BR112016002218B1

BR112016002218B1 - Material polimérico anisotrópico

Info

Publication number: BR112016002218B1
Application number: BR112016002218-1A
Authority: BR
Inventors: Vasily A. Topolkaraev; Ryan J. Mceneany; Neil T. Scholl; Mark M. Mleziva
Original assignee: Kimberly-Clark Worldwide, Inc
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2021-12-14

Abstract

MATERIAL POLIMÉRICO ANISOTRÓPICO. Material polimérico que tem propriedades anisotrópicas, tais como propriedades mecânicas (por exemplo, módulo de elasticidade), propriedades térmicas, propriedades da barreira (por exemplo, o quanto deixa a pele respirar), e assim por diante é fornecido. As propriedades anisotrópicas podem ser obtidas para um único material polimérico monolítico através do controle seletivo sobre a maneira em que o material é formado. Por exemplo, uma ou o mais zonas do material polimérico pode ser esticada para criar uma rede original dos poros dentro das zonas esticadas. Entretanto, as zonas do material polimérico que não são submetidas ao mesmo grau de tensão deformante não terão o mesmo volume dos poros e, em alguns casos, podem nem mesmo ter uma rede porosa.

Description

Pedidos Relacionados

[1] O presente pedido reivindica prioridade aos pedidos provisórios U.S. n° de série 61/863.929, depositado em 9 de agosto de 2013, e 61/907.614, depositado em 22 de novembro de 2013, que estão incorporados neste documento em sua totalidade por referência.

Fundamentos da Invenção

[2] Os materiais poliméricos são frequentemente utilizados em vários artigos para fornecer um certo grau de funcionalidade (por exemplo, barreira de propriedades, resistência, isolamento térmico, etc.) que não é facilmente atingível com outros tipos de materiais. Um problema recorrente com estes materiais poliméricos tradicionais de "alta funcionalidade" é que as propriedades alvo são, normalmente, isotrópicas por toda extensão do material. Infelizmente, quando a funcionalidade alvo é somente necessária em determinados locais de um artigo, o uso de um material polimérico isotrópico pode impactar negativamente outras propriedades. Uma indústria na qual o problema de materiais isotrópicos altamente funcionais é particularmente evidente é a indústria de roupas. Por exemplo, funcionários do exército e do aparato policial frequentemente necessitam de materiais poliméricos de alta funcionalidade que forneçam boas propriedades de isolamento térmico e de barreira contra a água. Embora os materiais poliméricos que atingem essas propriedades estejam certamente disponíveis, sua natureza isotrópica pode torná-los excessivamente rígidos e volumosos. Outro exemplo em que a natureza isotrópica do material polimérico é problemática está na indústria de construção. Por exemplo, as tubulações fluídicas são frequentemente formadas de materiais poliméricos que são rígidos na natureza para fornecer resistência e robustez durante a vida útil da tubulação. Um dos problemas comuns com esses materiais rígidos, entretanto, é que é difícil manipulá-los em formas ou sentidos diferentes, como frequentemente é necessário durante a instalação. Com os componentes atualmente disponíveis, o usuário deve incorporar múltiplos segmentos e conectores de tubulação para criar um caminho angulado.

[3] Assim, existe uma necessidade atualmente de um material polimérico anisotrópico que possa ser seletivamente fornecido com a funcionalidade desejada naquelas áreas em que este é mais necessário.

Sumário da Invenção

[4] Em conformidade com uma modalidade da presente invenção, um material polimérico é divulgado. O material polimérico é formado a partir de uma composição termoplástica contendo uma fase contínua que inclui um polímero matriz. Um aditivo de microinclusão e um aditivo de nanoinclusão são dispersos dentro da fase contínua na forma de domínios discretos. O material polimérico define uma primeira zona que é contígua a uma segunda zona, na qual uma rede porosa é formada dentro da primeira zona, tal que a primeira zona exibe um volume maior de poros do que a segunda zona.

[5] Outras características e aspectos da presente invenção são discutidos com mais detalhes abaixo.

Breve Descrição das Figuras

[6] Uma divulgação completa e esclarecedora da presente invenção, incluindo o seu melhor modo, direcionada aos versados na técnica, é estabelecida mais particularmente no restante do relatório descritivo, que faz referência às figuras anexas, nas quais:

[7] a Fig. 1 ilustra esquematicamente uma modalidade do material polimérico anisotrópico da presente invenção;

[8] a Fig. 2 ilustra esquematicamente uma outra modalidade do material polimérico anisotrópico da presente invenção;

[9] as Figs. 3-4 ilustram uma modalidade de um dispositivo de estampagem que pode ser empregado para formar o material anisotrópico da presente invenção, no qual a Fig. 3 mostra o dispositivo antes da estampagem, e a Fig. 4 mostra o dispositivo após a estampagem;

[10] a Fig. 5 ilustra uma modalidade de um dispositivo de gravação em relevo que pode ser empregado para formar o material anisotrópico da presente invenção;

[11] as Figs. 6-7 são microfotografias MEV da película não esticada do Exemplo 1, onde a película foi cortada perpendicularmente ao sentido da máquina na Fig. 6 e paralelamente ao sentido da máquina na Fig. 7; e

[12] as Figs. 8-9 são microfotografias MEV da película esticada do Exemplo 1 (a película foi cortada paralelamente à orientação do sentido da máquina);

[13] as Figs. 10-11 são microfotografias MEV da película não esticada do Exemplo 2, onde a película foi cortada perpendicularmente ao sentido da máquina na Fig. 10 e paralelamente ao sentido da máquina na Fig. 11; e

[14] as Figs. 12-13 são microfotografias MEV da película esticada do Exemplo 2 (a película foi cortada paralelamente à orientação do sentido da máquina).

[15] O uso repetido de caracteres de referência no presente relatório descritivo e nas figuras destina-se a representar características ou elementos iguais ou análogos da invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Representativas

[16] Será feita agora referência detalhada a diversas modalidades da invenção, cujos um ou mais exemplos são definidos abaixo. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção, não de limitação da invenção. Na verdade, estará evidente aos versados na técnica que várias modificações e variações podem ser feitas na presente invenção sem se afastar do escopo ou do espírito 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. Assim, pretende-se que a presente invenção abranja tais modificações e variações que estejam dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.

[17] De forma geral, a presente invenção é direcionada a um material polimérico que tem propriedades anisotrópicas, tais como propriedades mecânicas (por exemplo, módulo de elasticidade), propriedades térmicas, propriedades de barreira (por exemplo, respirabilidade), e assim por diante. As propriedades anisotrópicas podem ser obtidas para um único material polimérico monolítico através do controle seletivo sobre a maneira em que o material é formado. Mais particularmente, o material polimérico é formado a partir de uma composição termoplástica que contém uma fase contínua que inclui um polímero matriz, aditivo de microinclusão e aditivo de nanoinclusão. Os aditivos podem ser selecionados para que eles tenham um módulo elástico diferente do polímero matriz. Desta forma, os aditivos de microinclusão e nanoinclusão podem ser tornar dispersos dentro da fase contínua como domínios discretos de fase em microescala e em nanoescala, respectivamente. Quando submetidas a uma tensão deformante, regiões de cisalhamento localizado intensivo e/ou regiões de intensidade de tensão (por exemplo, tensão normal) podem se formar perto dos domínios de fase discretos em microescala como resultado de concentrações de tensão que surgem da incompatibilidade dos materiais. Estas regiões de intensidade de cisalhamento e/ou de tensão podem causar um descolamento inicial na matriz do polímero adjacente aos domínios em microescala. Notavelmente, no entanto, as regiões de intensidade de cisalhamento e/ou de tensão localizadas também podem ser criadas próximas aos domínios de fase discretos em nanoescala que se sobrepõem às regiões em microescala. Tais regiões de intensidade de cisalhamento e/ou de tensão sobrepostas fazem ainda mais com que o descolamento ocorra na matriz do polímero, criando, desse modo, um número substancial de nanoporos adjacentes aos domínios em nanoescala e/ou aos domínios em microescala.

[18] Através de tal composição termoplástica única, os presentes inventores descobriram que uma ou mais zonas do material polimérico podem ser deformadas para criar uma rede única de poros dentro da(s) zona(s) deformada(s). Entretanto, as zonas do material polimérico que não são submetidas ao mesmo grau de tensão deformante não terão o mesmo volume do poros e, em alguns casos, podem nem mesmo ter uma rede porosa. Desse modo, pode ser formado um material polimérico que contenha múltiplas zonas, uma ou mais das quais (por exemplo, “primeiras zonas”) tenham um determinado grau de porosidade e uma ou mais das quais (por exemplo, “segundas zonas”) tenham um grau menor de porosidade. Normalmente, pelo menos uma das primeiras zonas é contígua a, pelo menos, a uma das segundas zonas. Não obstante, a configuração, forma e/ou o tamanho específicos das primeiras e segundas zonas não são essenciais e geralmente dependem da aplicação e propriedades específicas. Para fins de exemplificação, a Fig. 1 mostra uma modalidade específica de um material polimérico 10 em que uma primeira zona 12 é disposta entre e contígua às segundas zonas 14. A Fig. 2 mostra ainda outra modalidade de um material polimérico 110 em que uma segunda zona 114 é disposta entre e contígua às primeiras zonas 112.

[19] Independentemente da configuração específica, o volume percentual médio ocupado pelos poros dentro de um dado volume de unidade do material na primeira zona é normalmente maior que aquele da(s) segunda(s) zona(s). Por exemplo, o volume médio de poros dentro da(s) primeira(s) zonas(s) pode ser de cerca de 15% a cerca de 80% por cm 3, em algumas modalidades de cerca de 20% a cerca de 70%, e em algumas modalidades, de cerca de 30% a cerca de 60% por centímetro cúbico do material. Comparativamente, o material dentro da(s) segunda(s) zona(s) pode não ter poros ou, pelo menos, ter um volume de poros baixo, tal como menos de 15%, e em algumas modalidades, de 0% a cerca de 10%. Devido à rede porosa, o material polimérico dentro da primeira zona pode também ter uma densidade relativamente baixa em comparação à(s) segunda(s) zona(s), o que pode permitir que partes seletivas do material sejam mais leves. A proporção entre densidade dentro da primeira zona e densidade dentro da(s) segunda(s) zona(s) pode ser cerca de 0,1 a cerca de 0,95, em algumas modalidades de cerca de 0,2 a cerca de 0,9, e em algumas modalidades, de cerca de 0,3 a cerca de 0,8. Por exemplo, a densidade dentro da primeira zona pode ser cerca de 1,2 gramas por centímetro cúbico (“g/cm3”) ou o menos, em algumas modalidades, de cerca de 1,0 g/cm3 ou menos, em algumas modalidades, de cerca de 0,2 g/cm3 a cerca de 0,8 g/cm3, e em algumas modalidades, de cerca de 0,1 g/cm3 a cerca de 0,5 g/cm3, enquanto a densidade dentro da(s) segunda(s) zona(s) pode ser maior que cerca de 0,8 g/cm3, em algumas modalidades maior que cerca de 1,0 g/cm3, e em algumas modalidades, maior do que cerca de 1,2 g/cm3.

[20] Devido aos diferentes graus de porosidade que podem seletivamente ser obtidos na presente invenção, o material polimérico resultante pode exibir propriedades anisotrópicas dentro das primeiras e segundas zonas, o que pode permitir que partes do material polimérico forneçam funcionalidade seletiva nos locais onde são mais necessárias. Naturalmente, a natureza dessas propriedades e do grau em que diferem pode variar dependendo do uso desejado do material.

[21] Em determinadas modalidades, por exemplo, a primeira zona pode(m) ser geralmente permeável(is) aos vapores de água, como caracterizado por uma taxa de transmissão de vapor d'água relativamente alta (“WVTR”), em comparação à(s) segunda(s) zona(s). A proporção entre WVTR dentro da primeira zona e WVTR dentro da segunda zona pode ser cerca de 0,1 a cerca de 0,95, em algumas modalidades de cerca de 0,2 a cerca de 0,9, e em algumas modalidades, de cerca de 0,3 a cerca de 0,8. Por exemplo, o material polimérico dentro da primeira zona pode exibir uma WVTR de cerca de 500 g/m2-24 horas, em algumas modalidades de cerca de 1.000 g/m2-24 horas, em algumas modalidades de cerca de 3.000 g/m a cerca de 15.000g/m2-24 horas, enquanto a WVTR dentro da(s) segunda(s) zona(s) pode ser menos do que 500 g/m 2- 24 horas, tal como determinado de acordo com ASTM E96/96M-12, Procedimento B ou Procedimento de Teste INDA IST-70.4 (01).

[22] Como indicado acima, a sobreposição das regiões de intensidade de cisalhamento e/ou de tensão criadas durante a deformação pode resultar na formação de poros adjacentes aos domínios em nanoescala e/ou domínios em microescala. Devido à natureza única do material e da maneira que é formado, os poros podem tornar-se distribuídos dentro de áreas de faixas alternadas, entre as quais arestas da matriz do polímero estão localizadas que se estendem geralmente perpendicular ao sentido da deformação. As arestas podem permanecer relativamente sem cavidades e rígidas. Entretanto, a matriz do polímero também pode formar pontes nas áreas de faixas que permanecem flexíveis por natureza devido à concentração elevada dos poros nelas. A combinação destas características pode resultar em um material que tenha a integridade estrutural devido à presença das arestas rígidas, contudo também capaz de flexionar e de dissipar a energia devido à presença das pontes relativamente flexíveis. Entre outras coisas, isto realça a flexibilidade do material polimérico dentro da primeira zona e permite que ele, por exemplo, conforme-se seletivamente à forma de uma parte do corpo. A flexibilidade reforçada da primeira zona em comparação à(s) segunda(s) zona(s) pode ser tal que a proporção entre o módulo dentro da primeira zona e o módulo dentro da(s) segunda(s) zona(s) pode ser de cerca de 0,1 a cerca de 0,95, em algumas modalidades de cerca de 0,2 a cerca de 0,9, e em algumas modalidades, de cerca de 0,3 a cerca de 0,8. Por exemplo, as primeiras zonas podem ter um módulo de elasticidade de cerca de 2400 Megapascals (“MPa”) ou menos, em algumas modalidades, de cerca de 2200 MPa ou menos, em algumas modalidades, de cerca de 50 MPa a cerca de 2000 MPa, e em algumas modalidades, de cerca de 100 MPa a cerca de 1000 MPa, quando o módulo de elasticidade dentro das segundas zonas pode ser maior do que cerca de 1000 MPa, em algumas modalidades maior do que cerca de 1500 MPa, e em algumas modalidades, maior do que cerca de 2400 MPa, tal como determinado de acordo com ASTM D638-10 em 23°C.

[23] Além a melhorar a flexibilidade, a natureza porosa das primeiras zonas pode também ajudar dissipar a energia sob carga e aumentar a força de impacto em ambos impactos de baixa e de alta velocidade. Sem pretender estar limitado pela teoria, por exemplo, acredita- se que quando submetido a uma força de impacto relativamente baixa a média, é possível que se crie uma onda de pressão que se propaga de forma relativamente lenta através do material polimérico. Enquanto a onda prossegue, o material polimérico pode ser comprimido ou deformados de forma reversível e pode amortecer assim uma parte do corpo durante o impacto, ao absorver uma parte da energia de impacto através de deformação interna da estrutura de poros. Durante um impacto de alta velocidade, a força na zona de impacto pode ser bem maior e a onda de pressão resultante pode proceder muito mais rápido. A onda de pressão pode atingir o limite externo do material muito mais rapidamente ou a partir do momento do impacto. Isto pode resultar em uma onda de pressão interna que ocorre numa pressão muito maior, levando a um equilíbrio interno muito mais rápido em maior pressão. Além disso, poros individuais são comprimidos mais rápido do que eles podem aliviar a pressão, se esvaziando nas células adjacentes. Assim, em altas velocidades de impacto, o material polimérico pode ser comprimido de forma não destrutiva apenas tanto quanto a estrutura porosa possa resistir com o aumento concomitante da pressão do ar comprimido dentro do volume de poro. Após o limite de pressão ser atingido, compressão adicional do material polimérico requer deformação destrutiva da estrutura porosa semelhante às espumas de células fechadas rígidas convencionais, exceto que os poros da presente invenção podem ainda recuperar sua forma original. A soma dos efeitos da pressão acima é tornar a primeira zona rígida(s) durante um impacto de alta velocidade, mas ainda capaz de recuperar uma proporção substancial de sua forma original.

[24] Nesta questão, o material polimérico pode seletivamente fornecer um grau elevado de força de impacto. O material dentro das primeiras zonas pode, por exemplo, exibir uma força de impacto Charpy com entalhe relativamente elevada em comparação às segundas zonas tais que a proporção da força de impacto dentro da primeira zona para a da segunda zona pode ser de cerca de 0,1 a cerca de 0,95, em algumas modalidades, de cerca de 0,2 a cerca de 0,9, e em algumas modalidades, de cerca de 0,3 a cerca de 0,8. Por exemplo, a força de impacto Charpy com entalhe dentro da primeira zona pode ser de cerca de 10 quilojoules por metro quadrado (“kJ/m2”) ou mais, em algumas modalidades de cerca de 20 kJ/m2 ou mais, em algumas modalidades de cerca de 35 kJ/m2 ou mais, e em algumas modalidades, de cerca de 45 kJ/m2 a cerca de 100 kJ/m2, enquanto a força de impacto Charpy com entalhe dentro das segunda(s) zona(s) pode ser menor do que 10 kJ/m2, como medido de acordo com ASTM D6110-10 em 23°C. Embora as propriedades mencionadas acima sejam obtidas, os presentes inventores descobriram que outras propriedades mecânicas podem não ser adversamente ser afetadas. Por exemplo, a tensão de ruptura dentro da primeira e da segunda zona pode permanecer dentro da faixa de cerca de 1 a cerca de 80 MPa, e em algumas modalidades, de cerca de 10 a cerca de 65 MPa. Na verdade, em determinadas modalidades, a tensão de ruptura dentro da primeira zona pode realmente aumentar, de modo que seja maior do que aquela da(s) segunda(s) zona(s).

[25] Uma parte substancial dos poros dentro da primeira zona pode também ser de um tamanho em "nanoescala" ("nanoporos"), tais como aqueles com uma dimensão de seção transversal média de cerca de 800 nanômetros ou menos, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 250 nanômetros, e em algumas modalidades, de cerca de 10 a cerca de 100 nanômetros. O termo "dimensão de seção transversal" refere-se geralmente a uma dimensão características (por exemplo, largura ou diâmetro) de um poro, que é substancialmente ortogonal a seu eixo principal (por exemplo, comprimento) e também normalmente ortogonal ao sentido da tensão aplicada durante a estiragem. Tais nanoporos podem, por exemplo, constituir cerca de 15% em volume ou mais, em algumas modalidades cerca de 20% em volume ou mais, em algumas modalidades cerca de 30% em volume a cerca de 100% em volume, e em algumas modalidades, de cerca de 40% em volume a cerca de 90% do volume total de poros no material polimérico.

[26] A presença de um grau tão elevado de nanoporos dentro das primeiras zonas pode mesmo reforçar a natureza anisotrópica do material polimérico. Por exemplo, os nanoporos podem diminuir substancialmente a condutividade térmica dentro da primeira zona, uma vez que menos moléculas de células estão disponíveis dentro de cada poro para colidir e transferir calor. Os valores baixos do condutividade térmica podem também ocorrer nas espessuras relativamente baixas, que podem permitir que o material possua um grau seletivamente maior de flexibilidade e de conformabilidade, bem como reduzir o espaço que ele ocupa em um artigo. Por esta proporção, o material polimérico dentro da primeira zona pode mostrar uma entrada térmica relativamente baixa ( condutividade térmica do material dividida por sua espessura, e é fornecida nas unidades de watts por metro quadrado-kelvins (“W/m2K”)) na comparação com as segundas zonas tais que a proporção de entrada térmica dentro da primeira zona à segunda zona pode ser de cerca de 0,1 a cerca de 0,95, em algumas modalidades de cerca de 0,2 a cerca de 0,9, e em algumas modalidades, de cerca de 0,3 a cerca de 0,8. Por exemplo, o material dentro da primeira zona pode apresentar uma entrada térmica de cerca de 1000 W/m2K ou menos, em algumas modalidades de cerca de 10 a cerca de 800 W/m2K, em algumas modalidades de cerca de 20 a cerca de 500 W/m2K, e em algumas modalidades, de cerca de 40 a cerca de 200 W/m2K, enquanto a entrada térmica dentro da segunda zona pode ser de mais de 1000 W/m2K. A verdadeira espessura do material polimérico dentro da primeira e da segunda zona pode variar, mas geralmente varia entre cerca de 5 micrômetros a cerca de 100 milímetros, em algumas modalidades de cerca de 10 micrômetros a cerca de 50 milímetros, em algumas modalidades de cerca de 200 micrômetros a cerca de 25 milímetros, e em algumas modalidades de cerca de 50 micrômetros a cerca de 5 milímetros.

[27] Serão descritas agora diversas modalidades da presente invenção com mais detalhes. 1. Composto termoplástico A. Matriz polimérica

[28] Tal como indicado acima, a composição termoplástica contém uma fase contínua dentro da qual os aditivos de microinclusão e nanoinclusão encontram-se dispersos. A fase contínua contém um ou mais polímeros matriciais, os quais constituem, tipicamente, cerca de 60% em peso a cerca de 99% em peso, em algumas modalidades de cerca de 75% em peso a cerca de 98% em peso, e em algumas modalidade, de cerca de 80% em peso a cerca de 95% em peso da composição termoplástica. A natureza dos polímero(s) da matriz usados para formar a fase contínua não é essencial e qualquer polímero adequado pode ser usado, tal como poliésteres, poliolefinas, polímeros de estireno, poliamidas, etc. Em certas modalidades, por exemplo, os poliésteres podem ser usados na composição para formar a matriz polimérica. Qualquer um de uma variedade de poliésteres pode ser empregado, de forma geral, tal como poliésteres alifáticos, tais como policaprolactona, poliesteramidas, ácido polilático (PLA) e seus copolímeros, ácido poliglicólico, carbonatos de polialquileno (por exemplo, carbonato de polietileno), copolímeros de poli-3-hidroxibutirato (PHB), poli-3-hidroxivalerato (PHV), poli-3-hidroxibutirato-co-4- hidroxibutirato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato (PHBV), poli-3- hidroxibutirato-co-3-hidroxihexanoato, poli-3-hidroxibutirato-co-3- hidroxioctanoato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxidecanoato, poli-3- hidroxibutirato-co-3-hidroxioctadecanoato, e polímeros alifáticos à base de succinato (por exemplo, succinato de polibutileno, succinato adipato de polibutileno, succinato de polietileno, etc.); copoliésteres alifáticos- aromáticos (por exemplo, tereftalato adipato de polibutileno, tereftalato adipato de polietileno, adipato isoftalato de polietileno, adipato isoftalato de polibutileno, etc.); poliésteres aromáticos (por exemplo, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, etc.); e assim por diante.

[29] Em certos casos, a composição termoplástica pode conter pelo menos um poliéster que é rígido por natureza e, assim, ter uma temperatura de transição vítrea relativamente alta. Por exemplo, a temperatura de transição vítrea ("Tg") pode ser de cerca de 0°C ou mais, em algumas modalidades, cerca de 5°C a 100°C, em algumas modalidades, de cerca de 30°C a cerca de 80°C, e em algumas modalidades, de cerca de 50°C a cerca de 75°C. O poliéster também pode ter uma temperatura de fusão de cerca de 140°C até cerca de 300°C, em algumas modalidades, de cerca de 150°C até cerca de 250°C, e, em algumas modalidades, de cerca de 160°C até cerca de 220°C. A temperatura de fusão pode ser determinada por meio de calorimetria exploratória diferencial (differential scanning calorimetry - “DSC”), de acordo com a norma ASTM D-3417. A temperatura de transição vítrea pode ser determinada pela análise mecânica dinâmica em conformidade com a ASTM E1640-09.

[30] Um poliéster rígido particularmente adequado é o ácido polilático, que pode ser derivado geralmente de unidades monoméricas de qualquer isômero de ácido lático, tal como ácido lático levógiro (“ácido L- lático”), ácido lático dextrógiro (“ácido D-lático”), ácido meso-lático ou combinações dos mesmos. As unidades monoméricas também podem ser formadas por anidridos de qualquer isômero do ácido lático, incluindo L- lactídeo, D-lactídeo, meso-lactídeo ou combinações dos mesmos. Dímeros cíclicos desses ácidos láticos e/ou lactídeos também podem ser empregados. Qualquer método de polimerização conhecido, tal como a policondensação ou polimerização por abertura de anel, pode ser usado para polimerizar o ácido lático. Uma pequena quantidade de um agente de extensão de cadeia (por exemplo, um composto di-isocianato, um composto epóxi ou anidrido ácido) também pode ser empregada. O ácido polilático pode ser um homopolímero ou um copolímero, tal como um que contenha unidades monoméricas derivadas do ácido L-lático e unidades monoméricas derivadas do ácido D-lático. Embora não seja necessária, a taxa do conteúdo de uma das unidades monoméricas derivadas do ácido L-lático e da unidade monomérica derivada do ácido D-lático é preferencialmente de cerca de 85% em mol ou mais, em algumas modalidades, de cerca de 90% em mol ou mais e, em outras modalidades, de cerca de 95% em mol ou mais. Vários ácidos poliláticos, cada um com uma proporção diferente entre a unidade monomérica derivada do ácido L-lático e da unidade monomérica derivada do ácido D-lático, podem ser misturados em qualquer porcentagem aleatória. Claro, o ácido polilático pode ser misturado com outros tipos de polímeros (por exemplo, poliolefinas, poliésteres, etc.).

[31] Em uma modalidade específica, o ácido polilático tem a seguinte estrutura geral:

[32] Um exemplo específico de um polímero de ácido polilático adequado que pode ser usado na presente invenção está comercialmente disponível pela Biomer, Inc. de Krailling, Alemanha, sob o nome BIOMER™ L9000. Outros polímeros de ácido polilático adequados estão comercialmente disponíveis pela Natureworks LLC de Minnetonka, Minnesota (NATUREWORKS®) ou Mitsui Chemical (LACEA™). Ainda outros ácidos poliláticos adequados podem estar descritos nas Patentes U.S. n°s. 4.797.468; 5.470.944; 5.770.682; 5.821.327; 5.880.254; e 6.326.458.

[33] O ácido polilático normalmente tem um número de peso molecular médio (“Mn”) que varia de cerca de 40.000 a cerca de 180.000 gramas por mol, em algumas modalidades, de cerca de 50.000 a cerca de 160.000 gramas por mol e, em algumas modalidades, de cerca de 80.000 a cerca de 120.000 gramas por mol. Da mesma forma, o polímero normalmente também tem um peso molecular ponderal médio (“Mw”) que varia de cerca de 80.000 a cerca de 250.000 gramas por mol, em algumas modalidades, de cerca de 100.000 a cerca de 200.000 gramas por mol e, em algumas modalidades, de cerca de 110.000 a cerca de 160.000 gramas por mol. A proporção entre o peso molecular ponderal médio e o número do peso molecular médio (“Mw/Mn”), isto é, o "índice de polidispersividade", também é relativamente baixo. Por exemplo, o índice de polidispersividade varia normalmente 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 modalidades, de cerca de 1,2 a cerca de 1,8. Os números dos pesos moleculares médio e ponderal médio podem ser determinados por métodos conhecidos aos versados na técnica.

[34] O ácido polilático pode ter também uma viscosidade aparente de cerca de 50 a cerca de 600 Pascal-segundos (Pa^s), em algumas modalidades, de cerca de 100 a cerca de 500 Pa^s e, em algumas modalidades, de cerca de 200 a cerca de 400 Pa^s, conforme determinado numa temperatura de 190°C e uma taxa de cisalhamento de 1000 seg-1. A taxa de fluxo à fusão do ácido polilático (numa base seca) também pode variar de cerca de 0,1 a cerca de 40 gramas por 10 minutos, em algumas modalidades, de cerca de 0,5 a cerca de 20 gramas por 10 minutos, e, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 15 gramas por 10 minutos, determinada numa carga de 2160 gramas e a 190°C.

[35] Alguns tipos de poliéster puro (por exemplo, ácido polilático) podem absorver água do 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 ácido polilático inicial. O teor de umidade pode ser determinado de várias maneiras, conforme é conhecido na técnica, tal como de acordo com ASTM D 7191-05, como descrito abaixo. Uma vez que a presença da água durante o processamento por fusão pode degradar hidroliticamente o poliéster e reduzir seu peso molecular, às vezes é desejado secar o poliéster antes de misturá-lo. Na maioria das modalidades, por exemplo, é desejado que o poliéster tenha um teor de umidade de cerca de 300 partes por milhão ("ppm") ou menos, em algumas modalidades, de cerca de 200 ppm ou menos, em algumas modalidades, de cerca de 1 a cerca de 100 ppm, antes da mistura com os aditivos de microinclusão e nanoinclusão. A secagem do poliéster pode ocorrer, por exemplo, numa 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. B. Aditivo de microinclusão

[36] Tal como utilizado neste documento, o termo "aditivo de microinclusão" refere-se, geralmente, a qualquer material amorfo, cristalino ou semicristalino capaz de ser dispersado no interior da matriz polimérica na forma de domínios discreto de tamanho em microescala. Por exemplo, antes da estiragem, os domínios podem ter uma dimensão de seção transversal média de cerca de 0,05 μm a cerca de 30 μm, em algumas modalidades, de cerca de 0,1 μm a cerca de 25 μm, em algumas modalidades, de cerca de 0,5 μm a cerca de 20 μm, e em algumas modalidades, de cerca de 1 μm a cerca de 10 μm. O termo "dimensão de seção transversal" refere-se geralmente a uma dimensão característica (por exemplo, largura ou diâmetro) de um domínio, que é substancialmente ortogonal a seu eixo principal (por exemplo, comprimento) e também substancialmente ortogonal ao sentido da tensão aplicada durante a estiragem. Embora formados normalmente a partir do aditivo de microinclusão, deve ser entendido que os domínios em microescala também podem ser formados a partir de uma combinação dos aditivos de microinclusão e nanoinclusão e/ou outros componentes da composição.

[37] O aditivo de microinclusão é geralmente polimérico por natureza e possui um peso molecular relativamente alto para ajudar a melhorar a resistência à fusão e estabilidade da composição termoplástica. Normalmente, o polímero de microinclusão pode ser geralmente imiscível com o polímero matriz. Dessa forma, o aditivo pode ser melhor espalhado como os domínios de fase discretos dentro de uma fase contínua do polímero matriz. Os domínios discretos são capazes de absorver energia decorrente de uma força externa, o que aumenta a rigidez e a resistência geral do material resultante. Os domínios podem ter vários formatos diferentes, tais como elípticos, esféricos, cilíndricos, em forma de placa, tubulares, etc. Em uma modalidade, por exemplo, os domínios têm uma forma bastante elíptica. A dimensão física de um domínio individual é, tipicamente, pequena o suficiente para minimizar a propagação de rachaduras através do material polimérico quando da aplicação de tensão externo, mas grande o suficiente para iniciar deformação plástica microscópica e permitir cisalhamento e/ou zonas de intensidade de tensão em e à volta de inclusões de partículas.

[38] Embora os polímeros possam ser imiscíveis, o aditivo de microinclusão pode, no entanto, ser selecionado por ter um parâmetro de solubilidade que seja relativamente semelhante ao do polímero matriz. Isso pode melhorar a compatibilidade interfacial e a interação física dos limites das fases discreta e contínua e, assim, reduzir a probabilidade de ruptura do composto. Nesse aspecto, a proporção entre o parâmetro de solubilidade para o polímero matriz e o do aditivo é normalmente 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 microinclusão 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 MJoules1/2/m3/2, enquanto o ácido polilático pode ter um parâmetro de solubilidade de cerca de 20,5 MJoules1/2/m3/2. O termo “parâmetro de solubilidade”, como usado neste documento, refere-se ao “Parâmetro de Solubilidade de Hildebrand”, que é a raiz quadrada da densidade da energia coesiva e é calculada de acordo com a seguinte equação:

onde: Δ Hv = calor de vaporização R = Constante ideal dos gases T = Temperatura Vm = Volume molecular

[39] Os parâmetros de solubilidade de Hildebrand para diversos polímeros também estão disponíveis pela Solubility Handbook of Plastics, de Wyeych (2004), que está incorporado neste documento por referência.

[40] O aditivo de microinclusão também pode ter uma determinada taxa de fluxo à fusão (ou viscosidade) para garantir que os domínios discretos e os poros resultantes possam ser mantidos adequadamente. Por exemplo, se a taxa de fluxo à fusão do aditivo for muito alta, ele tende a fluir e a se dispersar de forma incontrolável pela fase contínua. Isto resulta em domínios lamelares ou semelhantes a placa ou em estruturas de fase co-contínua que são difíceis de manter e também prováveis de rachar prematuramente. Por outro lado, se a taxa de fluxo à fusão do aditivo for muito baixa, ele tenderá a se aglutinar e formar domínios elípticos muito grandes, que são difíceis de dispersar durante a mistura. Isto poderá provocar uma distribuição irregular do aditivo por toda a fase contínua. Nesse aspecto, os presentes inventores descobriram que a proporção entre a taxa de fluxo à fusão do aditivo de microinclusão e a taxa de fluxo à fusão do polímero matriz é normalmente 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 microinclusão pode, por exemplo, ter uma taxa de fluxo à fusão de cerca de 0,1 a cerca de 250 gramas por 10 minutos, em algumas modalidades, de cerca de 0,5 a cerca de 200 gramas por 10 minutos e, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 150 gramas por 10 minutos, determinada numa carga de 2160 gramas e a 190°C.

[41] Além das propriedades observadas acima, as características mecânicas do aditivo de microinclusão podem também ser selecionadas para alcançar a rede porosa desejada. Por exemplo, quando uma mistura do polímero matriz e do aditivo de microinclusão é aplicada com uma força externa, as concentrações de tensão (por exemplo, incluindo tensão normal ou de cisalhamento) e as zonas de produção de cisalhamento e/ou de plástico podem ser iniciadas ao redor e nos domínios de fase discreta como um resultado das concentrações de tensão que surgem de uma diferença no módulo elástico do aditivo e do polímero matriz. Concentrações maiores de tensão promovem um fluxo plástico localizado mais intenso nos domínios, permitindo que eles se tornem significativamente alongados quando tensões são aplicadas. Esses domínios alongados permitem que a composição apresente um comportamento mais flexível e macio do que o polímero matriz, tal como quando esta é uma resina de poliéster rígida. Para melhorar as concentrações de tensão, o aditivo de microinclusão pode ser selecionado para ter um módulo de elasticidade de Young relativamente baixo, em comparação ao polímero matriz. Por exemplo, a proporção entre o módulo de elasticidade do polímero matriz e o do aditivo é normalmente 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 microinclusão pode, por exemplo, variar de cerca de 2 a cerca de 1000 megapascais (MPa), em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 500 MPa e, em algumas modalidades, de cerca de 10 a cerca de 200 MPa. Por outro lado, o módulo de elasticidade do ácido polilático, por exemplo, é normalmente de cerca de 800 MPa a cerca de 3000 MPa.

[42] Embora uma grande variedade de aditivos de microinclusão possa ser empregada, exemplos especialmente adequados desses aditivos podem incluir polímeros sintéticos, como poliolefinas (por exemplo, polietileno, polipropileno, polibutileno, etc.); copolímeros estirênicos (por exemplo, estireno-butadieno-estireno, estireno-isopreno-estireno, estireno- etileno-propileno-estireno, estireno-etileno-butadieno-estireno, etc.); politetrafluoretilenos; poliésteres (por exemplo, poliéster reciclado, tereftalato de polietileno, etc.); acetatos de polivinila (por exemplo, poli(etileno vinil acetato), acetato de cloreto de polivinila, etc.); álcoois polivinílicos (por exemplo, álcool polivinílico, poli(etileno vinil álcool), etc.); polivinil butiral; resinas acrílicas (por exemplo, poliacrilato, polimetilacrilato, polimetilmetacrilato, etc.); poliamidas (por exemplo, nylon); 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 alta densidade (“HDPE”), polietileno linear de baixa densidade (“LLDPE”), etc.), homopolímeros de propileno (por exemplo, sindiotáticos, atáticos, isotáticos, etc.), copolímeros de propileno e assim por diante.

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

[44] Ainda em outra modalidade, a poliolefina pode ser um copolímero de etileno ou propileno com outra α-olefina, como uma α-olefina C3-C20 ou uma α-olefina C3-C12. Exemplos específicos de α-olefinas adequadas incluem 1-buteno; 3-metil-1-buteno; 3,3-dimetil-1-buteno; 1- penteno; 1-penteno com um ou mais substituintes de metil, etil ou propil; 1- hexeno com um ou mais substituintes de metil, etil ou propil; 1-hepteno com um ou mais substituintes de metil, etil ou propil; 1-octeno com um ou mais substituintes de metil, etil ou propil; 1-noneno com um ou mais substituintes de metil, etil ou propil; 1-deceno substituído por etil, metil ou dimetil; 1- dodeceno; e estireno. Os comonômeros particularmente desejados de α- olefina são 1-buteno, 1-hexeno e 1-octeno. O teor de etileno ou propileno de tais copolímeros pode variar 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 α-olefina pode 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.

[45] Exemplos de copolímeros de olefina para uso na presente invenção incluem copolímeros à base de etileno disponíveis sob a designação de EXACT™, da ExxonMobil Chemical Company de Houston, Texas. Outros copolímeros de etileno adequados estão disponíveis sob a designação de ENGAGE™, AFFINITY™, DOWLEX™ (LLDPE) e ATTANE™ (ULDPE) da Dow Chemical Company de Midland, Michigan. Outros polímeros de etileno adequados são descritos nas Patentes U.S. n°s 4.937.299 para Ewen et al.; 5.218.071 para Tsutsui et al.; 5.272.236 para Lai, et al.; e 5.278.272 para Lai, et al. Copolímeros de propileno adequados também estão comercialmente disponíveis sob as designações de VISTAMAXX™ da ExxonMobil Chemical Co. de Houston, Texas; FINA™ (por exemplo, 8573) da Atofina Chemicals de Feluy, Bélgica; TAFMER™ disponível pela Mitsui Petrochemical Industries; e VERSIFY™, disponível pela Dow Chemical Co. de Midland, Michigan. Homopolímeros de polipropileno adequados podem incluir polipropileno da Exxon Mobil 3155, resinas da Exxon Mobil Achieve™, e resina da Total M3661 PP. Outros exemplos de polímeros de propileno adequados são descritos nas Patentes U.S. n°s 6.500.563 para Datta et al.; 5.539.056 para Yang et al.; e 5.596.052 para Resconi et al.

[46] Uma grande variedade de técnicas conhecidas pode ser empregada, de forma geral, para formar os copolímeros de olefina. Por exemplo, os polímeros de olefina podem ser formados usando um radical livre ou um catalisador de coordenação (por exemplo, Ziegler-Natta). Preferencialmente, o polímero de olefina é formado por um catalisador de coordenação de sítio único, tal como um catalisador metalocênico. Tal sistema de catalisador produz copolímeros de etileno, nos quais o comonômero é distribuído aleatoriamente dentro de uma cadeia molecular e distribuído uniformemente entre as diferentes frações de peso molecular. Poliolefinas catalisadas por metaloceno são descritas, por exemplo, nas Patentes U.S. n°s 5.571.619 para McAlpin et al.; 5.322.728 para Davis et al.; 5.472.775 para Obijeski et al.; 5.272.236 para Lai et al.; e 6.090.325 para Wheat, et al. Exemplos de catalisadores metalocênicos incluem dicloreto de bis(n-butilciclopentadienil)titânio, dicloreto de bis(n- butilciclopentadienil)zircônio, cloreto de bis(ciclopentadienil)escândio, dicloreto de bis(indenil)zircônio, dicloreto de bis(metilciclopentadienil)titânio, dicloreto de bis(metilciclopentadienil)zircônio, cobaltoceno, tricloreto de ciclopentadieniltitânio, ferroceno, dicloreto de hafnoceno, dicloreto de isopropil(ciclopentadienil,-1-flourenil)zircônio, 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 produzidos usando catalisadores metalocênicos normalmente têm uma faixa estreita de peso molecular. Por exemplo, polímeros catalisados por metaloceno podem ter números de polidispersividade (Mw/Mn) abaixo de 4, distribuição controlada de ramificação de cadeia curta e isotaticidade controlada.

[47] Independentemente dos materiais empregados, a porcentagem relativa do aditivo de microinclusão na composição termoplástica é selecionada para atingir as propriedades desejadas sem afetar significativamente as propriedades básicas da composição. Por exemplo, o aditivo de microinclusão é normalmente empregado numa quantidade de cerca de 1% em peso a cerca de 30% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 2% em peso a cerca de 25% em peso e, em algumas modalidades, de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso da composição termoplástica, com base no peso da fase contínua (polímero(s) da matriz). A concentração do aditivo de microinclusão em toda a composição termoplástica pode constituir cerca de 0,1% em peso a cerca de 30% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 0,5% em peso a cerca de 25% em peso e, em algumas modalidades, de cerca de 1% em peso a cerca de 20% em peso. C. Aditivo de nanoinclusão

[48] Como usado neste documento, o termo "aditivo de nanoinclusão" refere-se geralmente a qualquer material amorfo, cristalino ou semicristalino que seja capaz de ser disperso dentro da matriz de polímero na forma de domínios discretos de um tamanho em nanoescala. Por exemplo, antes do estiramento, os domínios podem ter uma dimensão de seção transversal média de cerca de 1 a cerca de 1000 nanômetros, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 800 nanômetros e, em algumas modalidades, de cerca de 10 a cerca de 500 nanômetros, e em algumas modalidades, de cerca de 20 a cerca de 200 nanômetros. Deve ser igualmente compreendido que os domínios em nanoescala podem também ser formados a partir de uma combinação de aditivos de microinclusão e nanoinclusão e/ou outros componentes da composição. Por exemplo, o aditivo de nanoinclusão é normalmente empregado numa quantidade de cerca de 0,05% em peso a cerca de 20% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso e, em algumas modalidades, de cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso da composição termoplástica, com base no peso da fase contínua (polímero(s) da matriz). A concentração do aditivo de nanoinclusão em toda a composição termoplástica pode ser de cerca de 0,01% em peso a cerca de 15% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 0,05% em peso a cerca de 10% em peso e, em algumas modalidades, de cerca de 0,3% em peso a cerca de 6% em peso da composição termoplástica.

[49] O aditivo de nanoinclusão pode ser polimérico por natureza e possuir um peso molecular relativamente alto para ajudar a melhorar a resistência à fusão e estabilidade da composição termoplástica. Para aumentar sua capacidade de se tornar disperso nos domínios em nanoescala, o aditivo de nanoinclusão também pode ser selecionado a partir de materiais que são geralmente compatíveis com o polímero matriz e com o aditivo de microinclusão. Isto pode ser particularmente útil quando o polímero matriz ou o aditivo de microinclusão possui uma fração polar, tal como um poliéster. Um exemplo de tal aditivo de nanoinclusão é uma poliolefina funcionalizada. O composto polar pode, por exemplo, ser fornecido por um ou mais grupos funcionais, e o componente apolar pode ser fornecido por uma olefina. O composto de olefina do aditivo de nanoinclusão pode geralmente ser formado por qualquer monômero de α-olefina ramificado ou linear, oligômero, ou polímero (incluindo copolímeros) derivados de um monômero de olefina, tal como descrito acima.

[50] O grupo funcional do aditivo de nanoinclusão pode ser qualquer grupo, segmento e/ou bloco molecular que forneça um componente polar para a molécula e não seja compatível com o polímero matriz. Exemplos de segmento e/ou blocos moleculares não compatíveis com poliolefina podem incluir acrilatos, estirenos, poliésteres, poliamidas, etc. O grupo funcional pode ter uma natureza iônica e compreender íons metálicos carregados. Grupos funcionais especialmente adequados são anidrido maleico, ácido maleico, ácido fumárico, maleimida, hidrazida do ácido maleico, um produto da reação do anidrido maleico e da diamina, anidrido metilnadico, anidrido dicloromaleico, amida do ácido maleico, etc. As poliolefinas modificadas por anidrido maleico são especialmente adequadas para uso na presente invenção. Essas poliolefinas modificadas são normalmente formadas pelo enxerto de anidrido maleico em um material da estrutura principal polimérica. Essas poliolefinas maleatadas estão disponíveis pela E. I. du Pont de Nemours and Company sob a designação de Fusabond®, tal como a série P (polipropileno modificado quimicamente), série E (polietileno modificado quimicamente), série C (acetato de etileno vinil modificado quimicamente), série A (copolímeros ou terpolímeros de acrilato de etileno modificados quimicamente), ou série N (etileno-propileno, monômero de dieno de etileno-propileno ("EPDM") ou etileno-octeno modificados quimicamente). Alternativamente, as poliolefinas maleatadas também estão disponíveis pela Chemtura Corp. sob a designação de Polybond® e Eastman Chemical Company sob a designação de Eastman série G.

[51] Em certas modalidades, o aditivo de nanoinclusão também pode ser reativo. Um exemplo desse aditivo de nanoinclusão reativo é um poliepóxido que contém, em média, pelo menos dois anéis de axirano por molécula. Sem a intenção de se limitar pela teoria, acredita-se que essas moléculas de poliepóxido podem induzir uma reação do polímero matriz (por exemplo, poliéster) sob determinadas condições, melhorando, desse modo, sua resistência à fusão sem reduzir significativamente a temperatura de transição vítrea. A reação pode envolver a extensão da cadeia, a ramificação de cadeia lateral, enxerto, formação de copolímero, etc. A extensão da cadeia, por exemplo, pode ocorrer por meio de uma variedade de vias reativas diferentes. Por exemplo, o modificador pode permitir uma reação nucleofílica para abertura de anel através de um grupo carboxil terminal de um poliéster (esterificação) ou através de um grupo hidroxila (eterificação). As reações laterais da oxazolina podem ocorrer para formar frações de ésteramida. Através dessas reações, o peso molecular do polímero matriz pode ser aumentado para agir contra a degradação frequentemente durante o processo de fusão. Embora seja desejável induzir uma reação com o polímero matriz conforme descrito acima, os presentes inventores descobriram que muita reação pode provocar a reticulação entre as estruturas principais do polímero. Se essa reticulação foi permitida prosseguir até uma extensão significativa, a mistura do polímero resultante poderá se tornar frágil e difícil de processar em um material com as propriedades desejadas de resistência e alongamento.

[52] Nesse aspecto, os presentes inventores descobriram que poliepóxidos com uma funcionalidade de epóxi relativamente baixa são particularmente eficazes, o que pode ser quantificado por se "peso equivalente em epóxi". O peso equivalente em epóxi reflete a quantidade de resina que contém uma molécula de um grupo epóxi, e pode ser calculado dividindo o peso molecular médio em número do modificador pelo número de grupos epóxi na molécula. O poliepóxido da presente invenção normalmente tem um peso molecular médio em número de cerca de 7.500 a cerca 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 cerca de 100.000 gramas por mol, com um índice de polidispersividade que varia de 2,5 a 7. O poliepóxido pode conter menos de 50, em algumas modalidades, de 5 a 45 e, em algumas modalidades, de 15 a 40 grupos epóxi. Por sua vez, o peso equivalente em epóxi pode ser menor 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.

[53] O poliepóxido pode ser um homopolímero ou copolímero linear ou ramificado (por exemplo, aleatório, enxerto, bloco, etc.) contendo grupos epóxi terminais, unidades de oxirano esquelético, e/ou grupos epóxi pendentes. Os monômeros empregados para formar esses poliepóxidos podem variar. Em uma modalidade específica, por exemplo, o poliepóxido contém pelo menos um componente monomérico (met)acrílico epóxi- funcional. Conforme usado neste documento, o termo “(met)acrílico” inclui monômeros acrílicos e metacrílicos, bem como seus sais ou ésteres, tais como monômeros de acrilato e metacrilato. Por exemplo, os monômeros (met)acrílicos epóxi-funcionais adequados podem incluir, mas não estão limitados a, aqueles contendo grupos 1,2-epóxi, tais como acrilato de glicidil e metacrilato de glicidil. Outros monômeros epóxi-funcionais adequados incluem o alil glicidil éter, etacrilato de glicidil e itoconato de glicidil.

[54] O poliepóxido normalmente tem um peso molecular relativamente alto, como indicado acima, para que possa não apenas resultar na extensão de cadeia, mas também a atingir a morfologia desejada da mistura. A taxa de fluxo à fusão resultante do polímero está, assim, normalmente 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 numa carga de 2160 gramas e a uma temperatura de 190°C.

[55] Se desejado, monômeros adicionais também podem ser empregados no poliepóxido para ajudar a atingir o peso molecular desejado. Esses monômeros podem variar e incluir, por exemplo, monômeros de éster, monômeros (meta)acrílicos, monômeros de olefina, monômeros de amida, etc. Em uma determinada modalidade, por exemplo, o poliepóxido inclui pelo menos um monômero α-olefina linear ou ramificado, como aqueles com 2 a 20 átomos de carbono e preferencialmente com 2 a 8 átomos de carbono. Exemplos específicos incluem etileno, propileno, 1-buteno; 3-metil-1-buteno; 3,3-dimetil-1-buteno; 1-penteno; 1-penteno com um ou mais substituintes de metil, etil ou propil; 1-hexeno com um ou mais substituintes de metil, etil ou propil; 1-hepteno com um ou mais substituintes de metil, etil ou propil; 1- octeno com um ou mais substituintes de metil, etil ou propil; 1-noneno com um ou mais substituintes de metil, etil ou propil; 1-deceno substituído por etil, metil ou dimetil; 1-dodeceno; e estireno. Os comonômeros de α-olefina particularmente desejados são etileno e propileno.

[56] Outro monômero adequado pode incluir um monômero (met)acrílico que não seja epóxi-funcional. Exemplos desses monômeros (met)acrílicos podem incluir acrilato de metil, acrilato de etil, acrilato de n- propil, acrilato de i-propil, acrilato de n-butil, acrilato de s-butil, acrilato de i- butil, acrilato de t-butil, acrilato de n-amil, acrilato de i-amil, acrilato de isobornil, acrilato de n-hexil, acrilato de 2-etilbutil, acrilato de 2-etilhexil, acrilato de n-octil, acrilato de n-decil, acrilato de metilciclohexil, acrilato de ciclopentil, acrilato de ciclohexil, metacrilato de metil, metacrilato de etil, metacrilato de 2-hidroxietil, metacrilato de n-propil, metacrilato de n-butil, metacrilato de i-propil, metacrilato de i-butil, metacrilato de n-amil, metacrilato de n-hexil, metacrilato de i-amil, metacrilato de s-butil, metacrilato de t-butil, metacrilato de 2-etilbutil, metacrilato de metilciclohexil, metacrilato de cinamil, metacrilato de crotil, metacrilato de ciclohexil, metacrilato de ciclopentil, metacrilato de 2-etoxietil, metacrilato de isobornil, etc., bom como combinações dos mesmos.

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

em que x, y e z são 1 ou maiores.

[58] O monômero epóxi-funcional pode ser transformado em um polímero usando uma variedade de técnicas conhecidas. Por exemplo, um monômero contendo grupos funcionais polares pode ser enxertado na estrutura principal de um polímero para formar um copolímero de enxerto. Tais técnicas de enxerto são bem conhecidas na técnica e descritas, por exemplo, na Patente U.S. n° 5.179.164. Em outras modalidades, um monômero contendo grupos epóxi-funcionais pode ser copolimerizado com um monômero para formar um bloco ou copolímero aleatório usando técnicas conhecidas de polimerização de radical livre, tais como reações de alta pressão, sistemas de reação com catalisador Ziegler-Natta, sistemas de reação com catalisador de sítio único (por exemplo, metaloceno), etc.

[59] A parte relativa do(s) componente(s) monomérico(s) pode ser selecionada para atingir um equilíbrio entre a reatividade de epóxi e a taxa de fluxo à fusão. Mais especificamente, um alto teor de monômero de epóxi pode resultar em uma boa reatividade com o polímero matriz, mas um teor muito alto pode reduzir a taxa de fluxo à fusão de tal forma que o poliepóxido afete negativamente a resistência à fusão da mistura de polímero. Assim, na maioria das modalidades, o(s) monômero(s) (met)acrílico(s) epóxi-funcionais constitui(em) 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(s) monômero(s) de α-olefina também pode(m) 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 não epóxi-funcionais) 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 poliepóxido adequado que pode ser usado na presente invenção está comercialmente disponível pela Arkema sob o nome de LOTADER® AX8950 ou AX8900. O LOTADER® AX8950, por exemplo, tem uma taxa de fluxo à fusão de 70 a 100 g/10 min e tem um teor de monômero de metacrilato de glicidil de 7% em peso a 11% em peso, um teor de monômero de acrilato de metil de 13% em peso a 17% em peso, e um teor de monômero de etileno de 72% em peso a 80% em peso. Outro poliepóxido adequado está comercialmente disponível pela DuPont sob o nome de ELVALOY® PTW, que é um terpolímero de etileno, acrilato de butil, e metacrilato de glicidil e tem uma taxa de fluxo à fusão de 12 g/10 min.

[60] Além de controlar o tipo e o teor relativo dos monômeros usados para formar o poliepóxido, a porcentagem em peso geral também pode ser controlada para atingir os benefícios desejados. Por exemplo, se o nível de modificação for muito baixo, o aumento desejado na resistência à fusão e nas propriedades mecânicas pode não ser obtido. Os presentes inventores também descobriram, no entanto, que se o nível de modificação for muito alto, o processamento poderá ficar restrita devido às fortes interações moleculares (por exemplo, reticulação) e formação de rede física pelos grupos epóxi-funcionais. Assim, o poliepóxido é normalmente empregado em uma quantidade de cerca de 0,05% em peso a cerca 10% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 0,1% em peso a cerca de 8% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso e, em algumas modalidades, de cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso, com base no peso do polímero matriz empregado na composição. O poliepóxido também pode constituir cerca de 0,05% em peso a cerca de 10% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 0,05% em peso a cerca de 8% 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 0,5% em peso a cerca de 3% em peso, com base no peso total da composição.

[61] Outros aditivos de nanoinclusão de reação também podem ser empregados na presente invenção, como polímeros funcionalizados com oxazolina, polímeros funcionalizados com cianeto, etc. Quando empregados, esses aditivos de nanoinclusão reativos podem ser empregados dentro das concentrações indicadas acima para o poliepóxido. Em uma modalidade específica, uma poliolefina enxertada com oxazolina pode ser empregada, ou seja, uma poliolefina enxertada com um monômero contendo um anel de oxazolina. A oxazolina pode incluir uma 2-oxazolina, tal como 2-vinil-2- oxazolina (por exemplo, 2-isopropenil-2-oxazolina), 2-graxo-alquil-2- oxazolina (por exemplo, obteníveis pela etanolamina de ácido oleico, ácido linoleico, ácido palmitoleico, ácido gadoleico, ácido erúcico e/ou ácido araquidônico) e combinações dos mesmos. Em outra modalidade, a oxazolina pode ser selecionada dentre maleinato de ricinoloxazolina, undecil- 2-oxazolina, soja-2-oxazolina, rícino-2-oxazolina e combinações dos mesmos, por exemplo. Ainda em outra modalidade, a oxazolina é selecionada dentre 2-isopropenil-2-oxazolina, 2-isopropenil-4,4-dimetil-2- oxazolina e combinações dos mesmos.

[62] Nanocargas também podem ser usadas, tais como negro de carbono, nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, nanoargilas, nanopartículas metálicas, nanossílica, nanoalumina, etc. Nanoargilas são especialmente adequadas. O termo "nanoargila" refere-se geralmente a nanopartículas de um material de argila (um mineral de ocorrência natural, um mineral organicamente modificado, ou um nanomaterial sintético), que normalmente têm uma estrutura de plaquetas. Exemplos de nanoargilas incluem, por exemplo, montmorilonite (estrutura de argila esmectite em camadas 2:1), bentonita (filossilicato de alumínio formado principalmente por montmorilonite), caulinite (aluminossilicato 1:1 tendo uma estrutura lamelar e da fórmula empírica Al2Si2O5(OH)4), Haloisite (aluminossilicato 1:1 tendo uma estrutura tubular e de fórmula empírica Al2Si2O5(OH)4), etc. Um exemplo de uma nanoargila adequada é Cloisite®, que é uma nanoargila de montmorilonite e está comercialmente disponível junto à Southern Clay Products, Inc. Outros exemplos de nanoargilas sintéticas incluem, mas não estão limitados a uma nanoargila hidróxido misto de metal, nanoargila de hidróxido em camada dupla (por exemplo, sepiocite), laponite, hectorite, saponite, indonite, etc.

[63] Se desejado, a nanoargila pode conter um tratamento de superfície para ajudar a melhorar a compatibilidade com o polímero matriz (por exemplo, poliéster). O tratamento de superfície pode ser orgânico ou inorgânico. Em uma modalidade, é empregado um tratamento de superfície orgânico que é obtido pela reação de um cátion orgânico com a argila. Cátions orgânicos adequados podem incluir, por exemplo, compostos de amônio organoquaternário que são capazes de trocar cátions com a argila, tais como o dimetil-bis [sebo hidrogenado] de cloreto de amônio (2M2HT), benzil metil bis [sebo hidrogenado] de cloreto de amônio (MB2HT), metil tris [alquilo de sebo hidrogenado] cloreto de (M3HT), etc. Exemplos de nanoargilas orgânicas disponíveis comercialmente podem incluir, por exemplo, Dellite® 43B (Laviosa Chimica de Livorno, Itália), que é uma argila de montmorilonite modificada com de amónio de sebo dimetil benzil hidrogenado. Outros exemplos incluem Cloisite® 25A e Cloisite® 30B (Southern Clay Products) e Nanofil 919 (Süd Chemie). Se desejado, a nanocarga pode ser misturada com uma resina transportadora para formar um masterbatch que aumenta a compatibilidade do aditivo com os outros polímeros na composição. Resinas transportadoras particularmente adequadas incluem, por exemplo, poliésteres (por exemplo, ácido polilático, tereftalato de polietileno, etc.); poliolefinas (por exemplo, polímeros de etileno, polímeros de propileno, etc.); e assim por diante, conforme descrito em mais detalhes acima.

[64] Em determinadas modalidades da presente invenção, vários aditivos de nanoinclusão podem ser empregados em combinação. Por exemplo, um primeiro aditivo de nanoinclusão (por exemplo, poliepóxido) pode ser disperso na forma de domínios com uma dimensão de seção transversal média de cerca de 50 a cerca de 500 nanômetros, em algumas modalidades, de cerca de 60 a cerca de 400 nanômetros, e em algumas modalidades, de cerca de 80 a cerca de 300 nanômetros. Um segundo aditivo de nanoinclusão (por exemplo, nanocarga) também pode ser disperso na forma de domínios que são menores que o primeiro aditivo nanoinclusivo, tal como aqueles com uma dimensão de seção transversal média de cerca de 1 a cerca de 50 nanômetros, em algumas modalidades, de cerca de 2 a cerca de 45 nanômetros, e em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 40 nanômetros. Quando empregados, o primeiro e/ou segundo aditivos de nanoinclusão normalmente constituem de cerca de 0,05% em peso a cerca de 20% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso da composição termoplástica, com base no peso da fase contínua (polímero(s) da matriz). A concentração do primeiro e/ou segundo aditivos de nanoinclusão na composição termoplástica inteira pode de cerca de 0,01% em peso a cerca de 15% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 0,05% em peso a cerca de 10% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 0,1% em peso a cerca de 8% em peso da composição termoplástica. D. Outros componentes

[65] Uma ampla variedade de ingredientes pode ser usada na composição por diversos motivos diferentes. Por exemplo, em uma modalidade específica, um modificador interfásico também pode ser empregado na composição termoplástica para ajudar a reduzir o grau de atrito e conectividade entre o aditivo de microinclusão e o polímero matriz e, assim, aumentar o grau e a uniformidade da descolagem. Desse modo, os poros podem ser distribuídos de uma forma mais homogênea por toda a composição. O modificador pode estar na forma líquida ou semissólida em temperatura ambiente (por exemplo, 25 °C) para que possua uma viscosidade relativamente baixa, permitindo que seja incorporado mais facilmente na composição termoplástica e migre mais facilmente para as superfícies do polímero. Nesse aspecto, a viscosidade cinemática do modificador interfásico é normalmente de cerca de 0,7 a cerca de 200 centistokes (“cs”), em algumas modalidades, de cerca de 1 a cerca de 100 cs e, em algumas modalidades, de cerca de 1,5 a cerca de 80 cs, determinada a 40 °C. Além disso, o modificador interfásico é também normalmente hidrofóbico para que tenha uma afinidade pelo aditivo de microinclusão, resultando, por exemplo, em uma alteração na tensão interfacial entre o polímero matriz e o aditivo. Ao reduzir as forças físicas nas interfaces entre o polímero matriz e o aditivo de microinclusão, acredita-se que a natureza hidrofóbica, de baixa viscosidade, do modificador possa ajudar a facilitar a descolagem. Conforme usado neste documento, o termo “hidrofóbico” normalmente se refere a um material que tem um ângulo de contato da água e ar de cerca de 40° ou mais e, em alguns casos, de cerca de 60° ou mais. Em contrapartida, o termo “hidrofílico” normalmente se refere a um material que tem um ângulo de contato da água e ar menor que cerca de 40°. Um teste adequado para medir o ângulo de contato é o ASTM D572599 (2008).

[66] Modificadores interfásicos hidrofóbicos, de baixa viscosidade, adequados podem incluir, por exemplo, silicones, copolímeros de silicone-poliéter, poliésteres alifáticos, poliésteres aromáticos, alquileno glicóis (por exemplo, etileno glicol, dietileno glicol, trietileno glicol, tetraetileno glicol, propileno glicol, polietileno glicol, polipropileno glicol, polibutileno glicol, etc.), alcano dióis (por exemplo, 1,3-propanodiol, 2,2-dimetil-1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 2,2,4- trimetil-1,6 hexanodiol, 1,3-ciclohexanodimetanol, 1,4-ciclohexanodimetanol, 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol, etc.), óxidos de amina (por exemplo, óxido de octildimetilamina), ésteres de ácido graxo, amidas de ácido graxo (por exemplo, oleamida, erucamida, estearamida, etileno bis(estearamida), etc.), óleos minerais e vegetais, e assim por diante. Um líquido ou semissólido particularmente adequado é o poliéter poliol, tal como o comercialmente disponível sob o nome Pluriol® WI da BASF Corp. Outro modificador adequado é um éster parcialmente renovável, tal como o comercialmente disponível sob o nome HALLGREEN® IM da Hallstar.

[67] Quando empregado, o modificador interfásico pode constituir de cerca de 0,1% em peso a cerca de 20% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 0,5% em peso a cerca de 15% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 1% em peso a cerca de 10% em peso da composição termoplástica, com base no peso da fase contínua (polímero(s) da matriz). A concentração dos modificadores interfásicos em toda a composição termoplástica pode constituir de cerca de 0,05% em peso a cerca de 20% em peso, em algumas modalidades de cerca de 0,1% em peso a cerca de 15% em peso e, em algumas modalidades, de cerca de 0,5% em peso a cerca de 10% em peso.

[68] Quando empregado nas quantidades observadas acima, o modificador interfásico terá uma característica que permite que ele migre facilmente para a superfície interfacial dos polímeros e facilitem o descolamento sem danificar as propriedades de fusão gerais da composição termoplástica. Por exemplo, o modificador interfásico normalmente não tem um efeito plastificante sobre o polímero pela redução de sua temperatura de transição vítrea. Pelo contrário, os presentes inventores descobriram que a temperatura de transição vítrea da composição termoplástica pode ser substancialmente igual à do polímero matriz inicial. Nesse aspecto, a proporção entre a temperatura vítrea da composição e aquela do polímero matriz é normalmente de cerca de 0,7 a cerca de 1,3, em algumas modalidades, de cerca de 0,8 a cerca de 1,2, e em algumas modalidades, de cerca de 0,9 a cerca de 1,1. O composto termoplástico pode, por exemplo, ter uma temperatura de transição vítrea de cerca de 35°C a cerca de 80°C, em algumas modalidades de cerca de 40°C a cerca de 80°C e, em outras modalidades, de cerca de 50°C a cerca de 65°C. O índice de fluidez do composto termoplástico também pode ser parecido com o do polímero matriz. Por exemplo, a taxa de fluxo à fusão da composição (numa base seca) pode ser de cerca de 0,1 a cerca de 70 gramas por 10 minutos, em algumas modalidades, de cerca de 0,5 a cerca de 50 gamas por 10 minutos e, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 25 gramas por 10 minutos, determinada numa carga de 2160 gramas e a uma temperatura de 190°C.

[69] Compatibilizantes também podem ser empregados para melhorar a aderência interfacial e reduzir a tensão interfacial entre o domínio e a matriz, permitindo, assim, a formação de domínios menores durante a mistura. Exemplos de compatibilizantes adequados podem incluir, por exemplo, copolímeros funcionalizados com epóxi ou frações químicas de anidrido maleico. Um exemplo de um compatibilizante de anidrido maleico é o anidrido maleico enxertado com polipropileno, que está comercialmente disponível pela Arkema sob os nomes Orevac™ 18750 e Orevac™ CA 100. Quando empregados, os compatibilizadores podem constituir de cerca de 0,05% em peso a cerca de 10% em peso, em algumas modalidades, de cerca de 0,1% em peso a cerca de 8% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso da composição termoplástica, com base no peso da matriz de fase contínua.

[70] Outros materiais adequados que também podem ser usados na composição termoplástica, tais como catalisadores, antioxidantes, estabilizantes, surfactantes, ceras, solventes sólidos, preenchedores, agentes de nucleação (por exemplo, carbonato de cálcio, etc.), compostos particulados, e outros materiais adicionados para aumentar a processabilidade e as propriedades mecânicas da composição termoplástica. No entanto, um aspecto benéfico da presente invenção é que boas propriedades podem ser fornecidas sem a necessidade de diversos aditivos convencionais, tais como agentes de expansão (por exemplo, clorofluorocarbonos, hidroclorofluorocarbonos, hidrocarbonetos, dióxido de carbono, dióxido de carbono supercrítico, nitrogênio, etc.) e plastificantes (por exemplo, polietilenoglicol sólido ou semissólido). Na verdade, a composição termoplástica pode ser geralmente livre de agentes de expansão e/ou plastificantes. Por exemplo, os agentes de expansão e/ou plastificantes podem estar presentes numa quantidade de não mais de cerca de 1% em peso, em algumas modalidades, não mais de cerca de 0,5% em peso, e em algumas modalidades, de cerca de 0,001% em peso a cerca de 0,2% em peso da composição termoplástica. Além disso, devido às propriedades de branqueamento por tensão, conforme descrito com mais detalhes abaixo, a composição resultante pode atingir uma cor opaca (por exemplo, branca) sem a necessidade de pigmentos convencionais, tais como dióxido de titânio. Em certas modalidades, por exemplo, os pigmentos podem estar presentes numa quantidade de não mais que cerca de 1% em peso, em algumas modalidades, não mais que cerca de 0,5% em peso e, em algumas modalidades, de cerca de 0,001% em peso a cerca de 0,2% em peso da composição termoplástica. 11. Materiais Poliméricos

[71] Apesar do fato que tem propriedades anisotrópicas, o material polimérico é geralmente considerado monolítico na medida em que é formado da composição termoplástica descrita acima. Para formar a composição termoplástica, os componentes são, tipicamente, misturados utilizando qualquer uma dentre uma variedade de técnicas conhecidas. Em uma modalidade, por exemplo, os componentes podem ser fornecidos separadamente ou em combinação. Por exemplo, os componentes podem ser primeiro misturados a seco para formar uma mistura seca essencialmente homogênea, e podem ser fornecidos simultaneamente ou em sequência a um dispositivo de processamento por fusão que mistura dispersivamente os materiais. Podem ser empregadas técnicas de processamento por fusão em descontínuas e/ou contínuas. Por exemplo, um misturador/amassador, misturador Banbury, misturador contínuo Farrel, extrusora de rosca única, extrusora de rosca dupla, laminadores, etc., podem ser usados para misturar e processar os materiais por fusão. Dispositivos de processamento por fusão particularmente adequados podem ser uma extrusora de rosca dupla de co-rotação (por exemplo, extrusora ZSK-30 disponível pela Werner & Pfleiderer Corporation de Ramsey, Nova Jersey ou uma extrusora USALAB 16 Thermo Prism™, disponível pela Thermo Electron Corp., Stone, Inglaterra). Essas extrusoras podem incluir portas de alimentação e de ventilação e proporcionar uma mistura distributiva e dispersiva de alta intensidade. Por exemplo, os componentes podem ser introduzidos nas mesmas portas de alimentação da extrusora de rosca dupla e misturados por fusão para formar uma mistura fundida substancialmente homogênea. Se desejado, outros aditivos também podem ser injetados na fusão do polímero e/ou introduzidos separadamente na extrusora em um ponto diferente ao longo de seu comprimento.

[72] Independentemente da técnica de processamento em questão, a composição fundida por derretimento resultante contém, tipicamente, domínios em microescala do aditivo de microinclusão e domínios em nanoescala do aditivo de nanoinclusão, tal como se descreve acima. O grau de cisalhamento/pressão e de calor pode ser controlado para garantir a dispersão suficiente, mas não tão alto a ponto de reduzir negativamente o tamanho dos domínios, de modo que eles fiquem incapazes de atingir as propriedades desejadas. Por exemplo, a mistura geralmente ocorre a uma temperatura de cerca de 180°C a cerca de 300°C, em algumas modalidades de cerca de 185°C a cerca de 250°C, e em algumas modalidades, de cerca de 190°C a cerca de 240°C. Da mesma forma, a taxa de cisalhamento aparente durante o processamento pode variar de cerca de 10 segundos-1 a cerca de 3000 segundos-1, em algumas modalidades de cerca de 50 segundos-1 a cerca de 2000 segundos-1, e em algumas modalidades, de cerca de 100 segundos-1 a cerca de 1200 segundos-1. A taxa de cisalhamento aparente pode ser igual a 4Q/πR3, onde Q é a taxa de fluxo volumétrica (“m3/s”) da fusão do polímero e R é o raio (“m”) do capilar (por exemplo, molde da extrusora) através do qual o polímero fundido flui. Obviamente, outras variáveis, tais como o tempo de permanência durante o processamento por fusão, que é inversamente proporcional à taxa de produção, também podem ser controladas para atingir o grau desejado de homogeneidade.

[73] Para atingir as condições de cisalhamento desejadas (por exemplo, taxa, tempo de permanência, taxa de cisalhamento, temperatura de processamento por fusão, etc.), a velocidade da(s) rosca(s) da extrusora pode ser selecionada com um determinado intervalo. Geralmente, é observado um aumento na temperatura do produto com o aumento da velocidade da rosca devido à entrada adicional de energia mecânica no sistema. Por exemplo, a velocidade da rosca pode variar de cerca de 50 a cerca de 600 revoluções por minuto (“rpm”), em algumas modalidades, de cerca de 70 a cerca de 500 rpm, e em algumas modalidades, de cerca de 100 a cerca de 300 rpm. Isto pode resultar em uma temperatura suficientemente alta para dispersar o aditivo de microinclusão sem impactar adversamente o tamanho dos domínios resultantes. A taxa de cisalhamento por fusão e, por sua vez, o grau em que os aditivos são dispersos, também podem ser aumentados durante o uso de um ou mais elementos de mistura distributiva e/ou dispersiva dentro da seção de mistura da extrusora. Entre os misturadores distributivos de rosca única estão, por exemplo, os misturadores Saxon, Dulmage, Cavity Transfer, etc. Da mesma maneira, os misturadores dispersivos adequados podem incluir misturadores de anel de bolha, Leroy/Maddock, CRD, etc. Conforme conhecido na área, a mistura pode ser ainda mais aprimorada usando pinos no cilindro que criem uma dobra fazendo a reorientação da fusão do polímero, como aqueles usados nas extrusoras Buss Kneader, nos misturadores Cavity Transfer e nos misturadores Vortex Intermeshing Pin (VIP).

[74] Uma vez formados, uma ou os mais zonas (“primeiras zonas”) do material são sujeitados então a uma tensão do deformante como descritos acima para dar seletivamente as propriedades anisotrópicas desejadas ao material. Isto pode ser realizado esticando parcelas seletivas do material no sentido longitudinal (por exemplo, sentido da máquina), no sentido transversal (por exemplo, no sentido cruzado máquina), etc assim como as combinações disso. Várias técnicas podem ser empregadas para esticar seletivamente uma parcela do material a um determinado grau, ao mesmo tempo em que se traga outras parcelas do material a um grau menor ou até mesmo sem que se trague em absoluto. Em uma modalidade, por exemplo, uma parcela do material pode simplesmente ser dobrado sozinho uma ou múltiplas linhas de dobra. Desse modo, uma rede porosa é criada tipicamente dentro da área da dobra, quando as áreas restantes que não foram dobradas permanecem substancialmente inalteradas.

[75] Além de ser simplesmente envergada ou dobrada, outras técnicas podem também ser empregadas, como carimbar, anular, gravar, flangeamento, cunhagem etc. Em relação a Fig. 3, é mostrado um exemplo de um dispositivo carimbador 200 que pode ser empregado na invenção atual. Nesta modalidade particular, o dispositivo 200 contem um molde oco 201 e um selo 202. Um material polimérico 203 pode ser colocado no dispositivo 200 de modo que esteja voltado para a borda do molde 201. O dispositivo 200 tem também um mecanismo de aperto definido pelas maxilas 204 e 205 para prender o material polimérico 203 no lugar durante a operação de carimbo. A primeira maxila 204 cerca o molde 201 e pode ser fixa, quando a outra maxila 205 pode ser móvel. Para deformar o material polimérico 203, o selo 202 é pressionado de encontro ao material como mostrado na Fig. 4. Nesta modalidade em particular, o selo 202 faz com que a parcela central do material deforme sob tensão tais que o material resultante tem uma configuração em zonas similar àquela mostrada na Fig. 1. Naturalmente, esta configuração não é de nenhuma maneira um requerimento, e outras configurações em zona podem também ser formadas com carimbo.

[76] Em ainda outras modalidades, o material polimérico pode ser gravado para criar deformações locais, passando o material através de um rolo modelado de encontro a um rolo de bigorna. Quando as áreas deformadas foram forçadas a um nível acima da tensão de rendimento cavitacional, estas áreas formarão áreas anuladas localizadas. Em referência a Fig. 5, por exemplo, uma modalidade de um sistema de gravação 300 é mostrados que pode ser usado para fornecer o grau desejado de tensão local deformante. Como mostrado, um material polimérico 314 pode ser introduzido em um estreitamento 360 formado entre um rolo de bigorna 320 que contêm um pluralidade de elementos impressão 350 um rolo protetor 362. Na medida em que o rolo de bigorna 320 e o rolo de suporte 362 giram, o material polimérico 314 é introduzido no estreitamento e a pressão é exercida então de modo que o material seja deformado seletivamente naquelas regiões que entraram em contato com pelos elementos de impressão 350. Nesta modalidade particular, os elementos de impressão 350 são dispostos em parcelas externas do rolo de bigorna 320 de tal forma que o material resultante tem uma configuração em zonas semelhante àquela mostrada na Fig. 2. Naturalmente, esta configuração não é nenhuma maneira um requerimento.

[77] Nas modalidades descritas acima, o material é esticado seletivamente dentro de determinadas zonas para que se obtenha as propriedades anisotrópicas desejadas. Deve-se compreender que isto não é necessariamente um requisito. Em determinadas modalidades, por exemplo, o material polimérico inteiro pode ser esticado usando técnicas conhecidas, tais como a orientação do sentido da máquina, o aspiração da fibra, esticamento com rolos de sulco, etc. Em tais modalidades, uma rede porosa pode inicialmente ser formada ao longo de todo material. Para conseguir a estrutura de poros seletiva e localizada descrita acima, entretanto, os poros dentro de determinadas regiões (por exemplo, as segundas zonas) podem ser reduzidos em tamanho usando um processo de tratamento com calor. Por exemplo, a(s) segunda(s) zona(s) podem ser aquecidas a uma temperatura de ou acima da temperatura de transição vítrea da matriz do polímero, como de cerca de 40° a cerca de 200°C, em algumas modalidades, de cerca de 50°C a cerca de a 150°C, e em algumas modalidades, de cerca de 70°C a cerca de a 120°C. Em tais temperaturas, o polímero pode começar a fluir e fazer com que os poros desmoronem em cima de si mesmos. Além de aquecimento, outros tratamentos podem também ser empregados para conseguir a redução de tamanho de poros, tal como o uso de feixes de energia elevada (por exemplo, plasma, raios X, e-feixe, etc.).

[78] A despeito da técnica em particular empregada, o grau a que o material é esticado pode ser controlado para conseguir as propriedades desejadas. Embora o grau de tensão possa depender, em parte, da natureza do material que está sendo tracionado (por exemplo, fibra ou película), o material dentro de uma dada zona é tipicamente esticado (por exemplo, no sentido da máquina) a uma proporção de tração de cerca de 1,1 a cerca de 3,5, em algumas modalidades, de cerca de 1,2 a cerca de 3,0, e em algumas modalidades, de cerca de 1,3 a cerca de 2,5. A taxa de tração pode ser determinada pela divisão do comprimento do material estirado por seu comprimento antes do estiramento. A taxa de tração também pode variar para ajudar a atingir as propriedades desejadas, tais como dentro do intervalo de cerca de 5% a cerca de 1500% por minuto de deformação, em algumas modalidades, de cerca de 20% a cerca de 1000% por minuto de deformação, e em algumas modalidades, de cerca de 25% a cerca de 850% por minuto de deformação. Geralmente, o material é mantido a uma temperatura abaixo da temperatura vítrea do polímero matriz e/ou aditivo de microinclusão durante o esticamento. Dentre outras coisas, isto ajuda a garantir que as cadeias poliméricas não sejam alteradas em tal grau que a rede porosa se torne instável. Por exemplo, o material pode ser esticado em uma temperatura que seja de pelo menos cerca de 10°C, em algumas modalidades, pelo menos cerca de 20°C, e em algumas modalidades, pelo menos cerca de 30°C abaixo da temperatura de transição vítrea do polímero matriz. Por exemplo,o material pode ser esticado em uma temperatura de cerca de -50°C a cerca de 125°C, preferencialmente a partir de cerca de - 25°C a cerca de 100°C e mais preferencialmente de cerca de -20°C a cerca de 50°C. de Embora a composição seja normalmente esticada sem aplicação de calor externo (por exemplo, cilindros aquecidos), tal calor pode ser empregado opcionalmente com fins de aperfeiçoar a processabilidade, reduzir força de extração, aumentar taxas de extração e aperfeiçoar uniformidade da fibra.

[79] O esticamento da forma descrita acima pode resultar na formação seletiva de poros que têm uma dimensão em "nanoescala" ("nanoporos"), tal como uma dimensão de seção transversal média de cerca de 800 nanômetros ou menos, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 250 nanômetros, e em algumas modalidades, de cerca de 10 a cerca de 100 nanômetros. Durante a extração também podem ser formados, ao redor e nos domínios em microescala, microporos que possuem uma dimensão de seção transversal média de cerca de 0,5 a cerca de 30 micrômetros, em algumas modalidades, de cerca de 1 a cerca de 20 micrômetros, e em algumas modalidades, de cerca de 2 micrômetros a cerca de 15 micrômetros. Os microporos e/ou nanoporos podem ter qualquer forma regular ou irregular, tal como esférica, alongada, etc. Em certos casos, a dimensão axial dos microporos e/ou nanoporos pode ser maior que a dimensão de corte transversal de modo a proporção de aspecto (a proporção da dimensão axial para a dimensão de corte transversal) é de cerca de 1 a cerca de 30, em algumas modalidades de cerca de 1,1 a cerca de 15 e em algumas modalidades de cerca de 1,2 a cerca de 5. A "dimensão axial" é a dimensão no sentido do eixo principal (por exemplo, comprimento), que é normalmente no sentido do estiramento.

[80] Os presentes inventores também descobriram que os poros (por exemplo, microporos, nanoporos, ou ambos) podem ser distribuídos de uma forma substancialmente homogênea ao longo da zona esticada. Por exemplo, os poros podem ser distribuídos em colunas que são orientadas em um sentido geralmente perpendicular ao sentido em que a tensão é aplicada. Essas colunas podem ser, geralmente, paralelas uma à outra ao longo da largura da zona esticada. Sem a intenção de impor limitações teóricas, acredita-se que a presença dessa rede de espaços vazios distribuídos de forma homogênea possa resultar em boas propriedades mecânicas e térmicas dentro da zona esticada. Há um grande contraste com as técnicas convencionais para criar poros que envolvem o uso de agentes de expansão, que tende a resultar uma distribuição descontrolada de poros e fracas propriedades mecânicas. Notavelmente, a formação da rede porosa pelo processo descrito acima não resulta necessariamente em uma mudança substancial no tamanho transversal (por exemplo, largura) do material. Em outras palavras, o material não é substancialmente estreitado, o que permite que o material retenha um maior grau de propriedades de resistência.

[81] Além de formar uma rede porosa, o estiramento também pode aumentar significativamente a dimensão axial dos domínios em microescala para que eles tenham uma forma no geral linear e alongada. Por exemplo, os domínios em microescala dentro da zona alongada alongados podem ter uma dimensão axial de cerca de 10% ou mais, em algumas modalidades de cerca de 20% a cerca de 500% e, em algumas modalidades, de cerca de 50% a cerca de 250% maior que a dimensão axial dos domínios antes do estiramento. A dimensão axial média após o estiramento pode, por exemplo, variar de cerca de 0,5 a cerca de 250 micrômetros, em algumas modalidades, de cerca de 1 a cerca de 100 micrômetros, em algumas modalidades, de cerca de 2 a cerca de 50 micrômetros, e em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 25 micrômetros. Os domínios em microescala dentro da zona esticada também podem ser relativamente finos e, assim, ter uma dimensão de seção transversal pequena. Por exemplo, a dimensão de seção transversal pode ter de cerca de 0,05 a cerca de 50 micrômetros, em algumas modalidades, de cerca de 0,2 a cerca de 10 micrômetros, e em algumas modalidades, de cerca de 0,5 a cerca de 5 micrômetros. Isto pode resultar em uma proporção de aspecto para os domínios em microescala (a proporção da dimensão axial para a dimensão de corte transversal) de cerca de 2 a cerca de 150, em algumas modalidades de cerca de 3 a cerca de 100, e em algumas modalidades, de cerca de 4 a cerca de 50. IV. Artigos

[82] O material polimérico da presente invenção pode ter diversas formas diferentes, dependendo da aplicação particular, tais como películas, materiais fibrosos, artigos moldados, perfis, etc., bem como materiais compósitos e laminados destes. Em uma modalidade, por exemplo, o material polimérico encontra-se em forma de película ou camada de película. Películas de multicamada podem conter de duas (2) a quinze (15) camadas, e em algumas modalidades, de três (3) a doze (12) camadas. Tais películas multicamada contêm normalmente ao menos uma camada base e ao menos uma camada adicional (por exemplo, camada superficial), mas pode conter quantas camadas forem desejadas. Por exemplo, a película multicamada pode ser formada a partir de uma camada base e uma ou mais camadas superficiais, em que a camada base e/ou camada ou camadas superficiais são formadas a partir do material polimérico da presente invenção. Deve-se entender, no entanto, que outros materiais poliméricos podem ser igualmente empregados na camada de base e/ou camada ou camadas superficiais, tais como polímeros de poliolefina.

[83] A espessura da película pode ser relativamente pequena de modo a aumentar a flexibilidade. Por exemplo, a película pode ter uma espessura de cerca de 1 a cerca de 200 micrômetros, em algumas modalidades de cerca de 2 a cerca de 150 micrômetros, em algumas modalidades, de cerca de 5 a cerca de 100 micrômetros e, em algumas modalidades, de cerca de 10 a cerca de 60 micrômetros.

[84] Além de uma película, o material polimérico pode ter também a forma de um material fibroso ou uma camada ou componente de um material fibroso, o qual pode incluir fibras descontínuas individuais ou filamentos (fibras contínuas), bem como fios, tecidos, etc., formados a partir de tais fibras. Fios podem incluir, por exemplo, várias fibras descontínuas que são torcidas juntas ("fios fiados"), filamentos colocados juntos sem torcer ("fios sem torção"), filamentos colocados juntos com um grau de torção, cada filamento com ou sem torção ("monofilamento"), etc. O fio pode ou não ser texturizado. Tecidos adequados podem igualmente incluir, por exemplo, tecidos, tecidos de malha, tecidos não tecidos (tecido de filamentos contínuos termossoldados, tecido extrudado por sopro, tecido cardado e penteado, tecido em via úmida, tecido em via aérea, tecidos co-formes, tecidos hidraulicamente emaranhados etc) e outros.

[85] As fibras formadas a partir da composição termoplástica podem geralmente ter qualquer configuração desejada, incluindo monocomponente e multicomponente (por exemplo, configuração de revestimento-núcleo, configuração lado-a-lado, configuração misturada segmentada, configuração de ilha-no-mar, e assim por diante). Em algumas modalidades, as fibras podem conter um ou mais polímeros adicionais como um componente (por exemplo, bicomponente) ou constituinte (por exemplo, biconstituinte) para aumentar ainda mais a resistência e outras propriedades mecânicas. Por exemplo, a composição termoplástica pode formar um componente de revestimento de uma fibra bicomponente de revestimento/núcleo, enquanto que um polímero adicional pode formar o componente do núcleo, ou vice-versa. O polímero adicional pode ser um polímero termoplástico, tal como poliésteres, por exemplo, ácido polilático, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, e assim por diante; poliolefinas, por exemplo, polietileno, polipropileno, polibutileno, e assim por diante; politetrafluoroetileno; acetato de polivinil; cloreto acetato de polivinil; polivinil butiral; resinas acrílicas, por exemplo, poliacrilato, polimetilacrilato, polimetilmetacrilato, e assim por diante; poliamidas, por exemplo, náilon; cloreto de polivinil; cloreto de polivinilideno; poliestireno; álcool polivinílico; e poliuretanos.

[86] Devido à sua habilidade única em fornecer propriedades aprimoradas naquelas localizações onde estas propriedades são mais necessárias, o material polimérico anisotrópico resultante da presente invenção é adequado para uso em uma variedade de tipos diferentes de artigos, como um artigo absorvente, película de embalagem, película de barreira, produtos médicos (por exemplo, aventais cirúrgicos, campos cirúrgicos, máscaras, touca descartável com elástico, touca cirúrgica, coberturas para sapato, invólucro de esterilização, manta térmica, almofada térmica, etc.), e assim por diante. Por exemplo, o material polimérico pode ser incorporado a um “produto absorvente” capaz de absorver água ou outros fluidos. Exemplos de alguns artigos absorventes, entre outros: artigos absorventes para cuidados pessoais, como fraldas, fraldas de treinamento, calcinhas absorventes, produtos para incontinência, produtos de higiene feminina (por exemplo, absorventes higiênicos, etc.), roupas de banho, lenços para bebês, e assim por diante; artigos absorventes médicos, como roupas, materiais para fenestração, resguardos para colchão, forros para cama, curativos, panos cirúrgicos absorventes e lenços médicos; toalhas de papel para limpeza pesada em cozinhas, artigos de vestimenta; bolsas e assim por diante. Materiais e processos adequados para a moldagem de tais produtos são bastante conhecidos por indivíduos versados na técnica. Artigos absorventes, por exemplo, normalmente incluem uma camada substancialmente impermeável a líquidos (por exemplo, cobertura externa), uma camada permeável a líquidos (por exemplo, revestimento em contato com o corpo, camada expansível, etc.) e um núcleo absorvente. Em uma modalidade, por exemplo, o material polimérico também pode ter a forma de uma película que é usada num artigo absorvente, tal como uma película impermeável a líquidos da cobertura externa, que é ou permeável ao vapor ou impermeável ao vapor. Em tais incorporações, zonas seletivas da película podem ser providas com a respirabilidade desejada.

[87] O material polimérico também pode ser usado em uma grande variedade de outros tipos de artigos. Exemplos não-limitantes incluem, por exemplo, brinquedos, materiais de isolamento para unidade de refrigeração (por exemplo, refrigeradores, freezers, máquina de venda automática, etc.); componentes automotivos (por exemplo, assentos traseiro e dianteiros, descansos para a cabeça, descansos para o braço, guarnições de porta, prateleiras traseiras/bandejas de pacote, volantes e acabamento interior, painéis de controle, etc.); painéis e seções de construção (por exemplo, tetos, cavidades de parede, sob chãos, etc.); indumentária (por exemplo, casacos, camisas, calças, luvas, aventais, macacões, calçados, botas, adereços de cabeça, forro de meia, etc.); mobília e roupa de cama (por exemplo, sacos de dormir, edredons, etc.); sistemas de armazenagem/transferência de fluido (por exemplo, tubos ou tanques para hidrocarbonetos líquidos ou a gás, nitrogênio líquido, oxigênio, hidrogênio ou petróleo bruto); utensílios para comer ou beber (por exemplo, xícaras, amparos para xícaras, pratos, etc.) em ambientes extremos (abaixo d'água ou no espaço); contêineres e frascos, e por assim em diante. O material polimérico também pode ser utilizado em uma "peça de vestuário", que é geralmente a intenção de incluir qualquer artigo que seja moldado para ajustar-se a uma parte de um corpo. Exemplos de tais artigos incluem, sem limitação, roupas (por exemplo, camisas, calças, jeans, calças largas, saias, casacos, roupas para esportes, roupas atléticas, aeróbicas, e para exercícios, roupas para nadar, camisas ou shorts de ciclismo, roupas de natação/banho, roupas de corrida, roupas de neopreno, collant, etc.), calçados (por exemplo, sapatos, meias, botas, etc.), roupas protetoras (por exemplo, casaco de bombeiro), acessórios de roupas (por exemplo, cintos, tiras de sutiã, tiras laterais, luvas, meias, leggings, aparelhos ortopédicos, etc.), roupas íntimas (por exemplo, roupas de baixo, t-shirts, etc.), roupas de compressão, roupas drapeadas (por exemplo, saiotes, togas, ponchos, mantos, xales, etc.), se assim por diante.

[88] O material polimérico também pode ser usado em uma grande variedade de outros artigos em qualquer aplicação particular. Por exemplo, quando se considera aplicações automotivas, o material polimérico pode ser usado em artigos fibrosos ou como moldagens sólidas. A título de exemplo, fibras de material polimérico podem ser beneficamente usadas em artigos que podem melhorar o conforto e/ou estética de um veículo (por exemplo, revestimentos e/ou guarnição para palas de sol, caixas e revestimentos de alto-falantes, revestimentos de assentos, agentes de deslizamento de vedações e apoios para revestimentos de bancos, carpetes e reforço de carpete incluindo suporte de carpetes, tapetes de carro e apoios para tapetes de carro, revestimentos e fixações dos cintos de segurança, revestimento de pisos e forros, painéis de prateleira traseira, revestimentos de tetos e apoios, apoio de estofados, tecidos de decoração em geral, etc.), materiais que podem fornecer isolamento geral à temperatura e/ou ruído (por exemplo, acolchoamento de coluna, estofamento da porta, forros do teto, materiais gerais à prova de som e isolamento, invólucros antirruído, peças de carroçaria, janelas, tetos e tetos solares, reforços de pneus, etc.) e materiais de filtração/motor (por exemplo, filtros de combustível, filtros de óleo, separadores de baterias, filtros de ar de cabine, materiais do túnel de transmissão, tanques de combustível, etc.).

[89] Moldagens sólidas incluindo o material polimérico podem ser utilizadas para melhorar os componentes de segurança de automóveis. Por exemplo, o material polimérico pode ser integrado em componentes de segurança passivos, tais como zonas de deformação da parte traseira, dianteira e/ou lateral de um veículo; no interior da célula de segurança do automóvel, como um componente do airbag ou do volante (por exemplo, uma coluna de direção deformável); como uma barreira de carga; ou como um componente de um sistema de segurança para pedestres (por exemplo, como um componente do para-choques, capô, caixilho de janela, etc.).

[90] A baixa densidade do material polimérico pode proporcionar benefícios de poupança economia de peso em aplicações automotivas. Por exemplo, o material polimérico pode ser um componente da estrutura de um automóvel, incluindo, sem limitação, o capô, para-choques e/ou suportes de para-choques, a tampa do bagageiro e/ou compartimento, e a parte inferior da carroceria do veículo.

[91] Tal aplicação de base ampla do material polimérico é aplicável a uma ampla variedade de campos, e não se destina a ser de qualquer forma limitada à indústria automotiva. Por exemplo, o material polimérico pode ser usado na indústria de transporte em qualquer aplicação adequada, incluindo-se, sem limitação, aplicações aéreas e espaciais (por exemplo, aeronaves, helicópteros, transportes espaciais, dispositivos aeroespaciais militares, etc), aplicações marinhas (barcos, navios, veículos recreativos), trens e outros. O material polimérico pode ser utilizado em aplicações de transporte em qualquer forma desejada, por exemplo, em artigos fibrosos ou moldagens sólidas, em aplicações estéticas, para o isolamento de temperatura e/ou de acústico, em componentes de filtragem e/ou do motor, em componentes de segurança, etc.

[92] A presente invenção pode ser melhor compreendida com referência aos seguintes exemplos. Métodos de Teste Taxa de Transmissão de Vapor d'Água (“WVTR”):

[93] O teste usado para determinar a WVTR de um material pode variar com base na natureza do material. Uma técnica para medir o valor de WVTR é ASTM E96/96M-12, Procedimento B. Outro método envolve o uso do Procedimento de Teste INDA IST-70.4 (01). O precedimento de teste INDA é resumido conforme se segue. Uma câmara seca é separada de uma câmara úmida de temperatura e umidade conhecidas por uma película protetora permanente e pelo material da amostra a ser testada. O objetivo da película protetora é definir uma lacuna de ar definitiva e acalmar ou sossegar o ar na lacuna de ar enquanto ele é caracterizado. A câmara seca, a película protetora e a câmara úmida formam uma célula de difusão, em que a película de teste é vedada. O suporte de amostras é conhecido como Permatran-W modelo 100K fabricado pela Mocon/Modem Controls, Inc., Minneapolis, Minnesota. É feito um primeiro teste da WVTR da película protetora e da lacuna de ar entre a montagem do evaporador, gerando 100% de umidade relativa. O vapor d'água se difunde pela lacuna de ar e a película protetora e então se mistura com o fluxo de gás seco, proporcional à concentração de vapor d'água. O sinal elétrico é roteado para um computador para processamento. O computador calcula a taxa de transmissão da lacuna de ar e da película protetora e armazena o valor para uso posterior.

[94] A taxa de transmissão da película protetora e da lacuna de ar é armazenada no computador como CalC. O material da amostra é então vedado na célula de teste. Novamente, o vapor d'água se difunde pela lacuna de ar para a película protetora e o material de teste, e então se mistura com o fluxo de gás seco que varre o material de teste. Também, novamente, a mistura é conduzida para o sensor de vapor. O computador então calcula a taxa de transmissão da combinação da lacuna de ar, da película protetora e do material de teste. Essa informação é então usada para calcular a taxa de transmissão em que a umidade é transmitida pelo material de teste de acordo com a equação:

[95] A taxa de transmissão de vapor d'água ("WVTR") é então calculada conforme se segue:

em que: F = o fluxo de vapor d'água em cm3 por minuto; Psat(T) = a densidade da água no ar saturado a uma temperatura T; RH = a umidade relativa em locais específicos na célula; A = a área transversal da célula; e Psat(T) = a pressão do vapor saturado do vapor d'água à temperatura T. Propriedades Condutoras:

[96] A condutividade térmica (W/mK) e resistência térmica (m2K/W) podem ser determinadas de acordo com ASTM E-1530-11 (“Resistance to Thermal Transmission of Materials by the Guarded Heat Flow Meter Technique”) usando um testador Anter Unitherm modelo 2022. A temperatura de teste alvo pode ser 25°C e a carga aplicada pode ser 0,17 MPa. Antes do teste, as amostras podem ser condicionadas por 40+ horas numa temperatura de 23°C (+2°C) e umidade relativa de 50% (+10%). A admitância térmica (W/m2K) também pode ser calculada pela divisão de 1 pela resistência térmica. Resistência Charpy à deformação por impacto:

[97] A resistência ao impacto pode ser determinada em conformidade com ASTM D6110-10, a uma temperatura de 23°C ou 0°C (+2°C) e em umidade relativa de 50% (+10%). A amostra pode ter uma largura de cerca de 3,1 mm, a extensão pode ser de 101,6 mm e a profundidade sob a deformação pode ser de cerca de 10,2 mm. O pêndulo pode ter uma capacidade de 2,7 Joules. A resistência ao impacto é calculada dividindo a energia de impacto em quilojoules pela área sob a deformação (metros quadrados) com números maiores que representam materiais mais resistentes. Propriedades Elásticas da Película:

[98] Foram testadas as propriedades elásticas de películas (tensão máxima, módulo, deformação em ruptura e energia por volume em ruptura) em um quadro de elasticidade MTS Synergie 200. O teste foi executado em conformidade com a norma ASTM D638-10 (a cerca de 23 °C). Amostras de película foram cortadas em formato de osso canino com largura central de 3,0 mm antes da testagem. As amostras de película em forma de osso canino podem ser mantidas em seu lugar utilizando elementos de pega no dispositivo MTS Synergie 200 com comprimento de medida de 18,0 mm. As amostras da película foram esticadas a uma velocidade de tração de 5,0 pol/min até ocorrer a ruptura. Cinco amostras podem ser testada para cada película tanto no sentido da máquina (MD) quando em sentido transversal (CD). Pode-se usar um programa de computador (por exemplo, TestWorks 4) para coletar dados durante o teste e gerar uma curva de tensão versus deformação, a partir da qual podem ser determinadas várias propriedades, incluindo módulo, tensão máxima, alongamento e energia na ruptura. Taxa de Fluxo à Fusão:

[99] A taxa de fluxo à fusão (“MFR”) é o peso de um polímero (em gramas) forçado através de um orifício de reômetro de extrusão (0,0825 polegada de diâmetro) quando submetido a uma carga de 2160 gramas em 10 minutos, normalmente em 190°C, 210°C, ou 230°C. Salvo indicação em contrário, a taxa de fluxo à fusão é medida de acordo com o método de teste ASTM D1239 com um Plastômetro de Extrusão Tinius Olsen. Propriedades Térmicas:

[100] A temperatura de transição vítrea (Tg) pode ser determinada por meio de análise dinâmico-mecânica (DMA), de acordo com ASTM E1640-09. Um instrumento Q800 da TA Instruments pode ser usado. As execuções experimentais podem ser executadas em geometria de tensão/tensão, em um modo de varrimento de temperatura na faixa de - 120°C a 150°C com uma taxa de aquecimento de 3°C/min. A frequência de amplitude de força pode ser mantida constante (2 Hz) durante o teste. Três (3) amostras independentes podem ser testadas para obter uma temperatura de transição vítrea média, que é definida pelo valor de pico da curva da tangente δ, em que a tangente δ é definida como a proporção entre o módulo de perda e o módulo de armazenamento (tangente δ = E”/E’).

[101] A temperatura de fusão pode ser determinada por meio de calorimetria diferencial de varredura (DSC). O calorímetro diferencial de varredura pode ser um calorímetro diferencial de varredura DSC Q100, que pode ser preparado com um acessório de resfriamento por nitrogênio líquido e com um programa de software de análise UNIVERSAL ANALYSIS 2000 (versão 4.6.6), ambos disponíveis pela T.A. Instruments Inc. de New Castle, Delaware. Para evitar o manuseio direto das amostras, podem ser utilizadas pinças e outras ferramentas. As amostras podem ser colocadas em um prato de alumínio e pesadas com precisão de 0,01 miligrama em uma balança analítica. Pode ser colocada uma tampa sobre a amostra de material no prato. Normalmente, os péletes de resina podem ser colocados diretamente no prato de pesagem.

[102] O calorímetro diferencial de varredura pode ser calibrado usando um padrão do metal índio e pode ser feita uma correção de base de referência, conforme descrito no manual de operação do calorímetro diferencial de varredura. A amostra do material pode ser colocada na câmara de teste do calorímetro diferencial de varredura para o teste, e um prato vazio pode ser usado como referência. Todos os testes podem ser executados com a purga com nitrogênio de 55 centímetros cúbicos por minuto (grau industrial) na câmara de testes. Para as amostras de grãos de resina, o programa de aquecimento e resfriamento é um teste de 2 ciclos, que começou com o equilíbrio da câmara a -30°C, seguido por um primeiro período de aquecimento até uma taxa de 10°C por minuto até uma temperatura de 200°C, seguido por um equilíbrio da amostra a 200°C por 3 minutos, seguido por um primeiro período de resfriamento de 10°C por minuto até uma temperatura de -30°C, seguido pelo equilíbrio da amostra a -30°C por 3 minutos, e em seguida um segundo período de aquecimento, a uma taxa de 10°C por minuto até uma temperatura de 200°C. Para as amostras de grãos de resina, o programa de aquecimento e resfriamento é um teste de 1 ciclo, que começou com o equilíbrio da câmara a -25°C, seguido por um primeiro período de aquecimento até uma taxa de 10°C por minuto até uma temperatura de 200°C, seguido por um equilíbrio da amostra a 200°C por 3 minutos, seguido por um primeiro período de resfriamento de 10°C por minuto até uma temperatura de -30°C. Todos os testes podem ser executados com a purga com nitrogênio de 55 centímetros cúbicos por minuto (grau industrial) na câmara de testes.

[103] Os resultados podem ser avaliados usando o programa de software de análise UNIVERSAL ANALYSIS 2000, que identifica e quantifica a temperatura de transição vítrea (Tg) da inflexão, os picos endotérmicos e exotérmicos, e as áreas sob os picos nos gráficos de DSC. A temperatura de transição vítrea pode ser identificada como a região da linha do gráfico onde ocorreu uma nítida mudança na inclinação, e a temperatura de fusão pode ser determinada usando um cálculo automático de inflexão. Densidade e Porcentagem de Volume de Poros:

[104] Para determinar a densidade e a porcentagem de volume de poros, a largura (Wi) e espessura (Ti) da amostra podem ser inicialmente medidas antes da extração. O comprimento (Li) antes da extração também pode ser determinado pela medição da distância entre duas marcas numa superfície da amostra. Consequentemente, a amostra pôde ser estirada para iniciar o esvaziamento. A largura (Wf), espessura (Tf) e comprimento (Lf) da amostra puderam então ser medidos o mais próximo de 0,01 mm usando um Compasso Digimatic (Mitutoyo Corporation). O volume (Vi) antes do estiramento pôde ser calculado por Wi x Ti x Li = Vi. O volume (Vf) após o estiramento pôde ser calculado por Wf x Tf x Lf = Vf. A densidade (Pf) pode ser calculada por: Pf = Pi/Φ, onde Pi é a densidade do material precursor; e o volume de poro percentual (% Vv) pode ser calculado por: %Vv = (1 - 1/ Φ) x 100. Para determinar a densidade de uma zona, como descrito abaixo, uma amostra em forma de disco (diâmetro de 1,3 cm) pode ser cortada de um material e então ser pesada usando pesos de medição padrão. Teor de umidade:

[105] O teor de umidade pode ser determinado usando um analisador de umidade Arizona Instruments Computrac Vapor Pro (Modelo n° 3100) substancialmente de acordo com ASTM D 7191-05, que está incorporada em sua totalidade neste documento por referência para todos os fins. A temperatura de teste (§X2.1.2) pode ser de 130°C, o tamanho da amostra (§X2.1.1) pode ser de 2 a 4 gramas, e o tempo de purga do frasco (§X2.1.4) pode ser de 30 segundos. Além disso, os critérios finais (§X2.1.3) podem ser definidos como um modo de "previsão", o que significa que o teste termina quando os critérios programados internamente (que matematicamente calculam o parâmetro do teor de umidade) são atendidos. EXEMPLO 1

[106] A habilidade de criar uma rede porosa original dentro de um material polimérico foi demonstrada. Inicialmente, uma composição termoplástica foi formada a partir de 85,3% em peso de ácido polilático (PLA 6201D, Natureworks®), 9,5% em peso de um aditivo de microinclusão, 1,4% em peso de um aditivo de nanoinclusão, e 3,8% em peso de um modificador interfacial interno. O aditivo de microinclusão foi o Vistamaxx™ 2120 (ExxonMobil), que é um copolímero/elastômero de polipropileno-polietileno com um índice de fluidez de fusão de 29 g/10 min (190°C, 2160 g) e uma densidade de 0,866 g/cm3. O aditivo de nanoinclusão foi o poli(etileno-co- metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Lotader® AX8900, Arkema) com uma taxa de fluxo à fusão de 5-6 g/10 min (190 °C/2160 g), um teor de metacrilato de glicidil de 7 a 11% em peso, teor de acrilato de metil a 13 a 17% em peso, e teor de etileno de 72 a 80% em peso. O modificador interfacial interno era o Lubrificante PLURIOL® WI 285 da BASF, que é um fluido funcional de polialquilenoglicol.

[107] Os polímeros foram introduzidos em uma extrusora de rosca dupla de co-rotação (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1328 milímetros) para compostos que foi fabricada pela Werner and Pfleiderer Corporation, de Ramsey, Nova Jersey. A extrusora possuía 14 zonas, numeradas sequencialmente de 1-14, a partir do funil de alimentação até o molde. A primeira zona de barril n.° 1 recebeu as resinas por meio de alimentadora gravimétrica a uma vazão total de 15 libras por hora. O PLURIOL® WI285 foi adicionado por meio de bomba injetora na zona de barril n.° 2. O molde usado para extrudar a resina tinha 3 aberturas de molde (6 milímetros de diâmetro) que eram separadas por 4 milímetros. Após a formação, a resina extrudada foi resfriada numa correia transportadora resfriada por ventilação e formada em péletes por um peletizador Conair. A velocidade da rosca da extrusora era de 200 rotações por minuto (“rpm”). Os peletes foram então alimentados em massa a uma extrusora em parafuso de sinal aquecida até uma temperatura de 212°C onde a mistura fundida saía por uma fenda de 4,5 polegadas de largura e extraída a uma espessura de película variando entre 36 μm a 54 μm. As películas eram extraídas no sentido da máquina até cerca de 100% de modo a iniciar cavitação e formação de vácuo.

[108] A morfologia das películas foi analisada mediante microscopia eletrônica de varredura (MEV) antes e depois do estiramento. Os resultados são mostrados nas Figs. 6-9. Como mostrado nas Figs. 6-7, o aditivo de microinclusão foi inicialmente disperso em domínios com uma dimensão axial (no sentido da máquina) de cerca de 2 a cerca de 30 micrômetros e uma dimensão de seção transversal (no sentido transversal da máquina) de cerca de 1 a cerca de 3 micrômetros, enquanto que o aditivo de nanoinclusão foi inicialmente disperso como domínios esféricos ou esferoidais tendo uma dimensão axial de cerca de 100 a cerca de 300 nanômetros. As Figs. 8-9 mostra a película após o estiramento. Como indicado, os poros se formaram em torno dos aditivos de inclusão. Os microporos formados à volta do aditivo de microinclusão geralmente tinham formato alongado em semelhante a uma fenda, com ampla distribuição de tamanho variando entre cerca de 2 e cerca de 20 micrômetros no sentido axial. Os nanoporos associados ao aditivo de nanoinclusão geralmente têm tamanho entre cerca de 50 a cerca de 500 nanômetros. EXEMPLO 2

[109] Os pellets compostos de Exemplo 1 foram misturados a seco com um terceiro aditivo de inclusão, que era um masterbatch de argila haloisite (MacroComp MNH-731-36, Macrom) contendo 22% em peso de uma nanoargila modificada por copolímero de estireno e 78% em peso de polipropileno (Exxon Mobil 3155). A proporção de mistura foi 90% em peso dos peletes e 10% em peso do masterbatch de argila, o qual proveu um conteúdo argiloso total de 2,2%. A mistura seca foi então alimentada em massa a uma extrusora de parafuso de sinal aquecida a uma temperatura de 212°C, onde a mistura fundida saiu através de uma matriz de fenda com largura de 4,5 polegadas e extraída até uma espessura de película em um intervalo de 51 a 58 μm. As películas eram extraídas no sentido da máquina até cerca de 100% de modo a iniciar cavitação e formação de vácuo.

[110] A morfologia das películas foi analisada mediante microscopia de varredura de elétrons (MEV) antes e depois do estiramento. Os resultados são mostrados nas Figs. 10-13. Como mostrado nas Figs. 1011, algumas das partículas de nanoargila (visíveis como regiões mais brilhantes) tornaram-se dispersas na forma de domínios muito pequenos - isto é, a dimensão axial variando entre cerca de 50 e 300 nanômetros. O masterbatch em si formou também domínios de um tamanho em microescala (dimensão axial a partir de cerca de 1 a cerca de 5 micrômetros). Também, o aditivo de microinclusão (Vistamax™) formou domínios alongados, enquanto os aditivos de nanoinclusão (Lotader®, visíveis como pontos escuros ultrafinos) e o masterbatch de nanoargila formaram domínios esferoidais. A película estirada é mostrada nas Figs. 12-13. Tal como estruturado, a estrutura cavitada é mais aberta e demonstra ampla variedade de tamanhos de poros. Além de microporos altamente alongados, formados pelas primeiras inclusões (Vistamaxx™), as inclusões de masterbatch de nanoargila formaram microporos esferoidais mais abertos, com uma dimensão axial de cerca de 10 mícrons ou menos e uma dimensão de seção transversal de cerca de 2 mícrons. Os nanoporos esféricos são também formados pelo segundo aditivo de inclusão (Lotader®) e terceiro aditivo de inclusão (partículas de nanoargila). EXEMPLO 3

[111] A habilidade de criar um material polimérico que tem propriedades originais foi demonstrada. Inicialmente, uma mistura de 85,3% em peso PLA 6201D, 9,5% em peso de Vistamaxx™ 2120, 1,4% em peso de Lotader® AX8900, e 3,8% em peso de PLURIOL® WI 285 foi formada. Os polímeros foram introduzidos em uma extrusora de rosca dupla de co- rotação (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1328 milímetros) para compostos que foi fabricada pela Werner and Pfleiderer Corporation, de Ramsey, Nova Jersey. A extrusora possuía 14 zonas, numeradas sequencialmente de 1-14, a partir do funil de alimentação até o molde. A primeira zona de barril n.° 1 recebeu as resinas por meio de alimentadora gravimétrica a uma vazão total de 15 libras por hora. O PLURIOL® WI285 foi adicionado por meio de bomba injetora na zona de barril n.° 2. O molde usado para extrudar a resina tinha 3 aberturas de molde (6 milímetros de diâmetro) que eram separadas por 4 milímetros. Após a formação, a resina extrudada foi resfriada numa correia transportadora resfriada por ventilação e formada em péletes por um peletizador Conair. A velocidade da rosca da extrusora era de 200 rotações por minuto (“rpm”). Os peletes foram então alimentadas em massa a uma extrusora de parafusos de sinal aquecida até uma temperatura de 212°C em que a mistura fundida saía por uma fenda de 4,5 polegadas e extraída a uma espessura de película entre 0,54 a 0,58 mm. EXEMPLO 4

[112] A folha produzida no Exemplo 3 foi cortada a um comprimento de 6" e extraída até atingir 100% de alongamento utilizando uma estrutura de tração hidráulica MTS 820 em modo de tração a 50 mm/min.

[113] A folha produzida no Exemplo 3 foi cortada a um comprimento de 6" e extraída até atingir 150% de alongamento utilizando uma estrutura de tração hidráulica MTS 820 em modo de tração a 50 mm/min. EXEMPLO 6

[114] A folha produzida no Exemplo 3 foi cortada a um comprimento de 6" e extraída até atingir 200% de alongamento utilizando uma estrutura de tração hidráulica MTS 820 em modo de tração a 50 mm/min. As propriedades térmicas dos exemplos 3-6 foram, então, determinadas. Os resultados são apresentados na tabela abaixo.

EXEMPLO 7

[115] Os peletes foram formados como se descrito no Exemplo 3 e, em seguida, alimentados em fluxo a uma extrusora de parafuso de sinal Rheomix 252 com uma proporção L/D de 25:1 e aquecida a uma temperatura de cerca de 212°C, onde a mistura fundida saiu por uma matriz Haake de película fundida de 6 polegadas, e foi extraída até uma espessura de película no intervalo entre 39,4 μm e 50,8 μm por meio de um cilindro de coleta Haake. A película foi extraída no sentido da máquina a uma deformação longitudinal de 160% a uma taxa de tração de 50 mm/min (taxa de deformação de 67% por min) por meio do quadro de tensão MTS Synergie 200 com elementos de pega a comprimento de medida de 75 mm.

[116] Películas foram formadas tal como descrito no Exemplo 7, porém a película foi também esticada em sentido transversal a uma deformação de 100% a uma taxa de tração de 50 mm/min (taxa de deformação de 100%) com elementos de pega a comprimentos de medida de 50 mm. Várias propriedades das películas dos Exemplos 7-8 foram testadas conforme descrito acima. Os resultados são apresentados abaixo nas tabelas abaixo. Propriedades da Película

Propriedades de tensão

EXEMPLO 9

[117] A habilidade de criar um material que tem um grau elevado de força de impacto dentro de um material polimérico foi demonstrada. Inicialmente, uma composição termoplástica formada por 85,3% em peso de PLA 6201D, 9,5% em peso de Vistamaxx™ 2120, 1,4% em peso de Lotader® AX8900, e 3,8% em peso de PLURIOL® WI 285. Os polímeros foram introduzidos em uma extrusora de rosca dupla de co-rotação (ZSK-30, diâmetro de 30 mm, comprimento de 1328 milímetros) para compostos que foi fabricada pela Werner and Pfleiderer Corporation, de Ramsey, Nova Jersey. A extrusora possuía 14 zonas, numeradas sequencialmente de 1-14, a partir do funil de alimentação até o molde. A primeira zona de barril n.° 1 recebeu as resinas por meio de alimentadora gravimétrica a uma vazão total de 15 libras por hora. O PLURIOL® WI285 foi adicionado por meio de bomba injetora na zona de barril n.° 2. O molde usado para extrudar a resina tinha 3 aberturas de molde (6 milímetros de diâmetro) que eram separadas por 4 milímetros. Após a formação, a resina extrudada foi resfriada numa correia transportadora resfriada por ventilação e formada em péletes por um peletizador Conair. A velocidade da rosca da extrusora era de 200 rotações por minuto (“rpm”). Os péletes foram então introduzidos em um moldador por injeção (Boy 22D) e injetados em um molde de teste da ASTM para criar barras com uma espessura de 3 mm, largura de 12,7 mm e comprimento de 127 mm. As barras foram então alongadas a 60% para iniciar a cavitação e a formação de espaço vazio (velocidade de 50 milímetros por minuto) usando um quadro elástico hidráulico MTS 810. As barras foram então ajustadas de volta para os ~127 mm de comprimento para remover a parte não vazia da barra.

[118] Uma vez formado, o material foi submetido a um teste de resistência ao impacto Charpy com entalhe de acordo com ASTM D6110-10 para determinar a resistência ao impacto Charpy (kJ/m2). Os testes foram conduzidos numa temperatura de 23°C e 0°C também foram testadas amostras de controle que foram feitas a partir de um copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno (Terluran® GP-22, BASF) (“Amostra Controle 1”) e um copolímero de polipropileno de médio impacto (Pro-fax™ SV954, Basell) (“Amostra Controle 2”). Os resultados são apresentados abaixo na tabela abaixo. Força de Impacto

EXEMPLO 10

[119] A película de (espessura de 50 micrômetros) foi formada da composição do Exemplo 1. A película foi separada em seis (6) zonas contíguas. Cada outra zona foi esticada às taxas da tensão da deformação elongacional de 50%, 100%, e 200%, respectivamente, usando um suporte elástico MTS Synergie de modo que as três (3) zonas esticadas ficassem cada uma situadas junto a uma zona não esticada. As propriedades e a densidades elásticas foram determinadas, então, nas zonas esticadas da película anisotrópica, e comparadas às propriedades da zona que não foi esticada. Os resultados são apresentados na tabela abaixo.

[120] Como indicado, o esticamento em zonas da película pode criar um material anisotrópico que tem uma densidade, módulo elástico e deformação de ruptura significativamente diferente. EXEMPLO 11

[121] Três (3) amostras das películas esticadas e anuladas do Exemplo 1 foram formadas a uma densidade de 0,60 g/cm3. Estas películas foram sujeitadas a tratamento de calor a uma temperatura de 40°C, 60°C, e 90°C, respectivamente. As propriedades elásticas e a densidade foram, então, determinadas e comparadas às propriedades da película antes do tratamento de calor. Os resultados são apresentados na tabela abaixo.

EXEMPLO 12

[122] As Três (3) amostras das películas esticadas e anuladas do Exemplo 1 foram formadas a uma densidade de 0,72 g/cm3. Estas películas foram sujeitadas a tratamento de calor a uma temperatura de 40°C, 60°C, e 90°C, respectivamente. As propriedades elásticas e a densidade foram, então, determinadas e comparadas às propriedades da película antes do tratamento de calor. Os resultados são apresentados na tabela abaixo.

[123] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes em relação às suas modalidades específicas, será contemplado que os versados na técnica, após obter uma compreensão do exposto anteriormente, poderão facilmente conceber alterações, variações e equivalentes dessas modalidades. Nesse sentido, o escopo da presente invenção seve ser avaliado como aquele das reivindicações anexas e quaisquer equivalentes a estas.

Claims

1. Material polimérico, caracterizado pelo fato de que o material polimérico é formado a partir de uma composição termoplástica que contém uma fase contínua que inclui um polímero matriz, e em que adicionalmente um aditivo do microinclusão e um aditivo do nanoinclusão são dispersados dentro da fase contínua na forma de domínios discretos, em que o material polimérico define uma primeira zona que é contígua a uma segunda zona, em que uma rede porosa é formada dentro da primeira zona de forma que a primeira zona exibe um volume de poros maior do que a segunda zona, em que o aditivo de microinclusão constitui de 1% em peso a 30% em peso da composição, com base no peso da fase contínua, em que o aditivo de nanoinclusão constitui de 0,05% em peso a 20% em peso da composição, com base no peso da fase contínua, e em que o aditivo de microinclusão e o aditivo de nanoinclusão são poliméricos.

2. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a média de volumes de poro do material dentro da primeira zona é de 15% a 80% por cm3.

3. Material polimérico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o volume médio do poros do material dentro da segunda zona é menor do que 15%.

4. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção entre a densidade do material dentro da primeira zona e a densidade do material dentro da segunda zona é de 0,1 a 0,95.

5. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a densidade do material dentro da primeira zona é de 1,2 g/cm3 ou menos.

6. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção entre a taxa de transmissão de vapor de água do material dentro da primeira zona e a taxa de transmissão de vapor de água do material dentro da segunda zona é de 0,1 a 0,95, tal como determinado de acordo com ASTM E96/96M-12, Procedimento B ou Procedimento de Teste INDA IST-70.4 (01).

7. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a taxa de transmissão de vapor d'água do material dentro da primeira zona é de 500 g/m2-24 horas ou mais, tal como determinado de acordo com ASTM E96/96M-12, Procedimento B ou Procedimento de Teste INDA IST-70.4 (01).

8. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção entre o módulo de elasticidade do material dentro da primeira zona e o módulo de elasticidade do material dentro da segunda zona é de 0,1 a 0,95, conforme medido pela ASTM D638-10 a 23° C.

9. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo de elasticidade do material dentro da primeira zona é de 2400 MPa ou menos, conforme medido pela ASTM D638-10 a 23° C.

10. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção entre a força de impacto Charpy com entalhe do material dentro da primeira zona e a força de impacto Charpy com entalhe dentro da segunda zona é de 0,1 a 0,95, como medido de acordo com ASTM D6110-10 em 23°C.

11. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a força de impacto Charpy com entalhe dentro da primeira zona é de 10 kJ/m2 ou mais, como medido de acordo com ASTM D6110-10 em 23°C.

12. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção da entrada térmica do material dentro da primeira zona e a entrada térmica do material dentro da segunda zona é de 0,1 a 0,95, de acordo com ASTM E-1530-11.

13. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a entrada térmica dentro da primeira zona é de 1000 W/m2K ou menos, de acordo com ASTM E-1530-11.

14. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rede de poros inclui uma pluralidade de nanoporos que têm uma dimensão de seção transversal média de 800 nanômetros ou menos.

15. Material polimérico de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que os nanoporos constituem 20% de volume, ou mais, do volume de poros total do material dentro da primeira zona.

16. Material polimérico de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a rede porosa inclui ainda microporos.

17. Material polimérico de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que proporção de aspecto dos microporos é de 1 a 30.

18. Material polimérico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fase contínua constitui a partir de 60% em peso até 99% em peso da composição termoplástica.

19. Material polimérico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero matriz inclui um poliéster ou poliolefina.

20. Material polimérico, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o poliéster tem uma temperatura de transição vítrea de 0 °C ou mais, de acordo com ASTM E1640-09.

21. Material polimérico de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o poliéster inclui ácido polilático.

22. Material polimérico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aditivo de microinclusão inclui uma poliolefina.

23. Material polimérico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção do parâmetro de solubilidade do polímero matriz e o parâmetro de solubilidade do aditivo de microinclusão é de 0,5 a 1,5, a proporção da taxa de fluxo de fusão do polímero matriz e a taxa de fluxo de fusão do aditivo de microinclusão é de 0,2 a 8, de acordo com o método de teste ASTM D1239, e/ou a proporção do módulo de elasticidade de Young do polímero matriz e o módulo de elasticidade de Young do aditivo de microinclusão é de 1 a 250, conforme medido pela ASTM D638-10 a 23° C.

24. Material polimérico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aditivo de nanoinclusão é uma poliolefina funcionalizada.

25. Material polimérico, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o aditivo de nanoinclusão é um poliepóxi.

26. Material polimérico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição termoplástica compreende adicionalmente um modificador interfase.

27. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material define múltiplas primeiras zonas, múltiplas segundas zonas, ou uma combinação destas, com pelo menos uma das primeiras zonas sendo contíguas a pelo menos uma das segundas zonas.

28. Material polimérico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma segunda zona é posicionada entre duas primeiras zonas.

29. Método para dar forma ao material polimérico como definido na reivindicação 1, o método caracterizado pelo fato de que compreende esticar a primeira zona do material polimérico para obter a rede porosa.

30. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a segunda zona não é esticada.

31. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a segunda zona é esticada a um grau menor do que a primeira zona.

32. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a segunda zona é esticada e posteriormente sujeitada a um tratamento de calor.

33. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a primeira zona é esticada a uma temperatura de -50°C a 125°C.

34. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que a primeira zona é estirada a uma temperatura que é de, pelo menos, 10°C.