BR112013003313B1

BR112013003313B1 - método para formar uma fibra de poli(ácido láctico), fibra de poli(ácido láctico), e, trama não tecida

Info

Publication number: BR112013003313B1
Application number: BR112013003313-4A
Authority: BR
Inventors: Tyler J. Lark; Vasily A. Topolkaraev; Ryan J. Mceneany; Tom Eby
Original assignee: Kimberly-Clark Worldwide, Inc
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2020-12-22
Also published as: MX362841B; CN103069058A; US20120040582A1; KR101810274B1; EP2603624B1; AU2011288212B2; RU2013109176A; BR112013003313A2; WO2012020335A3; EP2603624A4; AU2011288212A1; US20150044929A1; WO2012020335A2; US10718069B2; KR20130097154A; CN103069058B; EP2603624A2; US8936740B2; MX2013001758A

Abstract

MÉTODO PARA FORMAR UMA FIBRA DE POLI (ÁCIDO LÁCTICO) E FIBRA DE POLI (ÁCIDO LÁCTICO) A presente invenção provê um método para formar fibras biodegradáveis. O método inclui combinar poli (ácido láctico) com um modificador de poliepóxido para formar uma composição termoplástica, extrudar a composição termoplás-tica através de um molde, e, por conseguinte, passar a composição extrudada através de um molde para formar uma fibra. Sem pretender estar limitado pela teoria, acredita-se que o modificador de poliepóxido reaja com o poli (ácido láctico) e resulte na ramificação de sua cadeia principal polimérica, desse mo-do melhorando sua resistência de massa em fusão e estabilidade durante a fiação da fibra sem reduzir significativamente a temperatura de transição vítre-a. A ramificação induzida pela reação também pode aumentar o peso molecu-lar, o que pode levar a ductilidade de fibra aperfeiçoada e na capacidade de melhorar a energia dissipada quando submetida a uma força de alongamento. Para minimizar reação prematura, o poIi (ácido láctico) e modificador de polie-póxido são primeiro combinados a uma temperatura relativamente baixa. No entanto, uma taxa de cisalhamento relativamente elevada pode ser emprega-da durante a combinação para induzir cisão da cadeia principal de poli (...).

Description

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[001] Várias tentativas foram feitas para formar tramas não tecidas de polímeros biodegradáveis. Embora as fibras preparadas de polímeros biodegradáveis sejam conhecidas, problemas foram encontrados com seu uso. Por exemplo, poli(ácido láctico) ("PLA") é um dos polímeros sustentáveis e biodegradáveis mais comuns (renováveis) usados para formar tramas não tecidas. Infelizmente, as tramas não tecidas de PLA geralmente possuem uma baixa flexibilidade de ligação e rigidez elevada devido à temperatura de transição de vítrea elevada e taxa de cristalização lenta de poli(ácido láctico). Por sua vez, as tramas não tecidas de PLA termicamente ligadas geralmente exibem baixos alongamentos que não são aceitáveis em certas aplicações, tal como em um artigo absorvente. Do mesmo modo, embora o poli(ácido láctico) possa suportar relações de estiramento elevadas, ele requer níveis elevados de energia de estiramento para obter a cristalização necessária para superar a contração térmica. Em resposta a essas dificuldades, os plastificantes foram empregados em uma tentativa de reduzir a temperatura de transição vítrea e melhorar a ligação e maciez. Um plastificante comum é poli(etileno glicol). Infelizmente, poli(etileno glicol) tende a separar de fase de poli(ácido láctico) durante o envelhecimento, especialmente em ambiente com umidade elevada e de temperatura elevada, que deteriora as propriedades mecânicas das fibras resultantes com o passar do tempo. A adição de plastificantes também causa outros problemas, tais como a degradação em fiação por fusão, e uma redução na resistência à fusão e capacidade de estiramento.

[002] Como tal, uma necessidade atualmente existe para que fibras polilácticas que apresentam boas propriedades de alongamento, ainda permaneçam fortes.

RESUMO DA INVENÇÃO

[003] De acordo com uma modalidade da presente invenção, um método para formar uma fibra de poli(ácido láctico) é descrita. O método compreende combinação por fusão de um poli(ácido láctico) com um modificador de poliepóxido para formar uma composição termoplástica, sendo que a combinação por fusão ocorre em uma temperatura acima, do ponto de fusão do poli(ácido láctico) e abaixo de uma temperatura de cerca de 230°C. O modificador de poliepóxido tem um peso molecular numérico médio de cerca de 7.500 a cerca de 250.000 gramas por mor, sendo que a quantidade do modificador de poliepóxido é de cerca de 0,01% em peso a cerca de 10% em peso, com base no peso do poli(ácido láctico). Por conseguinte, a composição termoplástica é extrudada em uma temperatura acima de cerca de 230°C para facilitar a reação do modificador de poliepóxido com o poli(ácido láctico). A composição reagida é passada através de um molde para formar uma fibra.

[004] De acordo com outra modalidade da presente invenção, uma fibra de poli(ácido láctico) é descrita a qual tem um diâmetro médio de cerca de 5 a cerca de 25 micrômetros. A fibra compreende uma composição termoplástica formada reagindo-se poli(ácido láctico) com um modificador de poliepóxido, sendo que o modificador de poliepóxido inclui um copolímero que contém um componente monomérico (met)acrílico modificado por epóxi e um componente monomérico de olefina. A fibra tem uma temperatura de transição vítrea de cerca de 55°C a cerca de 65°C, e exibe um alongamento de pico de cerca de 50% 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.

[005] Outras características e aspectos da presente invenção são discutidos 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 i é uma ilustração esquemática de um processo que pode ser usado em uma modalidade da presente invenção para formar as fibras; A Figura 2 é uma fotografia TEM (60kV, 10.000X) da combinação de polímero do Exemplo 4, que continha 90% em peso de PLA 6201D (Natureworks®) e 10% em peso de metacrilato de poli(etileno-co- acrilato de metila-co-glicidila); A Figura 3 é uma fotografia TEM (80kV, 10.000X) da combinação de polímero do Exemplo 49, que continha 98,23% em peso de PLA 6201D (Natureworks®), 2,52% em peso de PP3155 (Exxonmobil), e 0,75% em peso de Lotader® AX8900 (Arkema); A Figura 4 é uma fotografia TEM (80kV, 10.000X) da combinação de polímero de Exemplo 50, que continha 89,5% em peso de PLA 6201D (Natureworks®), 10% em peso de PP3155 (Exxonmobil), e 0,5% em peso de CESATM Extend 8478 (Clariant Corporation); e A Figura 5 é uma fotografia TEM (60kV, 10.000X) da combinação de polímero de Exemplo 51, que continha 98,5% em peso de PLA 6201D (Natureworks®) e 1,5% em peso de Lotader® AX8900 (Arkema).

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

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES REPRESENTATIVAS

[008] Referência agora será feita em detalhes às várias modalidades da invenção, um ou mais exemplos das quais estão apresentados abaixo. Cada Exemplo é fornecido a título de explicação da invenção, e não de limitação da invenção. Na realidade, será evidente para aqueles versados na técnica que várias modificações e variações podem ser feitas na presente invenção sem afastar-se do espírito ou escopo da invenção. Por exemplo, as características ilustradas ou descritas como parte de uma modalidade, podem ser usadas em outra modalidade para produzir ainda uma outra modalidade. Desse modo, é pretendido que a presente invenção abranja tais modificações e variações uma vez que se incluam no escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes. Definições

[009] Como usado aqui, o termo "biodegradável" ou "polímero biodegradável" geralmente se refere a um material que degrada da ação de microorganismos de ocorrência natural, tais como bactérias, fungos, e algas; aquecimento ambiental; umidade; ou outros fatores ambientais. A biodegradabilidade de um material pode ser determinada usando o Método de Teste de ASTM 5338.92.

[0010] Como usado aqui, o termo "fibras" se refere aos extrusados alongados formados passando-se um polímero através de um orifício de conformação tal como um molde. A menos que de outro modo notado, o termo "fibras" inclui tanto as fibras descontínuas tendo um comprimento definido quanto os filamentos substancialmente contínuos. Substancialmente os filamentos podem, por exemplo, ter um comprimento muito maior do que seu diâmetro, tal como uma relação de comprimento para diâmetro ("relação de aspecto") maior do que cerca de 15.000 a 1, e em alguns casos, maior do que cerca de 50.000 a 1.

[0011] Como usado aqui, o termo "monocomponente" se refere às fibras formadas de um polímero. Certamente, isto não exclui as fibras às quais os aditivos foram adicionados para cor, propriedades antiestáticas, lubrificação, hidrofilicidade, repelência líquida, etc.

[0012] Como usado aqui, o termo "multicomponente" se refere às fibras foLmadas de pelo menos dois polímeros (por exemplo, fibras de bicomponente) que são extrudadas a partir de extrusoras separadas. Os polímeros estão dispostos em zonas distintas substancialmente constantemente posicionadas através do corte transversal das fibras. Os componentes podem estar dispostos em qualquer configuração desejada, tal como bainha-núcleo, lado a lado, torta segmentada, ilha no mar, e assim por diante. Vários métodos para formar fibras de multicomponente são descritos na Patente U.S. Nos. 4.789.592 de Taniguchi e outros e Patente U.S. No. 5.336.552 de Strack e outros, 5.108.820 de Kaneko, e outros, 4.795.668 de Kruege, e outros, 5.382.400 de Pike, e outros, 5.336.552 de Strack, e outros, e 6.200.669 de Marmon, e outros, que estão incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos. As fibras de multicomponente tendo várias formas irregulares também podem ser formadas, tal como descrito na Patente U.S. Nos. 5.277.976 de Hogle, e outros, 5.162.074 de Hills. 5.466.410 de Hills. 5.069.970 de Largman, e outros, e 5.057.368 de Largman, e outros, que estão incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos.

[0013] Como usado aqui, o termo "trama não tecida" se refere a uma trama tendo uma estrutura de fibras individuais que são aleatoriamente entrelaçados, não de uma maneira identificável como em um tecido tricotado. As tramas não tecidas incluem, por exemplo, tramas meltblown, tramas de spunbond, tramas cardadas, tramas de deposição úmida, tramas airlaid, tramas acomodadas, tramas hidraulicamente emaranhadas, etc. A gramatura da trama não tecida pode geralmente variar, porém, é tipicamente 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] Como usado aqui, o termo camada ou trama "meltblown" geralmente se refere a uma trama não tecida que é formada por um processo no qual um material termoplástico fundido é extrusado através de uma pluralidade de capilares finos, geralmente circulares, de molde como fibras fundidas em correntes de gás de alta velocidade convergentes (por exemplo, ar) que atenuam as fibras de material termoplástico fundido para reduzir o seu diâmetro, que pode ser para o diâmetro de microfibra. Por conseguinte, as fibras meltblown são carregadas pela corrente de gás de alta velocidade e são depositadas em uma superfície de coleta para formar uma trama de fibras meltblown aleatoriamente dispersas. Tal processo é descrito, por exemplo, na Patente U.S. Nos. 3.849.241 de Butin, e outros; 4.307.143 de Meitner, e outros; e 4.707.398 de Wisneski, e outros, que estão incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos. Fibras meltblown podem ser substancialmente contínuas ou descontínuas, e são geralmente aderentes quando depositadas em uma superfície de coleta.

[0015] Como usado aqui, o termo camada ou trama de "spunbond" geralmente se refere a uma trama não tecida contendo filamentos substancialmente contínuos de diâmetro pequeno. Os filamentos são formados por extrusão de um material termoplástico fundido de uma pluralidade de capilares finos, geralmente circulares de uma fiandeira com o diâmetro dos filamentos extrusados em seguida sendo rapidamente reduzido como por, por exemplo, estiramento edutivo e/ou outros mecanismos de spunbond bem conhecidos. A produção de tramas de spunbond é descrita e ilustrada, por exemplo, na Patente U.S. Nos. 4.340.563 de Appel, e outros, 3.692.618 de Dorschner, e outros, 3.802.817 de Matsuki, e outros, 3.338.992 de Kinney, 3.341.394 de Kinney, 3.502.763 de Hartman, 3.502.538 de Lew, 3.542.615 de Dobo, e outros, e 5.382.400 de Pike, e outros, que são incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos.

[0016] Os filamentos de spunbond são geralmente não aderentes quando são depositados sobre uma superfície de coleta. Os filamentos de spunbond podem algumas vezes ter diâmetros menores do que cerca de 40 micrômetros, e estão geralmente entre cerca de 5 a cerca de 20 micrômetros.

Métodos de Teste Taxa de Fluxo Fundido:

[0017] A taxa de fluxo fundido ("MFR") é o peso de um polímero (em gramas) forçado através de um orifício de reômetro de extrusão (0,209 cm (0.0825-polegada) diâmetro) quando submetido a uma carga de 2160 gramas em 10 minutos, tipicamente em 190°C ou 230°C. A menos que de outro modo indicado, a taxa de fluxo fundido é medida de acordo com o Método de Teste ASTM D1239 com um Plastômero de Extrusão Tinius Olsen.

Propriedades Térmicas:

[0018] A temperatura de fusão e a temperatura de transição vítrea podem ser determinadas por calorimetria de varredura diferencial (DSC). A calorimetria de varredura diferencial pode ser uma Calorimetria de varredura diferencial DSC Q100, que foi equipada com um acessório de resfriamento com nitrogênio líquido e com um programa de software de análise UNIVERSAL ANALYSIS 2.000 (versão 4.6.6), Ambos dos quais estão disponibilizados por T.A. Instruments Inc. of New Castle, Delaware. Para evitar diretamente manipular as amostras, pinças ou outras ferramentas são usadas. As amostras são colocadas em uma panela de alumínio e pesadas para uma precisão de 0,01 miligrama em uma balança analítica. Uma tampa é frisada sobre a amostra de material na panela.

[0019] Tipicamente, as pelotas de resina são colocadas diretamente na panela de pesagem, e as fibras são cortadas para acomodar a colocação na panela de pesagem e cobertas pela tampa.

[0020] A calorimetria de varredura diferencial é calibrada usando um padrão de metal índio e uma correção de valor de referência é realizada, como descrito no manual de operação para a calorimetria de varredura diferencial. Uma amostra do material é colocada dentro da câmara de teste da calorimetria de varredura diferencial para testar, e uma panela vazia é usada como uma referência. Todo o teste é executado com uma purga de 55-centímetros cúbicos por minuto de nitrogênio (grau industrial) na câmara de teste. Para amostras de pelota de resina, o programa de aquecimento e resfriamento é um teste de 2 ciclos que começou com um equilíbrio da câmara a -30°C, seguido por um primeiro período de aquecimento e uma taxa de aquecimento de 10°C por minuto a uma temperatura de 200°C, seguido por equilíbrio da amostra a 200°C durante 3 minutos, seguido por um primeiro período de resfriamento em uma taxa de resfriamento de 10°C por minuto a uma temperatura de - 30°C, seguido por equilíbrio da amostra em -30°C durante 3 minutos, e em seguida um segundo período de aquecimento em uma taxa de aquecimento de 10°C por minuto a uma temperatura de 200°C. Para amostras de fibra, o programa de aquecimento e resfriamento é um teste de 1 ciclo que começou com um equilíbrio da câmara a 25°C, seguido por um período de aquecimento em uma taxa de aquecimento de 10°C por minuto a uma temperatura de 200°C, seguido por equilíbrio da amostra em 200°C durante 3 minutos, e em seguida um período de resfriamento em uma taxa de resfriamento de 10°C por minuto a uma temperatura de -30°C. Todo o teste é executado com uma purga de 55-centímetros cúbicos por minuto de nitrogênio (grau industrial) na câmara de purga.

[0021] Os resultados são avaliados usando o programa de software de análise UNIVERSAL ANALYSIS 2.000, que identificou e quantificou a temperatura de transição vítrea (Tg) de inflexão, os picos endotérmicos e exotérmicos, e as áreas sob os picos nos plotes de DSC. A temperatura de transição vítrea é identificada como a região no plote-linha onde uma mudança distinta no declive ocorreu, e a temperatura de fusão é determinada usando um cálculo de inflexão automático.

Propriedades de Tração:

[0022] Os espécimes de fibra individuais são encurtados (por exemplo, cortados com tesoura) para 38 milímetros em comprimento, e colocados separadamente em um pano de veludo preto. 10 a 15 espécimes de fibra são coletados desta maneira. Os espécimes de fibra são em seguida montados em uma condição substancialmente reta em uma estrutura de papel retangular tendo dimensões externas de 51 milímetros x 51 milímetros e dimensão interna de 25 milímetros x 25 milímetros. As extremidades de cada espécime de fibra são de modo operatório presas à estrutura cuidadosamente prendendo-se as extremidades da fibra aos lados da estrutura com fita adesiva. Cada espécime de fibra é em seguida medido quanto à sua dimensão de fibra transversal, externa, relativamente mais curta, empregando um microscópio de laboratório convencional, que foi apropriadamente calibrado e ajustado em 40X de ampliação. Esta dimensão de fibra transversal é registrada como o diâmetro do espécime de fibra individual. A estrutura ajuda a montar as extremidades dos espécimes de fibra da amostra nas garras superiores e inferiores de uma taxa constante do verificador de tração do tipo de extensão de uma maneira a evitar prejuízo excessivo aos espécimes de fibra.

[0023] Uma taxa constante de tipo de extensão de verificador de tração e uma célula de carga apropriada são empregadas para a verificação. A célula de carga é escolhida (por exemplo, 10N) de modo que a válvula de teste se inclua em 10-90% da carga de escala completa. O verificador 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 fibra na montagem da estrutura são em seguida montados entre as garras do verificador de tração tal que as extremidades das fibras sejam de modo operatório mantidas pelas garras do verificador de tração. Em seguida, os lados da estrutura de papel que se estendem em paralelo ao comprimento da fibra são cortados ou de outro modo separados de modo que o verificador de tração aplique a força de teste somente nas fibras. As fibras são então submetidas a um teste de tração em uma taxa de tração e velocidade de garra de 30,48 cm (12 polegadas) por minuto. O dado resultante é analisado usando um programa de software TESTWORKS 4 da MTS Corporation com as seguintes configurações de teste:

[0024] Os valores de tenacidade são expressos em termos de grama- força por denier. O alongamento de pico (% de tração na ruptura) é também medido.

Teor de Umidade

[0025] O teor de umidade pode ser determinado usando um analisador de umidade de Arizona Instruments Computrac Vapor Pro (Modelo No. 3100) substancialmente de acordo com ASTM D 7191 -05, que está incorporado aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos. A temperatura de teste (5X2.1.2) pode ser 130°C, o tamanho da amostra (§X2.1.1) pode ser 2 a 4 gramas, e o tempo de purga do frasco (§X2.1 .4) pode ser 30 segundos. Além disso, os critérios de terminação (§X2.1.3) podem ser definidos como um modo de "predição", que significa que o teste é terminado quando os critérios programados embutidos (que matematicamente calcula o teor de umidade de ponto final) estão satisfeitos.

Descrição Detalhada

[0026] De modo geral, a presente invenção está voltada a um método para a formação de fibras de poli(ácido láctico) que inclui combinar o poli(ácido láctico) com um modificador de poliepóxido para formar uma composição termoplástica, extrusando a composição termoplástica através de um molde, e, por conseguinte, passando a composição extrudada através de um molde para formar uma fibra. Sem pretender estar limitado a teoria, acredita-se que o modificador de poliepóxido reaja com o poli(ácido láctico) e resulte na ramificação de sua cadeia principal polimérica, desse modo melhorando sua resistência de massa em fusão e estabilidade durante a fiação de fibras sem significativamente reduzir a temperatura de transição vítrea. A ramificação induzida pela reação pode também aumentar o peso molecular, que pode levar a ductilidade de fibra melhorada e a capacidade de melhor dissipar energia quando submetida a uma força de alongamento. Para minimizar a reação prematura, o poli(ácido láctico) e modificador de poliepóxido são primeiro combinados juntos em uma temperatura relativamente baixa. No entanto, uma taxa de cisalhamento relativamente elevado pode ser empregada durante a combinação para induzir cisão de cadeia principal de poli(ácido láctico), desse modo tornando mais grupos hidroxila e/ou carboxila disponíveis para reação subsequente com o modificador de poliepóxido. Uma vez combinada, a temperatura(s) empregada durante a extrusão da composição combinada pode ser selecionada tanto para fundir a composição quanto iniciar uma reação do modificador de poliepóxido com grupos hidroxila e/ou carboxila do poli(ácido láctico). Através do controle seletivo sobre este método, os presente inventores constataram que as fibras resultantes podem exibir boas propriedades mecânicas, tanto durante quanto após a fiação por fusão.

[0027] Várias modalidades da presente invenção serão agora descritas em maiores detalhes.

I. Composição Termoplástica A. Poli(ácido láctico)

[0028] Poli(ácido láctico) pode geralmente ser derivado de unidades de monômero de qualquer isômero de ácido láctico, tal como ácido levorotori-láctico ("ácido L-láctico"), ácido dextrorotatório-láctico ("ácido D- láctico"), ácido meso-láctico, ou combinações dos mesmos. As unidades de monômero também podem ser formadas de anidretos de qualquer isômero de ácido láctico, incluindo L-lactídeo, D-lactídeo, meso-lactído, ou combinações dos mesmos. Os dímeros cíclicos de tais ácidos lácticos e/ou lactídeos também podem ser empregados. Qualquer método de polimerização conhecido, tal como policondensação ou polimerização de abertura de anel, pode ser usado para polimerizar ácido láctico. Uma quantidade pequena de um agente de prolongamento de cadeia (por exemplo, um composto de diisocianato, um composto epóxi ou um anidreto ácido) também pode ser empregada. O poli(ácido láctico) pode ser um homopolímero ou um copolímero, tal como aquele que contém unidades de monômero derivadas de ácido L-láctico e unidades de monômero derivadas de ácido D-láctico. Embora não requerida, a taxa de teor de uma dentre a unidade de monômero derivada de ácido L-láctico e a unidade de monômero derivada de ácido D- láctico é preferivelmente cerca de 85% em mol ou mais, em algumas modalidades cerca de 90% em mol ou mais, e em algumas modalidades, cerca de 95% em mol ou mais. Múltiplos ácidos polilácticos, cada tendo uma relação diferente entre a unidade de monômero derivada de ácido L-láctico e a unidade de monômero derivada de ácido D-láctico, podem ser combinados em uma porcentagem arbitrária. Certamente, o poli(ácido láctico) 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 fibra, etc.

[0029] Em uma modalidade particular, o poli(ácido láctico) tem a seguinte estrutura geral:

[0030] Um exemplo específico de um polímero de poli(ácido láctico) adequado que pode ser usado na presente invenção está comercialmente disponibilizado por Biomer, Inc. de Krailling, Alemanha) sob o nome BIOMERTM L9000. Outros polímeros de poli(ácido láctico) adequados estão comercialmente disponibilizados por Natureworks LLC de Minnetonka, Minnesota (NATUREWORKS®) ou Mitsui Chemical (LACEATM). Ainda outros ácidos polilácticos adequados podem ser descritos na Patente U.S. Nos. 4.797.468; 5.470.944; 5.770.682; 5.821.327; 5.880.254; e 6.326.458, que estão incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos.

[0031] poli(ácido láctico) tipicamente tem 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 ácidos polilácticos são úteis pelo fato de que eles biodegradam em uma taxa rápida. A temperatura de transição vítrea ("Tg") do poli(ácido láctico) 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. Como descrito em maiores detalhes acima, a temperatura de fusão e temperatura de transição vítrea podem ser determinadas usando calorimetria de varredura diferencial ("DSC") de acordo com ASTM D-3417.

[0032] poli(ácido láctico) tipicamente tem 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. Do mesmo modo, o polímero também tipicamente tem um peso molecular médio ponderado ('11,,.) 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, de cerca de 110.000 a cerca de 160.000 gramas por mol. A relação do peso molecular médio ponderado para o peso molecular numérico médio ("Mw/Mr,"), isto é, o "índice de polidispersidade", é também relativamente baixa. Por exemplo, o índice de polidispersidade tipicamente varia de cerca de 1,0 a cerca de 3,0, em algumas modalidades de cerca de 1,1 a cerca de 2,0, e em algumas modalidades, de cerca de 1,2 a cerca de 1,8. O peso e pesos moleculares médios numéricos podem ser determinados por métodos conhecidos por aqueles versados na técnica.

[0033] poli(ácido láctico) também pode ter uma viscosidade evidente de cerca de 50 a cerca de 600 Pascal.segundo (Pa.$), 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, quando determinado a uma temperatura de 190°C e uma taxa de cisalhamento de 1.000 seg-1. A taxa de fluxo fundido do poli(ácido láctico) (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, determinados em uma carga de 2.160 gramas e a 190°C.

B. Modificador de Poliepóxido

[0034] O modificador de poliepóxido é um polímero que contém, em média, pelo menos dois anéis oxirano por molécula. Sem pretender estar limitado a teoria, acredita-se que as moléculas de poliepóxido possam induzir a extensão de cadeia do poli(ácido láctico) em certas condições, desse modo melhorando sua resistência de massa em fusão sem significativamente reduzir a temperatura de transição vítrea. A extensão de cadeia pode ocorrer através de uma variedade de séries de reações diferentes. Por exemplo, o modificador pode permitir uma reação de abertura de anel nucleofílico através do grupo terminal carboxila do poli(ácido láctico) (esterificação) ou através de um grupo hidroxila (eterificação). As reações laterais de oxazolina podem do mesmo modo ocorrer para formar frações de esteramida. Através de tais reações, o peso molecular do poli(ácido láctico) pode ser aumentado para compensar a degradação geralmente observada durante o processamento de fusão. Ao mesmo tempo em que é desejável induzir uma reação com poli(ácido láctico) como descrito acima, os presentes inventores constataram que a maioria de uma reação pode levar a uma reticulação entre cadeias principais polilácticas. Se tal reticulação é permitida prosseguir a uma extensão significante, a combinação de polímero resultante pode se tornar frágil e difícil de estirar em fibras com as propriedades de alongamento e resistência desejadas. Neste respeito, os presentes inventores constataram que os modificadores de poliepóxido, que têm uma funcionalidade de epóxi relativamente baixa, são particularmente eficazes, os quais podem ser quantificados por seu "peso equivalente epóxi". O peso equivalente epóxi reflete a nuantidadp dp rpgina nup rnr11-4m uma mn14rula C1P um cfrumn pndwi. P pode ser calculado dividindo-se o peso molecular numérico médio do modificador pelo número de grupos epóxi na molécula. O modificador de poliepóxido da presente invenção tipicamente tem um peso molecular numérico médio de cerca de 7.500 a cerca de 250.000 gramas por mol, em algumas modalidades de cerca de 15.000 a cerca de 150.000 gramas por mol, e em algumas modalidades, de cerca de 20.000 a 100.000 gramas por mol, com um índice de polidispersidade tipicamente variando de 2,5 a 7. O modificador de poliepóxido pode conter menos do que 50, em algumas modalidades de 5 a 45, e em algumas modalidades, de 5 a 40 grupos epóxi. Por sua vez, o peso equivalente de epóxi pode ser menor do que cerca de 15.000 gramas por mol, em algumas modalidades de cerca de 200 a cerca de 10.000 gramas por mol, e em algumas modalidades, de cerca de 500 a cerca de 7.000 gramas por mol.

[0035] O poliepóxido pode ser um homopolímero ou copolímero linear ou ramificado, (por exemplo, aleatório, enxerto, bloco, etc.) contendo grupos epóxi terminais, unidades de oxirano esqueléticas, e/ou grupos epóxi pendentes. Os monômeros empregados para formar tais poliepóxidos podem variar. Em uma modalidade particular, por exemplo, o modificador de poliepóxido contém pelo menos um componentemonomérico (met)acrílico epóxi-funcional. Como usado aqui, o teLmo "(met)acrílico" inclui monômeros acrílicos e metacrílicos, bem como sais ou ésteres dos mesmos, tais como monômeros de acrilato e metacrilato. Por exemplo, os monômeros (met)acrílicos epóxi-funcionais adequados podem incluir, porém não estão limitados àqueles contendo 1,2-grupos epóxi, tais como acrilato de glicidila e metacrilato de glicidila. Outros monômeros epóxi-funcionais adequados incluem éter de glicidila de alila, etacrilato de glicidila, e itoconato de glicidila.

[0036] O poliepóxido tipicamente tem um peso molecular relativamente elevado, como indicado acima, de modo que não possa somente resultar em extensão de cadeia do poli(ácido láctico), porém também ajude a obter a morfologia de combinação desejada, como será descrito em maiores detalhes abaixo. A taxa de fluxo fundido resultante do polímero é desse modo tipicamente dentro de uma faixa de cerca de 10 a cerca de 200 gramas por 10 minutos, em algumas modalidades de cerca de 40 a cerca de 150 gramas por 10 minutos, e em algumas modalidades, de cerca de 60 a cerca de 120 gramas por 10 minutos, determinada em uma carga de 260 gramas e a uma temperatura de 190°C.

[0037] Se desejado, os monômeros adicionais também podem ser empregados no poliepóxido para ajudara obter o peso molecular desejado. Tais monômeros podem variar e incluem, por exemplo, monômeros de éster, monômeros (met)acrílicos, monômeros de olefina, monômeros de amida, etc. Em uma modalidade particular, por exemplo, o modificador de poliepóxido inclui pelo menos um monômero de a-olefina linear ou ramificado, tais como aqueles tendo de 2 a 20 átomos de carbono e preferivelmente de 2 a 8 átomos de carbono. Os exemplos específicos incluem etileno, propileno, 1-buteno; 3- metil-1-buteno; 3,3-dimetil-l-buteno; 1penteno; 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 substituído por etila, metila ou dimetila; 1-dodeceno; e estireno. Os comonômeros de a-olefinas particularmente desejados são etileno e propileno.

[0038] Outro monômero adequado pode incluir um monômero (met)acrílico que é epóxi-não funcional. Os exemplos de tais monômeros (met)acrílicos podem incluir acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de n- propila, acrilato de i-propila, acrilato de n-butila, acrilato de s-butila, acrilato de i-butila, acrilato de t-butila, acrilato de n-amila, acrilato de i-amila, acrilato de isobornila, acrilato de n-hexila, acrilato de 2etilbutila, acrilato de 2- etilexila, acrilato de n-octila, acrilato de n-decila, acrilato de metilcicloexila, acrilato de ciclopentila, acrilato de cicloexila, metacrilato de metila, metacrilato de etila, metacrilato de 2-hidroxietila, metacrilato de n-propila, metacrilato de n-butila, metacrilato de i-propila, metacrilato de i-butila, metacrilato de n-amila, metacrilato de nhexila, metacrilato de i-amila, s-butil- metacrilato, metacrilato de t-butila, metacrilato de 2-etilbutila, metacrilato metilcicloexila, metacrilato de cinamila, metacrilato de crotila, metacrilato de cicloexila, metacrilato de ciclopentila, metacrilato de 2-etoxietila, metacrilato de isobornila, etc., bem como combinações dos mesmos.

[0039] Em uma modalidade particularmente desejável da presente invenção, o modificador de poliepóxido é um terpolímero formado de um componente (met)acrílico de monômero epóxifuncional, componente monomérico de a-olefina, e componente (met)acrílico de monômero epóxi- não funcional. Por exemplo, o modificador de poliepóxido pode ser poli(etileno-co-metilacrilatoco-metacrilato de glicidila), que tem a seguinte estrutura:

sendo que, x, y, e z são 1 ou mais.

[0040] O monômero epóxi funcional pode ser formado em um polímero usando uma variedade de técnicas conhecidas. Por exemplo, um monômero contendo grupos funcionais polares pode ser enxertado em uma cadeia principal polimérica para formar um copolímero de enxerto. Tais técnicas de enxertia são bem conhecidas na técnica e descritas, por exemplo, na Patente U.S. No. 5.179.164, que está incorporada aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos. Em outras modalidades, um monômero contendo grupos funcionais epóxi pode ser copolimerizado com um monômero para formar um copolímero em bloco ou aleatório usando conhecidas técnicas de polimerização de radical livre, tais como reações de alta pressão, sistemas de reação de catalisador de Ziegler-Natta, sistema de reação de catalisador de sítio único (por exemplo, metaloceno), etc.

[0041] A parte relativa do componente(s) monomérico pode ser selecionada para obter um equilíbrio entre a reatividade de epóxi e taxa de fluxo fundido. Mais particularmente, os teores elevados de monômero de epóxi podem resultar em boa reatividade com poli(ácido láctico), porém, o excesso de um teor pode reduzir a taxa de fluxo fundido na medida em que o modificador de poliepóxido adversamente impacta a resistência à fusão da combinação de polímero. Desse modo, na maioria das modalidades, o monômero(s) (met)acrílico epóxi-funcional constitui de cerca de 1% em peso a cerca de 25% em peso, em algumas modalidades de cerca de 2% em peso a cerca de 20% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 4% em peso a cerca de 15% em peso do copolímero. O monômero(s) de a-olefina pode do mesmo modo constituir de cerca de 55% em peso a cerca de 95% em peso, em algumas modalidades de cerca de 60% em peso a cerca de 90% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 65% em peso a cerca de 85% em peso do copolímero. Quando empregados, outros componentes monoméricos (por exemplo, monômeros (met)acrílicos epóxi-não funcional) podem constituir de cerca de 5% em peso a cerca de 35% em peso, em algumas modalidades de cerca de 8% em peso a cerca de 30% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 10% em peso a cerca de 25% em peso do copolímero. Um exemplo específico de um modificador de poliepóxido adequado que pode ser usado na presente invenção está comercialmente disponibilizado por Arkema sob o nome Lotader® AX8950. Lotader® AX8950 tem uma taxa de fluxo fundido de 70 a 100 g/10 min e tem um teor de monômero de metacrilato de glicidila de 7% em peso a 11% em peso, um teor de monômero de acrilato de metila de 13% em peso a 17% em peso, e um teor de monômero de etileno de 72% em peso a 80% em peso.

[0042] Além de controlar o tipo e teor relativo dos monômeros usados para formar o modificador de poliepóxido, a porcentagem de peso total pode também ser controlada para obter os benefícios desejados. Por exemplo, se o nível de modificação for muito baixo, o aumento desejado na resistência à fusão e propriedades mecânicas poderá não ser obtido. Os presentes inventores também constataram, entretanto, que se o nível de modificação for muito elevado, o estiramento da fibra pode ser restrito devido às interações moleculares fortes (por exemplo, reticulação) e formação de rede física pelos grupos funcionais epóxi. Desse modo, o modificador de poliepóxido é tipicamente empregado em uma quantidade de cerca de 0,01% em peso a cerca de 10% em peso, em algumas modalidades de cerca de 0,05% em peso a cerca de 5% em peso, em algumas modalidades de cerca de 0,1% em peso a cerca de 1,5% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 0,2% em peso a cerca de 0,8% em peso, com base no peso do poli(ácido láctico)empregado na composição.

[0043] Dependendo do que outros componentes estão empregando, a concentração do modificador de poliepóxido na composição termoplástica total pode ser igual ou menor do que as faixas notadas acima. Em certas modalidades, por exemplo, o modificador de poliepóxido constitui de cerca de 0,01% em peso a cerca de 10% em peso, em algumas modalidades de cerca de 0,05% em peso a cerca de 5% em peso, em algumas modalidades de cerca de 0,1% em peso a cerca de 1,5% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 0,2% em peso a cerca de 0,8% em peso, com base no peso total da composição. Do mesmo modo, poli(ácido láctico) tipicamente constitui cerca de 70% em peso ou mais, em algumas modalidades, de cerca de 80% em peso a cerca de 99% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 85% em peso a cerca de 95% em peso da composição.

C. Aditivo de Enrijecimento

[0044] Embora não necessariamente requerida, a composição termoplástica da presente invenção pode também conter um ou mais aditivos de enrijecimento poliméricos ou mais aditivos de enrijecimento polimérico para melhorar a resistência à fusão e estabilidade da fiação da composição durante a formação da fibra. Um benefício da presente invenção é que quando tais aditivos são empregados, a parte hidrofóbica do modificador de poliepóxido (por exemplo, monômero de olefina) pode também interagir com o aditivo de enrijecimento para formar uma nanodispersão compatibilizada substancialmente homogênea do aditivo de enrijecimento no molde de poli(ácido láctico). Tal distribuição uniforme ajuda a obter boas propriedades mecânicas das fibras resultantes.

[0045] Devido a sua natureza polimérica, o aditivo de enrijecimento possui um peso molecular relativamente elevado que pode ajudar a melhorar a resistência à fusão e estabilidade da composição termoplástica. É tipicamente desejado que o aditivo de enrijecimento polimérico seja geralmente imiscível com o poli(ácido láctico). Dessa maneira, o aditivo de enrijecimento pode se tornar disperso como domínios de fase discreta em uma fase contínua do poli(ácido láctico). Os domínios discretos são capazes de absorver energia que surge da tensão transmitida durante o alongamento da composição durante o estiramento de fibra, que aumenta a resistência e enrijecimento total das fibras resultantes. Ao mesmo tempo em que os polímeros são geralmente imiscíveis, o aditivo de enrijecimento pode, no entanto, ser selecionado para ter um parâmetro de solubilidade que seja relativamente similar àquele de poli(ácido láctico). Isto geralmente melhora a adesão interfacial e interação física dos limiares das fases discretas e contínuas, e desse modo reduz a probabilidade da composição fraturar ao esticar. Neste respeito, a relação do parâmetro de solubilidade para poli(ácido láctico) para aquele 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 ter 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 Woules1/2im3'2, ao mesmo tempo em que o poli(ácido láctico) pode ter um parâmetro, de solubilidade de cerca de 20,5 MJoules1/2/m3/2. O termo "parâmetro de solubilidade" como usado aqui se refere ao "Parâmetro de Solubilidade de Hildebrand", que é a raiz quadrada da densidade de energia coesiva e calculada de acordo com a seguinte equação:

onde: A Hy = calor da vaporização R = Constante de Gás Ideal T = Temperatira Vm = Volime Molecilar

[0046]Os parâmetros de solibilidade Hildebrand para miitos polímeros estão também disponibilizados por Solibility Handbook of Plastics, por Wyeych (2004), que está incorporado aqui por referência.

[0047] O aditivo de enrijecimento polimérico também pode ser selecionado para ter uma determinada taxa de fluxo fundido (ou viscosidade) para garantir que os domínios discretos possam ser adequadamente mantidos. Por exemplo, se a taxa de fluxo fundido do aditivo de enrijecimento for muito elevada, ela tenderá a fluir e dispersar descontroladamente através da fase contínua.

[0048] Isto resulta em domínios lamelares ou tipo placa que são difíceis de manter e também prováveis de prematuramente fraturar durante o estiramento da fibra. Reciprocamente, se a taxa de fluxo fundido do aditivo de enrijecimento for muito baixa, ele tenderá a formar grumos juntos e formará domínios elípticos muito grande, que são difíceis de dispersar durante a combinação. Isto pode causar distribuição não uniforme do aditivo de enrijecimento através da totalidade da fase contínua. Neste respeito, a relação da taxa de fluxo fundido do aditivo de enrijecimento para a taxa de fluxo fundido do poli(ácido láctico) 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, por exemplo, tem uma taxa de fluxo fundido 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 a 190°C.

[0049] Além das propriedades notadas acima, as características mecânicas do aditivo de enrijecimento polimérico também podem ser selecionadas para obter o aumento desejado no enrijecimento da fibra. Por exemplo, o aditivo de enrijecimento pode ter um módulo de Young relativamente baixo de elasticidade em comparação com o poli(ácido láctico). Por exemplo, a relação do módulo de elasticidade de poli(ácido láctico) para aquela do aditivo de enrijecimento é tipicamente de cerca de 1 a cerca de 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 Megapascals (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 de poli(ácido láctico) é tipicamente de cerca de 800 MPa a cerca de 2.000 MPa. O aditivo de enrijecimento polimérico também pode exibir um alongamento de pico (isto é, a porcentagem de alongamento do polímero em sua carga de pico) maior do que o poli(ácido láctico). 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 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%.

[0050] Ao mesmo tempo em que uma ampla variedade de aditivos poliméricos pode ser empregada, os quais tenham as propriedades identificadas acima, os Exemplos particularmente adequados de tais polímeros podem incluir, por exemplo, poliolefinas (por exemplo, polietileno, polipropileno, polibutileno, etc.); politetrafluoroetilenos; poliésteres (por exemplo, poliésteres reciclados, tereftalato de polietileno, etc.); acetatos polivinílicos (por exemplo, acetato de vinila de poli(etileno), acetato de cloreto de polivinila, etc.); álcoois polivinílicos (por exemplo, álcool polivinílico, álcool vinílico de poli(etileno), etc.; butirais de polivinila; resinas acrílicas (por exemplo, poliacrilato, polimetilacrilato, polimetilmetacrilato, etc.); poliamidas (por exemplo, náilon); cloretos de polivinila; cloretos de polivinilideno; poliestirenos; poliuretanos; etc. As poliolefinas adequadas podem, por exemplo, incluir polímeros de etileno (por exemplo, polietileno de baixa densidade ("LDPE"), polietileno de densidade elevada ("HDPE"), polietileno de densidade baixa linear ("LLDPE"), etc.), homopolímeros de propileno (por exemplo, sindiotático, atático, isotático, etc.), copolímeros de propileno, e assim por diante.

[0051] 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 de um homopolímero de polipropileno substancialmente isotático ou um copolímero contendo igual a ou menos do que cerca de 10% em peso de outro monômero, isto é, pelo menos cerca de 90% em peso de propileno. Tais homopolímeros podem ter um ponto de fusão de cerca de 160°C a cerca de 170°C.

[0052] Em ainda outra modalidade, a poliolefina pode ser um copolímero de etileno ou propileno com outra a-olefina, tal como uma C3-C20 a-olefina ou C3-C12 a-olefina. Os exemplos específicos de a-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 substituído por etila, metila ou dimetila; 1-dodeceno; e estireno. Particularmente os comonômeros de a- olefina desejados são 1buteno, 1-hexeno e 1-octeno. O teor de etileno ou propileno de tais copolímeros pode ser de cerca de 60% em mol a cerca de 99% em mol, em algumas modalidades de cerca de 80% em mol a cerca de 98,5% em mol, e em algumas modalidades, de cerca de 87% em mol a cerca de 97,5% em mol. O teor de a-olefina pode do mesmo modo 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.

[0053] Os copolímeros de olefina exemplares para uso na presente invenção incluem os copolímeros com base em etileno disponíveis sob a designação EXACTrm de ExxonMobil Chemical Company de Houston, Texas. Outros copolímeros de etileno adequados estão disponíveis sob a designação ENGAGETM, AFFINITY'M, DOWLEXTM (LLDPE) e ATTANE'm (ULDPE) de Dow Chemical Company de Midland, Michigan. Outros polímeros de etileno adequados estão descritos na Patente U.S. Nos. 4.937.299 de Ewen e outros, 5.218.071 de Tsutsui e outros, 5.272.236 de Lai, e outros, e 5.278.272 de Lai, e outros, que estão incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos. Os copolímeros de propileno adequados estão também comercialmente disponibilizados sob as designações VISTAMAXXTM de ExxonMobil Chemical Co. de Houston, Texas; FINATM (por exemplo, 8573) de Atofina Chemicals of Feluy, Belgium; TAFMERTm disponibilizado por Mitsui Petrochemical Industries; e VERSIFYTM disponibilizado por Dow Chemical Co. de Midland, Michigan, EUA. Outros Exemplos de polímeros de propileno adequados estão descritos na Patente U.S. No. 6.500.563 de Datta, e outros, 5.539.056 de Yang, e outros, e 5.596.052 de Resconi, e outros, que estão incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos.

[0054] Qualquer de uma variedade de técnicas conhecidas pode geralmente ser empregada para formar os copolímeros de olefina. Por exemplo, polímeros de olefina podem ser formados usando um radical livre ou um catalisador de coordenação (por exemplo, Ziegler-Natta). Preferivelmente, o polímero de olefina é formado de um catalisador de coordenação de sítio único, tal como um catalisador de metaloceno. Tal sistema catalisador produz copolímeros de etileno nos quais o comonômero é aleatoriamente distribuído em uma cadeia molecular e uniformemente distribuído através de frações de peso molecular diferentes. As poliolefinas catalisadas por metaloceno são descritas, por exemplo, na Patente U.S. Nos. 5.571.619 de McAlpin e outros; 5.322.728 de Davis e outros; 5.472.775 de Obiieski e outros; 5.272.236 de Lai e outros; e 6.090.325 de Wheat, e outros, que estão incorporados aqui em sua totalidade por referencia a isto para todos os propósitos. Os Exemplos de catalisadores de metaloceno incluem dicloreto de bis(n-butilaciclopentadienil)titãnio, dicloreto de bis(n- butilaciclopentadienil)zirc8nio, cloreto de bis(ciclopentadienil)escândio, dicloreto de bis(indenil)zircônio, dicloreto de bis(metilciclopentadienil)titânio, dicloreto de bis(metilciclopentadienyl)zircOnio, cobaltoceno, tricloreto de ciclopentadieniltitânio, ferroceno, dicloreto de hafnoceno, dicloreto de isopropila(ciclopentadieni1,-1-flourenil)zircOnio, dicloreto de molibdoceno, niqueloceno, dicloreto de nioboceno, rutenoceno, dicloreto de titanoceno, hidreto de cloreto de zirconoceno, dicloreto de zirconoceno, e assim por diante. Os polímeros feitos usando catalisadores de metaloceno tipicamente têm uma faixa de peso molecular estreita. Por exemplo, os polímeros catalisados por metaloceno podem ter números de polidispersidade (Mw/Mn) abaixo de 4, distribuição de ramificação de cadeia curta controlada, e isotaticidade controlada.

[0055] Quando empregada, a quantidade do aditivo de enrijecimento é tipicamente de cerca de 1% em peso a cerca de 25% em peso, em algumas modalidades de cerca de 2% em peso a cerca de 20% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 5% em peso a cerca de 15% em peso da composição termoplástica.

D. Outros Componentes

[0056] Um aspecto benéfico da presente invenção é que boas propriedades mecânicas (por exemplo, alongamento) podem ser fornecidas sem a necessidade de plastificantes convencionais, tais como alquileno glicóis (por exemplo, polietileno glicóis, tais como aqueles disponibilizados por Dow Chemical sob o nome Carbowaxn"), alcano dióis, e óxidos de alquileno que possuem um ou mais grupos hidroxila que atacam as ligações de éster do poli(ácido láctico) e resultam em degradação hidrolitica. Outros exemplos de tais plastificantes são descritos na Patente U.S. No. 2010/0048082 de Topolkaraev, e outros, que estão incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos. A composição termoplástica pode ser substancialmente livre de tais plastificantes. No entanto, deve ser entendido que os plastificantes podem ser usados em certas modalidades da presente invenção. Quando utilizados, entretanto, os plastificantes estão tipicamente 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.

[0057] Certamente, outros ingredientes podem ser utilizados por uma variedade de diferentes razões. Por exemplo, os materiais que podem ser usados incluem, sem limitação, catalisadores, pigmentos, antioxidantes, estabilizadores, tensoativos, ceras, promotores de fluxo solventes sólidos, compatibilizantes, agentes de nucleação (por exemplo, dióxido de titânio, carbonato de cálcio, etc.), particulados, e outros materiais adicionados para realçar a processabilidade da composição termoplástica. Quando utilizadas, é normalmente desejado que as quantidades desses ingredientes adicionais sejam minimizadas para garantir economia e compatibilidade ideal. Desse modo, por exemplo, é normalmente 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.

[0058] Também deve ser entendido que outros componentes podem ser incluídos na composição termoplástica. Tal componente que pode ser empregado é um poliéster biodegradável adicional, incluindo poliésteres alifáticos, tais como policaprolactoae, poliesteramidas, tereftalato de polietileno modificado, poli(ácido láctico) (PLA) e seus copolímeros, terpolímeros com base em poli(ácido láctico), ácido poliglicólico, carbonatos de polialquileno (por exemplo, carbonato de polietileno), poli-3- hidroxibutirato (PHB), poli-3-hidroxivalerato (PHV), poli-3- hidroxibutirato- co-4-hidroibutirato, copolímeros de poli-3- hidroxibutirato-co-3- hidroxivalerato (PHBV), poli-3- hidroxibutirato-co-3-hidroxiexanoato, poli-3-hidroxibutirato-co-3- hidroxioctanoato, poli-3-hidroxibutirato-co- 3-hidroxidecanoato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxioctadecanoato, e polímeros alifáticos com base em sucinato (por exemplo, sucinato de polibutileno, adipato de sucinato de polibutileno, sucinato de polietileno, etc.); copoliésteres alifáticos-aromáticos (por exemplo, tereftalato de adipato de polibutileno, tereftalato de adipato de polietileno, isoftalato de adipato de polietileno, isoftalato de adipato de polibutileno, etc.), e assim por diante.

II. Combinação

[0059] Poli(ácido láctico) puro geralmente absorverá água do meio ambiente tal que tenha um teor de umidade de cerca de 500 a 600 partes por milhão ("ppm"), ou ainda maior, com base no peso seco do poli(ácido láctico) de partida. O teor de umidade pode ser determinado em uma variedade de modo com é conhecido na técnica, tal como de acordo com ASTM D 7191- 05, tal como descrito acima.

[0060] Por que a presença de água durante o processamento de fusão pode hidroliticamente degradar o poli(ácido láctico) e reduzir seu peso molecular, é algumas vezes desejado secar o poli(ácido láctico) antes da combinação. Na maioria das modalidades, por exemplo, é desejado que o poli(ácido láctico) tenha um teor de umidade de cerca de 200 partes por milhão ("ppm") ou menos, em algumas modalidades de cerca de 1 a cerca de 100 ppm, e em algumas modalidades, de cerca de 2 a cerca de 80 ppm antes da combinação com o modificador de poliepóxido. A secagem do poli(ácido láctico) pode ocorrer, por exemplo, a 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.

[0061] A combinação dos componentes da composição termoplástica pode ser realizada usando quaisquer de uma variedade de técnicas conhecidas. Em uma modalidade, por exemplo, os materiais brutos (por exemplo, poli(ácido láctico) e modificador de poliepóxido) podem ser fornecidos separadamente ou em combinação. Por exemplo, os materiais brutos podem primeiro ser combinados a seco juntos para formar uma combinação seca essencialmente homogênea. Os materiais brutos podem do mesmo modo ser fornecidos ou simultaneamente ou em sequência a um dispositivo de processamento de fusão que dispersivamente combinação os materiais. As técnicas de processamento de fusão em batelada e/ou contínuas podem ser empregadas. Por exemplo, um misturador/amassador, misturados de Banbury, misturador contínuo de Farrel, extrusora monofuso, extrusora de fuso duplo, moinho de rolo, etc., podem ser utilizados para o processo de combinação e fundição dos materiais. Os dispositivos de processamento de fundição particularmente adequados podem ser uma extrusora cogiratória, extrusora de fuso duplo (por exemplo, extrusora ZSK- 30 disponibilizado por Werner & Pfleiderer Corporation of Ramsey, New Jersey, EUA ou uma extrusora Thermo PrismrM USALAB 16 disponibilizado por Thermo Electron Corp., Stone, Inglaterra). Tais extrusoras podem incluir orifícios de ventilação e alimentação e fornecem combinações dispersivas e ditributivas. Por exemplo, o poli(ácido láctico) e modificador de poliepóxido podem ser alimentados nos mesmos ou diferentes orifícios de alimentação da extrusora de fuso duplo combinados por fusão para formar uma combinação fundida substancialmente homogênea. Se desejado, os aditivos (por exemplo, aditivo de enrijecimentos) também podem ser injetados no polímero fundido e/ou separadamente alimentados na extrusora em um ponto diferente ao longo de seu comprimento. Alternativamente, os aditivos podem ser pré-combinados com o poli(ácido láctico) e/ou o modificador de poliepóxido.

[0062] Independente da técnica de processamento particular escolhida, os materiais brutos são misturados cisalhamento/pressão elevados e aquecimento baixo para garantir dispersão suficiente sem fazer, com que o modificador de poliepóxido prematuramente sofra uma reação substancial com o poli(ácido láctico). Por exemplo, a combinação tipicamente ocorre a uma temperatura acima'do ponto de fusão do poli(ácido láctico), porém, abaixo da temperatura usada para iniciar a reação do modificador de poliepóxido a uma extensão significante (por exemplo, cerca de 230°C), tal como de cerca de 170°C a cerca de 230°C, em algumas modalidades de cerca de 180°C a cerca de 220°C, e em algumas modalidades, de cerca de 185°C a cerca de 215°C. Do mesmo modo, a taxa de cisalhamento evidente durante o processamento de fusão pode variar de cerca de 100 segundos-1 a cerca de 10.000 segundos-1, em algumas modalidades de cerca de 200 segundos-1 a cerca de 5000 segundos-1, e em algumas modalidades, de cerca de 500 segundos-1 a cerca de 1200 segundos-1. A taxa de cisalhamento evidente é igual a 4Q/nR3, onde Q é a taxa de fluxo volumétrico ("m3/s") da fusão de polímero e R é o raio ("m") do capilar (por exemplo, molde de extrusora) através do qual o polímero fundido flui. Certamente, outras variáveis, tais como o tempo de permanência durante o processamento de fusão, que é inversamente proporcional à taxa de produtividade, também podem ser controladas para obter o grau desejado de homogeneidade.

[0063] Devido ao controle seletivo sobre o poliepóxido (por exemplo, atividade, peso molecular, etc.) e as condições particulares de combinação por fusão, os presentes inventores constataram que uma morfologia pode ser formada a qual realça a reatividade com o poli(ácido láctico). Mais particularmente, a morfologia resultante pode ter uma pluralidade de domínios de fase discreta do modificador de poliepóxido distribuída em todo o molde de poli(ácido láctico) contínua. O domínio pode uma variedade de formas diferentes, tais como elíptica, esférica, cilíndrica, etc. Independente da forma, entretanto, o tamanho de um domínio individual, após a combinação, é pequeno para fornecer uma área de superfície aumentada para reação subsequente com o poli(ácido láctico). Por exemplo, o tamanho de um domínio (por exemplo, comprimento) tipicamente varia de cerca de 10 a cerca de 1000 nanômetros, em algumas modalidades, de cerca de 20 a cerca de 800 nanômetros, em algumas modalidades de cerca de 40 a cerca de 600 nanômetros, e em algumas modalidades de cerca de 50 a cerca de 400 nanômetros. O aditivo de enrijecimento opcional pode também formar domínios discretos no molde de poli(ácido láctico). Quando formados, tais domínios são tipicamente maiores do que os domínios de poliepóxido. Por exemplo, os domínios de aditivo de enrijecimento podem ter uma dimensão (por exemplo, comprimento) de cerca de 0,5 gm a cerca de 30 pm, e em algumas modalidades de cerca de 1 pm a cerca de 10 pm. Certamente, deve também ser entendido que os domínios podem ser formados por uma combinação do poliepóxido, aditivo de enrijecimento, e/ou outros componentes da combinação.

III. Técnica de Reação

[0064] A reação do modificador de poliepóxido e poli(ácido láctico) combinados é conduzida ao mesmo tempo em que os polímeros iniciais estão na fase fundida ("processamento de fusão") para minimizar a necessidade de solventes adicionais e/ou processos de remoção de solvente. Mais especificamente, a combinação pode ser fornecida a uma extrusora (por exemplo, monofuso) que inclui um parafuso montado de modo giratório e recebido em um tambor (por exemplo, tambor cilíndrico), que pode ser aquecido. A combinação é movida a jusante de uma extremidade de alimentação para uma extremidade de descarga por forças exercidas pela rotação do parafuso. Tais extrusoras de parafuso são tipicamente divididos em três seções ao longo do comprimento do parafuso. A primeira seção é uma seção de alimentação onde o material sólido é introduzido ao parafuso. A segunda seção é uma seção de fundição onde a maioria da fundição do solido ocorre. Nesta seção, o parafuso geralmente possui um diâmetro afunilado para realçar a fundição do polímero. A terceira seção é a seção de combinação, que libera o material fundido em uma quantidade constante para extrusão. A configuração do parafuso não é particularmente crítica para a presente invenção e pode conter qualquer número e/ou orientação de fios e canais como é conhecido na técnica.

[0065] Antes de sair da extrusora através de um molde, o plástico fundido pode também percorrer através de uma ou mais telas ("embalagem com tela") no tambor que são opcionalmente reforçadas por uma placa trituradora. Além de remover os contaminastes e sólidos não fundidos, a montagem da placa trituradora da embalagem com tela pode ajudar a criar pressão de retorno no tambor para realçar a uniformidade da fusão e combinação do polímero. A quantidade de pressão de admissão pode ser controlada variando-se a configuração da embalagem com tela (o número de telas, tamanho do orifício das telas, etc.). A embalagem com tela pode incluir, por exemplo, de 2 a 15 telas, em algumas modalidades de 3 a 10 telas, e em algumas modalidades, de 4 a 8 telas. Quando múltiplas telas são empregadas, as telas a montante são geralmente de um tamanho para coletar somente partículas grandes ao mesmo tempo em que as subsequentes telas a jusante são de um tamanho para coletar partículas cada vez menores. Embora telas de vários tamanhos possam ser empregadas, é tipicamente desejado que a embalagem empregue pelo menos uma tela tendo aberturas de um tamanho relativamente pequeno para criar uma pressão de retorno elevada o bastante no tambor. Por exemplo, a tela pode conter aberturas tendo uma largura média (ou diâmetro) de cerca de 100 micrômetros ou menos, em algumas modalidades cerca de 75 micrômetros ou menos, e em algumas modalidades, de cerca de 1 a cerca de 50 micrômetros. Preferivelmente, a embalagem emprega múltiplas telas (por exemplo, 3 ou mais) tendo aberturas deste tamanho.

[0066] A velocidade do parafuso pode também ser selecionada para obter o desejado tempo de permanência, taxa de cisalhamento, temperatura do processamento de fusão, etc. Por exemplo, a velocidade do parafuso pode variar de cerca de 50 a cerca de 200 rotações por minuto ("rpm"), em algumas modalidades de cerca de 70 a cerca de 150 rpm, e em algumas modalidades, de cerca de 80 a cerca de 120 rpm. Isto pode resultar em uma temperatura que é maior do que aquela normalmente usada para extrudar o poli(ácido láctico) e elevada o suficiente para iniciar a reação do modificador de poliepóxido, tal como acima de cerca de 230°C. Por exemplo, a extrusora pode empregar uma ou múltiplas zonas, pelo menos uma das quais opere a uma temperatura de cerca de 230°C a cerca de 350°C, em algumas modalidades de cerca de 235°C a cerca de 300°C, e em algumas modalidades, de cerca de 240°C a cerca de 280°C.

[0067] A taxa de cisalhamento da fusão, e por sua vez o grau ao qual a reação é iniciada, também podem ser aumentados através do uso de um ou mais elementos de combinação distributivos e/ou dispersivos na seção de combinação da extrusora. Os misturadores distributivos adequados para estrusores monofuso podem incluir, por exemplo, Saxon, Dulmage, Cavity Transfer mixers, etc. Do mesmo modo, os misturadores dispersivos adequados podem incluir anel de Blister, Leroy/Maddock, misturadores de CRD, etc. Como é bem conhecido na técnica, a combinação pode ser também melhorada usando pinos no tambor que criam uma dobra e reorientação da fusão de polímero, tais como aqueles usados em extrusoras de Buss Kneader, misturadores de Cavity Transfer, e misturadores de Vortex Intermeshing Pin (VIP).

[0068] Independente dos elementos particulares selecionados, o uso de um ou mais elementos de combinação pode criar taxas de cisalhamento de fusão intensivas que ajudam a iniciar a reação desejada. Tipicamente, a taxa de cisalhamento evidente durante o processamento de fusão pode variar de cerca de 100 segundos-1 a cerca de 10.000 segundos-1, em algumas modalidades de cerca de 200 segundos-1 a cerca de 5000 segundos-1, e em algumas modalidades, de cerca de 500 segundos-1 a cerca de 1.200 segundos-1. Certamente, outras variáveis, tais como o tempo de permanência durante o processamento de fusão, que é inversamente proporcional à taxa de produtividade, também podem ser controladas para obter o grau desejado de reação.

[0069] Além de controlar as condições de cisalhamento, os presentes inventores também constataram que o teor de umidade da combinação precursora também pode ser controlado para ajudar a obter o grau desejado de reação. Sem pretender estar limitada a teoria, acredita-se que a água possa agir como um catalisador para a reação do poliepóxido e do poli(ácido láctico). No entanto, o excesso de um teor de umidade pode levar a degradação do poli(ácido láctico) e uma redução em seu peso molecular. Neste respeito, os presentes inventores constataram que o teor de umidade da combinação de precursor pode ser controlado para um teor de umidade de cerca de 00 a cerca de 500 ppm, em algumas modalidades de cerca de 25 a cerca de 400 ppm, e em algumas modalidades, de cerca de 150 a cerca de 300 ppm. Tais teores de umidade podem ser obtidos por secagem, tal como em uma temperatura de cerca de 40°C a cerca de 80°C, e em algumas modalidades, de cerca de 50°C a cerca de 70°C.

[0070] Em se diferenciando do polímero inicial em certas propriedades, O poli(ácido láctico) pode, no entanto, manter outras propriedades do polímero inicial. Por exemplo, por que a composição termoplástica usada para formar as fibras geralmente não contém um plastificante, a temperatura de transição vítrea (Tg) da composição reagida é tipicamente a mesma como a temperatura de transição vítrea de poli(ácido láctico). Isto é, a composição termoplástica reagida pode ter 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. O ponto de fusão da composição termoplástica também pode variar de cerca de 150°C a cerca de 250°C, e em algumas modalidades, de cerca de 160°C a cerca de 220°C.

IV. Formação da Fibra

[0071] As fibras formadas da composição termoplástica reagida podem geralmente ter qualquer configuração desejada, incluindo monocomponente e multicomponente (por exemplo, configuração de bainha- núcleo, configuração lado a lado, configuração de torta segmentada, configuração de ilha no oceano, e assim por diante). Em algumas modalidades, as fibras podem conter um ou mais polímeros adicionais como um componente (por exemplo, bicomponente) ou constituinte (por exemplo, biconstituinte) para realce adicional da resistência e outras propriedades mecânicas. Por exemplo, a composição termoplástica pode formar um componente de bainha de uma fibra e bicomponente de bainha/núcleo, ao mesmo tempo em que um polímero adicional pode formar o componente de núcleo, ou vice versa. O polímero adicional pode ser um polímero termoplástico que não seja geralmente considerado biodegradável, tal como poliolefinas, por exemplo, polietileno, polipropileno, polibutileno, e assim por diante; politetrafluoroetileno; poliésteres, por exemplo, tereftalato de polietileno, e assim por diante; acetato de polivinila; acetato de cloreto de polivinila; butiral de polivinila; resinas acrílicas, por exemplo, poliacrilato, polimetilacrilato, polimetilmetacrilato, e assim por diante; poliamidas, por exemplo, náilon; cloreto de polivinila; cloreto de polivinilideno; poliestireno; álcool polivinílico; e poliuretanos. Mais desejavelmente, entretanto, o polímero adicional é biodegradável, tal como poliésteres alifáticos, tais como poliesteramidas, tereftalato de polietileno modificado, ácido poliglicólico, carbonatos de polialquileno (tal como, carbonato de polietileno), poliidroxialcanoatos (PHA), poliidroxibutiratos (PHB), poliidroxivaleratos (PHV), copolímeros de poliidroxibutiratohidroxivalerato (PHBV), e policaprolactona, e polímeros alifáticos com base em sucinato (por exemplo, sucinato de polibutileno, adipato de sucinato de polibutileno, e sucinato de polietileno); poliésteres aromáticos; ou outros copoliésteres alifáticosaromáticos.

[0072] Qualquer de uma variedade de processos pode ser usada para formar fibras de acordo com a presente invenção. Por exemplo, a composição termoplástica descrita acima pode ser extrudada através de uma fiandeira, passadas por choque térmico (quenching), e estirada na passagem vertical de uma unidade de estiramento de fibra. A reação do modificador de poliepóxido e poli(ácido láctico) pode ocorrer durante este processo, ou pode ocorrer antes da introdução na linha de formação de fibra. Uma vez formadas, as fibras podem então ser cortadas para formar fibras têxteis tendo 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 têxteis podem então ser incorporadas em uma trama não tecida como é conhecido na técnica, tais como tramas cardadas contínuas, tramas contínuas através do ar, etc. As fibras também podem ser depositadas sobre uma superfície foraminosa para formar uma trama não tecida.

[0073] Referindo-se agora a Figura 1, por exemplo, uma modalidade de um método para formar fibras é mostrada em maiores detalhes. Nesta modalidade particular, a composição termoplástica pré-misturada é extrudada em uma temperatura relativamente elevada para induzir a reação entre o grupo funcional epóxi do modificador e o poli(ácido láctico), bem como para iniciar a formação das fibras. Por exemplo, a combinação de poli(ácido láctico)/modificador de poliepóxido é alimentada em uma extrusora 12 de uma tremonha 14. A combinação pode ser fornecida para a tremonha 14 usando qualquer técnica convencional. Como descrito em detalhes acima, a extrusora 12 é aquecida a uma temperatura suficiente para extrudar o polímero fundido e iniciar a reação entre o modificador de poliepóxido e o poli(ácido láctico). A composição extrudada é em seguida passada através de um tubo de polímero 16 para uma fiandeira 8. Por exemplo, a fiandeira 18 pode incluir uma caixa contendo uma embalagem de fiar tendo uma pluralidade de placas empilhadas uma sobre a outra e tendo um padrão de aberturas dispostas para criar vias de fluxo para direcionar os componentes de polímero. A fiandeira 18 também tem aberturas dispostas em uma ou mais fileiras. As aberturas formam uma cortina de extrusão descendente de filamentos quando os polímeros são extrusados nelas. O processo 10 também emprega um insuflador de extinção 20 posicionado adjacente à cortina de fibras se estendendo da fiandeira 18. O ar do insuflador de ar de extinção 20 extingue as fibras estendendo-se da fiandeira 18. O ar de extinção pode ser direcionado de um lado da cortina de fibra como mostrado na Figura 1 ou ambos os lados da cortina de fibra.

[0074] Após a extinção, as fibras são estendidas na passagem vertical de uma unidade de estiramento de fibra 22. A unidade de estiramento de fibras ou aspiradores para uso nos polímeros de fiação por fusão são bem conhecidas na técnica. A unidade de estiramento de fibras adequada para uso no processo da presente invenção inclui um aspirador de fibra linear do tipo mostrado na Patente U.S. Nos. 3.802.817 e 3.423.255, que estão incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos relevantes. A unidade de estiramento de fibra 22 geralmente inclui uma passagem vertical alongada através da qual as fibras são estiradas aspirando- se o ar que entra dos lados da passagem e flui descendentemente através da passagem. Um aquecedor ou insuflador 24 fornece aspirar o ar para a unidade de estiramento de fibra 22. O ar de aspiração puxa as fibras e o ar ambiente através da unidade de estiramento de fibra 22. O fluxo de gás faz com que as fibras se estirem ou atenuem o que aumenta a orientação molecular ou cristalinidade dos polímeros formando as fibras. As fibras são depositadas através da abertura de saída da unidade de estiramento de fibra 22 e sobre um rolete (godet roll) 42. Devido à resistência elevada das fibras da presente invenção, as relações de estiramento elevado podem ser empregadas na presente invenção. A relação de estiramento é a velocidade linear das fibras após o estiramento (por exemplo, a velocidade linear do rolete 42 ou uma superfície foraminosa (não mostrada) dividido pela velocidade linear das fibras após a extrusão. Por exemplo, a relação de estiramento pode ser calculada em certas modalidades como segue:

Relação de Estiramento = A/B

[0075] sendo que, A é uma velocidade linear da fibra após o estiramento (isto é, velocidade de Godet) e é diretamente medida; e é a velocidade linear da fibra extrudada e pode ser calculada como segue:

Velocidade da fibra linear do extrusador = C/(25*n*D*E2)

[0076] sendo que, C é a produtividade através de um único orifício (gramas por minuto); é a densidade de fusão do polímero (gramas por centímetros cúbicos); e é o diâmetro do orifício (em centímetros) através do qual a fibra é extrudada. Em certas modalidades da presente invenção, a relação de estiramento pode ser de cerca de 200:1 a cerca de 7500:1, em algumas modalidades de cerca de 500:1 a cerca de 6500:1, e em algumas modalidades, de cerca de 1000:1 a cerca de 6000:1.

[0077] Se desejado, as fibras coletadas no rolete 42 podem opcionalmente ser submetidas ao processamento em linha adicional e/ou etapas de conversão (não mostradas), como será entendido por aqueles versados na técnica. Por exemplo, as fibras têxteis podem ser formadas por "estiramento frio" das fibras coletadas a uma temperatura abaixo de sua temperatura de amolecimento para o diâmetro desejado, e, por conseguinte, frizando, texturizando, e/ou cortando as fibras para o comprimento de fibra desejado.

[0078] Independente da maneira particular na qual elas são formadas, os presentes inventores constataram que o estiramento da fibra significativamente aumenta a dimensão axial dos domínios discretos reagidos de modo que eles tenham uma forma geralmente linear, alongada. Os domínios alongados podem ter uma dimensão axial que é 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 do estiramento da fibra. A dimensão axial após o estiramento da fibra pode, por exemplo, variar de cerca de 10 um a cerca de 300 um, em algumas modalidades de cerca de 40 pm a cerca de 250 um, e em algumas modalidades de cerca de 50 um a cerca de 200 pm. Os domínios também podem ser relativamente finos e desse modo têm uma pequena dimensão em uma direção ortogonal para a dimensão axial (isto é, dimensão do corte transversal). Por exemplo, a dimensão de corte 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 0,4 a cerca de 20 micrômetros em comprimento. Isto pode resultar em uma relação de aspecto para os domínios (a relação da dimensão axial para a dimensão de corte 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.

[0079] A presença desses domínios alongados é indicativa da capacidade da composição termoplástica para absorver a energia transmitida durante o estiramento da fibra. Dessa maneira, a composição não é tão frágil quanto o poli(ácido láctico) e desse modo pode se liberar mediante a aplicação de tensão, em vez de fratura. Ao liberar em tensão, o polímero pode continuar a funcionar como uma carga transportando o membro mesmo após a fibra ter exibido alongamento substancial. Neste respeito, as fibras da presente invenção são capazes de exibir propriedades de "alongamento de pico" melhoradas, isto é, o percentual de alongamento 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 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 obtidos para fibras tendo uma ampla variedade de diâmetros médio, tais como aqueles variando de cerca de 0,1 a cerca de 50 micrômetros, em algumàs 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.

[0080] Ao mesmo tempo em que possuindo a capacidade de se estender 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 unidade de densidade linear. Por exemplo, as fibras da presente invenção podem ter 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 (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 (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 formadas para ter um denier por filamento (isto é, a unidade de densidade linear igual à massa em gramas por 9000 metros de fibra) de menos do que cerca de 6, em algumas modalidades menos do que cerca de 3, e em algumas modalidades, de cerca de 0,5 a cerca de 3.

[0081] Se desejado, as fibras da presente invenção também podem ser formadas em uma estrutura de trama coerente aleatoriamente depositando-se as fibras sobre uma superfície de formação (opcionalmente com a ajuda de um vácuo) e em seguida ligando a trama resultante usando qualquer técnica conhecida. Por exemplo, uma superfície de formação foraminosa interminável pode estar posicionada abaixo da unidade de estiramento de fibra e receber as fibras de uma abertura externa. Um vácuo pode estar posicionado abaixo da superfície de formação para estirar as fibras e consolidar a trama não tecida não contínua. Uma vez formada, a trama não tecida pode em seguida ser ligada usando qualquer técnica convencional, tal como com um adesivo ou autogenamente (por exemplo, fusão e/ou auto-adesão das fibras sem um adesivo externo aplicado). A ligação autógena, por exemplo, pode ser obtida através do contato das fibras ao mesmo tempo em que elas são semi-fundidas ou aderentes, ou simplesmente combinando uma resina aderente e/ou solvente com o poli(ácido láctico)(s) usado para formar as fibras. As técnicas de ligação autógena adequadas podem incluir ligação ultrassônica, ligação térmica, ligação através do ar, ligação por calandra, e assim por diante. Por exemplo, a trama pode ser também ligada ou modelada 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 padrão aquecido. O rolo padrão pode ter qualquer padrão elevado que forneça a aparência ou propriedades de trama desejadas. Desejavelmente, o rolo padrão define um padrão elevado 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. Os padrões de ligação exemplares incluem, por exemplo, aqueles descritos na Patente U.S. 3.855.046 de Hansen e outros, Patente U.S. No. 5.620.779 de Lew e outros, Patente U.S. No. 5.962.112 de Havnes e outros, Patente U.S. 6.093.665 de Savovitz e outros, bem como Pedido de Patente U.S. Nos. 428.267 de Romano e outros, 390.708 de Brown; 418.305 de Zander, e outros; 384.508 de Zander, e outros; 384.819 de Zander, e outros, 358.035 de Zander, e outros, e 315.990 de Blenke, e outros, todos dos quais estão incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos. A pressão entre os rolos pode ser de cerca de 2,3 a cerca de 907,2 Kg (cerca de 5 a cerca de 2.000 libras) por polegada linear. A pressão entre os rolos e a temperatura dos rolos é equilibrada para obter a aparência ou propriedades de trama desejadas ao mesmo tempo em que mantendo as propriedades iguais as do pano. Como é bem conhecido por aqueles versados na técnica, a temperatura e pressão requeridas podem variar dependendo de muitos fatores incluindo, porém, não limitados a, área de ligação padrão, propriedades do polímero, propriedades da fibra e propriedades de não tecido.

[0082] Além das tramas de spunbond, uma variedade de outras tramas não tecidas pode também ser formada da composição termoplástica de acordo com a presente invenção, tais como tramas meltblown, tramas cardadas ligadas, tramas de deposição úmida webs, tramas airlaid, tramas acomodadas, tramas hidraulicamente emaranhadas, etc. Por exemplo, a composição termoplástica pode ser extrudada através de um pluralidade de capilares e molde fino em uma corrente de gás de alta velocidade convergente (por exemplo, ar) que atenua as fibras para reduzir seu diâmetro. Por conseguinte, as fibras meltblown são carregadas pela corrente de gás de alta velocidade e são depositadas em uma superfície de coleta para formar uma trama de fibras meltblown aleatoriamente dispersas. Alternativamente, o polímero pode ser formado em uma trama cardada colocando-se fardos de fibras formados da composição termoplástica em um apanhador que separa as fibras. Em seguida, as fibras são enviadas através de uma unidade de pentear ou cardagem a qual também separa e alinha as fibras na direção da máquina de modo a formar uma trama não tecida fibrosa orientada na direção da máquina. Uma vez foimada, a trama não tecida é tipicamente estabilizada por uma ou mais técnicas de ligação conhecidas.

[0083] Se desejado, a trama não tecida também pode ser um compósito que contém uma combinação das fibras de composição termoplástica e outros tipos de fibras (por exemplo, fibras têxteis, filamentos, etc.). Por exemplo, as fibras sintéticas adicionais podem ser utilizadas, tal como aquelas formadas de poliolefinas, por exemplo, polietileno, polipropileno, polibutileno, e assim por diante; politetrafluoroetileno; poliésteres, por exemplo, tereftalato de polietileno e assim por diante; acetato de polivinila; acetato de cloreto de polivinila; butiral de polivinila; resinas acrílicas, por exemplo, poliacrilato, polimetilacrilato, polimetilmetacrilato, e assim por diante; poliamidas, por exemplo, náilon; cloreto de polivinila; cloreto de polivinilideno; poliestireno; álcool polivinílico; poliuretanos; poli(ácido láctico); etc. Se desejado, os polímeros biodegradáveis, tais como ácido poli(glicólico) (PGA), ácido poli(láctico) (PLA), ácido poli(p-málico) (PMLA), poli(8- caprolactona) (PCL), poli(p- dioxanona) (PDS), sucinato de poli(butileno) (PBS), e poli(3-hidroxibutirato) (PHB), também podem ser empregados. Alguns Exemplos de fibras sintéticas conhecidas incluem fibras de bicomponente de bainha-núcleo disponibilizadas por KoSa Inc. de Charlotte, North Carolina sob as designações T-255 e T-256, ambas das quais usam uma bainha de poliolefina, ou T-254, que tem uma bainha de co-poliéster de baixa fusão. Ainda outras fibras de bicomponente conhecidas que podem ser usadas incluem aquelas disponibilizadas por Chisso Corporation de Moriyama, Japan ou Fibervisions LLC de Wilmington, Delaware, EUA. As fibras têxteis de poli(ácido láctico) também podem ser empregadas, tais como aquelas comercialmente disponibilizadas por Far Eastern Textile, Ltd. de Taiwan.

[0084] O compósito pode também conter fibras de polpa, tais como polpa de comprimento de fibra médio elevado, polpa de comprimento de fibra médio baixo, ou combinações dos mesmos. Um Exemplo de adequadas fibras de polpa fofa de comprimento médioelevado inclui fibras de polpa de madeira macia kraft. As fibras de polpa de madeira macia kraft são derivadas de árvores coníferas e incluem fibras de polpa tais como, porém não limitado a, espécies de madeira macia do norte, oeste, e sul, incluindo pau-brasil, cedro vermelho, cicuta, abeto Douglas, abetos verdadeiros, pinho (por exemplo, pinhos do sul), abeto (por exemplo, abeto preto), bambu, combinações dos mesmos, e assim por diante. As fibras de polpa de madeira macia Kraft do norte podem ser usadas na presente invenção. Um Exemplo de fibras de polpa de madeira macia Kraft do sul comercialmente disponível adequadas para uso na presente invenção inclui aquelas disponibilizadas por 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 branqueada, de sulfato contendo principalmente fibras de madeira macia que estão disponibilizadas por Bowater Corp. com escritórios em Greenville, South Carolina sob o nome comercial polpa CoosAbsorb S. As fibras de comprimento médio baixo também podem ser usadas na presente invenção. Um Exemplo de fibras de polpa de comprimento médio baixo adequadas é fibras de polpa Kraft de madeira dura. As fibras de polpa Kraft de madeira dura são derivadas de árvores decíduas e incluem fibras de polpa tais como, porém não limitadas a, eucalipto, bordo, vidoeiro, choupo, etc. As fibras de polpa kraft de Eucalipto podem ser particularmente desejadas para aumentar a maciez, realçar o brilho, aumentar a opacidade, e mudar a estrutura de poro da folha para aumentar sua capacidade de torção. As fibras de bambu ou algodão também podem ser empregadas.

[0085] Os compósitos não tecidos podem ser formados usando uma variedade de técnicas conhecidas. Por exemplo, o compósito não tecido pode ser um "material acomodado" que contém uma combinação ou molde estabilizado das fibras de composição termoplástica e um material absorvente. Como um Exemplo, os materiais acomodados podem ser feitos por um processo no qual pelo menos uma cabeça de molde meltblown está disposta próxima a uma calha através da qual os materiais absorventes são adicionados à trama ao mesmo tempo em que está se formando. Tais materiais absorventes podem incluir, porém não estão limitados a, fibras de polpa, partículas superabsorventes, materiais absorventes inorgânicas e/ou orgânicas, fibras têxteis poliméricas tratadas, e assim por diante. Os percentuais relativos do material absorvente podem variar em uma ampla faixa 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 5% em peso a cerca de 50% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 10% em peso a cerca de 40% em peso de fibras de composição termoplástica. O compósito não tecido pode do mesmo modo conter de cerca de 40% em peso a cerca de 99% em peso, 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 acomodados são descritos na Patente U.S. Nos. 4.100.324 de Anderson, e outros; 5.284.703 de Everhart, e outros; e 5.350.624 de Georger, e outros; que estão incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos.

[0086] Os laminados não tecidos também podem ser formados na presente invenção na qual uma ou mais camadas são formadas da composição termoplástica. Por exemplo, a trama não tecida de uma camada pode ser uma spunbond que contém a composição termoplástica, ao mesmo tempo em que a trama não tecida de outra camada contém composição termoplástica, outro polímero(s) biodegradável, e/ou qualquer outro polímero (por exemplo, poliolefinas). Em uma modalidade, o laminado não tecido contém uma camada meltblown posicionada entre duas camadas de spunbond para formar um laminado de spunbond/meltblown/spunbond ("SMS"). Se desejado, a camada de spunbond pode ser formada da composição termoplástica. A camada meltblown pode ser formada da composição termoplástica, outro polímero biodegradável(s), e/ou qualquer outro polímero (por exemplo, poliolefinas). Várias técnicas para formar os laminados de SMS são descritas na Patente U.S. Nos. 4.041.203 de Brock e outros; 5.213.881 de Timmons, e outros; 5.464.688 de Timmons, e outros; 4.374.888 de Bornslaeger; 5.169.706 de Collier, e outros; e 4.766.029 de Brock e outros, bem como Publicação do Pedido de Patente U.S. No. 2004/0002273 de Fitting, e outros, todos dos quais estão incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos. Certamente, o laminado não tecido pode ter outra configuração e possui qualquer número desejado de camadas meltblown e de spunbond, tal como laminados de spunbond/meltblown/meltblown/spunbond ("SMMS"), laminados de spunbond/meltblown ("SM"), etc. Embora a gramatura do laminado não tecido possa ser adaptado à aplicação desejada, geralmente varia de cerca de 10 a cerca de 300 gramas per 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.

[0087] Se desejado, o laminado ou trama não tecida pode ser aplicada com vários tratamentos para transmitir características desejáveis. Por exemplo, a trama pode ser tratada com aditivos de repelência a líquido, agentes antiestáticos, tensoativos, corantes, agentes antiescurecimento, repelentes de álcool ou sangue fluoroquímico, lubrificantes, e/ou agentes antimicrobianos. Além disso, a trama pode ser submetida a um tratamento elétrico que transmite uma carga eletrostática para melhorar a eficiência de filtração. A carga pode incluir camadas de cargas positivas ou negativas presas em ou próximas da superfície do polímero, ou nuvens de carga armazenadas na maior parte do polímero. A carga pode também incluir as cargas de polarização que são congeladas em alinhamento dos dipolos das moléculas. As técnicas para submeter um tecido a um tratamento elétrico são bem conhecidas por aqueles versados na técnica. Os Exemplos de tais técnicas incluem, porém não estão limitados a, técnicas térmicas, de contato líquido, de feixe eletrônico e descarga de coroa. Em uma modalidade particular, o tratamento elétrico é uma técnica de descarga de coroa, que envolve submeter o laminado a um par de campos elétricos que tem polaridades opostas. Outros métodos para formar um material elétrico são descritos na Patente U.S. Nos. 4.215.682 de Kubik, e outros; 4.375.718 de Wadsworth; 4.592.815 de Nakao; 4.874.659 de Ando; 5.401.446 de Tsai. e outros; 5.883.026 de Reader, e outros: 5.908.598 de Rousseau, e outros; 6.365.088 de Knight, e outros, que estão incorporados aqui em sua totalidade por referência a isto para todos os propósitos.

V. Artigos

[0088] 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. Certamente, 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 é capaz de absorver água ou outros fluidos. Exemplos de alguns artigos absorventes incluem, porém não estão limitados a, artigos absorventes de cuidado pessoal, tais como fraldas descartáveis, calças de tratamento, 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. Os materiais e processos adequados para formar tais artigos são bem conhecidos por aqueles versados na técnica. Os artigos absorventes, por exemplo, tipicamente incluem uma camada substancialmente impermeável a líquido (por exemplo, cobertura externa), camada permeável a líquido (por exemplo, forro de lateral do corpo, camada de compensação, etc.), e um núcleo absorvente. Em uma modalidade, por exemplo, a 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 uma película impermeável a líquido que é ou peLmeável a vapor ou impermeável a vapor.

[0089] A presente invenção pode ser melhor entendida com referência aos seguintes exemplos. Em cada um dos exemplos abaixo, poli(ácido láctico) foi secado em um dessecante a uma temperatura de cerca de 77°C antes de combinar com o modificador de poliepóxido. A combinação resultante foi também secada em um secador dessecante a uma temperatura de 522C a 662C (1252F a 150°F) antes da fiação da fibra.

EXEMPLO 1

[0090] As fibras formadas de 100% de poli(ácido láctico) (PLA) foram formadas como um controle extrusando-se PLA 6201D (Natureworks®, taxa de fluxo fundido de 10 g/10 min a 190°C) na forma de fibra. Mais especificamente, poli(ácido láctico) foi fornecido a uma extrusora aquecida a uma temperatura de 235°C. A capacidade da extrusora foi 0,4 gramas por orifício por minuto (em um pacote de fiação de 16 orifícios por polegada). O fundido foi extrusado através do pacote de fiação para formar fibras contínuas que foram em seguida passadas por choque térmico (quenched) usando ar forçado fornecido por um insuflador em temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram então estiradas através de uma unidade de estiramento de fibra e enviadas sobre um rolete em uma velocidade de 2.000 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 1549. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min para fornecer uma fibra alvo de 15 um. As fibras foram em seguida estiradas sobre um rolete em uma velocidade de 3.000 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 2.324.

EXEMPLO 2

[0091] A capacidade de formar fibras de uma combinação de 97% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®) e 3% em peso de um modificador de poliepóxido foi demonstrada. O modificador de poliepóxido foi poli(etileno-co-acrilato de metilaco-metacrilato de glicidila) (Sigma- Aldrich Co.) tendo uma taxa de fluxo fundido de 6 g/10 min (190°C/2.160 g), um teor de metacrilato de glicidila de 8% em peso, teor de acrilato de metila de 25% em peso, e teor de etileno de 67% em peso. Os polímeros foram alimentados em uma extrusora de fuso duplo Thermo Prismrm USALAB 16 (Thermo Electron Corp., Stone, Inglaterra). A temperatura de fusão da extrusora foi 195°C. A extrusora teve 11 zonas, numeradas consecutivamente 0-10 da tremonha de alimentação para o molde. A resina de poli(ácido láctico) foi combinada a seco com o modificador de poliepóxido e alimentada para o canal de alimentação da extrusora (não aquecido, antes da zona 1 da extrusora) a uma taxa de 1,36 kg (3 libras) por hora. A velocidade do parafuso foi 200 rotações por minuto ("rpm"). O molde usado para extrudar a resina teve 1 abertura de molde (3 milímetros de diâmetro). Sob formação, a resina extrudada foi resfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e formada em pelotas. As pelotas foram em seguida fornecidas para uma extrusora aquecida a uma temperatura de 240°C. A capacidade da extrusora foi 0,4 gramas por orifício por minuto (em um pacote de fiação de 16 orifícios por polegada). A fusão foi extrudada através do pacote de fiação para formar fibras contínuas que foram em seguida passadas por choque térmico (quenched) usando ar forçado fornecido por um insuflador em temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram em seguida estiradas sobre um rolete a uma velocidade de 2.000 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 1.549.

EXEMPLO 3

[0092] As fibras foram formadas de uma combinação de 95% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®) e 5% em peso de poli(etileno-co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) (Siyma-Aldrich Co.) como descrito no Exemplo 2. As fibras contínuas foram então estiradas em um rolete em uma velocidade de 2.000 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 1.549. As fibras foram também fiadas em 3.000 metros por minuto ("m/min") para uma relação de estiramento resultante de 2.324.

EXEMPLO 4

[0093] As fibras foram formadas de uma combinação de 90% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®) e 10% em peso de poli(etileno-co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) (Sigma-Aldrich Co.) como descrito no Exemplo 2, exceto que as fibras foram extrudadas a 215°C e estiradas sobre um rolete a 500 m/min com uma relação de estiramento resultante de 387. Antes da formação das fibras, microscopia eletrônica de transmissão ("TEM") foi também empregada para visualizar a combinação. Uma imagem da combinação em 10.000X é mostrada na Figura 2. Como mostrado, a combinação contém uma pluralidade de pequenos domínios como evidenciado pelas áreas escuras.

EXEMPLO 5

[0094] As pelotas foram formadas a partir de uma combinação de 85% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®) e 15% em peso de poli(etileno-co-acrilato de metilaco-metacrilato de glicidila) (Sigma- Aldrich Co.) como descrito no Exemplo 2. As pelotas resultantes não eram fibras fiadas.

EXEMPLO 6

[0095] As fibras foram formadas de uma combinação de 90% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®) e 10% em peso de um modificador de poliepóxido. O modificador de poliepóxido foi poli(etileno-co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) (Lotader® AX8950, Arkema) tendo uma taxa de fluxo fundido de 70-100 g/10 min (190°C/2.160 g), um teor de metacrilato de glicidila de 7 a 11% em peso, teor de acrilato de metila de 13 a 17% em peso, e teor de etileno, de 72 a 80% em peso. O mesmo processo foi empregado como no Exemplo 2, exceto que as fibras foram extrudadas a 210°C e estiradas sobre um rolete a uma velocidade de 800 m/min resultando em uma relação de estiramento de 620.

EXEMPLO 7

[0096] As pelotas foram formadas de uma combinação de 90% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®) e 10% em peso de poli(etileno-co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) (Sigma-Aldrich Co.) como descrito no Exemplo 2, exceto que os polímeros foram combinados juntos em uma temperatura de fusão de 235°C. As pelotas resultantes não eram fibras fiadas.

[0097] Dez (10) amostras foram feitas de acordo com Exemplos 1-4 e 6 e em seguida testadas quanto à tenacidade e alongamento. Os resultados (média) são apresentados abaixo.Tabela 1: Propriedades de Fibra para os Exemplos 1-4 e 6

EXEMPLO 8

[0098] A capacidade de formar fibras de uma combinação de 88,7% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®), 1,5% em peso de um modificador de poliepóxido, e 9,8% em peso de um aditivo de enrijecimento foi demonstrada. O modificador de poliepóxido foi poli(etileno- co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) (Lotader® AX8950, Arkema). O aditivo de enrijecimento foi VistamaxxlM 2120 (Exxonmobil), que é um copolímero de poliolefina/elastômero com uma taxa de fluxo fundido de 29 g/10 min (190°C, 2.160g) e uma densidade de 0,866 g/cm3. Os polímeros foram alimentados e uma extrusora co-giratória, de fuso duplo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1328 milímetros) foi empregado para composição que foi fabricada por Werner and Pfleiderer Corporation de Ramsey, Nova Jersey, EUA. A extrusora possuiu 14 zonas, numeradas consecutivamente 1-14 da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas através de alimentador gravimétrico em uma capacidade total de 6,80 Kg (15 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina teve 3 aberturas do molde (6 milímetros de diâmetro) que foram separadas por 4 milímetros. Na formação, a resina extrudada foi resfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e formada em pelotas por um pelotizador de Conair. A velocidade do parafuso foi 100 rotações por minuto ("rpm"). As pelotas foram então fornecidas para uma extrusora aquecida a uma temperatura de 220°C. A capacidade da extrusora foi 0,4 gramas por orifício por minuto (em um pacote de fiação de 16 orifícios por polegada). O fundido foi extrusado através do pacote de fiação para formar fibras contínuas que foram então passadas por choque térmico (quenched) usando ar forçado fornecido por um insuflados a uma temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram então estiradas em um rolete em uma velocidade de 1.000 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 775.

EXEMPLO 9

[0099] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 8, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 240°C e a velocidade de estiramento do rolete foi 1.000 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 775.

EXEMPLO 10

[00100] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 8, exceto que o aditivo de enrijecimento foi EscoreneTM Ultra 7720 (Exxonmobil), que é uma resina de acetato de vinila de etileno ("EVA"), que tem uma taxa de fluxo fundido de 150 g/10min e uma densidade de 0,946 g/cm3 e a velocidade de estiramento do rolete foi de 700 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 542.

EXEMPLO 11

[00101] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 10, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 240°C e a velocidade de estiramento do rolete foi 1.000 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 775.

EXEMPLO 12

[00102] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 10, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 230°C.

EXEMPLO 13

[00103] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 8, exceto que a temperatura na qual os polímeros foram combinados foi 235°C e a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 235°C e a velocidade de estiramento do rolete foi 3.000 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 2.324.

[00104] Dez (10) amostras foram feitas de acordo com Exemplos 8-13 e em seguida testadas quanto à tenacidade e alongamento. Os resultados (média) são apresentados abaixo.Tabela 2: Propriedades de Fibra para os Exemplos 8-13

EXEMPLO 14

[00105] A capacidade de formar fibras de uma combinação de 89,6% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®), 0,5% em peso de um modificador de poliepóxido, e 9,9% em peso de um aditivo de enrijecimento foi demonstrada. O modificador de poliepóxido foi poli(etileno- co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) (Lotader® AX8950, Arkema). O aditivo de enrijecimento foi VistamaxxrM 2120 (Exxonmobil). Os polímeros que foram alimentados em uma extrusora co-giratória, de fuso duplo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1.328 milímetros) foram empregados para a composição que foi fabricada por Werner and Pfleiderer Corporation de Ramsey, New Jersey, EUA. A extrusora possuiu 14 zonas, numeradas consecutivamente 1-14 da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas através do alimentador gravimétrico em uma capacidade total de 6,80 kg (15 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina teve 3 aberturas de molde (6 milímetros de diâmetro) que foram separadas por 4 milímetros. Em formação, a resina extrudada foi resfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e formada em pelotas por um pelotizador de Conair. A velocidade do parafuso foi 100 rotações por minuto ("rpm"). As pelotas foram então fornecidas a uma extrusora aquecida a uma temperatura de 220°C. A capacidade da extrusora foi 0,4 gramas por orifício por minuto (em um pacote de fiação de 16 orifícios por polegada). A fusão foi extrudada através do pacote de fiação para formar fibras contínuas que foram em seguida passadas por choque térmico (quenched) usando ar forçado fornecido por um insuflador em temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram então estiradas em um rolete em uma velocidade de 500 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 387. As fibras não puderam ser coletadas.

EXEMPLO 15

[00106] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 14, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 225°C e a velocidade do rolete foi 750 m/min. As fibras não puderam ser coletadas.

EXEMPLO 16

[00107] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 14, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 230°C e a velocidade do rolete foi 1.500 m/min. As fibras não puderam ser coletadas.

EXEMPLO 17

[00108] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 14, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 235°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 18

[00109] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 14, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 240°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 19

[00110] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 14, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 245°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 2.800 m/min.

EXEMPLO 20

[00111] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 14, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 250°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 2.900 m/min.

[00112] Dez (10) amostras foram feitas de acordo com Exemplos 17- 20 e em seguida testadas quanto à tenacidade e alongamento. Os resultados (média) são apresentados abaixo.Tabela 3: Propriedades de Fibra para os Exemplos 17-20

EXEMPLO 21

[00113] A capacidade de formar fibras de uma combinação de 88,7% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®), 1,5% em peso de um modificador de poliepóxido, e 9,8% em peso de um aditivo de enrijecimento foi demonstrada. O modificador de poliepóxido foi poli(etileno- co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) (Lotader® AX8950, Arkema). O aditivo de enrijecimento foi VistamaxxTM 2120 (Exxonmobil). Os polímeros que foram alimentados em uma extrusora co-giratória, de fuso duplo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1.328 milímetros) foram empregados para a composição que foi fabricada por Werner and Pfleiderer Corporation de Ramsey, New Jersey, EUA. A extrusora possuiu 14 zonas, numeradas consecutivamente 1 -14 da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas através de do alimentador gravimétrico em uma capacidade total de 6,80 Kg (15 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina teve 3 aberturas de molde (6 milímetros de diâmetro) que foram separados por 4 milímetros. Em formação, a resina extrudada foi resfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e formada em pelotas por um pelotizador Conair. A velocidade do parafuso foi 100 rotações por minuto ("rpm"). As pelotas foram então fornecidas a uma extrusora aquecida a uma temperatura de 220°C. A capacidade da extrusora foi 0,4 gramas por orifício por minuto (em um pacote de fiação de 16 orifícios por polegada). A fusão foi extrudada através do pacote de fiação para formar fibras contínuas que foram em seguida passadas por choque térmico (quenched) usando ar forçado fornecido por um insuflados em temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram então estiradas em um rolete em uma velocidade de 500 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 387. As fibras não puderam ser coletadas.

EXEMPLO 22

[00114] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 21, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 225°C e a velocidade do rolete foi 1.200 m/min. As fibras não puderam ser coletadas.

EXEMPLO 23

[00115] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 21, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 230°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 2.400 m/min.

EXEMPLO 24

[00116] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 21, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi. 235°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 25

[00117] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 21, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 240°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 26

[00118] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 21, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 245°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 27

[00119] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 21, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 250°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 2.800 m/min.

[00120] Dez (10) amostras foram feitas de acordo com os Exemplos 23-27 e em seguida .testadas quanto à tenacidade e alongamento. Os resultados (média) são apresentados abaixo.Tabela 4: Propriedades de Fibra para os Exemplos 23-27

EXEMPLO 28

[00121] A capacidade para formar fibras de uma combinação de 87,8% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks0), 2,4% em peso de um modificador de poliepóxido, e 9,8% em peso de um aditivo de enrijecimento foi demonstrada. O modificador de poliepóxido foi poli(etileno- co-acrilato de metil-co-metacrilato de glicidila) (Lotader® AX8950, Arkema). O aditivo de enrijecimento foi VistamaxxTM 2120 (Exxonmobil). Os polímeros que foram alimentados em uma extrusora co-giratória, de fuso duplo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1.328 milímetros) foram empregados para a composição que foi fabricada por Werner and Pfleiderer Corporation de Ramsey, New Jersey, EUA. A extrusora possuiu 14 zonas, numeradas consecutivamente 1-14 da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas através do alimentador gravimétrico em uma capacidade total de 6,80 Kg (15 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina teve 3 aberturas de molde (6 milímetros de diâmetro) que foram separados por 4 milímetros. Em formação, a resina extrudada foi resfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e formada em pelotas por um pelotizador Conair. A velocidade do parafuso foi 100 rotações por minuto ("rpm"). As pelotas foram então fornecidas a uma extrusora aquecida a uma temperatura de 220°C. A capacidade da extrusora foi 0,4 gramas por orifício por minuto (em um pacote de fiação de 16 orifícios por polegada). A fusão foi extrudada através do pacote de fiação para formar fibras contínuas que foram em seguida passadas por choque térmico (quenched) usando ar forçado fornecido por um insuflador em temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram então estiradas em um rolete em uma velocidade de 1.300 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 387. As fibras não puderam ser coletadas.

EXEMPLO 29

[00122] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 28, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 225°C e a velocidade do rolete foi 1.500 m/min. As fibras não puderam ser coletadas.

EXEMPLO 30

[00123] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 28, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 230°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 31

[00124] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 28, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 235°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 2.900 m/min.

EXEMPLO 32

[00125] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 28, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 240°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 33

[00126] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 28, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 245°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 34

[00127] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 28, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 250°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 2.800 m/min.

[00128] Dez (10) amostras foram feitas de acordo com Exemplos 30- 34 e em seguida testadas quanto à tenacidade e alongamento. Os resultados (média) são apresentados abaixo.Tabela 5: Propriedades de Fibra para os Exemplos 30-34

EXEMPLO 35

[00129] A capacidade de formar fibras de uma combinação de 88,7% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks@), 1,5% em peso de um modificador de poliepóxido, e 9,8% em peso de um aditivo de enrijecimento foi demonstrada. O modificador de poliepóxido foi poli(etileno- co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) (Lotader® AX8950, Arkema). O aditivo de enrijecimento foi VistamaxxTM 2120 (Exxonmobil). Os polímeros que foram alimentados em uma extrusora co-giratória, de fuso duplo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1.328 milímetros) foram empregados para a composição que foi fabricada por Werner and Pfleiderer Corporation de Ramsey, New Jersey, EUA. A extrusora possuiu 14 zonas, numeradas consecutivamente 1-14 da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas através de alimentador gravimétrico em uma capacidade total de 6,80 Kg (15 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina teve 3 aberturas de molde (6 milímetros de diâmetro) que foram separadas por 4 milímetros. Em formação, a resina extrudada foi resfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e formada em pelotas por um pelotizador Conair. A velocidade do parafuso foi 200 rotações por minuto ("rpm"). As pelotas foram então fornecidas a uma extrusora aquecida a uma temperatura de 220°C. A capacidade da extrusora foi 0,4 gramas por orifício por minuto (em um pacote de fiação de 16 orifícios por polegada). A fusão foi extrudada através do pacote de fiação para formar fibras contínuas que foram em seguida passadas por choque térmico (quenched) usando ar forçado fornecido por um insuflador em temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram então estiradas em um rolete em uma velocidade de 2.000 metros por minuto ('m/min"). A relação de estiramento resultante foi 1.547. As fibras foram coletadas e em seguida o rolete foi aumentado para 3.000 m/min.

EXEMPLO 36

[00130] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 35, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 230°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 37

[00131] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 35, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 235°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 38

[00132] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 35, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 240°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 39

[00133] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 35, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 245°C e avelocidade do rolete foi 2.000 m/min.

EXEMPLO 40

[00134] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 35, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 250°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 41

[00135] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 35, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 255°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

[00136] Dez (10) amostras foram feitas de acordo com Exemplos 35- 41 e em seguida testadas quanto à tenacidade e alongamento. Os resultados (médio) são apresentados abaixo.Tabela 6: Propriedades de Fibra para os Exemplos 35-41

EXEMPLO 42

[00137] As fibras feitas de uma combinação de 88,7% em peso de poli(ácido láctico). (PLA 6201D, Natureworks®), 9,8% em peso de um aditivo de enrijecimento, e 1,5% em peso de um modificador de poliepóxido foram também empregadas. O modificador de poliepóxido foi poli(etileno-co- acrilato de metila-cometacrilato de glicidila) (Lotader® AX8950, Arkema). O aditivo de enrijecimento foi PP 3155 (Exxonmobil), um homopolímero de polipropileno. Os polímeros foram alimentados em uma extrusora cogiratória, de fuso duplo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1.328 milímetros) foram empregados para a composição que foi fabricada por Werner and Pfleiderer Corporation de Ramsey, New Jersey, EUA. A extrusora possuiu 14 zonas, numeradas consecutivamente 1-14 da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas através de alimentador gravimétrico em uma capacidade total de 6,80 Kg (15 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina teve 3 aberturas de molde (6 milímetros de diâmetro) que foram separados por 4 milímetros. Em formação, a resina extrudada foi resfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e formada em pelotas por um pelotizador Conair. A velocidade do parafuso foi 100 rotações por minuto ("rpm"). As pelotas foram então fornecidas a uma extrusora aquecida a uma temperatura de 230°C. A capacidade da extrusora foi 0,4 gramas por orifício por minuto (em um pacote de fiação de 16 orifícios por polegada). A fusão foi extrudada através do pacote de fiação para formar fibras contínuas que foram em seguida passadas por choque térmico (quenched) usando ar forçado fornecido por um insuflador em temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram então estiradas em um rolete em uma velocidade de 2.000 metros por minuto ("m/min"). As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 43

[00138] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 42, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 235°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

EXEMPLO 44

[00139] As fibras foram formadas como descrito nc Exemplo 42, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 240°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e as fibras foram giradas até 3.000 m/min.

[00140] Dez (10) amostras foram feitas de acordo com Exemplos 42- 44 e em seguida testadas quanto à tenacidade e alongamento. Os resultados (média) são apresentados abaixo.Tabela 7: Propriedades de Fibra para os Exemplos 42-44

EXEMPLO 45

[00141] A capacidade de formar fibras de uma combinação de 89,25% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks0), 0,75% em peso de um modificador de poliepóxido, e 10% em peso de um aditivo de enrijecimento foi demonstrada. O modificador de poliepóxido foi poli(etileno- co-acrilato de metilaco-metacrilato de glicidila) (Lotader® AX8900, Arkema). O aditivo de enrijecimento foi PP 3155 (Exxon-Mobil), um homopolímero de polipropileno. Os polímeros que foram alimentados em uma extrusora co-giratória, de fuso duplo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1.328 milímetros) foram empregados para a composição que foi fabricada por Werner and Pfleiderer Corporation de Ramsey, New Jersey, EUA. A extrusora possuiu 14 zonas, numeradas consecutivamente 1-14 da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas através de alimentador gravimétrico em uma capacidade total de 6,80 Kg (15 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina teve 3 aberturas de molde (6 milímetros de diâmetro) que foram separados por 4 milímetros. Em formação, a resina extrudada foi resfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e formada em pelotas por um pelotizador Conair. A velocidade do parafuso foi 200 rotações por minuto ("rpm"). Em formação, a resina extrudada foi resfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e formada em pelotas. As pelotas foram então fornecidas a uma extrusora aquecida a uma temperatura de 240°C. A capacidade da extrusora foi 0,4 gramas por orifício por minuto (em um pacote de fiação de 16 orifícios por polegada). A fusão foi extrudada através do pacote de fiação para formar fibras contínuas que foram em seguida passadas por choque térmico (quenched) usando ar forçado fornecido por um insuflador em temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram então estiradas em um rolete em uma velocidade de 2.000 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi 1.547. As fibras foram coletadas e em seguida o rolete foi aumentado para 3.000 m/min. A capacidade da extrusora foi então diminuída para 0,28 gramas por orifício por minuto e as fibras foram estiradas sobre um rolete em 3.000 m/min resultando em uma relação de estiramento de 3.320.

EXEMPLO 46

[00142] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 45, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 245°C e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras não foram coletadas.

EXEMPLO 47

[00143] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 45, exceto que a temperatura na qual as fibras foram extrudadas foi 250°C e a velocidade do.rolete foi 2.000 m/min. As fibras não foram coletadas.

EXEMPLO 48

[00144] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 45, exceto que a concentração de LotaderTM AX8900 foi 0,5% e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e fiadas até 3.000 m/min em uma capacidade de 0,16 gramas per orifício por minuto resultando em uma relação de estiramento de 5.810.

EXEMPLO 49

[00145] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 45, exceto que a concentração de polipropileno foi 2,5% e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min. As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e fiadas até 3.000 m/min em uma capacidade de 0,24 gramas por orifício por minuto resultando em uma relação de estiramento de 3.873. Antes da formação das fibras, microscopia eletrônica de transmissão ("TEM") foi também empregada para visualizar a combinação. Uma imagem da combinação em 10.000x é mostrada na Figura 3. Como mostrado, a combinação contém uma pluralidade de domínios nano-dimensionados de Lotader® AX 8900 como evidenciados pelas áreas escuras menores e também uma pluralidade de domínios micro- dimensionados de polipropileno como evidenciado pelas áreas escuras maiores.

EXEMPLO 50

[00146] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 45, exceto que um modificador de poliepóxido foi CESA Extend 8478 (Clariant Corporation, 10% de BASF Joncryl/m ADR 4368 reduzido em Natureworks PLA 6201D) e a concentração de CESA foi 0,5% em peso e a velocidade do rolete foi 2.000 m/min resultando em uma relação de estiramento de 1.549. As fibras não foram coletadas.

[00147] Antes da formação das fibras, microscopia eletrônica de transmissão ("TEM") foi também empregada para visualizar a combinação. Umà imagem da combinação em 10.000X é mostrada na Figura 4. Como mostrado, a combinação contém uma pluralidade de domínios grandes como evidenciado pelas áreas escuras. Dez (10) amostras de fibra foram também feitas de acordo com os Exemplos 45, 48, e 49. e em seguida testadas quanto à tenacidade e alongamento. Os resultados (média) são apresentados abaixo. Tabela 8: Propriedades de Fibra para os Exemplos 45 e 48-49

EXEMPLO 51

[00148] A capacidade de formar fibras de uma combinação de 98,5% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®), 1,5% em peso de um modificador de poliepóxido. O modificador de poliepóxido foi poli(etileno-co-acrilato de metila-co-metacrilato de glicidila) (Lotader® AX8900, Arkema). Os polímeros que foram alimentados em uma extrusora co-giratória, de fuso duplo (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1.328 milímetros) foram empregados para a composição que foi fabricada por Werner and Pfleiderer Corporation de Ramsey, New Jersey, EUA. A extrusora possuiu 14 zonas, numeradas consecutivamente 1-14 da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas através de alimentador gravimétrico em uma capacidade total de 6,80 Kg (15 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina teve 3 aberturas de molde (6 milímetros de diâmetro) que foram separadas por 4 milímetros. Em formação, a resina extrudada foi resfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e formada em pelotas por um pelotizador Conair. A velocidade do parafuso foi de 200 rotações por minuto ("rpm"). Em formação, a resina extrudada foi resfriada em uma correia transportadora resfriada por ventilador e formada em pelotas. As pelotas foram então fornecidas a uma extrusora aquecida a uma temperatura de 240°C. A capacidade da extrusora foi de 0,4 gramas por orifício por minuto (em um pacote de fiação de 16 orifícios por polegada). A fusão foi extrudada através do pacote de fiação para formar fibras contínuas que foram em seguida passadas por choque téLmico (quenched) usando ar forçado fornecido por um insuflador em temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram então estiradas em um rolete em uma velocidade de 2.000 metros por minuto ("m/min"). A relação de estiramento resultante foi de 1.547. As fibras não foram coletadas, porém, o rolete foi aumentado para 3.000 m/min. A capacidade da extrusora foi então diminuída para 0,28 gramas por orifício por minuto e as fibras foram estiradas sobre um rolete a 3.000 m/min resultando em uma relação de estiramento de 3.320.

[00149] Antes da formação das fibras, microscopia eletrônica de transmissão ("TEM") foi também empregada para visualizar a combinação. Uma imagem da combinação em 10.000X é mostrada na Figura 5. Como mostrado, a combinação contém uma pluralidade de domínios nano- dimensionados de Lotader® AX 8900 como evidenciado pelas áreas escuras menores.

EXEMPLO 52

[00150] As fibras foram formadas como descrito no Exemplo 51, exceto que a concentração de Lotader® AX8900 foi de 0,5% e a velocidade do rolete foi de 2.000 m/min.

[00151] As fibras foram coletadas em 2.000 m/min e fiadas até 3.000 m/min em uma capacidade de 0,16 gramas por orifício por minuto resultando em uma relação de estiramento de 5.810. Dez (10) amostras foram preparadas de acordo com Exemplo 52 e em seguida testadas quanto à tenacidade e alongamento. Os resultados (média) são apresentados abaixo.Tabela 9: Propriedades de Fibra para o Exemplo 52

EXEMPLO 53

[00152] A capacidade para formar as tramas de spunbond a partir de fibras feitas de uma combinação de 88,7% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®), 9,8% em peso PP3155 (Exxon-Mobil) e 1,5% em peso de um modificador de poliepóxido. O modificador de poliepóxido foi poli(etileno-co-acrilato de metilaco-metacrilato de glicidila) (Lotader® AX8950, Arkema). Os polímeros foram alimentados em uma extrusora co- giratória, de entrelaçamento, de fuso duplo (64 mm, 2.240 mm em comprimento). A extrusora possuiu 8 zonas, numeradas consecutivamente 1-8 da tremonha de alimentação para o molde. O primeiro tambor No. 1 recebeu as resinas através de alimentador gravimétrico em uma capacidade total de 249,48 Kg (550 libras) por hora. O molde usado para extrudar a resina tinha 24 aberturas de molde (3 milímetros de diâmetro). Em formação, a resina extrudada foi resfriada em água e pelotizada usando um pelotizador Gala Underwater. A velocidade do parafuso foi de 350 rotações por minuto ("rpm"). As pelotas foram então fornecidas a uma extrusora aquecida a uma temperatura de 240°C. A capacidade da extrusora foi 0,7 gramas por orifício por minuto (abertura de 0,6 mm, em um pacote de fiação de 100 orifícios por polegada). A fusão foi extrudada através do pacote de fiação para formar fibras contínuas que foram em seguida passadas por choque térmico (quenched) usando ar forçado fornecido por um insuflador em temperatura de 25°C. As fibras contínuas foram em seguida mecanicamente estiradas usando uma unidade de estiramento de fibra e depositadas sobre um fio de formação móvel em uma velocidade de estiramento de 4.600 metros por minuto resultando e uma relação de estiramento de 2.025. As fibras foram em seguida termicamente ligadas para formar uma trama de spunbond contínua usando um rolo de calandra aquecido. A trama resultante foi coletada em um bobinador e avaliada.

EXEMPLO 54

[00153] As tramas de spunbond foram formadas como descrito no Exemplo 53, exceto que uma combinação de polímero foi um PLA plastificado consistindo em 92% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®), 2% em peso de Pluriol WI-285 (BASF), 2,7% em peso de Carbowax 8000 (Dow) e 3,3% em peso de Fusabond MD-353D (DuPont) e a velocidade de estiramento foi de 3.200 m/min resultando em uma relação de estiramento de 1.410. As tramas resultantes foram coletadas no bobinador para avaliação.

EXEMPLO 55

[00154] As tramas de spunbond foram formadas como descrito no Exemplo 53, exceto que tua polímero foi 100% em peso de poli(ácido láctico) (PLA 6201D, Natureworks®), que não foi combinado e a velocidade de estiramento foi 3.400 m/min (0,35 mm de abertura em pacotes de 100 orifícios por polegada) resultando em uma relação de estiramento de 509. As tramas resultantes foram coletadas no bobinador para avaliação.

[00155] Dez (10) amostras foram feitas de acordo com Exemplos 53- 55 e em seguida testadas quanto à resistência à tração e alongamento tanto na direção da máquina (MD) quanto nas direções transversais (CD) da trama. Os resultados (média) são apresentados abaixo. As resistências à tração foram normalizadas para a gramatura por ser responsável pelas diferenças na gramatura.Tabela 10: Propriedades de Fibra para os Exemplos 53-55

[00156] 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. Método para formar uma fibra de poli(ácido láctico), caracterizado por compreender: combinar por fusão um poli(ácido láctico) com um modificador de poliepóxido e um aditivo de enrijecimento polimérico para formar uma composição termoplástica, em que a combinação por fusão ocorre em uma temperatura acima do ponto de fusão do poli(ácido láctico) e abaixo da temperatura de 230°C, o modificador de poliepóxido tendo um peso molecular numérico médio de 7.500 a 250.000 gramas por mol, em que a quantidade do modificador de poliepóxido é de 0,01% em peso a 10% em peso, com base no peso do poli(ácido láctico); a seguir, extrudar a composição termoplástica em uma temperatura acima de 230°C para facilitar a reação do modificador de poliepóxido com o poli(ácido láctico); e passar a composição reagida através de um molde para formar uma fibra; em que o aditivo de enrijecimento polimérico é uma poliolefina.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o modificador de poliepóxido inclui um componente monomérico (met)acrílico epóxi-funcional, tal como acrilato de glicidila, metacrilato de glicidila, ou uma combinação dos mesmos, preferencialmente em que o modificador de poliepóxido é um copolímero que inclui o componente monomérico de ácido (met)acrílico epóxi-funcional e um componente monomérico adicional, preferencialmente em que o componente monomérico adicional inclui um monômero de α-olefina, preferencialmente em que o copolímero também compreende um componente monomérico (met)acrílico o qual carece de um grupo epóxi.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o modificador de poliepóxido é poli(etileno-co- acrilato de metila-cometacrilato de glicidila).

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o modificador de poliepóxido apresenta um peso molecular numérico médio de 15.000 a 150.000 gramas por mol, e/ou em que o modificador de poliepóxido apresenta um peso equivalente de epóxi de 200 a 10.000 gramas por mol.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o poli(ácido láctico) constitui 70% em peso ou mais da composição termoplástica.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a combinação por fusão ocorre em uma temperatura de 180°C a 220°C e a extrusão da composição termoplástica ocorre em uma temperatura de 235°C a 300°C.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a composição termoplástica apresenta uma temperatura de transição vítrea de 55°C a 65°C.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a composição combinada fundida compreende uma pluralidade de domínios discretos dispersos em uma fase contínua, os domínios discretos contendo o modificador de poliepóxido e a fase contínua contendo poli(ácido láctico), preferencialmente em que os domínios apresentam um tamanho de 10 a 1.000 nanômetros.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o teor de umidade do poli(ácido láctico) antes da combinação por fusão é de 1 a 100 partes por milhão e o teor de umidade da composição termoplástica antes da extrusão é de 100 a 500 ppm.

10. Fibra de poli(ácido láctico), caracterizada por ser formada pelo método conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.

11. Fibra de poli(ácido láctico) apresentando um diâmetro médio de 5 a 25 micrômetros, a fibra compreendendo uma composição termoplástica formada pela reação do poli(ácido láctico) com um modificador de poliepóxido, em que o modificador de poliepóxido inclui um copolímero que contém um componente monomérico (met)acrílico modificado por epóxi e um componente monomérico de olefina, em que a fibra apresenta uma temperatura de transição vítrea de 55°C a 65°C, e exibe um alongamento de pico de 50% ou mais e uma tenacidade de 7,35 a 58,84 mN por denier (0,75 a 6 gramas-força por denier); caracterizada pelo fato de que a composição termoplástica compreende ainda um aditivo de enrijecimento polimérico, em que o aditivo de enrijecimento polimérico é uma poliolefina.

12. Fibra de poli(ácido láctico), de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizada pelo fato de que a fibra exibe um alongamento de pico de 100% a 350% e uma tenacidade de 14,71 a 34,32 mN por DENIER (1,5 a 3,5 gramas-força por denier).

13. Fibra de poli(ácido láctico), de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizada pelo fato de que a composição termoplástica compreende uma pluralidade de domínios discretos dispersos em uma fase contínua, os domínios discretos contendo o modificador de poliepóxido e a fase contínua contendo poli(ácido láctico).

14. Trama não tecida, caracterizada por compreender a fibra conforme definida em qualquer uma das reivindicações 10 a 13.