BR112020026468A2 - Têxteis biodegradáveis, bateladas matrizes e método de fazer fibras biodegradáveis - Google Patents

Abstract

têxteis biodegradáveis, bateladas matrizes e método de fazer fibras biodegradáveis. trata-se de uma batelada matriz, juntamente com os métodos associados, e filamentos biodegradáveis, fibras, fios têxteis e panos. a batelada matriz inclui 0,2 a 5% em massa de caco3, um poliéster alifático com uma unidade de repetição com dois a seis carbonos na cadeia entre os grupos éster, com a condição de que os 2 a 6 carbonos na cadeia não inclua carbonos da cadeia lateral, e um polímero carreador selecionado a partir do grupo que consiste em pet, náilon, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos.

Description

“TÊXTEIS BIODEGRADÁVEIS, BATELADAS MATRIZES E MÉTODO DE FAZER FIBRAS BIODEGRADÁVEIS”

[0001] A presente invenção refere-se a composições poliméricas adequadas para têxteis e que também são biodegradáveis em um intervalo de tempo razoavelmente curto, em comparação com a maioria dos polímeros comuns.

ANTECEDENTES

[0002] Os têxteis são fundamentais para a cultura humana e têm sido feitos e usados por humanos há milhares de anos. Os primeiros têxteis foram - e continuam a ser - tecidos de fibras naturais, como linho, lã, seda e algodão. Mais recentemente, fibras, fios e panos têxteis também têm sido produzidos industrialmente a partir de polímeros, como poliéster, olefinas de náilon, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos. Muitos polímeros modernos podem ser feitos em uma variedade quase infinita de formatos e produtos que são atraentes, duráveis e resistentes à água. Em muitos casos, essas fibras ou fios têxteis sintéticos (dependendo da técnica e do produto final desejados) podem ser mesclados com fibras naturais para obter produtos finais com características desejadas tanto de materiais naturais quanto de materiais sintéticos.

[0003] Embora a durabilidade e a resistência à água sejam desejáveis, essas mesmas propriedades podem levar a problemas ambientais secundários. Os têxteis produzidos a partir de fibras poliméricas não se biodegradam naturalmente da mesma maneira que as fibras naturais, como algodão e lã, e podem permanecer em aterros sanitários e na água (por exemplo, lagos, oceanos) por centenas de anos ou mais. De acordo com a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, quase 44 milhões de libras de têxteis sintéticos (poliméricos) vão para aterros sanitários diariamente. Além disso, uma grande parte das microfibras que são liberadas das roupas durante o ciclo de lavagem da roupa ficam presas no lodo da estação de tratamento de águas residuais. O lodo é, eventualmente, transformado em biossólidos que são enviados para aterros sanitários ou usados como fertilizantes. Essas microfibras poliméricas, então, se acumulam no solo ou em outros ambientes terrestres, e podem até se tornar móveis, eventualmente fazendo seu caminho, de ambientes terrestres para aquáticos. De acordo com algumas estimativas, estima-se que cerca de meio milhão de toneladas de microfibras plásticas resultantes da lavagem de têxteis sejam lançadas no oceano anualmente. Certas microfibras de alta área de superfície podem absorver grandes cargas de toxinas e se assemelhar a plâncton microscópico, acabando, assim, bioacumuladas na cadeia alimentar em várias ordens de magnitude. Por sua vez, como os humanos, normalmente, consomem as principais espécies de predadores, essa poluição por microfibras pode afetar negativamente a saúde humana.

[0004] Como questões adicionais, itens como carpetes e estofados (tanto residenciais quanto comerciais) são volumosos em razão às roupas e, normalmente, incorporam fios têxteis maiores e mais volumosos e, portanto, podem ocupar um espaço significativo no aterro sanitário.

[0005] No contexto do não tecido, os agora onipresentes "toalhetes" de todos os tipos (normalmente, uma folha de não tecido ou várias folhas de estrato) também ocupam um espaço significativo e também podem ter uma tendência, mesmo quando considerados "laváveis”, para obstruir os sistemas de esgoto municipais, principalmente devido ao uso crescente de produtos de baixo volume e baixo fluxo.

[0006] Em vista destes problemas ambientais, a criação de polímeros biodegradáveis tem sido objeto de intenso interesse acadêmico e industrial. Isso inclui os exemplos a seguir, que são representativos e não abrangentes.

[0007] Shah et al. em "Microbial degradation of aliphatic and aliphatic-aromatic copolyesters", Appl. Microbiol. Biotechnol (2014) 98:3.437 a 3.447 revisaram a literatura sobre a degradação dos poliésteres e observaram que "a maioria dos plásticos biodegradáveis são poliésteres com ligações éster potencialmente hidrolisáveis, e estes são suscetíveis à hidrólise por despolimerases"; e que os poliésteres alifáticos se degradam facilmente em comparação com os ésteres aromáticos devido à sua cadeia de polímero flexível. Alguns poliésteres, como PET, não são biodegradáveis, conforme esse termo é usado na invenção descrita no presente documento.

[0008] Numerosas patentes descreveram composições poliméricas biodegradáveis. Por exemplo, no documento nº WO 2016/079724 por Rhodia, composições de poliamida são modificadas para produzir fibras de poliamida biodegradáveis. Nesta patente, a taxa de biodegradação é medida de acordo com o padrão de teste ASTM D5511. Nas páginas 8 a 9, as abordagens da técnica anterior para a biodegradação são discutidas, incluindo: fotodegradação, aditivos pró-degradantes, como sais de metais de transição e polímeros biodegradáveis que se degradam rapidamente deixando para trás uma estrutura porosa com uma área interfacial elevada e baixa resistibilidade estrutural; estes polímeros biodegradáveis 10 listados incluem polímeros à base de amido, ácido polilático, policaprolactona, polibutileno succinato, tereftalato-coadipato de polibutileno e vários outros; no entanto, o pedido de patente afirma que "infelizmente, quantidades maiores são necessárias para tornar o polímero biodegradável, aditivos de compatibilização e plastificação também são necessários". Como agentes de biodegradação exemplificativos, esta patente refere-se ao pedido de patente publicado nos EUA nº 2008/0103232 15 por Lake et al. O agente de biodegradação é, vantajosamente, uma batelada matriz que inclui pelo menos seis aditivos: (1) composto quimioatrativo ou quimiotáxico; (2) ácido glutárico; (3) ácido carboxílico com um comprimento de cadeia de 5 a 18 carbonos; (4) polímero biodegradável; (5) resina carreadora; e (6) agente de intumescimento. O exemplo inventivo produziu fibra de poliamida por meio da fiação por fusão usando-se 2% de batelada matriz do agente de biodegradação disponível comercialmente Eco-One®. As fibras resultantes foram testadas através do padrão ASTM D5511 e constatou-se que degradavam 13,9% ou 15,5% após 300 dias. As fibras sem agente de biodegradação degradaram 2,2 e 2,3% sob a mesma testagem ASTM D5511.

[0009] LaPray et al., no documento nº US 2018/0100060, produzem artigos biodegradáveis, como um filme, saco, garrafa, tampa, folha, caixa ou outro recipiente, placa ou semelhantes que são feitos de uma mescla de um polímero com um polímero à base de carboidrato. A biodegradabilidade é testada de acordo com os padrões estabelecidos, como ASTM D-5511 e ASTM D-6691 (condições marítimas simuladas).

[0010] Tokiwa et al. descrevem composições de resina biodegradáveis que compreendem uma resina biodegradável e um produto de digestão manana (polissacarídeo). Tokiwa et al. listam que os produtos de digestão de manana biodegradáveis incluem vários mano- oligossacarídeos.

[0011] Bastioli et al., na Patente nº US 30 8.466,237, descrevem um copoliéster aromático alifático biodegradável feito de 51 a 37% de um ácido alifático que compreende pelo menos 50% de ácido brassílico (ácido 1,11-undecanodicarboxílico) e 49 a 63% de um ácido carboxílico aromático. O polímero biodegradável pode ser modificado, adicionalmente, pela adição de amido ou polibutileno succinato e pela copolimerização com ácido láctico ou policaprolactona.

[0012] Lake et al., na Patente nº US 9.382.416, descrevem um aditivo biodegradável para material polimérico que compreende um composto quimioatrativo, um ácido glutárico, um ácido carboxílico 5 e um agente de intumescimento. Os compostos de furanona são discutidos como atrativos para bactérias.

[0013] Wnuk et al., na Patente nº US 5.939.467,

descrevem um polímero de poli-hidroxialcanoato biodegradável que contém um segundo polímero biodegradável, como policaprolactona, com exemplos de películas produzidas por sopro e por fundição.

[0014] Uma variedade de formulações biodegradáveis é conhecida, normalmente fora do campo de têxteis que não abordam a questão da lavabilidade, algumas das quais podem utilizar carbonato de cálcio. Por exemplo, Yoshikawa et al. no pedido de patente publicado nos EUA nº 2013/0288322, Jeong et al. no documento nº WO/2005/017015, Tashiro et al. na patente US 9.617.462 e Whitehouse no pedido de patente US 2007/0259584.

[0015] Apesar destes esforços intensivos, permanece, ainda, uma necessidade de métodos inovadores e materiais que forneçam têxteis sintéticos que são duráveis e resistentes à água, mas que se degradem em digestores anaeróbicos de tratamento de águas residuais, sob as condições dos aterros sanitários e em ambientes marinhos. Assim, seria benéfico criar têxteis sintéticos que mantivessem suas propriedades desejáveis, mas que também se degradassem mais rapidamente do que os materiais têxteis sintéticos convencionais durante o tratamento de águas residuais, em digestores anaeróbicos, sob as condições de aterro sanitários e em ambientes marinhos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0016] Em um aspecto, a invenção fornece uma batelada matriz que compreende: 0,2 a 5% em massa de CaCO3, um poliéster alifático que compreende uma unidade de repetição com dois a seis carbonos na cadeia entre os grupos éster, em que a unidade de repetição de cadeia de 2 a 6 carbonos não inclui carbonos da cadeia lateral; e um polímero carreador que compreende PET, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos. Os 2 a 6 carbonos na unidade de repetição de cadeia não incluem carbonos na porção química de éster (COOR) e se os carbonos da cadeia lateral estiverem presentes, pode haver mais de 6 carbonos (mais carbono éster) em um grupo de repetição.

[0017] Em algumas modalidades preferenciais, de acordo com qualquer um dos aspectos da invenção, o poliéster alifático compreende uma unidade de repetição com três a seis átomos de carbono ou com 2 a 4 átomos de carbono, na cadeia entre os grupos éster. Em modalidades particularmente preferenciais, o poliéster alifático compreende policaprolactona. Em algumas modalidades preferenciais, a batelada matriz compreende, ainda, polibutileno succinato (PBS), adipato de polibutileno succinato (PBSA), ácido polilático (PLA), polietersulfona (PES), poli-hidroxibutirato (PHB), poli(3- hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), polibutileno adipato tereftalato (PBAT), polibutileno succinato adipato (PBSA), poli(butilenos succinato-co- tereftalato) (PBST), poli(butileno succinato/tereftalato/isoftalato)-co-(lactato) PBSTIL e combinações dos mesmos.

[0018] Preferencialmente, a batelada matriz (e o têxtil) compreende, essencialmente, nenhum sacarídeos.

[0019] Em outro aspecto, a invenção fornece um intermediário fundido que compreende: um poliéster alifático, diferente de PET, que compreende uma unidade de repetição com dois a seis átomos de carbono na cadeia entre os grupos éster, em que a unidade de repetição de cadeia de 2 a 6 carbonos não inclui carbonos da cadeia lateral; 0,01 a 0,2% em massa de CaCO3; e pelo menos 90% em massa de PET, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos. Como usado no presente documento, a frase "diferente de PET" pode ser expressa como "diferente de tereftalato de polietileno" ou "com a condição de que o poliéster alifático não seja tereftalato de polietileno".

[0020] Em um aspecto adicional, o invento fornece uma fibra que compreende: um poliéster alifático, diferente de PET, que compreende uma unidade de repetição com dois a seis átomos de carbono na cadeia entre os grupos éster, em que a unidade de repetição de cadeia de 2 a 6 carbonos não inclui carbonos da cadeia lateral; 0,01 a 0,2% em massa de CaCO 3 e pelo menos 90% em massa de PET, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos.

[0021] Em várias modalidades, o têxtil pode ter uma ou qualquer combinação das seguintes propriedades: biodegradabilidade de modo que, quando sujeito às condições de ASTM D5511 por 266 dias, o têxtil se decomponha pelo menos 40%, ou pelo menos 50%, ou na faixa de 40% a cerca de 80%, ou em uma faixa de 40% a cerca de 75%; em que os produtos de decomposição da testagem ASTM são, principalmente, metano e dióxido de carbono; uma estabilidade dimensional tal que o têxtil mantenha seu formato e encolha em menos de 10%, ou menos de 5%, ou menos de 3%, quando submetido às condições do Teste de Lavação Doméstica AATCC 135-2015 1llAii (lavagem à máquina a 26,67 ºC (80 °F), secar na secadora, cinco ciclos de lavação); em que o têxtil é colorido e possui uma firmeza de cor de pelo menos Grau 3, ou pelo menos Grau 4, ou Grau 5 quando sujeito às condições de AATCC 61-2013 2A (mod 40,56 ºC (105 °F)) ou AATCC 8-2016, ou AATCC 16.3- 2014 (Opção 3, 20 AFU); uma resistibilidade à ruptura de pelo menos 137.895,14 Pa (20 psi), preferencialmente de pelo menos 344.737,85 Pa (50 psi), ou de pelo menos 689.475,70 Pa (100 psi), ou na faixa de 344.737,85 Pa a cerca de

1.378.951,40 Pa (50 a cerca de 200 psi), ou 344.737,85 Pa a cerca de

1.034,213,55 Pa (50 a cerca de 150 psi), quando submetido às condições de ASTM D3786/D3886M-13; e uma capacidade absorvente tal que quando se sujeita às condições de AATCC 197-2013; Opção B, o têxtil absorve água ao longo de uma distância de pelo menos 10 mm ou pelo menos 20 mm, ou na faixa de cerca de 10 ou cerca de 20 mm a cerca de 150 mm em 2 minutos.

[0022] Em ainda outro aspecto, a invenção fornece um método de produção de fibras, fios têxteis ou panos que compreende: mesclar a batelada matriz, descrita no presente documento, em um polímero que compreende: PET, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos para formar uma mistura fundida; extrudar a mistura para formar filamentos; e resfriar os filamentos. Esses filamentos podem ser texturizados e tricotados ("fio têxtil de filamento"), formados em teias de não tecido ou cortados em grampos para aplicações em tecidos, não tecidos e panos tricotados. Alternativamente, a mistura fundida pode ser extrudada para formar péletes e os péletes podem ser, subsequentemente, fundidos novamente antes da etapa de extrudar a mistura para formar fibras. Em um outro aspecto, a invenção fornece um têxtil que compreende: uma fibra que compreende CaCO 3 e pelo menos 90% em massa de PET, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos e possui biodegradabilidade de modo que, quando sujeito às condições de ASTM D5511 por 266 dias, o têxtil se decomponha em pelo menos 40%, ou pelo menos 50%, ou na faixa de 40% a cerca de 80%, ou em uma faixa de 40% a cerca de 75%; e em que o têxtil compreende uma ou mais das seguintes propriedades: uma estabilidade dimensional de modo que o têxtil mantenha seu formato e encolha em menos de 10%, ou menos de 5%, ou menos de 3%, quando sujeito às condições de Teste de Lavação Doméstica 5 AATCC 135-2015 1llAii (lavagem à máquina a 26,67 ºC (80 F)), secar na secadora, cinco ciclos de lavação); em que o têxtil é colorido e possui uma firmeza de cor de pelo menos Grau 3, ou pelo menos Grau 4, ou Grau 5 quando sujeito às condições de AATCC 61-2013 2A (mod 40,56 ºC (105 F)) ou AATCC 8-2016, ou AATCC 16.3-2014 (Opção 3, 20 AFU); uma resistibilidade à ruptura de pelo menos 137.895,14 Pa (20 psi), preferencialmente de pelo menos 344.737,85 Pa (50 psi), ou de pelo menos

689.475,70 Pa (100 psi), ou na faixa de 344.737,85 Pa a cerca de 1.378.951,40 Pa (50 a cerca de 200 psi), ou de 344.737,85 Pa a cerca de 1.034,213,55 Pa (50 a cerca de 150 psi), quando submetido às condições de ASTM D3786/D3886M- 13; e capacidade absorvente tal que quando se sujeita às condições de AATCC 197-2013, Opção B, o têxtil absorve a água ao longo de uma distância de pelo menos 10 mm ou pelo menos 20 mm, ou na faixa de cerca de 10 ou cerca de 20 mm a cerca de 150 mm em 2 minutos.

[0023] As vantagens da invenção podem incluir, em algumas modalidades preferenciais, biodegradabilidade aprimorada por % em massa de uma batelada matriz; maior durabilidade da fibra ou têxtil em comparação com outros tratamentos de biodegradabilidade; melhor manutenção das propriedades das fibras ou têxteis.

[0024] O precedente e outros objetos e vantagens da invenção e a maneira na qual os mesmos são realizados se tornarão mais claros com base na descrição detalhada a seguir tomada em conjunto com os desenhos anexos

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0025] As Figuras 1 a 5 são plotagens de porcentagem (%) de biodegradação em razão ao tempo decorrido (expresso em dias) para várias modalidades da presente invenção, juntamente com exemplos de controle de materiais celulósicos e polímeros convencionais.

[0026] A Figura 6 é uma micrografia SEM de fibras parcialmente digeridas de acordo com a invenção.

[0027] A Figura 7 é uma série de fotografias que ilustram a testagem de planta da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO GLOSSÁRIO

[0028] Um "poliéster alifático" contém unidades de éster de repetição com cadeias de hidrocarbonetos que compreendem cadeias abertas (não aromáticas). Estes podem ser homopolímeros, copolímeros que contêm apenas grupos alifáticos ou copolímeros que contêm grupos alifáticos e grupos arila.

[0029] Um "polímero carreador" é um polímero na batelada matriz que é o mesmo, ou é compatível e miscível com, o polímero no qual a batelada matriz é mesclada.

[0030] Denier (Dpf) é o peso em gramas de 9.000 metros do filamento individual. Ele pode ser calculado pegando-se o denier do fio têxtil e dividindo-o pelo número de filamentos no feixe de fios têxteis.

[0031] Para os fins da presente invenção, um polímero não biodegradável é um que degrada por 10% ou menos depois de 266 dias de testagem de acordo com a norma ASTM D-5511.

[0032] PET, náilon e elastano têm o significado convencional. Náilon é uma poliamida; um náilon preferencial é o náilon 6,6. Elastano é um copolímero de poliéter-poliureia.

[0033] Os polímeros são moléculas grandes (peso molecular acima de 100 Daltons, normalmente milhares de Daltons) que compreendem muitas unidades de repetição.

[0034] Um têxtil é um tipo de material composto por fibras, filamentos ou fios têxteis naturais e/ou sintéticos 5 e pode estar sob as formas de malha, tecido ou de não tecido.

[0035] O termo "pano de não tecido" é bem compreendido pela pessoa versada na técnica e é usado no presente documento de forma consistente com tal entendimento, incluindo definições como aquelas em Tortora, Phyllis G. e Robert S. Merkel. Fairchild's Dictionary of Textiles. 7ª ed. Nova York, NY: Fairchild Publications, 2009, página 387.

[0036] Assim, um pano de não tecido é “uma estrutura têxtil produzida por ligação ou entrelaçamento de fibras, ou ambos; realizado por meios mecânicos, químicos, térmicos ou solventes e combinações dos mesmos”. Métodos exemplificativos de formação da teia básica incluem fibras de cardagem, assentamento com ar e formação úmida. Essas teias podem ser fixadas ou ligadas pelo uso de adesivos, incluindo fibras de baixo ponto de fusão intercaladas entre a teia, ligação térmica para polímeros termoplásticos apropriados, puncionamento por agulha, cruzamento (hidroemaranhamento) e processos de ligação por fiação.

[0037] A pessoa versada na técnica entende que nas artes têxteis, a palavra “fiação” tem duas definições diferentes, sendo que ambas são claras no contexto. Na formação de filamento sintético, o termo "fiação" refere-se à etapa de extrusão do polímero fundido em filamento.

[0038] No contexto de fibras naturais, ou fibras descontínuas cortadas de filamento sintético texturizado, o termo "fiação" é usado em seu sentido mais histórico (datando da antiguidade) de filamentos de torção em uma estrutura de fio têxtil coesa a partir da qual os panos podem ser tecidos.

[0039] Como uma referência geral, Phyllis G. Tortora e Robert S. Merkel, Fairchild's Dictionary of Textiles 7th Edition, Nova Iorque, Fairchild Publications 2009, fornecem muitas outras definições reconhecidas pelas pessoas de habilidade comum na técnica (pessoas de habilidade).

[0040] Os protocolos de testagem ASTM e AATCC são considerados padrões industriais. Esses protocolos, normalmente, não mudam significativamente com o tempo; entretanto, caso surja alguma dúvida em razão às datas dessas normas, não especificadas no presente documento, deve-se selecionar a norma em vigor em janeiro de 2018.

[0041] A menos que definido em contrário, o termo "porcentagem" ou o símbolo "%" refere-se à porcentagem de massa ("% em massa"), que carrega o mesmo significado neste relatório descritivo como "porcentagem em peso" ou "por cento em peso”. Esses usos são bem compreendidos no contexto pela pessoa versada na técnica.

[0042] A formulação de batelada matriz que permite a biodegradação, normalmente, compreende um polímero carreador. O polímero carreador é, preferencialmente, formulado para ser compatível com a matriz (isto é, o polímero não biodegradável). Assim, em modalidades exemplificativas, o polímero carreador é selecionado a partir do grupo que consiste em PET, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos. Conforme demonstrado pelos exemplos, PET e náilon, em combinação com outros componentes da invenção, mostraram resultar em biodegradabilidade superior em um têxtil lavável.

[0043] Surpreendentemente, os inventores constataram que a adição de carbonato de cálcio na batelada matriz aumenta, substancialmente, a biodegradabilidade dos têxteis resultantes ao mesmo tempo que evita os efeitos negativos quanto à forma de lavação.

[0044] Embora a invenção não seja limitada pelo mecanismo pelo qual o carbonato de cálcio opera, e, embora os inventores não desejem ser limitados por qualquer teoria particular, a seguinte hipótese parece razoável. A presença de partículas inorgânicas microscópicas de carbonato de cálcio misturadas em uma matriz polimérica orgânica homogênea introduz um grande número de pontos de nucleação para biodegradação. Este carbonato de cálcio é dosado simultaneamente com outros ingredientes biodegradáveis, fazendo com que os pontos de nucleação fiquem próximos a esses ingredientes. Os íons de cálcio podem desempenhar um papel importante no cultivo bacteriano. As proteínas de ligação de cálcio presentes nas bactérias ajudam na transdução de sinal e podem auxiliar no importante processo de quimiotaxia positiva, no qual as bactérias se movem em direção a concentrações mais altas de um produto químico.

[0045] De acordo com esta hipótese, a quebra do polímero em monômeros e oligômeros, por hidrólise das conexões éster e por ação de bactérias anaeróbicas é acelerada pela presença de carbonato de cálcio disperso. A presença de dióxido de carbono, um subproduto metabólico, também pode aumentar a dissolução do carbonato de cálcio presente na matriz polimérica.

[0046] Um outro mecanismo no qual as proteínas de cálcio e de ligação de cálcio em bactérias podem desempenhar um papel importante é em sensoriamento de quórum; ou seja, um meio de comunicação com bactérias otimizado para o cultivo populacional. As bactérias individuais trabalham para criar um hidrogel, composto de bactérias e materiais poliméricos extracelulares que cria uma comunidade funcional coordenada. Esta estrutura macroscópica amplia a ação bacteriana e ajuda a levar à biodegradação de polímeros de acordo com a invenção, especialmente microfibras de área de superfície elevada que podem ser incorporadas em tal hidrogel.

[0047] A formulação de batelada matriz é incorporada na matriz polimérica. Como outro aspecto da hipótese, a parte química do ataque hidrolítico nas cadeias de polímero começa de dentro. A batelada matriz dispersa dentro da matriz cria pontos de nucleação para ataque e multiplica, exponencialmente, a área de superfície de fibra. As enzimas bacterianas atacam de fora para dentro. As bactérias, estando na faixa de 1 mícron, irão, inicialmente, trabalhar nas fibras têxteis por fora, mas conforme a matriz polimérica se solvata e se quebra, uma nova área de superfície é exposta. Com a formação de uma comunidade bacteriana coordenada no hidrogel, grandes cadeias poliméricas são quebradas em cadeias oligoméricas e, posteriormente, quebradas em monômeros e digeridas em CO2 e CH4.

[0048] Como resultado, a batelada matriz da invenção pode ser considerada por atuar em duas fases: fisioquímica no início para quebrar em pedaços menores e bioquímica na última metade para digerir o material 25.

[0049] Em algumas modalidades, as fibras nos fios têxteis ou têxteis têm um denier por filamento (dpf) na faixa de 1 a 50 ou 2 a 30, ou tão alto quanto 1.000. Não se acredita que o denier das fibras seja crítico na biodegradabilidade, visto que os têxteis fibrosos, geralmente, terão área de superfície suficiente para suportar o cultivo bacteriano.

[0050] Em modalidades exemplificativas, a batelada matriz compreende pelo menos 0,5% em massa de carbonato de cálcio, em algumas modalidades até 10% de carbonato de cálcio, em alguns casos entre cerca de 0,5 e 5% de carbonato de cálcio e, normalmente, pelo menos cerca de 1,0% de carbonato de cálcio. As composições da invenção, preferencialmente, usam pós finos de carbonato de cálcio, preferencialmente com um tamanho de partícula mássico médio de 15 mícrons (pm) ou menos, 10 pm ou menos, em algumas modalidades 7 pm ou menos, e podem estar na faixa de um tamanho de partícula mássico médio entre 0,1 e 10 pm, ou entre 1 e 8 pm ou entre 5 e 8 pm. Como é convencional, o tamanho de partículas pode ser medido por meio de equipamento comercial de fotoanálise ou de outros meios convencionais. O pó de carbonato de cálcio tem uma área de superfície de pelo menos 0,5 metros quadrados por grama (m2/g); em alguns casos, de pelo menos 1,0 m2/g e, em algumas modalidades, de entre 0,5 e 10 m2/g. Como é convencional, a área de superfície pode ser determinada por um método como o padrão ISO 9277 para calcular a área de superfície específica de sólidos que, por sua vez, é baseada na teoria Brunauer-Emmett-Teller (BET).

[0051] Em algumas modalidades preferenciais, a formulação de batelada matriz contém um ou qualquer combinação dos seguintes: policaprolactona (PCL), poli-hidroxibutirato (PHB), polibutileno succinato (PBS), ácido polilático (PLA) e poli(adipato-cotereftlato de tetrametileno). Policaprolactona, ou mesclas que compreendem PCL como o principal componente de poliéster alifático parecem favoráveis porque, surpreendentemente, constatou-se que PCL supera o ácido polilático (PLA), PHB e PBS.

[0052] Visto que os têxteis precisam ser duráveis, a batelada matriz e as composições têxteis devem evitar componentes que afetam adversamente a durabilidade. Preferencialmente, as composições têm menos de 5% em massa; mais preferencialmente, menos de 2% ou menos de 1% de sacarídeos; ou menos do que essas quantidades de furanonas; ou menos do que essas quantidades de componentes orgânicos (à base de carbono) que vazam durante a lavação. Em algumas modalidades, as composições inventivas carecem de quaisquer componentes que diminuam, substancialmente, a durabilidade da lavação.

[0053] Os têxteis têm, preferencialmente, uma estabilidade dimensional de modo que o têxtil mantenha seu formato e encolha em menos de 10%, ou menos de 5%, ou menos de 3%, conforme medido pela Testagem de Lavação Doméstica AATCC 135-2015 1llAii (lavar na máquina a 26,67 ºC (80 F), secar na secadora, cinco ciclos de lavação).

[0054] Os têxteis ou fibras podem ser coloridos (como vermelho, azul, verde, etc.) e, preferencialmente, possuem uma firmeza de cor de pelo menos Grau 3, ou pelo menos Grau 4 ou Grau 5, conforme medido por

AATCC 61-2013 2A (mod 40,56 ºC (105 F)) ou AATCC 8-2016 ou AATCC 16.3- 2014 (Opção 3, 20 AFU). Uma folha do têxtil (por exemplo, uma amostra de pano cortada de uma camisa ou calça) tem, preferencialmente, uma resistibilidade à ruptura de pelo menos 137.895,14 Pa (20 psi), preferencialmente de pelo menos

344.737,85 Pa (50 psi), ou de pelo menos 689.475,70 Pa (100 psi), ou na faixa de 344.737,85 Pa a cerca de 1.378.951,40 Pa (50 a cerca de 200 psi), ou

344.737,85 Pa a cerca de 1.034,213,55 Pa (50 a cerca de 150 psi), em que a resistibilidade à ruptura é medida de acordo com ASTM D3786/D3886M-13.

[0055] Em algumas modalidades preferenciais, os panos não têm borbotos ou defeitos (Grau 5 de acordo com ASTM D 3512M-16).

[0056] Em algumas modalidades, o têxtil absorve água; isso é especialmente desejável em roupas nas quais o suor é expelido do usuário; em algumas modalidades preferenciais, o pano absorve a água a uma distância de pelo menos 10 mm ou de pelo menos 20 mm, ou na faixa de cerca de 10 ou de cerca de 20 mm a cerca de 150 mm em 2 minutos; conforme medido por AATCC 197-2013. As medições de têxteis feitas de acordo com algumas modalidades da invenção são mostradas nas tabelas de comparação de testagem de desempenho (isto é, Tabelas 1 a 7).

[0057] Em alguns casos, a estrutura química precisa dentro das fibras pode não ser conhecida e uma, ou uma combinação, das propriedades discutidas acima é a forma mais exata e/ou precisa de caracterizar o têxtil. A batelada matriz é mesclada com um polímero não biodegradável, como tereftalato de polietileno, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos. Para os fins da presente invenção, um polímero não biodegradável é aquele que se degrada em 10% ou menos (preferencialmente, 5% ou menos, em algumas modalidades, 3% ou menos, e, em algumas modalidades, entre 2 e 10% ou 2 e 5 %) após 266 dias de teste de acordo com ASTM D-5511 quando o polímero não contém os aditivos (em outras palavras, antes da mescla com a batelada matriz). A fibra compreende pelo menos 50% em massa; mais preferencialmente, pelo menos 70%; ainda mais preferencialmente, pelo menos 90%, ou pelo menos 95%, e, em algumas modalidades, pelo menos 99% de um polímero selecionado a partir do grupo que consiste em tereftalato de polietileno (PET), náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos.

[0058] A invenção inclui os têxteis que compreendem estas fibras, seja como têxteis de único componente ou em misturas com outras fibras. Muitos têxteis compreendem misturas (mesclas) de fibras, por exemplo, os têxteis que contêm elastano incluem, frequentemente, fibras de algodão. Em algumas modalidades, os têxteis incluem pelo menos 10%, ou pelo menos 20%, ou pelo menos 50%, ou pelo menos 80%, ou pelo menos 90%, ou 100% das fibras feitas de tereftalato de polietileno (PET), náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos.

[0059] As fibras produzidas a partir da batelada matriz, normalmente, incluem pelo menos 90% em massa de um polímero não biodegradável. Por a batelada matriz ser, preferencialmente, adicionada em uma quantidade entre 0,5 a 5%, preferencialmente pelo menos 1%, em algumas modalidades entre 1 e 5%, em algumas modalidades entre 2 e 5%, e por toda a batelada matriz estar presente na composição, as fibras resultantes conterão as quantidades correspondentes de materiais.

[0060] A invenção também inclui intermediários, fibras, fios têxteis e têxteis mesclados. Exemplos de produtos acabados, de acordo com a presente invenção, incluem: panos de malha, panos de não tecido, tecidos não tecidos, vestuário, estofos, carpetes, roupa de cama, como lençóis ou fronhas, panos de uso industrial para a agricultura ou construção. Exemplos de vestuário incluem: camisas, calças, sutiãs, calcinhas, chapéus, roupas íntimas, casacos, saias, vestidos, meias, calças elásticas e lenços.

[0061] As partículas de carbonato de cálcio são, evidentemente, moídas até um tamanho útil para a invenção. Expressas funcionalmente, as partículas moídas podem ser tão pequenas quanto possível, e as partículas muito pequenas não apresentam desvantagens.

[0062] Um limite superior de tamanho de partícula é, no entanto, definido, em parte, pelo denier, o que o leigo descreveria em termos de diâmetro. Nesses termos, o tamanho médio de partícula de carbonato de cálcio não deve ser maior que 10% do diâmetro do filamento extrudado, e o tamanho máximo de partícula não deve ser maior que 20% do diâmetro do filamento extrudado, porque tamanhos de partícula maiores que cerca de 10% do diâmetro do filamento têm muito mais probabilidades de levar ao rompimento em todas as fases de produção e uso.

[0063] Como observado acima, o limite inferior é menos crítico, sendo a principal consideração em razão ao aumento da dificuldade e do custo de produção de partículas cada vez menores.

[0064] Assim, como um exemplo prático, uma fibra de poliéster de um denier (1 D) tem um diâmetro de 10 mícrons (p), o que significa que o tamanho de partícula de carbonato de cálcio não deve exceder cerca de 1 p. Pessoas versadas na técnica serão capazes de selecionar tamanhos de partículas relevantes com base nesta razão geral de 10%.

[0065] Em uma razão semelhante, a composição de batelada matriz pode ser produzida sob a forma de fragmento sólido para armazenamento e transporte. O usuário final pode, então, moer o fragmento nos tamanhos desejados para suas aplicações específicas de uso final.

[0066] Em algumas modalidades, as partículas de batelada matriz moídas são, em seguida, misturadas com um líquido que, por sua vez, será miscível com o polímero final desejado. Como um exemplo (mas não uma limitação), polietilenoglicol ou álcool etílico são adequados para processos de poliéster.

[0067] Como outras considerações, a batelada matriz preparada pode ser adicionada ao polímero-alvo em estágios alternativos de produção. Como uma opção, a batelada matriz pode ser adicionada a uma linha de produção de polímero após o polímero ter sido feito, mas enquanto o polímero permanece no estado fundido.

[0068] Alternativamente, a batelada matriz pode ser adicionada a uma linha de polímero contínua durante a polimerização do polímero-alvo. Em tais arranjos, a batelada matriz funciona bem se miscível com o último estágio de polimerização, por exemplo, no alto polimerizador de uma linha contínua.

[0069] Elastano. No contexto da invenção, elastano pode ser o polímero-alvo para o processo de batelada matriz, desde que o elastano seja fiável por fusão. A pessoa versada na técnica reconhece que as variações de elastano são fiadas com solvente em vez de fiadas por fusão, e a invenção é usada com as versões fiadas por fusão.

[0070] Os exemplos ao longo desta descrição não se destinam a ser limitantes, mas, em várias modalidades, a invenção pode ser caracterizada por qualquer combinação selecionada de recursos. Em algumas modalidades, as composições podem ser definidas, em parte, pela ausência de certos componentes. Em algumas modalidades, as composições evitam incluir amido ou sacarídeos; tais componentes podem ser excessivamente solúveis e levar a têxteis que não têm durabilidade suficiente. Os aditivos, como polibutileno succinato, preferencialmente não copolimerizam com o polímero não biodegradável, mas formam fases degradáveis dentro das composições.

[0071] Em algumas modalidades, as composições da invenção evitam poliésteres aromáticos alifáticos.

[0072] As fibras, fios têxteis e panos inventivos podem ser caracterizados por suas propriedades físicas, como pelos testes ASTM e/ou AATCC descritos nos Exemplos. Por exemplo, as fibras, fios têxteis e panos podem ser definidos pela extensão da degradação de acordo com um teste ASTM com base na % em massa do agente de biodegradação na fibra. A composição molecular dos precursores, intermediários e produtos finais pode ser determinada por métodos convencionais, como cromatografia de permeação em gel, mais preferencialmente análise de gradiente de mesclas de polímeros.

[0073] A pessoa versada na técnica entenderá,

naturalmente, que uma vez que a batelada matriz é utilizada em conjunção com o polímero principal, os números de composição mudarão proporcionalmente à quantidade relativa de batelada matriz adicionada ao polímero principal.

[0074] A pessoa versada na técnica também compreenderá que, quando a invenção é considerada em suas modalidades como um intermediário fundido, o fundido pode ser extrudado sob a forma de qualquer um dentre paletes ou filamento nas aplicações têxteis mais comuns. A extrusão e o arrefecimento brusco do fundido como péletes fornecem a oportunidade de armazenar, enviar e fundir novamente os péletes em um local diferente; por exemplo, na localização de um cliente.

[0075] Quando os filamentos bruscamente arrefecidos da composição podem ser texturizados usando-se técnicas bem compreendidas pela pessoa versada na técnica, após as quais o pano pode ser formado diretamente a partir do filamento texturizado ("fio têxtil de filamento"), ou o filamento texturizado pode ser cortado em fibra descontínua. Essa fibra descontínua pode, por sua vez, ser fiada em um fio têxtil, mais comumente em um sistema de extremidade aberta, mas, obviamente, em fiação de anel também. O fio têxtil pode, por sua vez, ser formado em tecidos (tecido, malha, não tecido) ou pode ser mesclado com outro polímero (por exemplo, raiona), ou com fibra natural (algodão ou lã) para formar um fio têxtil mesclado que, por sua vez, pode ser transformado em panos com a característica das fibras mescladas.

[0076] Qualquer receita da tabela 1 pode ser usada em qualquer um dos filamentos, péletes, fibras básicas, fibras básicas texturizadas, filamentos texturizados ou tecidos referidos no presente documento.

[0077] Conforme usado no presente documento, o termo "carda", bem como "cardagem" ou "cardado(a)", referem-se à etapa de acabamento bem compreendida para têxteis manufaturados, por exemplo, Tortora, supra nas páginas 378 a 379. Neste contexto, a invenção também é útil em velo polar; isto é, o pano isolante cardado macio, normalmente feito de poliéster.

[0078] Quando formadas em filamento apropriado, espera-se que as composições, de acordo com a invenção, trabalhem muito bem como a carga para as peças de vestuário isolados.

[0079] A natureza, a estrutura e as muitas variações de peças de vestuário isoladas são bem compreendidas pela pessoa versada na técnica. Basicamente, um material isolante é envolvido por um invólucro leve, para o qual o náilon de baixo denier é típico, que inclui, muitas vezes, um tratamento repelente de água que pode suportar pelo menos alguma precipitação.

[0080] A penugem é, obviamente, o melhor material isolante com base na compressibilidade peso por peso, no intervalo e na razão calor:peso, mas cargas sintéticas, como na presente invenção, oferecem menor custo e melhores propriedades isolantes quando molhadas, embora ligeiramente mais pesadas e um pouco menos compressíveis.

[0081] Como outro exemplo, espera-se que filamentos, fibras ou fios têxteis, de acordo com a invenção, funcionem muito bem como um carpete biodegradável ou porções de tais carpetes. Como bem compreendido pela pessoa versada na técnica, um carpete é uma cobertura de chão têxtil tipicamente formado por fios têxtis de pelo ou fios têxteis tufados fixados em um apoio. Antes do advento dos materiais sintéticos, e que ainda são usados atualmente, o pelo típico era feito de lã e o apoio era feito de um pano de tecido, no qual o fio têxtil podia ser de tecido, tufado ou, de outra forma, fixo.

[0082] A pessoa versada na técnica, normalmente, usa os termos "carpete" e "tapete" alternadamente, embora, em alguns contextos, um "carpete" cubra uma sala inteira ("carpete de parede a parede") e um "tapete" cubra uma área menor do que uma sala toda.

[0083] Por os materiais sintéticos, como náilon, polipropileno, poliéster e mesclas desses com lã, serem materiais úteis para carpetes, as fibras ou fios têxteis formados a partir da invenção são,

inteiramente, apropriados e úteis para acarpetar. A pessoa versada na técnica reconhece uma grande variedade de materiais de apoio, estruturas de apoio e meios de fixar um pelo ou tufo ao apoio. Repetir todas essas possibilidades seria redundante, em vez de esclarecê-las, e a pessoa versada na técnica pode adotar as etapas e os materiais necessários em qualquer contexto dado e sem a experimentação indevida.

EXEMPLOS

[0084] Uma variedade de composições de batelada matriz foi preparada com as composições mostradas na Tabela 1.

Tabela 1 Receita 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 # PET 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 39 PCL 49 49 49 49 49 39 49 39 39 39 49 39 39 PLA 10 0 0 0 0 0 0 10 0 0 5 0 0 P3HB 0 10 0 5 0 0 0 0 10 10 0 10 10 (PHA) PBS - 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 versão 1 PBS - 0 0 10 0 0 20 0 0 0 10 0 10 10 versão 2 CaCO3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 PBAT 0 0 0 5 0 0 10 10 10 0 5 0 0 SiO2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Total 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 (em %)

[0085] Essas bateladas matrizes foram mescladas em tereftalato de polietileno (1% da batelada matriz é típico) e usadas para alimentar, por intermédio de um alimentador gravimétrico em um circuito fechado, a extrusora de fusão equipada com parafusos duplos. A batelada de aditivos é misturada a 250 °C e extrudada por meio de um cunho de cabo em um banho de água ou equipamento de arrefecimento brusco equivalente. Depois que um classificador remove as partículas nas extremidades da distribuição de tamanho dos péletes, os péletes são secos e ensacados.

[0086] O carbonato de cálcio utilizado na testagem tinha um tamanho de partícula mássico médio de 6,5 mícrons e uma área de superfície de cerca de 1,5 metros quadrados por grama.

[0087] As formulações foram extrudadas em PET a uma taxa de carregamento de 1% e as receitas que eram mais compatíveis com o processo de extrusão foram testadas quanto à degradação de acordo com ASTM D5511. Os resultados são mostrados na Figura 1 e na Tabela 2 para 266 dias e na Figura 2 e Tabela 3 para 353 dias.

Tabela 2 - Atualização da biodegradação de acordo com ASTM D5511 do dia 266 - fibras de receitas selecionadas Inóculo Negativo Positivo Receita Receita Receita Receita Receita #2 #3 #6 #7 #11 Volume 3.567,7 4.312,7 11.822,8 15.922,6 20.920,1 19.036,7 9.476,7 13.849,5 de gás cumulati vo (ml) CH4 em 47,2 44,7 42,6 48,2 53,3 48,4 49,6 51,8 porcenta gem (%) Volume 1.682,6 1.925,7 5.030,9 7.680,8 11.143,6 9.214,4 4.698,8 7.176,8 de CH4 (ml) Massa 1,20 1,38 3,59 5,49 7,96 6,58 3,36 5,13 de CH4 (g) CO2 em 38,8 38,2 41,0 35,4 35,7 37,5 35,7 35,4 porcenta gem (%) Volume 1.385,1 1.648,2 4.849,0 5.640,3 7.461,6 7.137,6 3.383,4 4.907,0 de CO2 (ml) Massa 2,72 3,24 9,52 11,08 14,66 14,02 6,65 9,64 de CO2 (g)

Massa 1.000 10 10 20 20 20 20 20 de amostra (g) Massa 0 8,6 4,2 12,6 12,6 12,6 12,6 12,6 de amostra teórica (g) Massa 1,64 1,96 5,29 7,14 9,97 8,76 4,33 6,47 biodegra dada (g) Biodegra 3,2 86,5 43,6 66,1 56,5 21,3 38,3 dado em porcenta gem (%)

Tabela 3 - Atualização da biodegradação de acordo com ASTM D5511 do dia 353 - fibras de receitas selecionadas Inóculo Negativ Positivo Receita Receita Receita Receita Receita o #2 #3 #6 #7 #11 Volume de 3.567,7 4.397,5 11.886,0 16.868,9 22.359,2 19.793,3 10.703,0 15.057,3 gás cumulativo (ml) CH4 em 47,2 44,9 42,6 48,6 53,4 48,6 50,2 52,1 porcentage m (%) Volume de 1.682,6 1.975,8 5.068,1 8.197,3 11.943,1 9.622,8 5.368,6 7.176,87 CH4 (ml) 840,4 Massa de 1,2 1,41 3,62 5,86 8,53 6,87 3,83 5,60 CH4 (g) CO2 em 38,8 38,2 41,0 35,3 35,6 37,3 35,4 35,3 porcentage m (%) Volume de 1.385,1 1.678,5 4.871,0 5.955,1 7.968,3 7.380,2 3.792,4 5.317,5 CO2 (ml) Massa de 2,72 3,30 9,57 11,70 15,65 14,50 7,45 10,45 CO2 (g) Massa de 1.000 10 10 20 20 20 20 20 amostra (g) Massa de 0 8,6 4,2 12,6 12,6 12,6 12,6 12,6 amostra teórica (g)

Massa 1,64 1,96 5,32 7,58 10,67 9,11 4,91 7,05 biodegrada da (g) Biodegrad 3,7 87,2 47,1 71,6 59,2 25,9 42,9 ado em porcentage m (%)

[0088] As leituras iniciais foram feitas em 59 dias; nesta primeira leitura, aparentemente, a receita 13 (Tabela 1) mostrou 3,9% de degradação, enquanto, aparentemente, a receita 14 não começou a se degradar. Com base em um evento barométrico e confusão nos dados, no entanto, parece que os dados das receitas 13 e 14 não são confiáveis e não podem ser reproduzidos. Além disso, essa leitura de baixa degradação está muito próxima da linha de base para ser confiável (degradação de 3% para o PET sem aditivo) e a testagem dessas receitas foi interrompida.

[0089] Os resultados mostrados acima demonstram superioridade sobre a técnica anterior. Sob essas condições de aterro sanitário, as fibras de PET se degradam em metano e dióxido de carbono. Após 266 dias, as amostras de PET feitas com 1% em massa das receitas de batelada matriz #2, 3, 6, 7 e 11 na Tabela degradaram 43,6, 66,1, 56,5, 21,3 e 38,3%, respectivamente. O PET não modificado degradou 3,2% sob as mesmas condições. A maior degradação ocorreu em uma batelada matriz que continha 49% de policaprolactona e 10% de poli-hidroxibutirato, enquanto a degradação mais baixa ocorreu em uma batelada matriz que continha 39% de policaprolactona e 20% de polibutileno succinato. O material feito de 49% de policaprolactona e 10% de poli-hidroxibutirato também se degradou substancialmente melhor do que o PET modificado com 1% de uma batelada matriz que contém 39% de policaprolactona, 10% de poli-hidroxibutirato e 10% de polibutileno succinato.

[0090] Os resultados acima podem ser comparados com os resultados relatados no documento nº WO 2016/079724 ("Tabela 1 -

Resultados após 300 dias"), em que as fibras de poliamida foram fiadas por fusão usando-se 2% de batelada matriz do agente de biodegradação disponível comercialmente Eco-One® (https:/ecologic-llc.com/about/eco-one-video-tour; acessado em 11 de fevereiro de 2019). As fibras resultantes foram testadas através do padrão ASTM D5511 e constatou-se que degradavam 13,9% (“PA 6,6”) ou 15,5% (“PA 5,6”) após 300 dias. As fibras do documento nº WO 2016/079724 sem agente de biodegradação degradaram 2,2 e 2,3% sob a mesma testagem ASTM D5511.

[0091] Com base nas fibras não modificadas e ignorando a diferença entre 266 e 300 dias, o PET convencional (Tabela 2 no presente documento), aparentemente, é 3,2/2,25=1,42x mais degradável do que as fibras de poliamida do documento nº WO 2016/079724. Em comparação, o PET modificado, de acordo com a invenção, foi entre 21,3/15,5=1,37x e 66,1/15,5=4,26x mais degradável do que as fibras de poliamida modificadas do documento nº WO 2016/079724. Corrigindo-se o fato de que as fibras de poliamida do documento nº WO 2016/079724 foram modificadas em duas vezes mais bateladas matrizes (2% versus 1%), o PET, de acordo com a invenção, era entre 2,74x e 8,52x mais degradável. Corrigindo-se a diferença de 2,74/1,42 entre o poliéster não modificado e a poli-imida, a presente invenção demonstrou uma biodegradabilidade maior entre 1,92x e 3,00x.

[0092] A Tabela 4 e a Figura 3 mostram a melhoria na biodegradação de panos feitos a partir da Receita 2 (Tabela 1) e um poliéster de controle.

Tabela 4 - Atualização de biodegradação de acordo com ASTM D5511 do dia 112 - panos de uma receita selecionada e de um controle Inóculo Negativo Positivo Pano de Pano de PET com PET receita #2 convencio nal Volume de gás cumulativo (ml) 1.420,6 1.588,7 10.124,6 5.480,3 1.753,7

CH4 em porcentagem (%) 24,0 28,9 39,7 43,5 41,6 Volume de CH4 (ml) 340,8 459,3 4.024,5 2.384,0 729,5 Massa de CH4 (g) 0,24 0,33 2,87 1,70 0,52 CO2 em porcentagem (%) 48,8 41,9 42,1 38,5 40,0 Volume de CO2 (ml) 692,7 665,5 4.261,7 2.109,6 701,1 Massa de CO2 (g) 1,36 1,31 8,37 4,14 1,38 Massa de amostra (g) 10 10 10 20 20 Massa de amostra teórica (g) 0 8,6 4,2 12,4 12,4 Massa biodegradada (g) 0,55 0,60 4,44 2,41 0,77 Biodegradado em porcentagem 0,6 92,1 15,0 1,7 (%)

[0093] ASTM D5210 - Degradação anaeróbica sob a presença de lodo de esgoto

[0094] Os panos finalizados de duas formulações foram desbastados em pedra para criar as microfibras e, em seguida, as microfibras foram testadas para degradação de acordo com ASTM D5210 por 55 dias, o que modela as condições tipicamente experimentadas em uma estação de tratamento de água. Os resultados são mostrados na Tabela 5 e na Figura 4.

Tabela 5— Atualização de biodegradação de acordo com ASTM D5210 do dia 55 - microfibras de receitas selecionadas Inócul Negati Positivo Microfib Microfib Microfib Microfib o vo ras de ras de ras de ras de PET PET da PET da PET da não receita receita receita tratadas #2 #6 #3 Volume de gás 377,9 274,6 5.515,8 397,9 3.268,4 2.895,2 3.160,5 cumulativo (ml) CH4 em 49,8 45,3 53,6 47,0 42,0 41,2 43,3 porcentagem (%) Volume de CH4 188,2 124,5 2.958,2 186,9 1.372,6 1.194,1 1.368,3 (ml)

Massa de CH4 0,13 0,09 2,11 0,13 0,98 0,85 0,98 (g) CO2 em 37,9 38,4 37,3 42,2 41,8 41,0 38,8 porcentagem (%) Volume de CO2 143,1 105,5 2.055,9 167,8 1.365,3 1.188,3 1.226,7 (ml) Massa de CO2 0,28 0,21 4,04 0,33 2,68 2,33 2,41 (g) Massa de 10 10 10 20 20 20 20 amostra (g) Massa de 0 8,6 4,2 12,4 12,4 12,4 12,4 amostra teórica (g) Massa 0,18 0,12 2,69 0,19 1,47 1,28 1,39 biodegradada (g) Biodegradado -0,6 59,4 0,1 10,4 8,9 9,8 em porcentagem (%)

[0095] ASTM D6691 - Modelagem de Degradação Aeróbica 5 em um Ambiente Marinho.

[0096] O pano finalizado de uma formulação foi desbastado em pedra para criar as microfibras, e as microfibras foram testadas para degradação de acordo com ASTM D6691 por 112 dias. Os resultados estão resumidos na Tabela 6 e na Figura 5.

Tabela 6 — Atualização de biodegradação de acordo com ASTM D6691 do dia 112 — microfibras de uma receita selecionada e de um controle de PET Inócul Negati Positiv Microfibr Microfibra o vo o as de s de PET PET não da receita tratadas #6 Volume de gás cumulativo (ml) 9,93 8,63 86,55 16,17 39,5

CO2 em porcentagem (%) 75,23 74,22 80,94 70,50 77,0 Volume de CO2 (ml) 7,47 6,41 70,06 11,40 30,4 Massa de CO2 (g) 0,015 0,013 0,138 0,022 0,060 Massa de amostra (g) 1.000 0,1 0,1 0,1 0,10 Massa de amostra teórica (g) 0 0,09 0,04 0,07 0,07 Massa biodegradada (g) 0,004 0,003 0,038 0,006 0,016 Biodegradado em porcentagem -0,66 79,45 2,81 16,9 (%) EXEMPLO - NÃO TOXICIDADE

[0097] Uma composição foi testada usando-se o método ASTM E1963, um protocolo para conduzir testes de toxicidade de plantas com o uso de espécies de plantas terrestres, como feijão, milho e ervilhas para determinar os efeitos das substâncias de teste no cultivo e no desenvolvimento das plantas. As ervilhas são um bom indicador, pois são muito sensíveis às condições do solo. O lixiviado de solo residual que contém os subprodutos, de acordo com a testagem ASTM D5511 da Receita 2, foi usado neste teste ASTM E 1963. A Figura 7 mostra os resultados do Teste ASTM E

1963.

[0098] A inspeção do cultivo das plantas no antecedente (1ª coluna) e na amostra (3ª coluna) demonstra que não há efeito inibitório do lixiviado da amostra de subprodutos relevantes no cultivo da planta.

[0099] Tabela 7 - Exemplos de propriedades têxteis com e sem batelada matriz Tipo de Teste Pano com Pano sem Explicação dos resultados a invenção a invenção do teste Mudanças dimensionais -1,7 -2,7 Ambos os panos têm taxas após a lavação doméstica de encolhimento AATCC 135-2015, 1llAii extremamente baixas, (Ciclo normal de lavagem porcentagens de +/- 3% na máquina a frio a 26,67 são consideradas ºC +/- -15 ºC (80º +/- 5º F); resultados excelentes. Há secar na secadora de uma diferença negativa baixo teor) Após 5 entre a invenção e as lavações COMPRIMENTO versões convencionais (média) Observações: (+) significa extensão (-) significa encolhimento Mudanças dimensionais -1,3 -0,9 Ambos os panos têm taxas após a lavação doméstica de encolhimento AATCC 135-2015, 1llAii extremamente baixas, (Ciclo normal de lavagem porcentagens de +/- 3% na máquina a frio a 26,67 são consideradas ºC +/- -15 ºC (80º +/- 5º F); resultados excelentes.

Há secar na secadora de uma diferença negativa baixo teor) Após 5 entre a invenção e as lavações LARGURA versões convencionais (média) Observações: (+) significa extensão (-) significa encolhimento Firmeza de cor para 4,5 4,5 Ambos os panos foram lavação acelerada testados usando-se os AATCC 61-2013 2A mod métodos de lavagem 40,56 ºC (105 ºF) acelerada com MUDANÇA DE COR temperaturas elevadas.

Grau 5 - mudança Mudança geral de insignificante ou sem cor/firmeza de cor mostra mudança de cor ou a mudança de cor leve a presença de insignificante, 4,5 é manchas/transferência de considerado cor; bom/excelente de acordo Grau 4 - mudança de cor com os padrões ou presença de industriais.

Não há manchas/transferência de diferença entre a invenção cor de leve a insignificante e as versões Grau 3 - mudança de cor convencionais. perceptível ou presença de manchas/transferência de cor Grau 2 - mudança de cor considerável ou presença de manchas/transferência de cor Grau 1 - muita mudança de cor ou presença de manchas/transferência de cor Firmeza de cor para 3,5 3,5 O espécime de teste é desbotamento por esfregado em um estofo fricção: de teste desbotado branco Método Crockmeter SECO sob condições AATCC 82016 (conforme controladas.

A firmeza de recebido) cores de ambos os panos SECO está dentro da faixa Grau 5 - mudança aceitável, embora certa insignificante ou sem transferência de cor seja mudança de cor ou perceptível.

Não há presença de diferença entre a invenção manchas/transferência de e o pano convencional cor; Grau 4 - mudança de cor ou presença de manchas/transferência de cor de leve a insignificante Grau 3 - mudança de cor perceptível ou presença de manchas/transferência de cor Grau 2 - mudança de cor considerável ou presença de manchas/transferência de cor Grau 1 - muita mudança de cor ou presença de manchas/transferência de cor Firmeza de cor para 3,5 4,0 O espécime de teste é desbotamento por esfregado em um estofo fricção: de teste desbotado branco Método Crockmeter ÚMIDO sob condições AATCC 82016 (conforme controladas.

A firmeza de recebido) cores de ambos os panos ÚMIDO está dentro da faixa Grau 5 - mudança aceitável, embora certa insignificante ou sem transferência de cor seja mudança de cor ou perceptível.

A diferença presença de entre 3,5 e 4 é manchas/transferência de insignificante.

cor; Grau 4 - mudança de cor ou presença de manchas/transferência de cor de leve a insignificante Grau 3 - mudança de cor perceptível ou presença de manchas/transferência de cor Grau 2 - mudança de cor considerável ou presença de manchas/transferência de cor Grau 1 - muita mudança de cor ou presença de manchas/transferência de cor Firmeza de cor em 4,0 3,0 Ambos os panos foram relação à luz: testados com o uso de AATCC 16.3-2014; opção uma fonte de luz de 3 (20 AFU) xenônio.

A firmeza de cor Fonte de luz de xenônio para a invenção está Mudança de cor dentro de uma faixa Chave de firmeza de cor aceitável, de acordo com a para classificações de maioria dos padrões grau (determinado através industriais.

O pano do uso de escalas de convencional está na cinza AATCC para avaliar extremidade inferior e, a mudança de cor e a normalmente, precisa ser presença de manchas) reavaliado Grau 5 - mudança insignificante ou sem mudança de cor ou presença de manchas/transferência de cor; Grau 4 - mudança de cor ou presença de manchas/transferência de cor de leve a insignificante Grau 3 - mudança de cor perceptível ou presença de manchas/transferência de cor Grau 2 - mudança de cor considerável ou presença de manchas/transferência de cor Grau 1 - muita mudança de cor ou presença de manchas/transferência de cor Resistibilidade à ruptura 116,4 117 Ambos os panos foram de panos têxteis colocados em um testador Método de teste de de rompimento de resistibilidade à ruptura de diafragma hidráulico que diafragma (hidráulico) estica o pano para garantir ASTM Delta 3786 Delta a resistibilidade geral (isto 3786 Mike 13 nova linha é, para se certificar de que média Papa Sierra Índia o pano não rasga/rompe). Ambos os panos têm excelentes propriedades de resistibilidade à ruptura e são considerados panos resistentes.

Há uma diferença insignificante entre a invenção e os panos convencionais Resistência à formação de 5,0 5,0 Com o uso do testador de borbotos e a outras formação de borbotos por mudanças de superfície desbaste aleatório, ambos relacionadas à formação os resultados de de borbotos por desbaste resistência à formação de aleatório borbotos do pano são de panos têxteis de excelentes.

Não há acordo com ASTM 3512/D diferença entre a invenção 3512M-16. Após 30 e o pano convencional minutos (média) Formação de borbotos Chave para a classificação de grau 5-sem descamação ou defeitos 4-descamação ou defeito leve 3-descamação ou defeito moderado 2-descamação ou defeito grave 1-descamação ou defeito muito grave Resistência à formação de 5,0 5,0 Com o uso do testador de borbotos e a outras formação de borbotos por mudanças de superfície desbaste aleatório, ambos relacionadas à formação os resultados de de borbotos por desbaste resistência à aglomeração aleatório de fibras de pano são de panos têxteis de excelentes, não há acordo com ASTM 3512/D diferença entre a invenção 3512M-16. Após 30 e o pano convencional minutos (média) Chave para a classificação de grau 5-sem descamação ou defeitos 4-descamação ou defeito leve 3-descamação ou defeito moderado 2-descamação ou defeito grave 1-descamação ou defeito muito grave Propriedades de 0,00 0,00 Este método de teste elasticidade de panos de cobre a medição da malha com baixa potência elasticidade do pano e da ASTM D 2594.04 (2012) expansão de pano dos com ajuste folgado panos de malha (elasticidade de conforto) destinados a aplicações após a extensão estática que requerem (2 horas) e o relaxamento propriedades de (1 hora) expansão de elasticidade de baixa média de canelado (%) potência.

Ambos os panos não apresentaram porcentagem de expansão na direção de canelado, o que levou a um excelente resultado.

Não há diferença entre a invenção e os materiais convencionais Propriedades de 100 100 Este método de teste elasticidade de panos de cobre a medição da malha com baixa potência elasticidade do pano e da ASTM D 2594.04 (2012) expansão de pano dos com ajuste folgado panos de malha (elasticidade de conforto) destinados a aplicações após a extensão estática que requerem (2 horas) e o relaxamento propriedades de (1 hora) recuperação de elasticidade de baixa média de canelado (%) potência.

Ambos os panos apresentaram 100% de recuperação na direção do canelado levando a um excelente resultado.

Não há diferença entre a invenção e os panos convencionais Propriedades de 2,1 1,3 Este método de teste elasticidade de panos de cobre a medição da malha com baixa potência elasticidade do pano e da ASTM D 2594.04 (2012) expansão de pano dos com ajuste folgado panos de malha (elasticidade de conforto) destinados a aplicações após a extensão estática que requerem (2 horas) e o relaxamento propriedades de (1 hora) expansão de elasticidade de baixa média de curso (%) potência.

Ambos os panos apresentaram porcentagem de expansão muito pequena na direção de curso e estão dentro de uma faixa aceitável.

Há uma diferença insignificante entre a invenção e os tecidos convencionais Propriedades de 93,1 95,8 Este método de teste elasticidade de panos de cobre a medição da malha com baixa potência elasticidade do pano e da ASTM D 2594.04 (2012) expansão de pano dos com ajuste folgado panos de malha (elasticidade de conforto) destinados a aplicações após a extensão estática que requerem (2 horas) e o relaxamento propriedades de (1 hora) recuperação de elasticidade de baixa média de curso (%) potência.

Ambos os panos apresentaram excelentes porcentagens de recuperação na direção de curso e estão dentro de uma faixa aceitável.

Há uma diferença insignificante entre a invenção e os panos convencionais Absorção vertical de 21 mm 20 mm Este método de teste é têxteis 0,17 mm/s 0,34 mm/s usado para avaliar a AATCC 197-2013 opção B capacidade de espécimes estado original de pano alinhados Distância de absorção de verticalmente em água em taxa de absorção transportar líquido ao em um período curto de 2 longo do ar através dos minutos; na direção de mesmos.

Ambos os panos comprimento (média) apresentaram excelentes capacidades de absorção e estão dentro de uma faixa aceitável.

Há uma diferença insignificante entre a invenção e os panos convencionais.

Absorção vertical de 72 mm 73 mm Este método de teste é têxteis 0,12 mm/s 0,12 mm/s usado para avaliar a AATCC 197-2013 opção B capacidade de espécimes estado original de pano alinhados Distância de absorção de verticalmente em água em taxa de absorção transportar líquido ao em um período longo de longo do ar através dos 10 minutos; na direção de mesmos.

Ambos os panos comprimento (média) apresentaram excelentes capacidades de absorção e estão dentro de uma faixa aceitável.

Há uma diferença insignificante entre a invenção e os panos convencionais.

Absorção vertical de 146 mm 146 mm Este método de teste é têxteis 0,08 mm/s 0,08 mm/s usado para avaliar a AATCC 197-2013 opção B capacidade de espécimes estado original de pano alinhados Distância de absorção de verticalmente em água em taxa de absorção transportar líquido ao em um período longo de longo do ar através dos 30 minutos; na direção de mesmos.

Ambos os panos comprimento (média) apresentaram excelentes capacidades de absorção e estão dentro de uma faixa aceitável.

Há uma diferença insignificante entre a invenção e os panos convencionais.

Absorção vertical de 18 mm 17 mm Este método de teste é têxteis 0,15 mm/s 0,29 mm/s usado para avaliar a AATCC 197-2013 opção B capacidade de espécimes estado original de pano alinhados Distância de absorção de verticalmente em água em taxa de absorção transportar líquido ao em um período curto de 2 longo do ar através dos minutos; na direção de mesmos.

Ambos os panos largura (média) apresentaram excelentes capacidades de absorção e estão dentro de uma faixa aceitável.

Não há diferença entre a invenção e os panos convencionais Absorção vertical de 70 mm 69 mm Este método de teste é têxteis 0,12 mm/s 0,12 mm/s usado para avaliar a AATCC 197-2013 opção B capacidade de espécimes estado original de pano alinhados Distância de absorção de verticalmente em água em taxa de absorção transportar líquido ao em um período de 10 longo do ar através dos minutos; na direção de mesmos.

Ambos os panos largura (média) apresentaram excelentes capacidades de absorção e estão dentro de uma faixa aceitável. Não há diferença entre a invenção e os panos convencionais Absorção vertical de 139 mm 139 mm Este método de teste é têxteis 0,08 mm/s 0,08 mm/s usado para avaliar a AATCC 197-2013 opção B capacidade de espécimes estado original de pano alinhados Distância de absorção de verticalmente em água em taxa de absorção transportar líquido ao em um período de 30 longo do ar através dos minutos; na direção de mesmos. Ambos os panos largura (média) apresentaram excelentes capacidades de absorção e estão dentro de uma faixa aceitável. Não há diferença entre a invenção e os panos convencionais

[0100] Análise microscópica de fibras sujeitas à decomposição bacteriana

[0101] Imageamento microscópico de elétrons de fibras sujeitas à decomposição bacteriana de fibras, de acordo com a invenção em ASTM D5511, são mostradas na imagem SEM da Figura 6 (SEM HV: 15 kV; campo de visão de 173 mícrons; Ampliação SEM de 1,5; Sistema SEM de emissão termiônica de tungstênio Tescan™ Vega 3™ (https://www.tescan.com/en-us/technology/sem/vega3); acessado em 12 de fevereiro de 2019), e mostram colonização bacteriana na superfície das fibras de poliéster crus de acordo com a invenção, após >1 ano de exposição a bactérias.

[0102] Nos desenhos e no relatório descritivo, estabeleceu-se uma modalidade preferencial da invenção e, embora termos específicos tenham sido empregados, eles são usados em um sentido genérico e descritivo apenas e não para fins de limitação, sendo que o escopo da invenção é definido nas reivindicações.

Claims (14)

REIVINDICAÇÕES

1. Método de se fazer fibras caracterizado pelo fato de que compreende: mesclar uma batelada matriz que consiste, essencialmente, em 39 a 48% em peso de tereftalato de polietileno; 44 a 54% em peso de policaprolactona; e entre 0,9 e 1,1 por cento em massa de carbonato de cálcio; com um poliéster fundido para formar uma mistura fundida da batelada matriz e do poliéster; e, em seguida, extrudar a mistura fundida como filamento.

2. Método de se fazer fibras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionar a batelada matriz a uma linha de produção de poliéster após o poliéster ter sido feito, porém enquanto o poliéster permanece no estado fundido.

3. Método de se fazer fibras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionar a batelada matriz a uma linha de poliéster contínua durante a polimerização do poliéster-alvo.

4. Método de se fazer fibras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, arrefecer bruscamente o filamento extrudado.

5. Método de se fazer fibras, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, texturizar o filamento extrudado.

6. Método de se fazer fibras, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende cortar o filamento texturizado em fibras descontínuas.

7. Método de se fazer fibras, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, fiar as fibras descontínuas em fio têxtil.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, tecer o fio têxtil em pano.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, tricotar o fio têxtil em pano.

10. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, assentar uma manta de não tecido das fibras descontínuas.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende cortar a mistura fundida extrudada em péletes e, em seguida, fundir novamente os péletes antes da etapa de extrudar a mistura para formar os filamentos.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a batelada matriz a ser mesclada compreende, ainda, polibutileno succinato em uma quantidade de 9 a 11 por cento em massa.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura fundida consiste, essencialmente, em 0,39 a 0,48% em peso de poliéster; 0,39 a 0,49% em peso de policaprolactona; e 0,01% em peso de carbonato de cálcio; e pelo menos 90% em massa de tereftalato de polietileno.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a mistura fundida compreende, ainda, uma composição selecionada dentre o grupo que consiste em 0,05 a 0,1% em peso de ácido polilático, 0,05 a 0,1% de poli-hidroxibutirato, 0,05 a 0,1% de polibutileno adipato tereftalato, 0,10 a 0,20% em peso de polibutileno succinato, 0,01% em peso de dióxido de silício e combinações dessas composições.