenvolvimento de uma composição de elastômeros termoplásticos combinados com nanopartículas antimicrobianas de atuação antiviral, para aplicação de produção de solados de calçados, com foco na ação antiviral permanente utilizando um processo de produção e dispersão de matérias-primas específico, e que não compromete o processo produtivo do fabricante de calçados.

[0021] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta uma composição de elastômeros termoplástico compreendendo:
- de 60% a 90% em massa da composição de elastômeros termoplásticos;
- de 0,01% até 2,5% em massa na composição de aditivos antimicrobianos, em que os aditivos são nanopartículas metálicas; e
- de 1% a 20% em massa de pelo menos uma carga mineral e/ou vegetal.

[0022] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta um processo de preparação de uma composição de elastômeros termoplásticos compreendendo as etapas de:
a) Preparar uma solução compreendendo 0,01% até 2,5% em massa da composição final de aditivos antimicrobianos;
b) Adicionar 60% a 90% em massa da composição de elastômeros e de 1% a 20% em massa de pelo menos uma carga mineral e/ou vegetal à solução da etapa a);
c) Extrusão da mistura obtida na etapa b).

[0023] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta o uso de uma composição de elastômeros termoplásticos em solados de calçados. Em que a composição de elastômeros termoplásticos compreende de 60% a 90% em massa da composição de elastômeros termoplásticos, de 0,01% até 2,5% em massa na composição de aditivos antimicrobianos e de 1% a 20% em massa de pelo menos uma carga mineral e/ou vegetal.

[0024] Em um quarto objeto, a presente invenção apresenta um solado de calçado constituído por uma composição de elastômeros termoplásticos compreendendo de 60% a 90% em massa da composição de elastômeros termoplásticos, de 0,01% até 2,5% em massa na composição de aditivos antimicrobianos e de 1% a 20% em massa de pelo menos uma carga mineral e/ou vegetal.

[0025] Em um quinto objeto, a presente invenção apresenta um calçado compreendendo um solado conforme definido acima.

[0026] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e serão descritos detalhadamente a seguir.

Breve Descrição das Figuras

[0027] São apresentadas as seguintes figuras:

[0028] A figura 1 mostra o gráfico de distribuição de tamanho de partículas (% de partículas no eixo Y e tamanho das partículas no eixo x).

[0029] A figura 2 mostra um esquema do processo de dispersão dos ativos nos polímeros.

[0030] A figura 3 mostra o resultado dos testes de citotoxicidade.

Descrição Detalhada da Invenção

[0031] Dentro do estado da arte atual, no que diz respeito à área de antimicrobianos, é exposto que muitos trabalhos de pesquisas e aplicações vem sendo desenvolvidas. Especificamente no uso desses aditivos com têxteis e artefatos de uso geral no tópico de atuação antimicrobiana. A aplicação em calçados foca comumente nos objetivos de eliminação de odores e em partes componentes do calçado (como palmilhas e insertos) e também na parte do forro de tecido, couro ou outros tipos de materiais.

[0032] Como descrito nas anterioridades existem tecnologias similares que atuam principalmente em ação antibactericida e antifúngica na parte superior do calçado, chamada de cabedal, e também em partes internas como palmilha. Esses trabalhos focaram na eliminação de maus odores no caso das partes internas, no caso do cabedal a atuação já era bactericida, porém nenhum dos documentos sequer mencionava a ação antiviral.

[0033] A dificuldade de atuação na área solados de calçados deve-se a grande quantidade de exposição dos mesmos a microrganismos diversos e por isso o material deve ter maior eficácia de aplicação, muitas vezes esse requisito demandava uma quantidade maior de aplicação o que encarece o produto final. A utilização de partículas nanométricas apresenta uma melhoria no resultado de eficiência com uma menor quantidade de uso. No entanto, para que esse efeito ocorra são necessárias modificações nos processos de dispersão das partículas. Dessa forma, o presente trabalho, reuniu todas as deficiências do estado da técnica: proteção ao solado, atuação antiviral e custo aceitável ao produto final.

[0034] A utilização de nano partículas como aditivos também é bastante difundida. Apesar disso, nenhum documento encontrado na literatura combina as tecnologias apresentadas nesta invenção, que atua com foco na ação antiviral, no solado do calçado, através de utilização de nano partículas e processos de dispersão em aplicações de calçados de uso geral. Em uma concretização, a presente invenção apresenta a ação antiviral da combinação de uma composição de elastômeros termoplásticos aplicada aos solados de calçados.

[0035] O mecanismo exato para a ação antiviral de nanopartículas metálicas de Cobre, Zinco e Prata como aditivos antimicrobianos é ainda pouco conhecido, no entanto a partir da literatura científica, sabemos que os íons de prata, por exemplo, a partir do seu princípio ativo atuam no rompimento da camada bi lipídica do vírus fazendo com que o DNA/RNA viral, ao ser exposto ao ambiente, reduzindo sua capacidade infecciosa. Outro possível mecanismo de ação dos íons de prata se dá pelo bloqueio da ligação do vírus nas células hospedeiras através do impedimento da fixação. Assim, o bloqueio da ligação nas células impede que o vírus libere seu material genético (DNA ou RNA) no interior das mesmas reduzindo sua capacidade infecciosa. No caso dos íons de prata eles ainda têm a capacidade de imitar o sulfato de heparano, receptor primário celular do herpes-vírus simples (HSV), por exemplo, e, portanto, os aditivos antimicrobianos à base de prata passam a competir com o vírus pela ligação nas células. A tecnologia à base de prata atrai o vírus com carga oposta fazendo com que o mesmo se ligue aos grupos de enxofre presentes na superfície da glicoproteína viral, impedindo a ligação do vírus à célula hospedeira, bloqueando sua replicação. Em resumo, a ação dos aditivos rompe a camada bi lipídica do vírus e inibe a replicação do DNA/RNA viral, dessa forma, inibe a ligação ou fusão do vírus nas células.

[0036] Em uma concretização, o aditivo antimicrobiano utilizado é constituído por partículas metálicas em tamanho nanométrico presentes em solução aquosa e alcoólica (etanol), mais especificamente uma dispersão coloidal. No exemplo descrito trabalhamos com as partículas de prata. O tamanho de partículas na faixa nanométrica foi comprovado em análise de distribuição de tamanho de partículas do aditivo. As partículas possuem uma faixa de tamanhos de 20 a 100nm com uma média de 30nm (figura 1).

[0037] A ação antiviral e antimicrobiana foi testada em sua efetividade diretamente em composições poliméricas aditivadas, e também na peça de aplicação final, o solado de calçado. As normas indicadas para esses testes de efetividade abordam atividade antimicrobiana e antiviral. Testes antimicrobianos em peças poliméricas utilizam a norma JIS L 1902 e ASTM E2149, e, para testes de eficácia antiviral são utilizadas ISO 18184 (Textiles: Determination of antiviral activity of textile products) e ISO 21702 (Measurement of antiviral activity on plastics and other non-porous surfaces).

[0038] A composição de elastômeros termoplásticos aditivados aplicados a solados injetados que fazem o uso dessa composição, contendo as nano partículas antimicrobianas de atuação antiviral, mostraram uma notável redução na infectividade do vírus em comparação às amostras controle (não tratadas). Antimicrobianos: testes realizados com Staphylococcus aureus, e, antivirais: testes realizados com Adenovírus humano tipo 2 (respiratório, não envelopado) e Herpes Vírus Humano tipo 1 (envelopado). O resultado dos ensaios apresentou que a dita composição foi eficiente na inativação de Coronavírus canino (Coronavírus-strain MHV-3) e Influenza Vírus/H1N1 após 5 minutos de contato. Ensaios realizados de acordo com ISO 18184, realizados em laboratório NB-2 (Biosafety-Level 2) seguindo as recomendações da ANVISA Art. 1 e Art. 3 da IN 04/13 e IN 12/16 e metodologias descritas nas normas (BS EN 14476:2013+A2:2019, DIN EM 14476:2015 e do Instituto Robert Koch - RKI) e obedecendo as Boas Práticas de Laboratório (BPL).

[0039] A Ação antiviral foi comprovada e efetivada através dos testes laboratórios seguindo normas regentes para os vírus envelopados Herpes Vírus Humano tipo 1, Coronavírus-Strain MHV-3 e Influenza Vírus H1N1. São eficazes também contra o Adenovírus humano tipo 2 (respiratório, não envelopado). O resultado de eficácia da atuação comprovou um resultado de 99,9%.

[0040] A tecnologia de íons de metais e nano partículas foi avaliada quanto a sua citoxicidade e comprovada como produto não citotóxico. Validado mediante os testes normativos das normas reconhecidas internacionalmente: ISO 18 184, ISO 21702, AATCC 100, JIS L 1902 e ASTM E2149; que atua em testes com relação a apresentar grau risco célula humana e teste de exposição de cepa de vidro.

[0041] A presente invenção apresenta um desenvolvimento de um processo de dispersão e produção compatível na função de misturar e dispersar corretamente os componentes da fórmula, de forma a garantir a ação antiviral no material, sem danificar as nano partículas envolvidas através de cisalhamento e eventuais dificuldades de processamento. As nano partículas tem como característica de ter a sua atividade aumentada devido a dimensões nanométricas, é fato conhecido que essa eficiência só é comprovada com uma correta dispersão no meio.

[0042] É necessário enfatizar a necessidade de escolha e combinações de matérias primas de forma a garantir a manutenção das propriedades técnicas de uma composição polimérica original aplicável ao mercado calçadista. A adição de certos aditivos pode gerar um efeito secundário e interferir no processo de viscosidade da massa fluida, temperatura de amolecimento da composição e diversas outras características. A composição escolhida no presente invento possibilitou a manutenção das principais características da composição como fluidez e dureza, mantendo todas as propriedades mecânicas e térmicas inalteradas.

[0043] Em um aspecto temos uma demanda necessária aos fabricantes de calçados, que é a manutenção de propriedades como a de fluidez e dureza das composições. Eventuais mudanças no grade que é injetado nas injetoras das fabricas de solados de calçados podem ocasionar problemas como parada de máquinas, perdas de processo e até ineficiência de colagem. A presente invenção atuou de forma que a melhoria da ação antimicrobiana não gerasse nenhuma mudança de processo ao fabricante do solado de calçado.

[0044] Em um primeiro objeto, a presente invenção apresenta uma composição de elastômeros termoplástico compreendendo - de 60% a 90% em massa da composição de elastômeros termoplásticos; - de 0,01% até 2,5% em massa na composição de aditivos antimicrobianos; e - de 1% a 20% em massa de pelo menos uma carga mineral e/ou vegetal.

[0045] Em uma concretização, os aditivos antimicrobianos são nanopartículas de íons metálicos como Prata, Zinco e Cobre.

[0046] Em uma concretização, os elastômeros termoplásticos são selecionados do grupo consistindo de Borracha natural (NR), borracha nitrílica (NBR), copolímero estireno- butadieno (SBR), copolímero estireno-butadieno-estireno (SBS), copolímero estireno-etileno -butadieno (SEBS), polietileno (PE), polipropileno (PP), copolímero de etileno acetato de vinila (EVA), poliuretano (PU), poliuretano termoplástico (TPU), borracha de etileno-propileno-dieno(EPDM), poliestireno (PS), policloreto de vinila (PVC).

[0047] A carga mineral ou vegetal na composição auxilia a dispersão adequada do aditivo nanométrico na matriz polimérica. Diferentemente dos polímeros que estão no estado fundido na temperatura de processo dentro da extrusora, as cargas minerais não sofrem transformação permanecendo no estado sólido. Pela extrusão se tratar de um processo que utiliza o atrito como um dos recursos para a mistura dos componentes, a carga mineral permanecendo no estado sólido será um intensificador deste recurso auxiliando no processo de dispersão dos outros componentes. Em uma concretização, os aditivos antimicrobianos são nanopartículas de metal, de difícil dispersão na matriz polimérica, assim, ao utilizar cargas minerais a dispersão e a homogeneização destes aditivos é melhorada. Em uma concretização, as cargas minerais utilizadas apresentam tamanho de partícula médio (D50%) entre 1 pm e 15 pm e o tamanho máximo de partícula (D98%) de 30 pm. A utilização de cargas com características adequadas de distribuição de tamanho de partícula é essencial para a dispersão dos aditivos na matriz polimérica. A partir de curvas de distribuição do tamanho de partícula é possível obter os parâmetros D50% e D90%. D50% representa a mediana da distribuição e corresponde ao diâmetro médio de partícula. D90% representa o diâmetro de corte da curva, isto é, 90% das partículas possuem diâmetro igual ao inferior a este valor. Cargas com tamanho de partícula médio muito pequeno (D50% < 1,0 pm) aumentam muito a viscosidade do composto dificultando no processo de extrusão do mesmo. Já cargas minerais com tamanho de partícula médio de partícula grande e distribuição muito larga (D50% > 15,0 μm e D90% > 30 μm) terão uma área de contato com o polímero pequena não gerando cisalhamento suficiente para dispersão do aditivo nanométrico.

[0048] Em uma concretização, a composição compreende de 5% a 15% de pelo menos uma carga mineral e/ou vegetal selecionada do grupo consistindo de carbonato de cálcio, talco, sulfato de bário, amido, caulim, argila e sílica.

[0049] Cargas minerais são substâncias inorgânicas que são adicionadas aos polímeros com o objetivo de melhorar propriedades, melhorar o processamento ou reduzir custo. Temos como principais exemplos de carga mineral utilizadas em polímeros carbonato de cálcio, caulim e talco. O carbonato de cálcio é uma substância química de fórmula CaCO3 muito utilizada devido ao seu baixo custo. O caulim é uma substância composta de silicatos hidratados de alumínio que é utilizada em polímeros devido ao seu efeito na reologia e na estabilidade dimensional. O talco tem como composição principal silicatos de magnésio sendo utilizado em polímeros devido ao aumento na característica de rigidez.

[0050] Em uma concretização a composição compreende de 15% a 25% em massa de plastificantes. Em uma concretização a composição compreende de 0,01% a 2,5% em massa da composição de aditivos de processo.

[0051] Em um segundo objeto, a presente invenção apresenta um processo de preparação de uma composição de elastômeros termoplásticos compreendendo as etapas de:
a) Preparar uma solução compreendendo 0,01% até 2,5% em massa da composição final de aditivos antimicrobianos;
b) Adicionar 60% a 90% em massa da composição de elastômeros e de 1% a 20% em massa de pelo menos uma carga mineral e/ou vegetal à solução da etapa a);
c) Extrusão da mistura obtida na etapa b).

[0052] Em uma concretização, a solução da etapa a) compreende de 15% a 25% em massa da composição final de plastificantes. Em uma concretização, na etapa a) são adicionados de 0,01% a 2,5% em massa da composição de aditivos de processo.

[0053] Em uma concretização, na etapa b) são adicionadas de 5% a 15% em massa da composição final de carga mineral e/ou vegetal.

[0054] Em um terceiro objeto, a presente invenção apresenta o uso de uma composição de elastômeros termoplásticos em solados de calçados. Em que a composição de elastômeros termoplásticos compreende de 60% a 90% em massa da composição de elastômeros termoplásticos, de 0,01% até 2,5% em massa na composição de aditivos antimicrobianos e de 1% a 20% em massa de pelo menos uma carga mineral e/ou vegetal.

[0055] Em um quarto objeto, a presente invenção apresenta um solado de calçado constituído por uma composição de elastômeros termoplásticos compreendendo de 60% a 90% em massa da composição de elastômeros termoplásticos, de 0,01% até 2,5% em massa na composição de aditivos antimicrobianos e de 1% a 20% em massa de pelo menos uma carga mineral e/ou vegetal.

[0056] Em uma concretização, o solado de calçado apresenta ação antiviral com pelo menos 99% de eficácia.

[0057] Em um quinto objeto, a presente invenção apresenta um calçado compreendendo um solado conforme definido acima.

Exemplos

[0058] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma.

Preparação da Composição

[0059] A presente invenção apresenta uma composição de elastômeros termoplásticos combinados com nano partículas antimicrobianas de atuação antiviral no mercado calçadista, especificamente solado de calçados. Conforme descrito nas anterioridades o foco de estudos anteriores atingiu bastante a parte superior e interna do calçado quanto a atividade antimicrobiana, principalmente focada em eliminação de odores. O presente trabalho focou no solado por ser esse a maior fonte de contato com os microrganismos, e também destacando o objetivo da ação antiviral.

[0060] Para o preparo da composição foi realizado um processo de dispersão dividido em duas etapas. Primeiramente temos uma pré-mistura com adição de toda a quantidade de plastificante participante da composição em um tanque misturador planetário do tipo vertical. O processo de mistura segue com a adição do aditivo antimicrobiano, as nanopartículas metálicas suspensas em uma dispersão coloidal contendo água e etanol, respeitando as quantidades indicadas na formulação juntamente com os demais aditivos de processo, auxiliares de fluxo e antioxidantes envolvidos na composição. Essa adição dos aditivos deve ser feita gradual e lentamente, com as pás do misturador ligadas em agitação e baixa velocidade de 50rpm, essa velocidade que deve ser gradualmente aumentada 50 rpm a cada 5 minutos até chegar em 200rpm. O processo de adição dos aditivos deve durar 15 minutos. Após a adição total dos aditivos a mistura deve ser mantida por mais 15 minutos sob agitação de 200rpm. Figura 3.

[0061] Após a preparação da mistura 1, as demais matérias primas sólidas constituintes da composição polimérica devem ser adicionadas ao mesmo misturador contendo a primeira mistura, deixando que a mesma se mantenha em rotação por mais 15 minutos. Finalizados esses 45 minutos essa composição polimérica, deve ser introduzida ao funil da extrusora para que se inicie o processo de mistura, nesse caso, extrusão dupla rosca.

Testes de Toxicidade

[0062] Para a análise de citotoxicidade e atividade antiviral foram utilizadas amostras da composição polimérica convencional e da composição polimérica aditivada aplicada a solados. Utilizou-se um grupo de controle celular (meio de cultura suplementado) aplicado aos grupos da amostra de solado convencional e solado aditivado, os quais foram incubados em meio de cultura suplementado nas mesmas condições do ensaio com vírus para avaliar se as amostras apresentam potencial citotóxico celular. O meio de cultura foi adicionado a monocamada de células em duplicata para cada grupo. Ao final de 24 horas, foi avaliado por imagens a cultura de células dos grupos. A Figura 3 demonstra imagens representativas do cultivo de células dos grupos controle celular e das amostras de solado convencional e solado aditivado sem a presença de partículas virais para avaliar se as amostras apresentam potencial citotóxico. Podemos observar a confluência e manutenção da morfologia celular em todos os grupos o que demonstra que as amostras não apresentam citotoxicidade quando solubilizadas em meio de cultura.

[0063] Para a análise de atividade antiviral utilizou-se uma metodologia que analisa o potencial da amostra em reduzir a viabilidade viral de Coronavírus canino de acordo com a ISO 21702:2019. Foi utilizado no ensaio o Coronavírus Canino em uma concentração de vírus de 106,5 partículas. Nessa análise uma alíquota de vírus foi diluída em meio de cultivo celular e os fragmentos das amostras (solado convencional e solado aditivado) foram dispostos em placas de Petri estéreis. Foi inoculado 0,4 mL da solução de vírus previamente preparada sobre cada amostra que foi coberta com filme plástico e incubada por 60 minutos, em condições estéreis de trabalho. Após contabilizados os 60 minutos de exposição (contato direto), a alíquota foi recuperada e separada em novo tubo, finalizando o contato com a amostra. Esta amostra serviu como primeiro ponto da diluição seriada, que quantifica a atividade. O grupo controle viral foi realizado da mesma forma sem ter contato com nenhum fragmento de amostra. Após, foi inoculado em monocamada de células em quadruplicata para cada grupo para avaliação da multiplicação viral.

[0064] Para a análise dos resultados o cultivo celular inoculado foi avaliado conforme mudanças de morfologia, que são caracterizadas pelo efeito citopatogênico (ECP) causado pelos vírus em teste. É realizada a comparação do grupo controle celular (sem vírus) com o grupo controle viral e grupos solado convencional e solado aditivado para avaliar a presença de replicação viral através de captura de imagens e comparação com titulação viral realizada, que demonstra a redução do número de partículas virais infecciosas em logaritmos. O resultado é expresso em redução de logaritmos da quantidade de partículas virais, e transformado em valores de referência conforme preconizado na ISO 21702:2019.

[0065] O vírus avaliado causa alterações na morfologia celular que são denominadas como efeito citopatogênico. Através desse efeito, é possível analisar e quantificar a presença de multiplicação viral em cada grupo. É realizada a identificação da titulação viral de cada grupo para então ser realizado o cálculo do valor de atividade antiviral (R), sendo exemplificado abaixo: R = Ut - At R = valor da atividade antiviral Ut = média logarítmica do grupo da amostra controle; At = média logarítmica do grupo da amostra com tratamento antiviral; Para esse experimento, temos: Ut = Iog (Solado convencional) = log 10 3,5 At = log (Solado aditivado) = log 10 1 R = 10 3,5 - 10 1 = log 10 2,5 = 2,5

[0066] A redução de 2,5 logaritmos na titulação viral causado pelo grupo do solado aditivado apresentou atividade antiviral que está relacionado a redução de 99% de partículas virais.

[0067] Para avaliar o efeito da carga mineral na dispersão do aditivo nanométrico foram avaliadas no exemplo duas composições em relação a atividade antiviral conforme a tabela, sendo o teste 1 contendo de 7% de carga mineral e o teste 2 sem carga mineral. Enquanto no teste 1 com carga mineral a redução continuou sendo de 2,5 logaritmos na titulação viral significando redução de 99% das partículas virais, o teste 2 apresentou redução de apenas 0,5 logaritmos significando redução de 68,4%. Este exemplo comprova a necessidade do uso da carga para obtenção do máximo do desempenho do aditivo na ação antiviral.

[0068] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes e alternativas, abrangidas pelo escopo das reivindicações a seguir.

Claims (10)

1. Composição de elastômero termoplástico caracterizada por compreender:
   - de 60% a 90% em massa na composição de elastômeros termoplásticos;
   - de 0,01% até 2,5% em massa na composição de aditivos antimicrobianos, em que os aditivos são nanopartículas metálicas; e
   - de 1% a 20% em massa de pelo menos uma carga mineral e/ou vegetal.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelas nanopartículas metálicas serem de Prata, Zinco e Cobre.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelos elastômeros termoplásticos serem selecionados do grupo consistindo de Borracha natural (NR), borracha nitrílica (NBR), copolímero estireno- butadieno (SBR), copolímero estireno-butadieno-estireno (SBS), copolímero estireno-etileno -butadieno (SEBS), polietileno (PE), polipropileno (PP), copolímero de etileno acetato de vinila (EVA), poliuretano (PU), poliuretano termoplástico (TPU), borracha de etileno-propileno-dieno(EPDM), poliestireno (PS), policloreto de vinila (PVC).
4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3 caracterizada em que a carga mineral e/ou vegetal é selecionada do grupo consistindo de carbonato de cálcio, talco, sulfato de bário, amido, caulim, argila e sílica.
5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada em que a carga mineral possui tamanho de partícula médio entre 1 pm a 15 pm.
6. Processo de preparação de uma composição de elastômeros termoplásticos, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender as etapas de:
   a) Preparar uma solução compreendendo 0,01% até 2,5% em massa da composição final de aditivos antimicrobianos;
   b) Adicionar 60% a 90% em massa da composição de elastômeros e de 1% a 20% em massa de pelo menos uma carga mineral e/ou vegetal à solução da etapa a);
   c) Extrusão da mistura obtida na etapa b).
7. Uso de uma composição de elastômeros termoplásticos, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por ser em solados de calçados, roupas ou materiais de construção civil.
8. Solado de calçado caracterizado por ser constituído por uma composição de elastômeros termoplásticos conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.
9. Solado de calçados, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por apresentar ação antiviral com pelo menos 99% de eficácia.
10. Calçado caraterizado por compreender um solado conforme definido em qualquer uma das reivindicações 8 a 9.

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