BR112013003178B1

BR112013003178B1 - Fibra de poli(ácido lático), trama não tecida, artigo absorvente, e métodos para a formação de uma fibra de poli(ácido lático) e para a formação de uma trama não tecida

Info

Publication number: BR112013003178B1
Application number: BR112013003178-6A
Authority: BR
Inventors: Vasily A. Topolkaraev; Peiguang Zhou; Gregory J. Wideman; Tom Eby; Ryan J. Mceneany
Original assignee: Kimberly-Clark Worldwide, Inc
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2021-08-03
Also published as: MX2013001627A; CN103069059A; BR112013003178A2; WO2012020336A2; EP2603623A2; EP2603623A4; RU2561122C2; AU2011288213B2; EP2603623B1; US20120040185A1; US10753023B2; KR20130097152A; CN103069059B; MX343263B; WO2012020336A3; AU2011288213A1; RU2013109177A; KR101810273B1

Abstract

fibra de poli(ácido lático) e método para a formação da mesma a presente invenção provê fibras de poli(ácido lático) formadas a partir de uma composição termoplástica, que contém poli(ácido lático) e um aditivo de enrijecimento polimérico. os presentes inventores constataram que a natureza específica dos componentes e do processo, pelo qual eles são combinados, pode ser cuidadosamente controlada para se conseguir uma composição apresentando características morfológicas desejáveis. mais particularmente, o aditivo de enrijecimento pode ser disperso como domínios físicos discretos dentro de uma fase contínua do poli(ácido lático). esses domínios apresentam um tamanho, formato e distribuição particulares, tal que, quando da tiragem das fibras, eles absorvam energia e se tornem alongados. isso permite que a composição resultante exiba um comportamento mais maleável e mais macio do que o poli(ácido lático) de outro maneira rígido. através do controle seletivo sobre os componentes e o método empregados, os presentes inventores constataram que as fibras resultantes podem, assim, exibir boas propriedades mecânicas, tanto durante quando depois da fiação da massa em fusão.

Description

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[001] Várias tentativas têm sido feitas para formar tramas nãotecidas a partir de polímeros biodegradáveis. Embora fibras preparadas a partir de polímeros biodegradáveis sejam conhecidas, têm sido encontrados problemas com seu uso. Por exemplo, o poli(ácido lático) (“PLA”) é um dos polímeros biodegradáveis e sustentáveis (renováveis) mais comuns usados para formar tramas não tecidas. Infelizmente, tramas não tecidas de PLA, em geral, possuem uma baixa flexibilidade de ligação e elevada aspereza devido à elevada temperatura de transição vítrea e baixa taxa de cristalização do poli(ácido lático). Por sua vez, tramas não tecidas de PLA ligadas termicamente frequentemente exibem pequenos alongamentos, que não são aceitáveis em certas aplicações, tal como em um artigo absorvente. Igualmente, embora o poli(ácido lático) possa resistir a elevadas razões de tiragem (draw ratios), ele exige elevados níveis de energia de tiragem para se conseguir a cristalização necessária para superar o encolhimento térmico. Em resposta a essas dificuldades, têm sido empregados plastificantes em uma tentativa de reduzir a temperatura de transição vítrea e de aperfeiçoar a ligação e a maciez. Um plastificante comum é o poli(etileno glicol). Infelizmente, o poli(etileno glicol) tende à separação de fases a partir do poli(ácido lático) durante o envelhecimento, especialmente em ambiente de elevada umidade e de elevada temperatura, o que deteriora as propriedades mecânicas das fibras resultantes ao longo do tempo. A adição de plastificantes também causa outros problemas, tais como a degradação na fiação de massa em fusão e uma redução de resistência de massa em fusão e da capacidade de tiragem.

[002] Como tais, existe atualmente uma demanda por fibras depoli(ácido lático) que exibam boas propriedades de alongamento, embora permanecendo fortes.

RESUMO DA INVENÇÃO

[003] De acordo com uma modalidades da presente invenção, édescrita uma fibra de poli(ácido lático), que se estende em uma direção longitudinal e que apresenta um diâmetro médio de cerca de 2 a cerca de 25 micrômetros. A fibra compreende uma composição termoplástica, que contém uma pluralidade de domínios discretos dispersos dentro de uma fase contínua, os domínios discretos contendo um aditivo de enrijecimento polimérico, e a fase contínua contendo poli(ácido lático). Pelo menos um dos domínios discretos é alongado na direção longitudinal da fibra e apresenta um comprimento de cerca de 5 a cerca de 400 micrômetros. A fibra exibe um alongamento de pico de cerca de 25% ou mais e uma tenacidade de cerca de 7,35 a cerca de 58,84 mN (cerca de 0,75 a cerca de 6 gramas-força) por denier.

[004] De acordo com outra modalidade da presente invenção, édescrito um método para formação de uma fibra de poli(ácido lático). O método compreende a combinação de um poli(ácido lático) com um aditivo de enrijecimento polimérico, para formar uma composição termoplástica, sendo que a composição contém uma pluralidade de domínios discretos dispersos dentro de uma fase contínua. Os domínios discretos contêm o aditivo de enrijecimento polimérico e a fase contínua contém o poli(ácido lático). A composição termoplástica é extrudada através de um molde e tirada para formar uma fibra. Os domínios da fibra tirada são alongados em uma direção longitudinal da fibra, de modo que o comprimento dos domínios alongados seja maior do que o comprimento dos domínios antes da tiragem.

[005] Outras características e aspectos da presente invenção sãodiscutidos em maiores detalhes abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] Uma descrição completa e capacitante da presente invenção,incluindo o seu melhor modo, dirigida a um versado na técnica, é mostrada mais particularmente no restante do relatório descritivo, o qual faz referência às figuras anexas, nas quais:A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um processo que pode ser usado em uma modalidade da presente invenção para formar fibras;A Figura 2 é uma ilustração esquemática da formação de domínios discretos do aditivo de enrijecimento quando da tiragem das fibras, em que a Figura 2A mostra os domínios antes da tiragem das fibras e a Figura 2B mostra os domínios depois da tiragem das fibras;A Figura 3 é uma fotografia de SEM (7 KV, 3.000X) de uma seção transversal de uma combinação de polímeros (Amostra 2) do Exemplo 1;A Figura 4 é uma fotografia de SEM (7 KV, 10.000X) de uma seção transversal de uma combinação de polímeros (Amostra 2) do Exemplo 1;A Figura 5 é uma fotografia de SEM (7 KV, 9.000X) de uma seção transversal de uma fibra (Amostra 2) do Exemplo 2;A Figura 6 é uma fotografia de SEM (7 KV, 10.000X) de uma seção transversal de uma fibra (Amostra 2) do Exemplo 2;A Figura 7 é uma fotografia de SEM (7 KV, 7.500X) da dimensão axial de uma fibra (Amostra 2) do Exemplo 2; eA Figura 8 é uma fotografia de SEM (7 KV, 5.000X) da dimensão axial de uma fibra (Amostra 2) do Exemplo 2.

[007] O uso repetido de caracteres de referência no presente relatóriodescritivo e nos desenhos pretende representar as mesmas ou características análogas ou elementos da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES REPRESENTATIVAS

[008] Será feita agora referência em detalhes a várias modalidadesda invenção, um ou mais exemplos das quais são mostrados abaixo. Cada exemplo é fornecido por meio de explicação da invenção, não de limitação da invenção. De fato, será evidente, para os versados na técnica, que várias modificações e variações podem ser feitas na presente invenção, sem se desviar do escopo ou do espírito da invenção. Por exemplo, características ilustradas ou descritas como parte de uma modalidade, podem ser usadas em outra modalidade, para se obter ainda outra modalidade. Portanto, pretende-se que a presente invenção cubra tais modificações e variações conforme recaiam dentro do escopo das reivindicações anexas e de seus equivalentes. Definições

[009] Conforme usado aqui, os termos “biodegradável” ou“polímero biodegradável”, em geral, se referem a um material que se degrade a partir da ação de microorganismos que ocorram naturalmente, tais como bactérias, fungos e algas; de calor ambiental; de umidade ou de outros fatores ambientais. A biodegradabilidade de um material pode ser determinada usando-se o Método de Teste ASTM 5338.92.

[0010] Conforme usado aqui, o termo “fibras” se refere a extrudados alongados formados por passagem de um polímero através de um orifício de formação, tal como um molde. A menos se observado de outra maneira, o termo “fibras” inclui tanto fibras descontínuas apresentando um comprimento definido, quanto filamentos substancialmente contínuos. Filamentos substancialmente contínuos podem, por exemplo, apresentar um comprimento muito maior do que seu diâmetro, tal como uma razão de comprimento em relação ao diâmetro (“razão de aspecto”) maior do que cerca de 15.000 para 1, e, em alguns casos, maior do que cerca de 50.000 para 1.

[0011] Conforme usado aqui, o termo “monocomponente” se refere a fibras formadas a partir de um polímero. Obviamente, isso não exclui fibras, às quais aditivos tenham sido adicionados para cor, propriedades antiestáticas, lubrificação, hidrofilicidade, repelência a líquidos, etc.

[0012] Conforme usado aqui, o termo “multicomponentes” se refere a fibras formadas a partir de pelo menos dois polímeros (por exemplo, fibras bicomponentes), que são extrudados a partir de extrusoras separadas. Os polímeros são dispostos em zonas distintas posicionadas de maneira substancialmente constante ao longo da seção transversal das fibras. Os componentes podem ser dispostos em qualquer configuração desejada, tais como envoltório-núcleo, lado a lado, torta segmentada, ilha no mar e assim por diante. Vários métodos para formação de fibras multicomponentes são descritos nas Patentes U.S. Nos. 4.789.592 de Taniguchi, et al. e 5.336.552 de Strack, et al., 5.108.820 de Kaneko, et al., 4.795.668 de Kruege, et al., 5.382.400 de Pike, et al., 5.336.552 de Strack, et al., e 6.200.669 de Marmon, et al., as quais são aqui incorporadas, em suas totalidades, por referência a elas, para todas as finalidades. Fibras multicomponentes apresentando vários formatos irregulares também podem ser formadas, tal como descrito nas Patentes U.S. Nos. 5.277.976 de Hogle, et al., 5.162.074 de Hills, 5.466.410 de Hills, 5.069.970 de Largman, et al., e 5.057.368 de Largman, et al., as quais são aqui incorporadas, em suas totalidades, por referência a elas, para todas as finalidades.

[0013] Conforme usado aqui, o termo “trama não tecida” se refere a uma trama apresentando uma estrutura de fibras individuais, que estejam entrelaçadas de maneira aleatória, não de uma maneira identificável, como em um tecido de malha. Tramas não tecidas incluem, por exemplo, tramas de meltblown, tramas de spunbond, tramas cardadas, tramas dispersas a úmido, tramas dispersas por ar, tramas de coform, tramas emaranhadas hidraulicamente, etc. A gramatura da trama não tecida, de maneira geral, pode variar, mas, tipicamente, é de cerca de 5 gramas por metro quadrado (g/m2) a 200 g/m2, em algumas modalidades, de cerca de 10 g/m2 a cerca de 150 g/m2, e, em algumas modalidades, de cerca de 15 g/m2 a cerca de 100 g/m2.

[0014] Conforme usado aqui, o termo trama ou camada de “meltblown”, de maneira geral, se refere a uma trama não tecida, que seja formada por um processo, em que um material termoplástico fundido é extrudado através de uma pluralidade de capilares de molde finos, usualmente circulares, como fibras fundidas para dentro de correntes de gás (por exemplo, ar) de elevada velocidade, convergentes, que atenuam as fibras de material termoplástico fundido para reduzir seu diâmetro, o qual pode ser até o diâmetro de microfibra. Depois disso, as fibras de meltblown são carreadas pela corrente de gás de elevada velocidade e são depositadas sobre uma superfície coletora para formar uma trama de fibras de meltblown dispostas aleatoriamente. Um tal processo é descrito, por exemplo, nas Patente U.S. Nos. 3.849.241, de Butin et, al.; 4.307.143, de Meitner, et al.; e 4.707.398, de Wisneski, et al.; as quais são aqui incorporadas, em suas totalidades, por referência a elas, para todas as finalidades. Fibras de meltblown podem ser substancialmente contínuas ou descontínuas, e, em geral, são pegajosas quando depositadas por sobre uma superfície coletora.

[0015] Conforme usado aqui, o termo trama ou camada de “spunbond”, de maneira geral, se refere a uma trama não tecida contendo filamentos substancialmente contínuos de pequeno diâmetro. Os filamentos são formados por extrusão de um material termoplástico fundido, a partir de uma pluralidade de capilares finos, usualmente circulares, de uma fiandeira com o diâmetro dos filamentos extrudados, então, sendo rapidamente reduzido conforme, por exemplo, por tiragem extrativa e/ou outros mecanismos de spunbonding bem conhecidos. A produção de tramas de spunbond é descrita e ilustrada, por exemplo, nas Patentes U.S. de Nos. 4.340.563 de Appel, et al.; 3.692.618 de Dorschner, et al.; 3.802.817 de Matsuki, et al.; 3.338.992 de Kinney; 3.341.394 de Kinney; 3.502.763 de Hartman; 3.502.538 de Levy; 3.542.615 de Dobo, et al. e 5.382.400 de Pike, et al., as quais são aqui incorporadas, em suas totalidades, por referência a elas, para todas as finalidades. Filamentos de spunbond são, em geral, não pegajosos quando eles são depositados por sobre uma superfície coletora. Filamentos de spunbond, algumas vezes, podem apresentar diâmetros menores do que cerca de 40 micrômetros, e estão frequentemente entre cerca de 5 e cerca de 20 micrômetros.

Métodos de TesteTaxa de Escoamento de Massa em Fusão:

[0016] A taxa de escoamento de massa em fusão (“MFR”) é o peso de um polímero (em gramas) forçado através de um orifício de reômetro de extrusão (0,0825 polegadas de diâmetro ou 0,2096 cm), quando submetido a uma carga de 2.160 gramas em 10 minutos, tipicamente à 190°C ou 230°C. A menos se indicado de outra maneira, a taxa de escoamento de massa em fusão é medida de acordo com o Método de Teste ASTM D1239 com um Plastômetro de Extrusão Tinius Olsen.

Propriedades Térmicas:

[0017] A temperatura de fusão e a temperatura de transição vítrea podem ser determinadas por calorimetria de varredura diferencial (DSC). O calorímetro de varredura diferencial pode ser um Calorímetro de Varredura Diferencial DSC Q100, que estava dotado com um acessório de resfriamento com nitrogênio líquido e com um programa de computador de análise UNIVERSAL ANALYSIS 2000 (versão 4.6.6), ambos os quais estão disponíveis de T.A. Instruments Inc., de New Castle, Delaware, EUA. Para evitar o manuseio de maneira direta das amostras, pinças especiais ou outras ferramentas foram usadas. As amostras são colocadas em uma panela de alumínio e pesadas até uma acurácia de 0,01 miligrama em uma balança analítica. Uma tampa é dobrada sobre a amostra de material por sobre a panela. Tipicamente, as pelotas de resina são colocadas diretamente na panela de pesagem, e as fibras são cortadas para acomodar o posicionamento sobre a panela de pesagem e a cobertura pela tampa.

[0018] O calorímetro de varredura diferencial é calibrado usando um padrão de metal índio e uma correção de linha de base é realizada, conforme descrito no manual de operação para o calorímetro de varredura diferencial. Uma amostra de material é colocada na câmara de teste do calorímetro de varredura diferencial para testagem, e uma panela vazia é usada como uma referência. Toda a testagem decorre com uma purga com nitrogênio (grau industrial) de 55 centímetros cúbicos por minuto sobre a câmara de teste. Para as amostras de pelotas de resina, o programa de aquecimento e de resfriamento é um teste de 2 ciclos, que começou com uma equilibração da câmara para -30°C, seguida por um primeiro período de aquecimento em uma taxa de aquecimento de 10°C por minuto até uma temperatura de 200°C, seguido por equilibração da amostra à 200°C durante 3 minutos, seguida por um primeiro período de resfriamento em uma taxa de resfriamento de 10°C por minuto até uma temperatura de -30°C, seguido por equilibração da amostra à -30°C durante 3 minutos, e, então, um segundo período de aquecimento em uma taxa de aquecimento de 10°C por minuto até uma temperatura de 200°C. Para as amostras de fibras, o programa de aquecimento e de resfriamento é um teste de 1 ciclo, que começou com uma equilibração da câmara para -25°C, seguida por um período de aquecimento em uma taxa de aquecimento de 10°C por minuto até uma temperatura de 200°C, seguido por equilibração da amostra à 200°C durante 3 minutos, e, então, um período de resfriamento em uma taxa de resfriamento de 10°C por minuto até uma temperatura de -30°C. Toda a testagem decorre com uma purga com nitrogênio (grau industrial) de 55 centímetros cúbicos por minuto sobre a câmara de teste.

[0019] Os resultados são avaliados usando o programa de computador de análise UNIVERSAL ANALYSIS 2000, que identificou e quantificou a temperatura de transição vítrea (Tg) de inflexão, os picos endotérmico e exotérmico e as áreas sobre os picos nos gráficos de DSC. A temperatura de transição vítrea é identificada como a região na linha de gráfico, onde ocorreu uma mudança distinta na inclinação, e a temperatura de fusão é determinada usando-se um cálculo de inflexão automático.

Propriedades de Tração:

[0020] Espécimes de fibras individuais são encurtados (por exemplo, cortados com tesoura) até 38 milímetros de comprimento, e colocados separadamente sobre um pano de veludo preto. 10 a 15 espécimes de fibras são coletados desta maneira. Os espécimes de fibras são, então, montados em uma condição substancialmente reta em uma moldura de papel retangular apresentando dimensão externa de 51 milímetros x 51 milímetros e dimensão interna de 25 milímetros x 25 milímetros. As extremidades de cada espécime de fibras são fixadas de maneira operativa à moldura por fixação cuidadosa das extremidades das fibras aos lados da moldura com fita adesiva. Cada espécime de fibras é, então, medido para sua dimensão transversal da fibra, relativamente mais curta, externa, empregando um microscópio de laboratório convencional, que tinha sido calibrado de maneira apropriada e ajustado em aumento de 40X. Essa dimensão transversal da fibra é registrada como o diâmetro do espécime de fibra individual. A moldura ajuda a montar as extremidades dos espécimes de fibras de amostra nas garras superior e inferior de um testador de tração do tipo de taxa de extensão constante, de uma maneira que evite dano excessivo aos espécimes de fibras.

[0021] Um testador de tração do tipo de taxa de extensão constante e uma célula de carga apropriada são empregados para a testagem. A célula de carga é escolhida (por exemplo, 10N), de modo que o valor de teste recaia dentro de 10-90% da carga de escala completa. O testador de tração (isto é, MTS SYNERGY 200) e a célula de carga são obtidos de MTS Systems Corporation, de Eden Prairie, Michigan, EUA. Os espécimes de fibras na montagem com moldura são, então, montados entre as garras do testador de tração, tal que as extremidades das fibras sejam mantidas de maneira operativa pelas garras do testador de tração. Então, os lados da moldura de papel, que se estendem paralelamente ao comprimento das fibras, são cortados ou de outra maneira separados, de modo que o testador de tração aplique a força de teste somente às fibras. As fibras são, então, submetidas a um teste de tração em uma taxa de tracionamento e em uma velocidade de garra de 30,48 cm (12 polegadas por minuto). Os dados resultantes são analisados usando um programa de computador TESTWORKS 4, da MTS Corporation, com os seguintes ajustes de teste:

[0022] Os valores de tenacidade são expressos em termos de gramas- força por denier. O alongamento de pico (% de tração na ruptura) também é medido.

Teor em Umidade:

[0023] O teor em umidade pode ser determinado usando-se um analisador de umidade Arizona Instruments Computrac Vapor Pro (Modelo No. 3100), em substancial acordo com ASTM D7191-05, o qual é aqui incorporado em sua totalidade, por referência a ele, para todas as finalidades. A temperatura de teste (§X2.1.2) pode ser de 130°C, o tamanho da amostra (§X2.1.1) pode ser de 2 a 4 gramas e o tempo de purga do frasco (§X2.1.4) pode ser de 30 segundos. Além disso, os critérios de terminação (§X2.1.3) podem ser definidos como um modo de “previsão”, o que significa que o teste é terminado quando os critérios programados embutidos (que calculam matematicamente o teor em umidade de ponto final) forem satisfeitos.

Descrição Detalhada

[0024] Falando de maneira genérica, a presente invenção é dirigida a fibras de poli(ácido lático) formadas a partir de uma composição termoplástica, que contém poli(ácido lático) e um aditivo de enrijecimento polimérico. Os presentes inventores constataram que a natureza específica dos componentes e do processo, pelo qual eles são combinados, podem ser cuidadosamente controlados para se conseguir uma composição apresentando características morfológicas desejáveis. Mais particularmente, o aditivo de enrijecimento pode ser disperso como domínios físicos dispersos dentro de uma fase contínua do poli(ácido lático). Esses domínios apresentam um tamanho de partícula, formato e distribuição particulares, tais que, quando da tiragem das fibras, eles absorvem energia e se tornam alongados. Isso permite que a composição resultante exiba um comportamento mais maleável e mais macio, do que o de outra maneira rígido poli(ácido lático). Através do controle seletivo sobre os componentes e o método empregados, os presentes inventores constataram que as fibras resultantes podem, assim, exibir boas propriedades mecânicas, tanto durante quanto depois da fiação da massa em fusão.

[0025] Várias modalidades da presente invenção serão agora descritas em maiores detalhes.

I. Composição Termoplástica A. Poli(Ácido Lático)

[0026] Em geral, o poli(ácido lático) pode ser obtido a partir de unidades de monômero de qualquer isômero de ácido lático, tais como ácido lático levorrotatório (“ácido L-lático”), ácido lático dextorrotatório (“ácido D- lático”), ácido meso-lático ou misturas dos mesmos. Unidades de monômero também podem ser formadas a partir de anidridos de qualquer isômero de ácido lático, incluindo L-lacteto, D-lacteto, meso-lacteto ou misturas dos mesmos. Dímeros cíclicos de tais ácidos láticos e/ou lactetos também podem ser empregados. Qualquer processo de polimerização conhecido, tais como policondensação ou polimerização com abertura de anel, pode ser usado para polimerizar o ácido lático. Uma pequena quantidade de um agente de extensão de cadeia (por exemplo, um composto de di-isocianato, um composto de epóxido ou um anidrido de ácido) também pode ser empregado. O poli(ácido lático) pode ser um homopolímero ou um copolímero, tal como um que contenha unidades de monômero obtidas a partir de ácido L-lático e unidades de monômero obtidas a partir de ácido D-lático. Embora não necessária, a razão de teor em uma da unidade de monômero obtida a partir de ácido L-lático e da unidade de monômero obtida a partir de ácido D-lático, de preferência, é de cerca de 85% em mol ou mais, em algumas modalidades, de cerca de 90% em mol ou mais, e, em algumas modalidades, de cerca de 95% em mol ou mais. Múltiplos poli(ácidos láticos), cada qual apresentando uma diferente razão entre a unidade de monômero obtida a partir de ácido L-lático e a unidade de monômero obtida a partir de ácido D-lático, podem ser combinados em uma porcentagem arbitrária. Obviamente, o poli(ácido lático) também pode ser combinado com outros tipos de polímeros (por exemplo, poliolefinas, poliésteres, etc.) para fornecer uma variedade de diferentes benefícios, tais como processamento, formação de fibras, etc.

[0027] Em uma modalidade particular, o poli(ácido lático) apresenta a seguinte estrutura geral:

[0028] Um exemplo específico de um polímero de poli(ácido lático) adequado, que pode ser usado na presente invenção, está comercialmente disponível de Biomer, Inc., de Krailling, Alemanha) sob o nome BIOMERTM L9000. Outros polímeros de poli(ácido lático) adequados estão comercialmente disponíveis de Natureworks LLC, de Minnetonka, Minnesota (NATUREWORKS®) ou de Mitsui Chemical (LACEATM). Ainda outros poli(ácidos láticos) adequados podem ser descritos nas Patentes U.S. Nos. 4.797.468; 5.470.944; 5.770.682; 5.821.327; 5.880.254 e 6.326.458, as quais são aqui incorporadas, em suas totalidades, por referência a elas, para todas as finalidades.

[0029] O poli(ácido lático), tipicamente, apresenta um ponto de fusão de cerca de 140°C a cerca de 260°C, em algumas modalidades, de cerca de 150°C a cerca de 250°C, e, em algumas modalidades, de cerca de 160°C a cerca de 220°C. Tais poli(ácidos láticos) são úteis pelo fato de que eles se biodegradam em uma velocidade rápida. A temperatura de transição vítrea (“Tg”) do poli(ácido lático) pode ser relativamente elevada, tal como de cerca de 40°C a cerca de 80°C, em algumas modalidades, de cerca de 50°C a cerca de 80°C, e, em algumas modalidades, de cerca de 55°C a cerca de 65°C. Conforme discutido em maiores detalhes acima, a temperatura de fusão e a temperatura de transição vítrea podem ser todas determinadas usando-se calorimetria de varredura diferencial (“DSC”) de acordo com ASTM D-3417.

[0030] O poli(ácido lático), tipicamente, apresenta um peso molecular numérico médio (“Mn”) variando de cerca de 40.000 a cerca de 160.000 gramas por mol, em algumas modalidades, de cerca de 50.000 a cerca de 140.000 gramas por mol, e, em algumas modalidades, de cerca de 80.000 a cerca de 120.000 gramas por mol. Igualmente, o polímero, tipicamente, também apresenta um peso molecular ponderal médio (“Mw”) variando de cerca de 80.000 a cerca de 200.000 gramas por mol, em algumas modalidades, de cerca de 100.000 a cerca de 180.000 gramas por mol, e, em algumas modalidades, desde cerca de 110.000 a cerca de 160.000 gramas por mol. A razão do peso molecular ponderal médio em relação ao peso molecular numérico médio (“Mw/Mn”), isto é, o “índice de polidispersidade”, também é relativamente baixo. Por exemplo, o índice de polidispersidade varia tipicamente de cerca de 1,0 a cerca de 3,0, em algumas modalidades, desde cerca de 1,1 a cerca de 2,0, e, em algumas modalidades, desde cerca de 1,2 a cerca de 1,8. Os pesos moleculares ponderal e numérico médios podem ser determinados por métodos conhecidos pelos versados na técnica.

[0031] O poli(ácido lático) também pode ter uma viscosidadeaparente de cerca de 50 a cerca de 600 Pascal.segundos (Pa.s), em algumas modalidades, de cerca de 100 a cerca de 500 Pa.s, e, em algumas modalidades, de cerca de 200 a cerca de 400 Pa.s, conforme determinada em uma temperatura de 190°C e em uma tensão de cisalhamento de 1.000 s-1. A taxa de escoamento em fusão do poli(ácido lático) (em uma base seca) também pode variar de cerca de 0,1 a cerca de 40 gramas por 10 minutos, em algumas modalidades, de cerca de 0,5 a cerca de 20 gramas por 10 minutos, e, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 15 gramas por 10 minutos, determinada em uma carga de 2.160 gramas e em 190°C.

B. Aditivo de Enrijecimento Polimérico

[0032] A composição termoplástica da presente invenção também contém um aditivo de enrijecimento polimérico. Devido a sua natureza polimérica, o aditivo de enrijecimento possui um peso molecular relativamente elevado, que pode auxiliar a aperfeiçoar a resistência de massa em fusão e a estabilidade da composição termoplástica. É tipicamente desejado que o aditivo de enrijecimento polimérico seja, em geral, imiscível com o poli(ácido lático). Dessa maneira, o aditivo de enrijecimento pode se tornar disperso como domínios de fase discreta dentro de uma fase contínua do poli(ácido lático). Os domínios discretos são capazes de absorver energia, que surge a partir da tensão conferida durante o alongamento da composição durante a tiragem das fibras, o que aumenta a rigidez e a resistência globais das fibras resultantes. Embora os polímeros sejam, em geral, imiscíveis, o aditivo de enrijecimento pode, todavia, ser selecionado para apresentar um parâmetro de solubilidade, que seja relativamente similar àquele do poli(ácido lático). Isso geralmente aperfeiçoa a adesão interfacial e a interação física das fronteiras das fases discreta e contínua, e, assim, reduz a probabilidade de que a composição frature quando do estiramento. A esse respeito, a razão do parâmetro de solubilidade para o poli(ácido lático) em relação àquele do aditivo de enrijecimento é tipicamente de cerca de 0,5 a cerca de 1,5, e, em algumas modalidades, de cerca de 0,8 a cerca de 1,2. Por exemplo, o aditivo de enrijecimento polimérico pode apresentar um parâmetro de solubilidade de cerca de 15 a cerca de 30 MJoules1/2/m3/2, e, em algumas modalidades, de cerca de 18 a cerca de 22 MJoules1/2/m3/2, enquanto que o poli(ácido lático) pode apresentar um parâmetro de solubilidade de cerca de 20,5 MJoules1/2/m3/2,. O termo “parâmetro de solubilidade”, conforme usado aqui, se refere ao “Parâmetro de Solubilidade de Hildebrand”, que é a raiz quadrada da densidade de energia coesiva e é calculada de acordo com a seguinte equação:

na qual:ΔHv = calor de vaporizaçãoR = Constante dos Gases IdeaisT = TemperaturaVm = Volume Molecular

[0033] Os parâmetros de solubilidade de Hildebrand para muitos polímeros também estão disponíveis de Solubility Handbook of Plastics, de Wyeych (2004), o qual é aqui incorporado por referência.

[0034] O aditivo de enrijecimento polimérico também é selecionado para apresentar uma certa de taxa de escoamento de massa em fusão (ou viscosidade), para assegurar que os domínios discretos possam ser adequadamente mantidos. Por exemplo, se a taxa de escoamento de massa em fusão do aditivo de enrijecimento for elevada demais, ele tende a escoar e a se dispersar de maneira descontrolada através da fase contínua. Isso resulta em domínios lamelares ou semelhantes a placas, que são difíceis de manter e também prováveis de fraturar prematuramente durante a tiragem das fibras. Inversamente, se a taxa de escoamento de massa em fusão do aditivo de enrijecimento for baixa demais, ele tende a formar aglomerados e formar domínios elípticos muito grandes, que são difíceis de dispersar durante a combinação. Isso pode causar distribuição desigual do aditivo de enrijecimento ao longo da totalidade da fase contínua. A esse respeito, os presentes inventores constataram que a razão da taxa de escoamento de massa em fusão do aditivo de enrijecimento em relação à taxa de escoamento de massa em fusão do poli(ácido lático) é, tipicamente, de cerca de 0,2 a cerca de 8, em algumas modalidades, de cerca de 0,5 a cerca de 6, e, em algumas modalidades, de cerca de 1 a cerca de 5. O aditivo de enrijecimento polimérico pode, por exemplo, apresentar uma taxa de escoamento de massa em fusão de cerca de 0,1 a cerca de 250 gramas por 10 minutos, em algumas modalidades, de cerca de 0,5 a cerca de 200 gramas por 10 minutos, e, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 150 gramas por 10 minutos, determinada em uma carga de 2.160 gramas e à 190°C.

[0035] Em adição às propriedades observadas acima, as características mecânicas do aditivo de enrijecimento polimérico também são, em geral, selecionadas para se conseguir o aumento desejado de rigidez das fibras. Por exemplo, quando uma combinação do poli(ácido lático) e do aditivo de enrijecimento for estirada durante a tiragem das fibras, zonas de rendimento de cisalhamento e/ou plástico podem ser iniciadas nos e em torno dos domínios de fase discreta, como um resultado de concentrações de tensões que se originam a partir de uma diferença no módulo elástico do aditivo de enrijecimento e do poli(ácido lático). Concentrações de tensões maiores promovem escoamento plástico localizado mais intensivo nos domínios, os que lhes permite se tornarem significativamente alongados durante a tiragem das fibras. Esses domínios alongados permitem que a composição exiba um comportamento mais maleável e mais macio do que a resina de poli(ácido lático) de outra maneira rígida. Para intensificar as concentrações de tensões, o aditivo de enrijecimento é selecionado para apresentar um módulo de elasticidade de Young relativamente baixo, em comparação ao poli(ácido lático). Por exemplo, a razão do módulo de elasticidade do poli(ácido lático) em relação àquele do aditivo de enrijecimento é, tipicamente, de cerca de 1 a 250, em algumas modalidades, de cerca de 2 a cerca de 100, e, em algumas modalidades, de cerca de 2 a cerca de 50. O módulo de elasticidade do aditivo de enrijecimento pode, por exemplo, variar de cerca de 2 a cerca de 500 MegaPascal (MPa), em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 300 MPa, e, em algumas modalidades, de cerca de 10 a cerca de 200 MPa. Ao contrário, o módulo de elasticidade do poli(ácido lático) é, tipicamente, de cerca de 800 MPa a cerca de 2.000 MPa.

[0036] Para se conferir o aumento desejado de rigidez, o aditivo de enrijecimento polimérico também pode exibir um alongamento de pico (isto é, o alongamento percentual do polímero em sua carga de pico) maior do que o do poli(ácido lático). Por exemplo, o aditivo de enrijecimento polimérico da presente invenção pode exibir um alongamento de pico de cerca de 50% ou mais, em algumas modalidades, de cerca de 100% ou mais, em algumas modalidades, de cerca de 100% a cerca de 2.000%, e, em algumas modalidades, de cerca de 250% a cerca de 1.500%.

[0037] Embora uma variedade de aditivos poliméricos possa ser empregada, que apresentam as propriedades identificadas acima, exemplos particularmente adequados de tais polímeros podem incluir, por exemplo, poliolefinas (por exemplo, polietileno, polipropileno, polibutileno, etc.); politetrafluoroetilenos; poliésteres (por exemplo, poliéster reciclado, poli(tereftalato de etileno), etc.); poli(acetatos de vinila) (por exemplo, poli(etileno - acetato de vinila), poli(cloreto acetato de vinila), etc.); poli(alcoóis de vinila) (por exemplo, poli(álcool de vinila), poli(etileno - álcool de vinila), etc.); poli(vinil-butirais); resinas acrílicas (por exemplo, poliacrilato, poli(acrilato de metila), poli(metacrilato de metila), etc.); poliamidas (por exemplo, nylon); poli(cloretos de vinila); poli(cloretos de vinilideno); poliestirenos, poliuretanos; etc. Poliolefinas adequadas podem, por exemplo, incluir polímeros de etileno (por exemplo, polietileno de baixa densidade (“LDPE”), polietileno de alta densidade (“HDPE”), polietileno de baixa densidade linear (“LLDPE”), etc.), homopolímeros de propileno (por exemplo, sindiotáticos, atáticos, isotáticos, etc.), copolímeros de propileno, e assim por diante.

[0038] Em uma modalidade particular, o polímero é um polímero de propileno, tal como homopolipropileno ou um copolímero de propileno. O polímero de propileno pode, por exemplo, ser formado por um homopolímero de polipropileno substancialmente isotático ou por um copolímero contendo igual a ou menos do que cerca de 10% em peso de outro monômero, isto é, pelo menos 90% em peso em peso de propileno. Tais homopolímeros podem apresentar um ponto de fusão de cerca de 160°C a cerca de 170°C.

[0039] Em ainda outra modalidade, a poliolefina pode ser um copolímero de etileno ou propileno com outra α-olefina, tal como uma C3-C20- α-olefina ou C3-C12-α-olefina. Exemplos específicos de α-olefinas adequadas incluem 1-buteno; 3-metil-1-buteno; 3,3-dimetil-1-buteno; 1-penteno; 1- penteno com um ou mais substituintes de metila, etila ou propila; 1-hexeno com um ou mais substituintes de metila, etila ou propila; 1-hepteno com um ou mais substituintes de metila, etila ou propila; 1-octeno com um ou mais substituintes de metila, etila ou propila; 1-noneno com um ou mais substituintes de metila, etila ou propila; 1-deceno substituídos com etila, metila ou dimetila; 1-dodeceno; e estireno. Comonômeros de α-olefina particularmente desejados são 1-buteno, 1-hexeno e 1-octeno. O teor em etileno ou de propileno de tais copolímeros pode ser de cerca de 60% em mol a cerca de 99% em mol, em outras modalidades, de cerca de 80% em mol a cerca de 98,5% em mol, e, em ainda outras modalidades, de cerca de 87% em mol a cerca de 97,5% em mol. O teor em α-olefina pode igualmente variar de cerca de 1% em mol a cerca de 40% em mol, em algumas modalidades, de cerca de 1,5% em mol a cerca de 15% em mol, e, em algumas modalidades, de cerca de 2,5% em mol a cerca de 13% em mol.

[0040] Copolímeros de olefina exemplificativos para uso na presente invenção incluem copolímeros com base em etileno disponíveis sob a designação EXACTTM de ExxonMobil Chemical Company, de Houston, Texas, EUA. Outros copolímeros de polietileno adequados estão disponíveis sob a designação ENGAGETM, AFFINITYTM, DOWLEXTM (LLDPE) e ATTANETM (ULDPE) de Dow Chemical Company, de Midland, Michigan, EUA. Outros polímeros de etileno adequados são descritos nas Patentes U.S. Nos. 4.937.299 de Ewen, et al.; 5.218.071 de Tsutsui, et al.; 5.272.236 de Lai, et al.; e 5.278.272 de Lai, et al., as quais são aqui incorporadas, em suas totalidades, por referência a elas, para todas as finalidades. Copolímeros de propileno adequados também estão comercialmente disponíveis sob as designações VISTAMAXXTM de ExxonMobil Chemical Co., de Houston, Texas, EUA; FINATM (por exemplo, 8573) de Atofina Chemicals of Feluy, Bélgica; TAFMERTM disponível de Mitsui Petrochemical Industries; e VERSIFYTM disponível de Dow Chemical Company, de Midland, Michigan, EUA. Outros exemplos de polímeros de propileno adequados são descritos nas Patentes U.S. Nos. 6.500.563 de Datta, et al.; 5.539.056 de Yang, et al.; e 5.596.052 de Resconi, et al., as quais são aqui incorporadas, em suas totalidades, por referência a elas, para todas as finalidades.

[0041] Qualquer uma de uma variedade de técnicas conhecidas, de maneira geral, pode ser empregada para formar copolímeros de olefina. Por exemplo, polímeros de olefina podem ser formados usando-se um catalisador de radicais livres ou um catalisador de coordenação (por exemplo, de Ziegler- Natta). De preferência, o polímero de olefina é formado a partir de um catalisador de coordenação de sítio único, tal como um catalisador de metaloceno. Um tal sistema de catalisador produz copolímeros de etileno, nos quais o comonômero está distribuído de maneira aleatória dentro de uma cadeia molecular e uniformemente distribuído através das diferentes frações de pesos moleculares. Poliolefinas catalisadas por metalocenos são descritas, por exemplo, nas Patentes U.S. Nos. 5.571.619 de McAlpin, et al.; 5.322.728 de Davis, et al.; 5.472.775 de Obijeski, et al.; 5.272.236 de Lai, et al.; e 6.090.325 de Wheat, et al., as quais são aqui incorporadas em suas totalidades, por referência a elas, para todas as finalidades. Exemplos de catalisadores de metaloceno incluem dicloreto de bis(n-butil-ciclopentadienil) titânio, dicloreto de bis(n-butil-ciclopentadienil) zircônio, cloreto de bis(ciclopentadienil) escândio, dicloreto de bis(indenil) zircônio, dicloreto de bis(metil-ciclopentadienil) titânio, dicloreto de bis(metil- ciclopentadienil)zircônio, cobaltoceno, tricloreto de ciclopentadienil-titânio, ferroceno, dicloreto de hafnoceno, dicloreto de isopropil (ciclopentadienil,-1- fluorenil) zircônio, dicloreto de molibdoceno, niqueloceno, dicloreto de niobioceno, rutenoceno, dicloreto de titanoceno, cloreto-hidreto de zirconoceno, dicloreto de zirconoceno, e assim por diante. Polímeros preparados usando-se catalisadores de metaloceno, tipicamente, apresentam uma estreita faixa de pesos moleculares. Por exemplo, polímeros catalisados por metaloceno podem apresentar índices de polidispersidade (Mw/Mn) abaixo de 4, distribuição de ramificações de cadeia curta controlada e isotaticidade controlada.

[0042] Independentemente dos materiais empregados, a percentagem relativa do aditivo de enrijecimento polimérico na composição termoplástica é selecionada para se conseguir as propriedades desejadas sem causar impacto de maneira significativa na biodegradabilidade da composição resultante. Por exemplo, o aditivo de enrijecimento é tipicamente empregado em uma quantidade de cerca de 0,1% em peso a cerca de 30% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 0,5% em peso a cerca de 20% em peso, e, em algumas modalidades, de cerca de 2% em peso a cerca de 12% em peso da composição termoplástica, com base no peso do poli(ácido lático) empregado na composição. Dependendo de quais outros componentes forem empregados, a composição real do aditivo de enrijecimento na composição termoplástica inteira pode ser igual a ou menor do que as faixas mencionadas acima. Em certas modalidades, por exemplo, o aditivo de enrijecimento constitui de cerca de 1% em peso a cerca de 30% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 2% em peso a cerca de 25% em peso, e, em algumas modalidades, de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso da composição termoplástica. Igualmente, o poli(ácido lático) pode constituir de cerca de 70% em peso a cerca de 99% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 75% em peso a cerca de 98% em peso, e, em algumas modalidades, de cerca de 80% em peso a cerca de 95% em peso da composição.

C. Compatibilizador

[0043] Conforme indicado acima, o agente de enrijecimento polimérico, de maneira geral, é selecionado de modo que ele apresente um parâmetro de solubilidade relativamente próximo àquele do poli(ácido lático). Entre outras coisas, isso pode intensificar a adesão das fases e aperfeiçoar a distribuição global dos domínios discretos dentro da fase contínua. Entretanto, em certos domínios, opcionalmente, pode ser empregado um compatibilizador para intensificar adicionalmente a compatibilidade entre o poli(ácido lático) e o aditivo de enrijecimento polimérico. Isso pode ser particularmente desejável quando o aditivo de enrijecimento polimérico possuir uma porção polar, tais como poliuretanos, resinas acrílicas, etc. Quando empregados, os compatibilizadores, tipicamente, constituem de cerca de 1% em peso a cerca de 20% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 2% em peso a cerca de 15% em peso, e, em algumas modalidades, de cerca de 4% em peso a cerca de 10% em peso da composição termoplástica. Um exemplo de um compatibilizador adequado é uma poliolefina funcionalizada, que possua um componente polar fornecido por um ou mais grupos funcionais, que sejam compatíveis com o polímero solúvel em água e um componente não polar fornecido por uma olefina, que seja compatível com o elastômero olefínico. O componente polar pode, por exemplo, ser fornecido por um ou mais grupos funcionais e o componente não polar pode ser fornecido por uma olefina. O componente de olefina do compatibilizador, em geral, pode ser formado a partir de qualquer monômero, oligômero ou polímero (incluindo copolímeros) de α-olefina, linear ou ramificado, derivados a um monômero de olefina, tal como descrito acima.

[0044] O grupo funcional do compatibilizador pode ser qualquer grupo que forneça um segmento polar à molécula. Grupos funcionais particularmente adequados são anidrido maléico, ácido maléico, ácido fumárico, maleimida, hidrazida de ácido maléico, um produto de reação de anidrido maléico e diamina, anidrido metilnádico, anidrido dicloro-maléico, amida de ácido maléico, etc. Poliolefinas modificadas com anidrido maléico são particularmente adequadas para uso na presente invenção. Tais poliolefinas modificadas são tipicamente formadas por enxerto de anidrido maléico por sobre um material de cadeia principal polimérico. Tais poliolefinas maleatadas estão disponíveis de E. I. Du Pont de Nemours and Company, sob a designação Fusabond®, tal como a série P (polipropileno quimicamente modificado), série E (polietileno quimicamente modificado), série C (etileno-acetato de vinila quimicamente modificado), série A (copolímeros ou terpolímeros de etileno-acrilato quimicamente modificados) ou série N (etileno-propileno, monômero de dieno de etileno-propileno

[0045] (“EPDM”) ou etileno-octeno, quimicamente modificados). Alternativamente, poliolefinas maleatadas também estão disponíveis de Chemtura Corportation, sob a designação Polybond®, e de Eastman Chemical Company, sob a designação série Eastman G.

D. Outros Componentes

[0046] Um aspecto benéfico da presente invenção é que podem ser fornecidas boas propriedades mecânicas (por exemplo, alongamento), sem a necessidade de plastificantes convencionais, tais como alquileno glicóis (por exemplo, poli(etileno glicóis), tais como aqueles disponíveis de Dow Chemical sob o nome comercial CarbowaxTM), alcano dióis e óxidos de alquileno, que possuam um ou mais grupos hidroxila, que atacam as ligações éster do poli(ácido lático) e resultam em degradação hidrolítica. Outros exemplos de tais plastificantes são descritos na Patente U.S. No. 2010/0048082 de Topolkaraev, et al., a qual é aqui incorporada, em sua totalidade, por referência a ela, para todas as finalidades. A composição termoplástica da presente invenção pode, portanto, ser substancialmente livre de tais plastificantes. Entretanto, deve ser entendido que plastificantes podem ser usados em certas modalidades da presente invenção. Quando utilizados, contudo, os plastificantes, tipicamente, estão presentes em uma quantidade de menos do que cerca de 10% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 0,1% em peso a cerca de 5% em peso, e, em algumas modalidades, de cerca de 0,2% em peso a cerca de 2% em peso da composição termoplástica.

[0047] Obviamente, outros ingredientes podem ser utilizados por uma variedade de diferentes razões. Por exemplo, materiais que podem ser usados incluem, sem limitação, catalisadores, pigmentos, antioxidantes, estabilizadores, tensoativos, ceras, promotores de escoamento, solventes sólidos, agentes de nucleação (por exemplo, dióxido de titânio, carbonato de cálcio, etc.), particulados, e outros materiais adicionados para intensificar a processabilidade da composição termoplástica. Quando utilizados, normalmente deseja-se que as quantidades desses ingredientes adicionais sejam minimizadas, para se assegurar compatibilidade e eficácia quanto aos custos ótimas. Portanto, por exemplo, normalmente é desejado que tais ingredientes constituam menos do que cerca de 10% em peso, em algumas modalidades, menos do que cerca de 8% em peso, e, em algumas modalidades, menos do que cerca de 5% em peso da composição termoplástica.

[0048] Deve também ser entendido que outros componentes podem ser incluídos na composição termoplástica. Um tal componente que pode ser empregado é um poliéster biodegradável adicional, incluindo poliésteres alifáticos, tal como policaprolactona, poliesteramidas, poli(tereftalato de etileno) modificado, poli(ácido lático) (PLA) e seus copolímeros, terpolímeros à base de poli(ácido lático), poli(ácido glicólico), poli(carbonatos de alquileno) (por exemplo, poli(carbonato de etileno), poli(3- hidróxi-butirato) (PHB), poli(3-hidróxi-valerato) (PHV), poli(3-hidróxi- butirato-co-4-hidróxi-butirato), copolímeros de poli(3-hidróxi-butirato-co-3- hidróxi-valerato) (PHBV), poli(3-hidróxi-butirato-co-3-hidróxi-hexanoato), poli(3-hidróxi-butirato-co-3-hidróxi-octanoato), poli(3-hidróxi-butirato-co-3- hidróxi-decanoato), poli(3-hidróxi-butirato-co-3-hidróxi-octadecanoato), e polímeros alifáticos à base de succinato (por exemplo, poli(succinato de butileno), poli(succinato adipato de butileno), e poli(succinato de etileno), etc.); copoliésteres alifáticos-aromáticos (por exemplo, poli(adipato tereftalato de butileno), poli(adipato tereftalato de etileno), poli(adipato isoftalato de etileno), poli(adipato isoftalato de butileno), etc.) e assim por diante.

II. Combinação

[0049] Em geral, o poli(ácido lático) puro absorve água a partir do meio-ambiente, tal que ele tenha um teor em umidade de cerca de 500 a 600 partes por milhão (“ppm”), ou mesmo mais elevado, com base no peso seco do poli(ácido lático) de partida. O teor em umidade pode ser determinado em uma variedade de maneiras, conforme é conhecido na técnica, tal como de acordo com ASTM D 7191-05, tal como descrito acima. Porque a presença de água durante o processamento de massa em fusão pode degradar hidroliticamente o poli(ácido lático) e reduzir seu peso molecular, algumas vezes, é desejado secar o poli(ácido lático) antes da combinação. Na maioria das modalidades, por exemplo, é desejado que o poli(ácido lático) apresente um teor em umidade de cerca de 300 partes por milhão (“ppm”) ou menos, em algumas modalidades, de cerca de 200 ppm ou menos, em algumas modalidades, de cerca de 1 a cerca de 100 ppm, antes da combinação com o aditivo de enrijecimento. A secagem do poli(ácido lático) pode ocorrer, por exemplo, em uma temperatura de cerca de 50°C a cerca de 100°C, e, em algumas modalidades, de cerca de 70°C a cerca de 80°C.

[0050] Uma vez opcionalmente secado, o poli(ácido lático) e o agente de enrijecimento podem ser combinados usando-se qualquer uma de uma variedade de técnicas. Em uma modalidade, por exemplo, as matérias-primas (por exemplo, poli(ácido lático) e aditivo de enrijecimento) podem ser fornecidas separadamente ou em combinação. Por exemplo, as matérias- primas primeiramente podem ser misturadas em conjunto a seco, para formar uma mistura essencialmente homogênea. As matérias-primas igualmente podem ser fornecidas, ou simultaneamente ou em sequência, a um dispositivo de processamento de massa em fusão, que combine os materiais de maneira dispersiva. Podem ser empregadas técnicas de processamento de massa em fusão em batelada e/ou contínuas. Por exemplo, podem ser utilizados um misturador/amassador, um misturador Banbury, um misturador contínuo Farrel, uma extrusora monofuso, uma extrusora de fuso duplo, um moinho de rolos, etc., para combinar e processar como massa em fusão os materiais. Dispositivos de processamento de massa em fusão particularmente adequados podem ser uma extrusora de fuso duplo, que giram em conjunto (por exemplo, uma extrusora ZSK-30 disponível de Werner and Pfleiderer Corporation, de Ramsey, New Jersey, EUA, ou uma extrusora Thermo PrismTM USALAB 16 disponível de Thermo Electron Corp., Stone, Inglaterra). Tais extrusoras podem incluir portas de alimentação e de alívio de pressão e fornecem misturação distributiva e dispersiva de alta intensidade. Por exemplo, o poli(ácido lático) e o agente de enrijecimento podem ser alimentados às mesmas ou a diferentes portas de alimentação da extrusora de fuso duplo e combinadas como massa em fusão, para formar uma mistura fundida substancialmente homogênea. Se desejado, outros aditivos também podem ser injetados na massa em fusão de polímero e/ou alimentados separadamente na extrusora em um ponto diferente ao longo de seu comprimento. Alternativamente, os aditivos podem ser combinados previamente com o poli(ácido lático) e/ou o agente de enrijecimento.

[0051] Independentemente da técnica de processamento particular escolhida, as matérias-primas são combinadas sob suficientes cisalhamento/pressão e calor para assegurar dispersão suficiente, mas não tão elevados quanto para reduzir de maneira adversa o tamanho dos domínios discretos, de modo que eles sejam incapazes de alcançar as desejadas rigidez e alongamento das fibras. Por exemplo, a combinação ocorre tipicamente em uma temperatura de cerca de 170°C até 230°C, em algumas modalidades, de cerca de 175°C a cerca de 220°C, e, em algumas modalidades, de cerca de 180°C a cerca de 210°C. Igualmente, a taxa de cisalhamento aparente durante o processamento de massa em fusão pode variar de cerca de 10 segundos-1 a cerca de 3.000 segundos-1, em algumas modalidades, de cerca de 50 segundos- 1 a cerca de 2.000 segundos-1, e, em algumas modalidades, de cerca de 100 segundos-1 a cerca de 1.200 segundos-1. A taxa de cisalhamento aparente é igual a 4Q/πR3, em que Q é a vazão volumétrica (“m3/s”) da massa em fusão do polímero e R é o raio (“m”) do capilar (por exemplo, molde da extrusora) através do qual o polímero fundido escoa. Obviamente, outras variáveis, tais como o tempo de residência durante o processamento de massa em fusão, o qual é inversamente proporcional à taxa de produtividade, podem ser controladas para se conseguir o grau desejado de homogeneidade.

[0052] Para se conseguir as condições de cisalhamento desejadas (por exemplo, velocidade, tempo de residência, taxa de cisalhamento, temperatura de processamento de massa em fusão, etc.), a velocidade do(s) parafuso(s) da extrusora pode ser selecionada dentro de uma certa faixa. Em geral, um aumento de temperatura de produto é observado com velocidade de parafuso crescente, devido à entrada de energia mecânica adicional no sistema. Por exemplo, a velocidade de parafuso pode variar de cerca de 50 a cerca de 300 rotações por minuto (“rpm”), em algumas modalidades, de cerca de 70 a cerca de 250 rpm, e, em algumas modalidades, de cerca de 100 a cerca de 200 rpm. Isso pode resultar em uma temperatura que seja elevada o suficiente para dispersar o aditivo de enrijecimento sem causar impacto, de maneira adversa, o tamanho dos domínios resultantes. A taxa de cisalhamento de massa em fusão e, por sua vez, o grau no qual os polímeros são dispersos, também pode ser aumentada através do uso de um ou mais elementos de mistura distributivos e/ou dispersivos dentro da seção de mistura da extrusora. Misturadores distributivos adequados para extrusoras monofuso podem incluir, por exemplo, Saxon, Dulmage, misturadores de Transferência de Cavidade, etc. Igualmente, misturadores dispersivos adequados podem incluir misturadores blister ring, Leroy/Maddock, CRD, etc. Conforme é bem conhecido na técnica, a mistura pode ser aperfeiçoada adicionalmente por uso de pinos no barril, que criem um dobramento e uma reorientação da massa em fusão do polímero, tais como aqueles usados em extrusoras de amassador Buss, misturas de Transferência de Cavidade e misturadores de Pino de Entrosamento de Vórtex (VIP).

[0053] Como um resultado da combinação de massa em fusão, uma pluralidade de domínios de fase discretos é formada e distribuída ao longo de toda a matriz de poli(ácido lático) contínua. Os domínios podem apresentar uma variedade de diferentes formatos, tais como elíptica, esférica, cilíndrica, etc. Em uma modalidade, por exemplo, os domínios apresentam um formato substancialmente elíptico depois da combinação dos polímeros. Referindo-se à Figura 2A, por exemplo, uma representação esquemática de tais domínios elípticos 100 é mostrada dentro de uma matriz de polímero primária 110. A dimensão física de um domínio individual, depois da combinação, é tipicamente pequena o bastante para minimizar a propagação de fraturas através do material de polímero quando do estiramento, porém grande o bastante para iniciar a deformação plástica microscópica e propiciar zonas de cisalhamento em e no entorno de inclusões de partículas. Por exemplo, a dimensão axial de um domínio (por exemplo, comprimento), tipicamente, varia de cerca de 0,05 μm a cerca de 30 μm, em algumas modalidades, de cerca de 0,1 μm a cerca de 25 μm, em algumas modalidades, de cerca de 0,5 μm a cerca de 20 μm, e, em algumas modalidades, de cerca de 1 μm a cerca de 10 μm. Outra característica morfológica se relaciona ao teor em volume dos domínios dentro da composição termoplástica. O teor em volume se refere ao volume percentual médio ocupado pelos domínios dispersos de uma dada unidade de volume da composição, que pode ser definido para ser de 1 centímetro cúbico (cm3). Para fornecer enrijecimento intensificado, o teor em volume médio dos domínios, tipicamente, é de cerca de 3% a cerca de 20% por cm3, em algumas modalidades, de cerca de 5% a cerca de 15%, e, em algumas modalidades, de cerca de 6% a cerca de 12% por centímetro cúbico da composição.

[0054] A taxa de escoamento de massa em fusão, a temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão da composição termoplástica resultante ainda podem ser algo similares àquelas do poli(ácido lático). Por exemplo, a taxa de escoamento de massa em fusão da composição (em uma base seca) pode ser de cerca de 0,1 a cerca de 40 gramas por 10 minutos, em algumas modalidades, de cerca de 0,5 a cerca de 20 gramas por 10 minutos, e, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 15 gramas por 10 minutos, determinada em uma carga de 2.160 gramas e em uma temperatura de 190°C. Igualmente, a composição termoplástica pode apresentar uma Tg de cerca de 50°C a cerca de 80°C, e, em algumas modalidades, de cerca de 55°C a cerca de 65°C, e um ponto de fusão de cerca de 150°C a cerca de 250°C, e, em algumas modalidades, de cerca de 160°C a cerca de 220°C.

III. Formação de Fibras

[0055] Fibras formadas a partir da composição termoplástica combinada, em geral, podem apresentar qualquer configuração desejada, incluindo monocomponentes e multicomponentes (por exemplo, configuração envoltório-núcleo, configuração lado a lado, configuração de torta segmentada, configuração de ilha no mar, e assim por diante). Em algumas modalidades, as fibras podem conter um ou mais polímeros adicionais como um componente (por exemplo, bicomponentes) ou constituinte (por exemplo, biconstituintes) para intensificar adicionalmente a resistência e outras propriedades mecânicas. Por exemplo, a composição termoplástica pode formar um componente de envoltório de uma fibra bicomponente de envoltório/núcleo, enquanto que um polímero adicional pode formar o componente de núcleo, ou vice versa. O polímero adicional pode ser um polímero termoplástico que, em geral, não seja considerado biodegradável, tal como poliolefinas, por exemplo, polietileno, polipropileno, polibutileno, e assim por diante; politetrafluoroetileno; poliésteres, por exemplo, poli(tereftalato de etileno), e assim por diante; poli(acetato de vinila); poli(acetato cloreto de vinila); poli(vinil-butiral); resinas acrílicas, por exemplo, poliacrilato, poli(acrilato de metila), poli(metacrilato de metila), e assim por diante; poliamidas, por exemplo, nylon; poli(cloreto de vinila); poli(cloreto de vinilideno); poliestireno; poli(álcool de vinila); e poliuretanos. Mais desejavelmente, entretanto, o polímero adicional é biodegradável, tais como poliésteres alifáticos, tais como poliesteramidas, poli(tereftalato de etileno) modificado, poli(ácido glicólico), poli(carbonatos de alquileno) (tal como, poli(carbonato de etileno), poli-hidróxi-alcanoatos (PHA), poli- hidróxi-butiratos (PHB), poli-hidróxi-valeratos (PHV), copolímeros de poli(hidróxi-butirato-hidróxi-valerato) (PHBV), e policaprolactona, e polímeros alifáticos à base de succinato (por exemplo, poli(succinato de butileno), poli(succinato adipato de butileno) e poli(succinato de etileno)); poliésteres aromáticos; ou outros copoliésteres alifáticos-aromáticos.

[0056] Qualquer um de uma variedade de processos pode ser usado para formar fibras de acordo com a presente invenção. Por exemplo, a composição termoplástica descrita acima pode ser extrudada através de uma fiandeira, submetida a um choque térmico e tirada para a passagem vertical de uma unidade de tiragem de fibras. Uma vez formadas, as fibras podem, então, ser cortadas para formar fibras descontínuas apresentando um comprimento de fibra médio na faixa de cerca de 3 a cerca de 80 milímetros, em algumas modalidades, de cerca de 4 a cerca de 65 milímetros, e, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 50 milímetros. As fibras descontínuas podem, então, ser incorporadas em uma trama não tecida conforme é conhecido na técnica, tais como tramas cardadas ligadas, tramas ligadas através de ar, etc. As fibras também podem ser depositadas por sobre uma superfície foraminosa para formar uma trama não tecida.

[0057] Referindo-se a Figura 1, por exemplo, é mostrada em mais detalhes uma modalidade de um método para formar fibras. Nessa modalidade em particular, a combinação de poli(ácido lático)/aditivo de enrijecimento é alimentada em uma extrusora 12 a partir de uma tremonha 14. A combinação pode ser fornecida à tremonha 14 usando-se qualquer técnica convencional. Independentemente, em geral, é desejado que a combinação apresente um baixo teor em umidade, para minimizar a degradação hidrolítica do poli(ácido lático), tal como de cerca de 300 partes por milhão (“ppm”) ou menos, em algumas modalidades, de cerca de 200 ppm ou menos, em algumas modalidades, de cerca de 1 a cerca de 100 ppm. Tais teores em umidade podem ser conseguidos por secagem, tal como em uma temperatura de cerca de 50°C a cerca de 100°C, e, em algumas modalidades, de cerca de 70°C a cerca de 80°C.

[0058] A extrusora 12 é aquecida para uma temperatura suficiente para extrudar o polímero fundido. A composição extrudada é, então, passada, através de um conduto de polímero 16, para uma fiandeira 18. Por exemplo, a fiandeira 18 pode incluir um alojamento contendo uma pilha de fiação apresentando uma pluralidade de placas empilhadas uma em cima da outra e apresentando um padrão de aberturas dispostas para criar trajetórias de escoamento para direcionar os componentes de polímero. A fiandeira 18 também apresenta aberturas dispostas em uma ou mais linhas. As aberturas formam uma cortina de filamentos, que são extrudados na direção descendente, quando os polímeros são extrudados através delas. O processo 10 também emprega um soprador de choque térmico (quench) 20 posicionado adjacente à cortina de fibras que se estendem a partir da fiandeira 18. Ar a partir do soprador de ar de choque térmico (quenching) 20 realiza um choque térmico nas fibras, que se estendem a partir da fiandeira 18. O ar de choque térmico pode ser direcionado a partir de um lado da cortina de fibras, conforme mostrado na Figura 1, ou de ambos os lados da cortina de fibras.

[0059] Depois do choque térmico, as fibras são tiradas para a passagem vertical de uma unidade de tiragem de fibras 22. Unidades de tiragem de fibras ou aspiradores, para uso em polímeros de fiação de massa em fusão, são bem conhecidos na técnica. Unidades de tiragem de fibras adequadas, para uso no processo da presente invenção, incluem um aspirador de fibras linear do tipo mostrado nas Patentes U.S. Nos. 3.802.817 e 3.423.255, as quais são aqui incorporadas, em suas totalidades, por referência a elas, para todas as finalidades relevantes. A unidade de tiragem de fibras 22, em geral, inclui uma passagem vertical alongada, através da qual as fibras são tiradas por ar de aspiração que entra a partir dos lados da passagem e escoando na direção descendente através da passagem. Um aquecedor ou soprador 24 fornece ar de aspiração para a unidade de tiragem de fibras 22. O ar de aspiração tira as fibras e ar ambiente através da unidade de tiragem de fibras 22. O escoamento de gás faz com que as fibras sejam tiradas ou se atenuem, o que aumenta a orientação molecular ou cristalinidade dos polímeros que formam as fibras. As fibras são depositadas através da abertura de saída da unidade de tiragem de fibras 22 e por sobre um rolete (godet roll) 42.

[0060] Devido à rigidez aumentada das fibras da presente invenção, elevadas razões de tiragem podem ser empregadas na presente invenção, sem resultar em fratura. A razão de tiragem é a velocidade linear das fibras depois da tiragem (por exemplo, velocidade do rolete 42 ou de uma superfície foraminosa (não mostrada), dividida pela velocidade linear das fibras depois da extrusão. Por exemplo, a razão de tiragem pode ser calculada em certas modalidades, como se segue:Razão de Tiragem = A/Bna qual:A é a velocidade linear da fibra depois da tiragem (isto é, velocidade do rolete) e é medida diretamente; eB é a velocidade linear das fibras extrudadas e pode ser calculada como se segue:Velocidade linear das fibras da extrusora = C/(25*π*D*E2) na qual:C é a produtividade através de um único orifício (gramas por minuto);D é a densidade de massa em fusão do polímero (gramas por centímetro cúbico); eE é o diâmetro do orifício (em centímetros) através do qual a fibra é extrudada. Em certas modalidades da presente invenção, a razão de tiragem pode ser de cerca de 200:1 a cerca de 8.500:1, em algumas modalidades, de cerca de 500:1 a cerca de 7.500:1, e, em algumas modalidades, de cerca de 1.000:1 a cerca de 6.000:1. Se desejado, as fibras coletadas no rolete 42, opcionalmente, podem ser submetidas a processamento em linha e/ou a etapas de conversão adicionais (não mostrados) conforme será entendido pelos versados na técnica. Por exemplo, fibras descontínuas podem ser formadas por “tiragem à frio” das fibras coletadas em uma temperatura abaixo de sua temperatura de amolecimento, para o diâmetro desejado, e, depois disso, encrepamento, texturização e/ou corte das fibras para o comprimento de fibra desejado.

[0061] Independentemente da maneira particular na qual elas sejam formadas, os presentes inventores constataram que a tiragem de fibras aumenta de maneira significativa a dimensão axial dos domínios discretos dispersos, de modo que eles apresentam um formato alongado, geralmente linear. Conforme mostrado na Figura 2B, por exemplo, os domínios de tiragem 120 apresentam um formato alongado, no qual a dimensão axial é substancialmente maior do que aquela dos domínios elípticos (Figura 2A). Por exemplo, os domínios alongados podem apresentar uma dimensão axial que seja cerca de 10% ou mais, em algumas modalidades, de cerca de 50% a cerca de 1.000%, e, em algumas modalidades, de cerca de 100% a cerca de 500% maior do que a dimensão axial dos domínios antes da tiragem das fibras. A dimensão axial depois da tiragem das fibras, por exemplo, pode variar de cerca de 5 μm a cerca de 400 μm, em algumas modalidades, de cerca de 10 μm a cerca de 350 μm, e, em algumas modalidades, de cerca de 20 μm a cerca de 250 μm. Os domínios também podem ser relativamente finos e, portanto, apresentarem uma pequena dimensão em uma direção ortogonal à dimensão axial (isto é, dimensão de seção transversal). Por exemplo, a dimensão de seção transversal pode ser de cerca de 0,02 a cerca de 75 micrômetros, em algumas modalidades, de cerca de 0,1 a cerca de 40 micrômetros, e, em algumas modalidades, de cerca de 0,4 a cerca de 20 micrômetros de comprimento. Isso pode resultar em uma razão de aspecto para os domínios (a razão da dimensão axial em relação à dimensão da seção transversal) de cerca de 3 a cerca de 200, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 100, e, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 50.

[0062] A presença desses domínios alongados é indicativa da capacidade da composição termoplástica em absorver energia conferida durante a tiragem das fibras. Dessa maneira, a composição não é tão quebradiça quanto o polímero puro e, assim, pode liberá-la quando da aplicação de tensão, ao invés de se fraturar. Por liberação sob tensão, o polímero pode continuar a funcionar como um membro de que suporta carga, mesmo depois que a fibra tenha exibido alongamento substancial. A esse respeito, as fibras da presente invenção são capazes de exibir propriedades de “alongamento de pico” aperfeiçoadas, isto é, o alongamento percentual da fibra em sua carga de pico. Por exemplo, as fibras da presente invenção podem exibir um alongamento de pico de cerca de 25% ou mais, em algumas modalidades, de cerca de 30% ou mais, em algumas modalidades, de cerca de 40% a cerca de 350%, e, em algumas modalidades, de cerca de 50% a cerca de 250%. Tais alongamentos podem ser conseguidos por fibras apresentando uma ampla variedade de diâmetros médios, tais como aqueles variando de cerca de 0,1 a cerca de 50 micrômetros, em algumas modalidades, de cerca de 1 a cerca de 40 micrômetros, em algumas modalidades, de cerca de 2 a cerca de 25 micrômetros, e, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 15 micrômetros.

[0063] Embora possuindo a capacidade de se estenderem sob tensão, as fibras da presente invenção também podem permanecer relativamente fortes. Um parâmetro que é indicativo da resistência relativa das fibras da presente invenção é a “tenacidade”, que indica a resistência à tração de uma fibra expressa como força por densidade linear unitária. Por exemplo, as fibras da presente invenção podem apresentar uma tenacidade de cerca de 7,35 a cerca de 58,84 mN (cerca de 0,75 a cerca de 6,0 gramas-força (“gf”)) por denier, em algumas modalidades, de cerca de 9,80 a cerca de 44,13 mN (de cerca de 1,0 a cerca de 4,5 gf) por denier, e, em algumas modalidades, de cerca de 14,71 a cerca de 39,23 mN (de cerca de 1,5 a cerca de 4,0 gf) por denier. O denier das fibras pode variar dependendo da aplicação desejada. Tipicamente, as fibras são conformadas apresentarem terem um denier por filamento (isto é, a unidade de densidade linear igual à massa em gramas por 9.000 metros de fibra) de menos do que cerca de 6, em algumas modalidades, de menos do que cerca de 3, e, em algumas modalidades, de cerca de 0,5 a cerca de 3.

[0064] Se desejado, as fibras da presente invenção também podem ser conformadas em uma estrutura de trama coerente por deposição das fibras, de maneira aleatória, por sobre uma superfície de formação (opcionalmente com o auxílio de um vácuo) e, então, por ligação da trama resultante usando-se qualquer técnica conhecida. Por exemplo, uma superfície de formação foraminosa sem fim pode ser posicionada abaixo da unidade de tiragem de fibras e receber s fibras a partir de uma abertura de saída. Um vácuo pode ser posicionado abaixo da superfície de formação para tirar os filamentos e consolidar a trama não tecida não ligada. Uma vez formada, a trama não tecida pode, então, ser ligada usando-se qualquer técnica convencional, tal como com um adesivo ou de maneira autógena (por exemplo, fusão e/ou auto- adesão das fibras sem um adesivo externo aplicado). Ligação autógena, por exemplo, pode ser conseguida através de contato das fibras enquanto elas estiverem semi-fundidas ou pegajosas, ou simplesmente por combinação de uma resina de adesividade e/ou solvente com o(s) poli(ácido(s) lático(s)) usados para formar as fibras. Técnicas de ligação autógena adequadas podem incluir ligação ultrassônica, ligação térmica, ligação através de ar, ligação em calandra, e assim por diante. Por exemplo, a trama pode ser ulteriormente ligada ou gravada em relevo com um padrão por um processo termomecânico, no qual a trama é passada entre um rolo de bigorna liso aquecido e um rolo de padrão aquecido. O rolo de padrão pode ter qualquer padrão em relevo, que forneça as propriedades ou aparência de trama desejadas. Desejavelmente, o rolo de padrão define um padrão em relevo, que define uma pluralidade de locais de ligação, que definem uma área de ligação entre cerca de 2% e 30% da área total do rolo. Padrões de ligação exemplificativos incluem, por exemplo, aqueles descritos nas Patentes U.S. Nos. 3.855.046 de Hansen et al., 5.620.779 de Levy et al., 5.962.112 de Haynes et al., 6.093.665 de Sayovitz et al., assim como as Patentes de Desenho Industrial U.S. de Nos. 428.267 de Romano et al.; 390.708 de Brown; 418.305 de Zander, et al.; 384.508 de Zander, et al.; 384.819 de Zander, et al.; 358.035 de Zander, et al. e 315.990 de Blenke, et al., todas as quais são aqui incorporadas, em suas totalidades por referência a elas, para todas as finalidades. A pressão entre os rolos e a temperatura dos rolos são balanceadas para se obter pode ser de cerca de 876 a cerca de 350.254 N/m (de cerca de 5 a cerca de 2.000 libras por polegada linear). A pressão entre os rolos e a temperatura dos rolos são balanceadas para se obter as propriedades ou a aparência de trama desejadas, enquanto se mantém as propriedades semelhantes a fazenda. Como é bem conhecido pelos versados na técnica, a temperatura e a pressão necessárias podem variar dependendo de muitos fatores, incluindo, mas não limitados a, área de ligação de padrão, propriedades do polímero, propriedades das fibras e propriedades do ente não tecido.

[0065] Em adição a tramas de spunbond, uma variedade de outras tramas não tecidas também pode ser formada a partir da composição termoplástica de acordo com a presente invenção, tais como tramas de meltblown, tramas ligadas e cardadas, tramas dispersas à úmido, tramas dispersas por ar, tramas de coform, tramas emaranhadas hidraulicamente, etc. Por exemplo, a composição termoplástica pode ser extrudada através de uma pluralidade de capilares de molde finos para correntes de gás (por exemplo, ar) de elevada velocidade convergentes, que atenuam as fibras para reduzirem seus diâmetros. Depois disso, as fibras de meltblown são carreadas pela corrente de gás de elevada velocidade e são depositadas sobre uma superfície de coleta, para formar uma trama de fibras de meltblown dispersas aleatoriamente. Alternativamente, o polímero pode ser formado em uma trama cardada, por colocação de fardos de fibras, formados a partir da composição termoplástica, em um coletador, que separa as fibras. A seguir, as fibras são enviadas através de uma unidade de combinação ou de cardagem, que adicionalmente rompe afastando e alinha as fibras na direção da máquina, de modo a formar uma trama não tecida fibrosa orientada na direção da máquina. Uma vez formada, a trama não tecida, tipicamente, é estabilizada por uma ou mais técnicas de ligação conhecidas.

[0066] Se desejado, a trama não tecida também pode ser um compósito que contenha uma combinação das fibras da composição termoplástica e outros tipos de fibras (por exemplo, fibras descontínuas, filamentos, etc.). Por exemplo, fibras sintéticas adicionais podem ser utilizadas, tais como aquelas formadas a partir de poliolefinas, por exemplo, polietileno, polipropileno, polibutileno, e assim por diante; politetrafluoroetileno; poliésteres, por exemplo, poli(tereftalato de etileno), e assim por diante; poli(acetato de vinila); poli(acetato cloreto de vinila); poli(vinil-butiral); resinas acrílicas, por exemplo, poliacrilato, poli(acrilato de metila), poli(metacrilato de metila), e assim por diante; poliamidas, por exemplo, nylon; poli(cloreto de vinila); poli(cloreto de vinilideno); poliestireno; poli(álcool de vinila); e poliuretanos; poli(ácido lático); etc. Se desejado, polímeros biodegradáveis, tais como poli(ácido glicólico) (PGA), poli(ácido lático) (PLA), poli(ácido e-málico) (PMLA), poli(ε-caprolactona) (PCL), poli(p-dioxanona) (PDS), poli(succinato de butileno) (PBS) e poli(3- hidróxi-butirato) (PHB), também podem ser empregados. Alguns exemplos de fibras sintéticas conhecidas incluem fibras bicomponentes de envoltório- núcleo disponíveis de KoSa Inc., de Charlotte, Carolina do Norte, sob as designações T-255 e T-256, ambas as quais usam um envoltório de poliolefina, ou T-254, que apresenta um envoltório de copoliéster de baixo ponto de fusão. Ainda outras fibras bicomponentes conhecidas, que podem ser usadas, incluem aquelas disponíveis da Chisso Corporation, de Moriyama, Japão, ou Fibervisions LLC, de Wilmington, Delaware, EUA. Fibras descontínuas de poli(ácido lático) também podem ser empregadas, tais como aquelas comercialmente disponíveis de Far Eastern Textile, Ltd., de Taiwan.

[0067] O compósito também pode conter fibras de polpa, tais como polpa com fibras de comprimento médio elevado, polpa com fibras de comprimento médio baixo, ou suas misturas. Um exemplo de fibras de polpa de felpa de elevado comprimento médio adequadas inclui fibras de polpa kraft de madeira macia. Fibras de polpa kraft de madeira macia são derivadas de árvores coníferas e incluem fibras de polpa, tais como, mas não limitadas a, espécies de madeira macia do norte, do oeste e do sul, incluindo pau-brasil, cedro vermelho, pinheiro do Canadá, douglásia, abeto verdadeiro, pinheiro (pinheiro do sul), abeto comum (por exemplo, abeto negro), bambu, suas combinações, e assim por diante. Fibras de polpa kraft de madeira macia do norte podem ser usadas na presente invenção. Um exemplo de fibras de polpa kraft de madeira macia do sul comercialmente disponíveis, adequadas para uso na presente invenção, incluem aquelas disponíveis de Weyerhaeuser Company, com escritórios em Federal Way, Washington, sob a designação comercial de “NF-405”. Outra polpa adequada para uso na presente invenção é uma polpa de madeira de sulfato alvejada, contendo principalmente fibras de madeira macia, que está disponível de Bowater Corp., com escritórios em Greenville, Carolina do Sul, sob o nome comercial polpa CoosAbsorb S. Fibras de comprimento médio baixo também podem ser usadas na presente invenção. Um exemplo de fibras de polpa de comprimento médio baixo adequadas são fibras de polpa kraft de madeira dura. Fibras de polpa kraft de madeira dura são derivadas a partir de árvores decíduas e incluem fibras de polpa, tais como, mas não limitados a, eucalipto, bordo, bétula, choupo, etc. Fibras de polpa kraft de eucalipto podem ser particularmente desejadas para aumentar a maciez, intensificar a clareza, aumentar a opacidade e mudar a estrutura de poros da folha para aumentar sua capacidade de ação capilar. Fibras de bambu ou de algodão também podem ser empregadas.

[0068] Compósitos não tecidos podem ser formados usando-se uma variedade de técnicas conhecidas. Por exemplo, o compósito não tecido pode ser um “material de coform”, que contenha uma mistura ou matriz estabilizada das fibras da composição termoplástica e um material absorvente. Como um exemplo, materiais de coform podem ser produzidos por um processo no qual pelo menos um cabeçote de molde de meltblown está disposto próximo a uma calha através da qual os materiais absorventes são adicionados à trama enquanto ela estiver em formação. Tais materiais absorventes podem incluir, mas não estão limitados a, fibras de polpa, partículas superabsorventes, materiais absorventes inorgânicos e/ou orgânicos, fibras descontínuas poliméricas tratadas, e assim por diante. As percentagens relativas do material absorvente podem variar sobre uma ampla gama dependendo das características desejadas do compósito não tecido. Por exemplo, o compósito não tecido pode conter de cerca de 1% em peso a cerca de 60% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 5% em peso a cerca de 50% em peso, e, em algumas modalidades, de cerca de 10% em peso e cerca de 40% em peso de fibras da composição termoplástica. O compósito não tecido pode igualmente conter de cerca de 40% em peso a cerca de 99%, em algumas modalidades, de 50% em peso a cerca de 95% em peso, e, em algumas modalidades, de cerca de 60% em peso a cerca de 90% em peso de material absorvente. Alguns exemplos de tais materiais de coform são descritos nas Patentes U.S. Nos. 4.100.324 de Anderson, et al.; 5.284.703 de Everhart, et al.; e 5.350.624 de Georger et al., as quais são aqui incorporadas, em suas totalidades, por referência a elas, para todas as finalidades.

[0069] Laminados não tecidos também podem ser formados na presente invenção, nos quais uma ou mais camadas são formadas a partir da composição termoplástica. Por exemplo, a trama não tecida de uma camada pode ser um spunbond, que contenha a composição termoplástica, enquanto que a trama não tecida da outra camada contém a composição termoplástica, outro(s) polímero(s) biodegradável(is) e/ou qualquer outro polímero (por exemplo, poliolefinas). Em uma modalidade, o laminado não tecido contém uma camada de meltblown posicionada entre duas camadas de spunbond para formar um laminado de spunbond/meltblown/spunbond (“SMS”). Se desejado, a(s) camada(s) de spunbond pode(m) ser formada(s) a partir da composição termoplástica. A camada de meltblown pode ser formada a partir da composição termoplástica, de outro(s) polímero(s) biodegradável(is) e/ou de qualquer outro polímero (por exemplo, poliolefinas). Várias técnicas para formação de laminados SMS são descritas nas Patentes U.S. Nos. 4.041.203 de Brock et al.; 5.213.881 de Timmons, et al.; 5.464.688 de Timmons, et al.; 4.374.888 de Bornslaeger; 5.169.706 de Collier, et al. e 4.766.029 de Brock et al., assim como a Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2004/0002273 de Fitting, et al., todas as quais são aqui incorporadas, em suas totalidades por referência a elas, para todas as finalidades. Obviamente, o laminado não tecido pode apresentar outra configuração e possuir qualquer número desejado de camadas de meltblown e spunbond, tais como laminados spunbond/meltblown/meltblown/spunbond (“SMMS”), spunbond/meltblown (“SM”), etc. Embora a gramatura do laminado não tecido possa ser produzida sob medida para a aplicação desejada, em geral, ela varia de cerca de 10 a cerca de 300 gramas por metro quadrado (“g/m2”), em algumas modalidades, de cerca de 25 a cerca de 200 g/m2, e, em algumas modalidades, de cerca de 40 a cerca de 150 g/m2.

[0070] Se desejado, a trama ou o laminado não tecidos podem ser aplicados com vários tratamentos para conferir características desejáveis. Por exemplo, a trama pode ser tratada com aditivos de repelência a líquidos, agentes antiestáticos, tensoativos, corantes, agentes antinévoa, repelentes de sangue e de álcool fluoro-químicos, lubrificantes e/ou agentes antimicrobianos. Em adição, a trama pode ser submetida a um tratamento elétrico, que confira uma carga eletrostática para aperfeiçoar a eficiência de filtração. A carga pode incluir camadas de cargas positiva e negativa aprisionadas na ou próximo à superfície do polímero, ou nuvens de cargas armazenadas no volume do polímero. A carga pode incluir também cargas de polarização que estejam congeladas em alinhamento dos dipolos das moléculas. Técnicas para submeter um tecido a um tratamento elétrico são bem conhecidas pelos versados na técnica. Exemplos de tais técnicas incluem, mas não estão limitados a, técnicas térmicas, de contato com líquido, de feixe de elétrons e de descarga corona. Em uma modalidade particular, o tratamento elétrico é uma técnica de descarga corona, que envolve submeter o laminado a um par de campos elétricos que apresentem polaridades opostas. Outros métodos para formar um material eletrificado são descritos nas Patentes U.S. Nos. 4.215.682 de Kubik, et al.; 4.375.718 de Wadsworth; 4.592.815 de Nakao; 4.874.659 de Ando; 5.401.446 de Tsai, et al.; 5.883.026 de Reader, et al.; 5.908.598 de Rousseau, et al.; 6.365.088 de Knight, et al., as quais são aqui incorporadas, em suas totalidades, por referência a elas, para todas as finalidades.

IV. Artigos

[0071] A trama não tecida pode ser usada em uma ampla variedade de aplicações. Por exemplo, a trama pode ser incorporada em um “produto médico”, tal como vestimentas, guarnições cirúrgicas, máscaras faciais, toucas em geral, toucas cirúrgicas, pantufas, embrulhos de esterilização, cobertas de aquecimento, almofadas de aquecimento, e assim por diante. Obviamente, a trama não tecida também pode ser usada em vários outros artigos. Por exemplo, a trama não tecida pode ser incorporada em um “artigo absorvente”, que seja capaz de absorver água ou outros fluidos. Exemplos de alguns artigos absorventes incluem, mas não estão limitados a, artigos absorventes para cuidados pessoais, tais como fraldas, calças de treinamento, roupas íntimas absorventes, artigos para incontinência, produtos para higiene feminina (por exemplo, absorventes higiênicos), roupas para natação, lenços para bebês, lenço de luva, e assim por diante; artigos absorventes médicos, tais como indumentárias, materiais de fenestração, forros, almofadas para leitos, bandagens, guarnições absorventes e lenços médicos; lenços para serviços alimentícios; artigos de vestuário; bolsos, e assim por diante. Materiais e processos adequados para a formação de tais artigos são bem conhecidos pelos versados na técnica. Artigos absorventes, por exemplo, tipicamente incluem uma camada substancialmente impermeável a líquido (por exemplo, cobertura externa), uma camada permeável a líquido (por exemplo, revestimento voltado para o corpo, camada de insulto súbito, etc.), e um núcleo absorvente. Em uma modalidade, por exemplo, uma trama não tecida formada de acordo com a presente invenção pode ser usada para formar uma cobertura externa de um artigo absorvente. Se desejado, a trama não tecida pode ser laminada para formar um filme impermeável a líquido, que seja ou permeável a vapor ou impermeável a vapor.

[0072] A presente invenção pode ser melhor entendida com referência aos seguintes exemplos. Em cada um dos Exemplos abaixo, o poli(ácido lático) foi secado em um secador dessecante em uma temperatura de cerca de 77°C (até um teor em umidade abaixo de 300 ppm) antes da combinação com o aditivo de enrijecimento. A combinação resultante também foi secada em um secador dessecante, em uma temperatura de 52°C a 66°C (125°F a 150°F) (até um teor em umidade abaixo de 300 ppm, e, opcionalmente, de 200 ppm) antes da fiação das fibras.

[0073] As seguintes amostras se referem a combinações de poli(ácido lático) (PLA), que contenham aditivos de enrijecimento. Refere-se a essas combinações por um número de amostra nos Exemplos 1-2, como se segue:

[0074] Amostra 1 - 100% em peso de PLA 6021 D. PLA 6021 D é poli(ácido lático) (Natureworks) apresentando uma taxa de escoamento de massa em fusão de 10 g/10 minutos à 190°C.

[0075] Amostra_2 - 90% em peso de PLA 6201 D e 10% em peso de EscoreneTM Ultra 7720. EscoreneTM Ultra 7720 é uma resina de etileno- acetato de vinila (“EVA”) (Exxonmobil) apresentando uma taxa de escoamento de massa em fusão de 150 g/10 minutos à 190°C e uma densidade de 0,946 g/cm3.

[0076] Amostra^ — 92,5% em peso de PLA 6201 D e 7,5% em pesode EscoreneTM Ultra 7720.

[0077] Amostra_4 - 90% em peso de PLA 6201 D e 10% em peso de Pearlbond® 123. Pearlbond® 123 é um elastômero de policaprolactona - poliuretano termoplástico (Merquinsa) apresentando uma taxa de escoamento de massa em fusão de 70 a 90 g/10 minutos à 170°C.

[0078] Amostra 5 - 90% em peso de PLA 6201 D e 10% em peso de AffinityTM EG 8185. AffinityTM EG 8185 é um plastômero de copolímero de α-olefina/etileno (Dow Chemical) apresentando uma taxa de escoamento de massa em fusão de 30 g/10 minutos à 190°C e uma densidade de 0,885 g/cm3.

[0079] Amostra_6 - 90% em peso de PLA 6201 D e 10% em peso de AffinityTM EG 8200. AffinityTM EG 8200 é um plastômero de copolímero de octeno/etileno (Dow Chemical) apresentando uma taxa de escoamento de massa em fusão de 5 g/10 minutos à 190°C e uma densidade de 0,870 g/cm3.

[0080] Amostra_7 - 90% em peso de PLA 6201 D e 10% em peso deAffinityTM GA 1950. AffinityTM GA 1950 é um plastômero de copolímero de octeno/etileno (Dow Chemical) apresentando uma taxa de escoamento de massa em fusão de 500 g/10 minutos à 190°C e uma densidade de 0,874 g/cm3.

[0081] Amostra_8 - 90% em peso de PLA 6201 D e 10% em peso de PearlthaneTM Clear 15N80. PearlthaneTM Clear 15N80 elastômero de poliuretano com base em poliéter termoplástico (Merquinsa) apresentando uma taxa de escoamento de massa em fusão de 10 a 90 g/10 minutos à 190°C.

[0082] Amostra_9 - 92,5% em peso de PLA 6201 D e 7,5% em peso de EscoreneTM Ultra LD 755.12. EscoreneTM Ultra LD 755.12 é uma resina de etileno-acetato de vinila (“EVA”) (Exxonmobil) apresentando uma taxa de escoamento de massa em fusão de 25 g/10minutos à 190°C e uma densidade de 0,952 g/cm3.

[0083] Amostra 10 - 92,5% em peso de PLA 6201 D e 7,5% em peso de AffinityTM EG 8200.

[0084] Amostra 11 - 92,5% em peso de PLA 6201 D e 7,5% em peso de Pearlbond® 123.EXEMPLO 1

[0085] Foi demonstrada a capacidade de se formar uma combinação de poli(ácido lático) e de um aditivo de enrijecimento. Mais particularmente, foi empregada uma extrusora de fuso duplo, corrotativo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1.328 milímetros) para a formação de compósito, que foi fabricada por Werner & Pfleiderer Corporation, de Ramsey, New Jersey. A extrusora possuía 14 zonas, numeradas consecutivamente de 1-14 a partir da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas via dois alimentadores gravimétricos (um para o PLA e um para o aditivo de enrijecimento) em uma capacidade total de 9 Kg (20 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina apresentava 3 aberturas (6 milímetros de diâmetro), as quais estavam separadas por uma distância de 4 milímetros. A extrusora foi operada em velocidade de 160 rotações por minuto. Quando da formação, a resina extrudada foi esfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e conformada em pelotas por um pelotizador Conair. As condições de formação de compósito estão mostradas na Tabela 1.Tabela 1: Condições de Formação de Compósito

[0086] A taxa de escoamento de massa em fusão e o teor em umidade de várias combinações termoplásticas resultantes foram, então, determinadas. Os resultados são mostrados abaixo.Tabela 2: MFR e Teor em Umidade

[0087] Conforme indicado, o teor em umidade era maior do que 100% PLA (tipicamente < 100 ppm), mais baixo do que o teor em umidade tipicamente visto quando plastificantes convencionais (por exemplo, poli(etileno glicol)) são usados - isto é, 300-500 ppm.

[0088] Fotografias de SEM também foram tiradas de uma seção transversal da Amostra 2, depois de ser recozida durante 10 minutos em cerca de 85°C. Os resultados são mostrados nas Figuras 3-4. Conforme mostrado, a composição continha uma pluralidade de domínios de maneira geral esféricos do aditivo de enrijecimento polimérico. Os domínios apresentavam uma dimensão axial de cerca de 1 μm a cerca de 3 μm.EXEMPLO 2

[0089] Foi demonstrada a capacidade de se formar fibras a partir de uma combinação de poli(ácido lático) e de um aditivo de enrijecimento. Mais particularmente, várias das combinações do Exemplo 1 (Amostras 2, 3, 4 e 5) foram alimentadas em uma extrusora de fuso duplo, corrotativo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1.328 milímetros), que foi empregada para a formação de compósito, que foi fabricada por Werner & Pfleiderer Corporation, de Ramsey, New Jersey, EUA. A extrusora possuía 14 zonas, numeradas consecutivamente de 1-14 a partir da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas via dois alimentadores gravimétricos, em uma capacidade total de 9 Kg (20 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina apresentava 3 aberturas (6 milímetros de diâmetro), as quais estavam separadas por uma distância de 4 milímetros. Quando da formação, a resina extrudada foi esfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e conformada em pelotas por um pelotizador Conair. A velocidade do parafuso era de 160 rotações por minuto (“rpm”). Quando da formação, a resina extrudada foi esfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e conformada em pelotas. As pelotas foram, então, fornecidas a uma extrusora aquecida para uma temperatura de 240°C. A massa em fusão foi extrudada através de uma pilha de fiação monocomponente (16 orifícios, tamanho de orifício de 0,600 mm), em uma taxa de 0,23 gramas por orifício por minuto, para formar fibras contínuas, que foram, então, submetidas a um choque térmico usando-se ar forçado fornecido por um soprador em uma temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram, então, tiradas mecanicamente e coletadas em um rolete, a velocidade do qual foi aumentada até o rompimento das fibras. No processamento das combinações para formar fibras, o choque térmico aquecido não foi usado, porque o choque térmico aquecido conduziu a uma incapacidade de se coletar fibras.

[0090] Ao contrário das combinações de PLA, o controle de PLA (Amostra 1) foi secado à 74°C (165°F) durante aproximadamente uma semana, antes de ser fiado para formar uma fibra. A tabela seguinte mostra os parâmetros para a fiação de fibras.Tabela 3: Condições de Fiação de Fibras

[0091] A Amostra 2 (PLA com 10% de EVA 7720) era difícil de processar devido à flutuação na pressão da extrusora, o que fez com que a velocidade do parafuso variasse de 36-44 rpm. Como tais, amostras somente puderam ser coletadas em 1.800 mpm (razão descendente de estiramento de 2.789) antes da ruptura. Similarmente, a Amostra 4 (PLA com 10% de PB 123) também aumentou a velocidade de rotação do parafuso. Durante o processamento, as velocidades dos parafusos alcançaram cerca de 60 rpm, para manter a pressão de controle da extrusora de 600 psi, e as fibras somente puderam ser coletadas em 1.500 mpm (razão descendente de estiramento de 2.324).

[0092] A Amostra 3 (PLA com 7,5% de EVA 7720) era mais estável e pôde ser coletada em 2.300 mpm. A Amostra 5 (PLA com 10% de Affinitty EG8185) apresentou a mais elevada pressão de saída, mas era estável e foi capaz de ser coletada em 2.300 mpm (razão descendente de estiramento de 3.563).

[0093] Depois que todas as fibras foram fiadas, dez (10) fibras a partir de cada uma das amostras foram testadas para várias finalidades. As amostras de fibras foram medidas três vezes e calculada a média para o diâmetro. A tabela abaixo mostra os resultados a partir da testagem das fibras e também inclui a produtividade, velocidade do rolete e razão de tiragem para as fibras. Tabela 4: Propriedades Mecânicas das Fibras

[0094] Conforme indicado, os valores de tenacidade para as combinações (Amostras 2-5) não eram significativamente menores do que aquele de PLA à 100% em peso e caíram somente em torno de 3% a 5%. Embora todas as combinações mostrassem um aumento de alongamento de pico comparado ao PLA à 100% (Amostra 1), elas também apresentaram um elevado nível de variabilidade. A Amostra 2 apresentou o mais elevado alongamento de pico pelo fato de que ela alcançou 2 a 3 vezes o alongamento de PLA à 100%. A Amostra 4 apresentou o segundo mais elevado nível de alongamento, mas essa amostra também apresentou as fibras maiores. As Amostras 3 e 5 mostraram níveis de alongamento similares.

[0095] As propriedades térmicas das fibras também foram testadas. Os resultados são apresentados abaixo.Tabela 5: Propriedades Térmicas das Fibras

[0096] Conforme indicado, a temperatura de transição vítrea do poli(ácido lático) (Amostra 1) não foi diminuída de maneira significativa com a adição do aditivo de enrijecimento.

[0097] Fotografias de SEM também foram tiradas das fibras da Amostra 2, tanto na seção transversal, quanto ao longo do comprimento das fibras. As fotografias das seções transversais foram tiradas depois que a amostra fosse tratada com um ataque com plasma de oxigênio à 30°C. As imagens da seção transversal são mostradas nas Figuras 5-6. Conforme mostrado, o aditivo de enrijecimento polimérico formou uma fase dispersa nanocilíndrica dentro do poli(ácido lático), onde o diâmetro ou dimensão de seção transversal dos domínios era de cerca de 0,25 a cerca de 0,3 micrômetros. As Figuras 7-8 igualmente mostram as fibras ao longo da dimensão axial. Conforme mostrado, os domínios de aditivo de enrijecimento dispersos estão altamente alongados e resultam em uma razão de aspecto de 10 ou mais.EXEMPLO 3

[0098] Foi demonstrada a capacidade para formar fibras a partir de uma combinação de 90% em peso de poli(ácido lático) (PLA 6201D, Natureworks®) e 10% em peso de um aditivo de enrijecimento.

[0099] O aditivo de enrijecimento era VistamaxxTM 2120 (Exxonmobil), o qual é um copolímero/elastômero de poliolefina com uma taxa de escoamento de massa em fusão de 29 g/10 minutos (190°C, 2.160 g) e uma densidade de 0.866 g/cm3. Os polímeros foram alimentados a uma extrusora de fuso duplo, corrotativo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1.328 milímetros) para a formação de compósito, que foi fabricada por Werner & Pfleiderer Corporation, de Ramsey, New Jersey, EUA. A extrusora possuía 14 zonas, numeradas consecutivamente de 1-14 a partir da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas via alimentador gravimétrico, em uma capacidade total de 5 Kg (11 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina apresentava 3 aberturas (6 milímetros de diâmetro), as quais estavam separadas por uma distância de 4 milímetros. Quando da formação, a resina extrudada foi esfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e conformada em pelotas por um pelotizador Conair. A velocidade do parafuso era de 100 rotações por minuto (“rpm”). Quando da formação, a resina extrudada foi esfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e conformada em pelotas. As pelotas foram, então, passadas através da extrusora de fuso duplo para uma segunda passagem em uma taxa de 7 Kg/h (15 lb/h), em uma temperatura de massa em fusão de 200°C e uma velocidade de parafuso de 200 rpm e novamente pelotizadas. As pelotas foram, então, fornecidas a uma extrusora aquecida para uma temperatura de 240°C. A capacidade da extrusora era de 0,20 gramas por orifício por minuto (em uma pilha de fiação de 16 orifícios). A massa em fusão foi extrudada através da pilha de fiação, para formar fibras contínuas, que foram, então, submetidas a um choque térmico usando-se ar forçado fornecido por um soprador em uma temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram, então, tiradas através de uma unidade de tiragem de fibras alongando-se as fibras e enviadas por sobre um rolete em uma velocidade de 2.800 metros por minuto (“mpm”). A razão de tiragem resultante era, portanto, de 4.338.EXEMPLO 4

[00100] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 3, exceto que o aditivo de enrijecimento era VistamaxxTM 2320 (Exxonmobil), o qual é um copolímero/elastômero de poliolefina com uma taxa de escoamento de massa em fusão de 40 g/10 minutos (190°C, 2.160 g) e uma densidade de 0,864 g/cm3.EXEMPLO 5

[00101] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 3, exceto que adicionou-se à mistura 3% em peso de Fusabond® MD-353D, um copolímero de polipropileno modificado com anidrido maléico (DuPont).EXEMPLO 6

[00102] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 4, exceto que adicionou-se à mistura 3% em peso de Fusabond(R) MD-353D.EXEMPLO 7

[00103] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 3, exceto que adicionou-se à mistura 2% em peso de SCC4837 (Exxon 3155 PP/TiO2, em uma razão de 50/50).EXEMPLO 8

[00104] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 4, exceto que adicionou-se à mistura 2% em peso de SCC4837.EXEMPLO 9

[00105] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 3, exceto que adicionou-se à mistura 2% em peso de SCC4837 e 3% em peso de Fusabond® MD-353D.EXEMPLO 10

[00106] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 4, exceto que adicionou-se à mistura 2% em peso de SCC4837 e 3% em peso de Fusabond® MD-353D (DuPont).

[00107] Dez (10) amostras foram preparadas de acordo com os Exemplos 3-10 e, então, testadas para tenacidade e alongamento. Os resultados (médios) são apresentados abaixo.Tabela 6: Propriedades de Fibras para os Exemplos 3-10

EXEMPLO 11

[00108] Foi demonstrada a capacidade de formar fibras a partir de uma combinação de 90% em peso de poli(ácido lático) (PLA 6201D, Natureworks®) e 10% em peso de um aditivo de enrijecimento.

[00109] O aditivo de enrijecimento era EscoreneTM Ultra 7720. Os polímeros foram alimentados a uma extrusora de fuso duplo, corrotativo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1.328 milímetros) para a formação de compósito, que foi fabricada por Werner & Pfleiderer Corporation, de Ramsey, New Jersey, EUA. A extrusora possuía 14 zonas, numeradas consecutivamente de 1-14 a partir da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas via alimentador gravimétrico, em uma capacidade total de 5 Kg (11 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina apresentava 3 aberturas (6 milímetros de diâmetro), as quais estavam separadas por uma distância de 4 milímetros. Quando da formação, a resina extrudada foi esfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e conformada em pelotas por um pelotizador Conair. A velocidade do parafuso era de 100 rotações por minuto (“rpm”). Quando da formação, a resina extrudada foi esfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e conformada em pelotas. As pelotas foram, então, passadas através da extrusora de fuso duplo para uma segunda passagem em uma taxa de 7 Kg/h (15 lb/h), em uma temperatura de massa em fusão de 200°C e uma velocidade de parafuso de 200 rpm e novamente pelotizadas. As pelotas foram, então, fornecidas a uma extrusora aquecida para uma temperatura de 230°C. A capacidade da extrusora era de 0,20 gramas por orifício por minuto (em uma pilha de fiação de 16 orifícios). A massa em fusão foi extrudada através da pilha de fiação, para formar fibras contínuas, que foram, então, submetidas a um choque térmico usando-se ar forçado fornecido por um soprador em uma temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram, então, tiradas através de uma unidade de tiragem de fibras alongando-se as fibras e enviadas por sobre um rolete em uma velocidade de 1.800 metros por minuto (“mpm”). A razão de tiragem resultante era de 2.789.EXEMPLO 12

[00110] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 11, exceto que as fibras foram formadas em uma temperatura de extrusão de 210°C.EXEMPLO 13

[00111] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 3, exceto que o aditivo de enrijecimento era EscoreneTM Ultra 7840E (Exxonmobil), que é um copolímero de etileno-acetato de vinila (“EVA”) apresentando uma taxa de escoamento de massa em fusão 43 g/10 minutos (190°C, 2.160 g) e uma densidade de 0,955 g/cm3. Além disso, as pelotas foram extrudadas para formar fibras em uma temperatura de 235°C.EXEMPLO 14

[00112] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 11, exceto que adicionou-se à mistura 2% em peso de SCC4837 (Exxon 3155 PP/TiO2, em uma razão de 50/50). Além disso, as pelotas foram extrudadas para formar fibras em uma temperatura de 240°C.EXEMPLO 15

[00113] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 11, exceto que adicionou-se à mistura 2% em peso de SCC4837. Além disso, as pelotas foram extrudadas para formar fibras em uma temperatura de 220°C.

[00114] Dez (10) amostras foram preparadas de acordo com os Exemplos 11-15 e, então, testadas para tenacidade e alongamento. Os resultados (médios) são apresentados abaixo.Tabela 7: Propriedades de Fibras para os Exemplos 11-15

EXEMPLO 16

[00115] Foi demonstrada a capacidade de formar fibras a partir de uma combinação de 90% em peso de poli(ácido lático) (PLA 6201D, Natureworks®) e 10% em peso de um aditivo de enrijecimento. O aditivo de enrijecimento era PP 3155 (ExxonMobil), um homopolímero de polipropileno. Os polímeros foram alimentados a uma extrusora de fuso duplo, corrotativo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1.328 milímetros) para a formação de compósito, que foi fabricada por Werner & Pfleiderer Corporation, de Ramsey, New Jersey, EUA. A extrusora possuía 14 zonas, numeradas consecutivamente de 1-14 a partir da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas via alimentador gravimétrico, em uma capacidade total de 7 Kg (15 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina apresentava 3 aberturas (6 milímetros de diâmetro), as quais estavam separadas por uma distância de 4 milímetros. Quando da formação, a resina extrudada foi esfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e conformada em pelotas por um pelotizador Conair. A velocidade do parafuso era de 100 rotações por minuto (“rpm”). Quando da formação, a resina extrudada foi esfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e conformada em pelotas. As pelotas foram, então, fornecidas a uma extrusora aquecida para uma temperatura de 230°C. A capacidade da extrusora era de 0,40 gramas por orifício por minuto (em uma pilha de fiação de 16 orifícios). A massa em fusão foi extrudada através da pilha de fiação, para formar fibras contínuas, que foram, então, submetidas a um choque térmico usando-se ar forçado fornecido por um soprador em uma temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram, então, tiradas através de uma unidade de tiragem de fibras alongando-se as fibras e enviadas por sobre um rolete em uma velocidade de 2.000 metros por minuto (“mpm”). A razão de tiragem resultante era de 3.099.EXEMPLO 17

[00116] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 16, exceto que as fibras foram formadas em uma temperatura de extrusão de 235°C. As fibras contínuas foram tiradas por sobre um rolete em uma velocidade de 2.800 metros por minuto (“mpm”). A razão de tiragem resultante era de 4.338.EXEMPLO 18

[00117] Foram formadas fibras conforme descrito no Exemplo 16, exceto que as fibras foram formadas em uma temperatura de extrusão de 240°C. As fibras contínuas foram tiradas por sobre um rolete em uma velocidade de 2.000 metros por minuto (“mpm”). A razão de tiragem resultante era de 3.099.

[00118] Dez (10) amostras foram preparadas de acordo com os Exemplos 16-18 e, então, testadas para tenacidade e alongamento. Os resultados (médios) são apresentados abaixo.Tabela 8: Propriedades de Fibras para os Exemplos 16-18

[00119] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes com respeito a modalidades específicas da mesma, será apreciado que os versados na técnica, quando atingirem um entendimento do acima exposto, poderão prontamente conceber alterações para, variações de e equivalentes a essas modalidades. Consequentemente, o escopo da presente invenção deve ser avaliado como aquele das reivindicações anexas e a quaisquer equivalentes das mesmas.

Claims

1. Fibra de poli(ácido lático), que se estende em uma direção longitudinal e apresenta um diâmetro médio de 2 a 25 micrômetros, caracterizada por compreender uma composição termoplástica que contém uma pluralidade de domínios discretos dispersos dentro de uma fase contínua, os domínios discretos contendo um aditivo de enrijecimento polimérico e a fase contínua contendo poli(ácido lático), sendo que pelo menos um dos domínios discretos está alongado na direção longitudinal da fibra e apresenta um comprimento de 5 a 400 micrômetros, sendo que a fibra exibe um alongamento de pico de 25% ou mais e uma tenacidade de 7,35 a 58,84 mN por DENIER,em que a razão do parâmetro de solubilidade de Hildebrand para o poli(ácido lático) em relação ao parâmetro de solubilidade de Hildebrand do aditivo de enrijecimento polimérico é de 0,5 a 1,5, eem que o aditivo de enrijecimento polimérico inclui uma poliolefina, poliuretano, poli(acetato de vinila), poli(álcool de vinila), poliéster, politetrafluoroetileno, resina acrílica, poliamida, poli(cloreto de vinila), poli(cloreto de vinilideno), poliestireno ou uma combinação dos mesmos.

2. Fibra de poli(ácido lático), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o aditivo de enrijecimento polimérico apresenta um parâmetro de solubilidade de Hildebrand de 15 a 30 MJoules1/2/m3/2.

3. Fibra de poli(ácido lático), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a razão da taxa de escoamento de massa em fusão para o poli(ácido lático) em relação à taxa de escoamento de massa em fusão do aditivo de enrijecimento polimérico é de 0,2 a 8, e sendo que o aditivo de enrijecimento polimérico apresenta uma taxa de escoamento de massa em fusão de 5 a 150 gramas por 10 minutos, determinada em uma carga de 2.160 gramas em uma temperatura de 190°C, medido de acordo com a norma ASTM D-1238.

4. Fibra de poli(ácido lático), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a razão do módulo de Young de elasticidade do poli(ácido lático) em relação ao módulo de Young de elasticidade do aditivo de enrijecimento polimérico é de 2 a 500, e sendo que o aditivo de enrijecimento polimérico apresenta um módulo de Young de elasticidade de 10 a 200 MegaPascal.

5. Fibra de poli(ácido lático), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o aditivo de enrijecimento inclui uma poliolefina, tal como um homopolímero de propileno, copolímero de propileno/α-olefina, copolímero de etileno/α-olefina ou uma combinação dos mesmos.

6. Fibra de poli(ácido lático), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o aditivo de enrijecimento polimérico constitui de 2% em peso a 25% em peso da composição termoplástica, e o poli(ácido lático) constitui de 75% em peso a 98% em peso da composição termoplástica.

7. Fibra de poli(ácido lático), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a composição termoplástica é isenta de um plastificante.

8. Fibra de poli(ácido lático), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o domínio discreto apresenta um comprimento de 20 micrômetros a 250 micrômetros e uma razão de aspecto de 3 a 200; e/ou em que o teor em volume dos domínios é de 3% a 20% por centímetro cúbico da composição.

9. Fibra de poli(ácido lático), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a fibra exibe um alongamento de pico de 40% a 350% e uma tenacidade de 14,71 a 39,23 mN por DENIER.

10. Trama não tecida, caracterizada por compreender a fibra como definida em qualquer uma das reivindicações anteriores.

11. Artigo absorvente, caracterizado por compreender um núcleo absorvente posicionado entre uma camada permeável a líquidos e uma camada de maneira geral impermeável a líquidos, o artigo absorvente compreendendo a trama não tecida como definida na reivindicação 10.

12. Método para a formação de uma fibra de poli(ácido lático), caracterizado por compreender:misturar um poli(ácido lático) com um aditivo de enrijecimento polimérico para formar uma composição termoplástica, sendo que a composição contém uma pluralidade de domínios discretos dispersos dentro de uma fase contínua, os domínios discretos contendo o aditivo de enrijecimento polimérico e a fase contínua contendo o poli(ácido lático);extrudar a composição termoplástica através de um molde; e tiragem da composição extrudada para formar uma fibra, sendo que os domínios da fibra tirada são alongados em uma direção longitudinal das fibras, de modo que o comprimento dos domínios alongados seja maior do que o comprimento dos domínios antes da tiragem,em que a razão do parâmetro de solubilidade de Hildebrand para o poli(ácido lático) em relação ao parâmetro de solubilidade de Hildebrand do aditivo de enrijecimento polimérico é de 0,5 a 1,5, eem que o aditivo de enrijecimento polimérico inclui uma poliolefina, poliuretano, poli(acetato de vinila), poli(álcool de vinila), poliéster, politetrafluoroetileno, resina acrílica, poliamida, poli(cloreto de vinila), poli(cloreto de vinilideno), poliestireno ou uma combinação dos mesmos.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a razão de tiragem é de 200:1 a 8.500:1, e, de preferência, de 1.000:1 a 6.000:1, ou em que o comprimento dos domínios, antes da tiragem, é de 0,5 a 20 micrômetros e o comprimento dos domínios alongados, depois da tiragem, é de 5 a 400 micrômetros, ou em que o aditivo de enrijecimento polimérico apresenta um parâmetro de solubilidade de Hildebrand de 15 a 30 MJoules1/2/m3/2.

14. Método para a formação de uma trama não tecida, caracterizado por compreender: mar fibras pelo método como definido na reivindicação 12 ou 13; edepositar, de maneira aleatória, as fibras sobre uma superfície para formar uma trama não tecida.