BR112014009292B1

BR112014009292B1 - Processo para a preparação de fibras

Info

Publication number: BR112014009292B1
Application number: BR112014009292-3A
Authority: BR
Inventors: Alessadra Sutti; Tong Lin; Mark Alexander Kirkland
Original assignee: Heiq Pty Ltd
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2021-06-15
Also published as: AU2012325679A1; KR20140081874A; EP2748359A4; JP2014535010A; JP6601637B2; AU2012325679B2; CN104024494B; CN104024494A; BR112014009292A2; EP2748359A1; CA2852305C; HK1199073A1; ES2657756T3; CA2852305A1; WO2013056312A1; KR101987120B1; EP2748359B1; US9920454B2; JP2017206804A; BR112014009292A8

Abstract

processo para formação de fibra e fibras produzidas pelo processo. a presente invenção refere-se a um processo para a preparação de fibras e as fibras preparadas pelo processo. o processo pode fornecer fibras poliméricas coloidais descontínuas em um processo que emprega um meio de dispersão de baixa viscosidade.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se, de modo geral, a um processo para a preparação de fibras. A presente invenção também se refere às fibras preparadas pelo processo. As fibras produzidas pelo processo podem ser fibras de polímero coloidal descontínuas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Fibras poliméricas podem ser preparadas usando inúmeras técnicas diferentes. Uma técnica que pode ser usada é eletrofiação, que pode produzir fibras poliméricas com diâmetro de fibra, composição e orientação da fibra controláveis. Entretanto, embora esta técnica seja relativamente simples e tenha ampla aplicabilidade, ela geralmente não é adequada para a produção de fibras poliméricas descontínuas.

[0003] A produção de fibras poliméricas descontínuas pode, em vez disso, ser alcançada usando técnicas de molde como replicação de molde e micro fluidos. Embora tais técnicas assegurem alto controle morfológico e dimensional, o pós-tratamento necessário para recuperar as fibras poliméricas é frequentemente difícil e leva a taxas de produção muito baixas.

[0004] A dispersão de uma solução de polímero em um não solvente é um processo convencional amplamente usado para a purificação de polímeros e para a produção de pós nano- e micro-dimensionados na indústria. Um processo para fabricar hastes de polímero com base no conceito de dispersão em solução foi descrito na Patente US 7.323.540. Este processo envolve a formação de gotículas de solução de polímero em um não solvente viscoso, seguido de deformação e alongamento das gotículas sob cisalhamento para produzir hastes de polímero insolúvel. Entretanto, este processo emprega soluções de polímero em solventes orgânicos e dispersantes de alta viscosidade para formar as hastes de polímero. O uso de dispersantes viscosos e solventes orgânicos pode tornar difícil purificar e isolar as fibras poliméricas resultantes.

[0005] Seria desejável fornecer um processo para a preparação de fibras que abordam uma ou mais das desvantagens acima.

[0006] A discussão dos antecedentes da invenção tem por objetivo facilitar um entendimento da invenção. Entretanto, deve-se apreciar que a discussão não é um reconhecimento ou admissão de que qualquer material mencionado tenha sido publicado, conhecido, ou seja, parte do conhecimento geral comum até a data de prioridade do pedido.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] Em um aspecto, a presente invenção fornece um processo para a preparação de fibras que inclui as etapas de:(a) introduzir uma corrente de líquido formador de fibra em um meio de dispersão que tem uma viscosidade na faixa de cerca de 1 a 100 centiPoise (cP);(b) formar um filamento a partir da corrente de líquido formador de fibra no meio de dispersão; e(c) submeter o filamento a cisalhamento sob condições que permitem a fragmentação do filamento e a formação das fibras.

[0008] Em modalidades do processo, o meio de dispersão tem uma viscosidade na faixa de cerca de 1 a 50 centiPoise (cP). Em algumas modalidades, o meio de dispersão tem uma viscosidade na faixa de cerca de 1 a 30 centiPoise (cP), ou de cerca de 1 a 15 centiPoise (cP).

[0009] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra tem uma viscosidade na faixa de cerca de 3 a 100 centiPoise (cP). Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra tem uma viscosidade na faixa de cerca de 3 a 60 centiPoise (cP).

[0010] A relação entre a viscosidade do líquido formador de fibra (μ1) e a viscosidade do meio de dispersão (μ2) pode ser expressa como uma razão de viscosidade (p) , onde p = μl/μ2. Em uma forma da invenção, a razão de viscosidade está na faixa de cerca de 2 a l00. Em algumas modalidades, a razão de viscosidade está na faixa de cerca de 2 a 50.

[00ll] Em algumas modalidades, o filamento pode um filamento gelificado. Na formação do filamento gelificado, o líquido formador de fibra pode mostrar uma taxa de gelificação na faixa de cerca de 1 x 10-6 m/s M a 1 x 10-2 m/sl/2 no meio de dispersão.

[0012] O cisalhamento do filamento para fornecer as fibras pode ser executado em uma força de cisalhamento adequada. Em algumas modalidades, o cisalhamento do filamento gelificado inclui aplicar uma força de cisalhamento na faixa de cerca de 100 a cerca de 190,000 cP/s.

[0013] Em algumas modalidades, pode ser vantajoso executar o processo em uma temperatura controlada. Em algumas modalidades, o processo pode ser executado a uma temperatura que não ultrapasse 50°C. Por exemplo, em algumas modalidades, as etapas (a), (b) e (c) são executadas a uma temperatura que não ultrapassa 50°C. Em algumas modalidades, as etapas (a), (b) e (c) são executadas a uma temperatura que não ultrapassa 30°C. Em algumas modalidades, as etapas (a), (b) e (c) são executadas a uma temperatura na faixa de cerca de -200°C a cerca de 10°C. Em modalidades da invenção, a baixa temperatura pode ser útil para preparar fibras de dimensões controladas.

[0014] Em um conjunto de modalidades, o líquido formador de fibra está sob a forma de uma solução formadora de fibra que inclui pelo menos uma substância formadora de fibra em um solvente adequado. A substância formadora de fibra pode ser um polímero ou um precursor de polímero, que pode ser dissolvido no solvente. Em algumas modalidades, a solução formadora de fibra inclui pelo menos um polímero.

[0015] Um aspecto da presente invenção fornece umprocesso para a preparação de fibras, que inclui as etapasde:(a) introduzir uma corrente de solução formadora defibra em um meio de dispersão que tem uma viscosidade nafaixa de cerca de 1 a 100 centiPoise (cP);(b) formar um filamento a partir da corrente de soluçãoformadora de fibra no meio de dispersão; e(c) submeter o filamento a cisalhamento sob condiçõesque permitem a fragmentação do filamento e a formação dasfibras.

[0016] Em um conjunto de modalidades, esta solução

[0017] Um aspecto da presente invenção fornece umprocesso para a preparação de fibras poliméricas, queinclui as etapas de:(a) introduzir uma corrente de solução de polímero emum meio de dispersão que tem uma viscosidade na faixa decerca de 1 a 100 centiPoise (cP);(b) formar um filamento a partir da corrente desolução de polímero no meio de dispersão; e(c) submeter o filamento a cisalhamento sob condiçõesque permitem a fragmentação do filamento e a formação dasfibras poliméricas.

[0018] O processo da invenção pode ser usado para preparar fibras poliméricas a partir de uma gama de materiais poliméricos. Os materiais poliméricos adequados incluem polímeros naturais ou derivados dos mesmos, como polipeptídeos, polissacarídeos, glicoproteínas e combinações dos mesmos, ou polímeros sintéticos, e copolímeros de polímeros sintéticos e naturais.

[0019] Em algumas modalidades, o processo da invenção é usado para preparar fibras a partir de polímeros solúveis em água ou dispersíveis em água. Em tais modalidades, o líquido formador de fibra pode incluir um polímero solúvel em água ou dispersível em água. O líquido formador de fibra pode ser uma solução de polímero que inclui um polímero solúvel em água ou dispersível em água pode ser dissolvido em um solvente aquoso. Em algumas modalidades, o polímero solúvel em água ou dispersível em água pode ser um polímero natural ou um derivado do mesmo.

[0020] Em algumas modalidades, o processo da invenção é usado para preparar fibras a partir de polímeros solúveis em solvente orgânico. Em tais modalidades, o líquido formador de fibra pode incluir um polímero solúvel em solvente orgânico. O líquido formador de fibra pode ser uma solução de polímero que inclui um polímero solúvel em solvente orgânico dissolvido em um solvente orgânico.

[0021] Em modalidades exemplificadoras do processo da invenção, o líquido formador de fibra pode incluir pelo menos um polímero selecionado do grupo que consiste em polipeptídeos, alginatos, quitosano, amido, colágeno, fibroína de seda, poliuretanos, ácido poliacrílico, poliacrilatos, poliacrilamidas, poliésteres, poliolefinas, polímeros funcionalizados com ácido borônico, álcool polivinílico, polialil amina, polietileno imina, poli(vinil pirrolidona), ácido poliláctico, poliéter sulfona e polímeros inorgânicos.

[0022] Em algumas modalidades, a substância formadora de fibra pode ser um precursor de polímero. Em tais modalidades, o líquido formador de fibra pode incluir pelo menos precursor de polímero selecionado do grupo que consiste em pré-polímeros de poliuretano, e precursores sol-gel orgânicos/inorgânicos.

[0023] O meio de dispersão usado no processo da invenção inclui pelo menos um solvente adequado. Em algumas modalidades, o meio de dispersão inclui pelo menos um solvente selecionado do grupo que consiste em um álcool, um líquido iônico, um solvente de cetona, água, um líquido criogênico, e sulfóxido de dimetila. Em modalidades exemplificadoras, o meio de dispersão inclui um solvente selecionado do grupo que consiste em C2 a C4 álcoois. O meio de dispersão pode incluir um não solvente para a substância formadora de fibra presente no líquido formador de fibra.

[0024] O meio de dispersão pode incluir uma mistura de dois ou mais solventes, como uma mistura de água e um solvente solúvel aquoso, uma mistura de dois ou mais solventes orgânicos, ou uma mistura de um solvente solúvel orgânico e um aquoso.

[0025] O líquido formador de fibra pode ser introduzido no meio de dispersão usando uma técnica adequada. Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra é injetado no meio de dispersão. O líquido formador de fibra pode ser injetado no meio de dispersão a uma taxa em uma faixa selecionada a partir de cerca de 0,0001 L/h a cerca de 10 L/h, ou de cerca de 0,1 L/h a 10 L/h.

[0026] O líquido formador de fibra empregado no processo da invenção pode incluir uma quantidade de substância formadora de fibra na faixa de cerca de 0,1 a 50% (p/v). Em um conjunto de modalidades, o líquido formador de fibra é uma solução de polímero que inclui uma quantidade de polímero na faixa de cerca de 0,1 a 50% (p/v). Em modalidades nas quais o líquido formador de fibra inclui um polímero (tal como em uma solução de polímero), o polímero pode ter um peso molecular na faixa de cerca de 1 x 104 a 1 x 107. A concentração e o peso molecular do polímero podem ser ajustados para fornecer um líquido formador de fibra da viscosidade desejada.

[0027] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra e/ou o meio de dispersão podem incluir, também, pelo menos um aditivo. O aditivo pode ser pelo menos um selecionado do grupo que consiste em partículas, agentes de reticulação, plastificantes, ligantes multifuncionais e agentes coagulantes.

[0028] A presente invenção fornece, adicionalmente, fibras preparadas pelo processo de qualquer uma das modalidades aqui descritas. Em um conjunto de modalidades, as fibras são fibras poliméricas. As fibras podem ter características dimensionais controladas.

[0029] Em algumas modalidades, as fibras preparadas pelo processo têm um diâmetro na faixa de cerca de 15 nm a cerca de 5 μm. Em um conjunto de modalidades, estas fibras podem ter um diâmetro na faixa de cerca de 40 nm a cerca de 5 μm.

[0030] Em algumas modalidades, as fibras preparadas pelo processo têm um comprimento de pelo menos cerca de 1 μm. Por exemplo, as fibras preparadas pelo processo podem ter um comprimento de pelo menos cerca de 100 μm, ou um comprimento de pelo menos 3 mm. Em um conjunto de modalidades, as fibras têm um comprimento na faixa de cerca de 1 μm a cerca de 3 mm.

[0031] A presente invenção fornece, adicionalmente, um artigo que inclui fibras preparadas pelo processo de acordo com qualquer uma das modalidades aqui descritas. As fibras podem estar incluídas sobre uma superfície do artigo. O artigo pode ser um dispositivo médico ou um biomaterial, ou um artigo para aplicações de filtração ou impressão.

Breve Descrição dos Desenhos

[0032] A presente invenção será agora descrita comreferência às figuras dos desenhos em anexo, nos quais:

[0033] A Figura 1 é uma ilustração mostrando o mecanismo de formação de fibras de acordo com modalidades da presente invenção.

[0034] A figura 2 mostra (a) uma imagem de microscopia óptica, e (b) - (g) imagens de microscopia eletrônica de varredura de fibras preparadas sob cisalhamento de acordo com uma modalidade da invenção. As barras de escala são: (a) 20μm, (b) 5 μm e (c) 1μm.

[0035] A Figura 3 é um gráfico mostrando a distribuição do diâmetro da fibra para fibras produzidas com soluções formadoras de fibra contendo diferentes concentrações do polímero de acordo com modalidades da invenção.

[0036] A figura 4 mostra gráficos comparando a distribuição do comprimento da fibra com vários parâmetros de processamento de acordo com modalidades da invenção, com (a) mostrando o efeito da concentração de polímero sobre o comprimento medido da fibra, e (b) e (c) mostrando o efeito da velocidade de agitação sobre o comprimento da fibra para uma solução de polímero em baixa concentração (3%p/v) e uma solução de polímero em alta concentração (12,6%p/v), respectivamente.

[0037] A figura 5 mostra gráficos ilustrando os diâmetros de fibra médios obtidos quando soluções de polímero contendo (a) 6% (p/v) PEAA, (b) ~12% (p/v) PEAA e (c) 20% (p/v) PEAA são processadas ou em uma baixa temperatura de -20°C a 0°C (círculos abertos) ou à temperatura ambiente de aproximadamente 22°C (quadrados fechados), em diferentes velocidades de cisalhamento.

[0038] A figura 6 mostra uma imagem de microscopia óptica de fibras de PEAA contendo nanopartículas magnéticas, alinhadas com um ímã de samário à base de cobalto.

Descrição detalhada

[0039] A presente invenção refere-se a um processo para preparar fibras. O processo da invenção fornece fibras descontínuas ao invés de fibras contínuas. Adicionalmente, as fibras preparadas pelo processo da invenção são fibras coloidais (curtas).

[0040] Em um primeiro aspecto, a presente invenção fornece um processo para a preparação de fibras que inclui as etapas de:(a) introduzir uma corrente de líquido formador de fibra em um meio de dispersão que tem uma viscosidade na faixa de cerca de 1 a 100 centiPoise (cP);(b) formar um filamento a partir da corrente de líquido formador de fibra no meio de dispersão; e(c) submeter o filamento a cisalhamento sob condições que permitem a fragmentação do filamento e a formação das fibras.

[0041] De acordo com o primeiro aspecto da presente invenção, um líquido formador de fibra é introduzido em um meio de dispersão. O líquido formador de fibra é geralmente um líquido viscoso fluxível e inclui pelo menos uma substância formadora de fibra. A substância formadora de fibra pode ser selecionada a partir do grupo que consiste em um polímero, um precursor de polímero, e combinações dos mesmos.

[0042] O termo “polímero”, como usado aqui, refere-se a um composto de ocorrência natural ou sintético composto por unidades monoméricas ligadas covalentemente. Um polímero conterá geralmente 10 ou mais unidades monoméricas.

[0043] O termo “precursor de polímero” como usado aqui, refere-se a um composto de ocorrência natural ou sintético que é capaz de ser submetido a uma reação adicional para formar um polímero. Os precursores de polímero podem incluir pré-polímeros, macromonômeros e monômeros, que podem reagir sob condições selecionadas para formar um polímero.

[0044] Um conjunto de modalidades, o líquido formador de fibra é um líquido fundido. O líquido fundido inclui pelo menos uma substância formadora de fibra, como um polímero ou precursor de polímero, em um estado fundido. O versado na técnica entenderia que um líquido fundido pode ser formado quando uma substância formadora de fibra é aquecida acima de sua temperatura de fusão. Em algumas modalidades, o líquido fundido inclui pelo menos um polímero em um estado fundido. Em outras modalidades, o líquido fundido inclui pelo menos um precursor de polímero em um estado fundido. Em algumas modalidades, o líquido fundido pode incluir uma mistura de duas ou mais substâncias formadoras de fibra, tal como uma mistura de dois ou mais polímeros, uma mistura de dois ou mais precursores de polímero ou uma mistura de um polímero e um precursor de polímero, em um estado fundido.

[0045] Em um conjunto de modalidades, o líquido formador de fibra é uma solução formadora de fibra. Uma solução formadora de fibra inclui pelo menos uma substância formadora de fibra, como um polímero ou precursor de polímero, dissolvido ou disperso em um solvente. Em algumas modalidades, a solução formadora de fibra pode incluir uma mistura de duas ou mais substâncias formadoras de fibra, tal como uma mistura de dois ou mais polímeros, uma mistura de dois ou mais precursores de polímero ou uma mistura de um polímero e um precursor de polímero, dissolvido ou disperso em um solvente.

[0046] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra é uma solução formadora de fibra que inclui pelo menos um precursor de polímero dissolvido ou disperso em um solvente. Tais soluções podem ser chamadas aqui de uma solução de precursor de polímero.

[0047] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra é uma solução formadora de fibra que inclui pelo menos um polímero dissolvido ou disperso em um solvente. Tais soluções podem ser chamadas aqui de uma solução de polímero. Uma solução de polímero pode, também, incluir um precursor de polímero em adição ao polímero.

[0048] Conforme discutido adicionalmente abaixo, em algumas modalidades, o líquido formador de fibra pode opcionalmente incluir outros componentes, como aditivos, em adição à substância formadora de fibra.

[0049] Para executar o processo aqui descrito é desejável que a viscosidade do líquido formador de fibra seja maior que a viscosidade do meio de dispersão. Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra tem uma viscosidade na faixa de cerca de 3 a 100 centiPoise (cP). Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra tem uma viscosidade na faixa de cerca de 3 a 60 centiPoise (cP). Quando o líquido formador de fibra é uma solução formadora de fibra, a solução formadora de fibra pode ter uma viscosidade na faixa de cerca de 3 a 100 centiPoise (cP), ou de cerca de 3 a 60 centiPoise (cP). Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra é uma solução de polímero. Em tais modalidades, a solução de polímero tem uma viscosidade na faixa de cerca de 3 a 100 centiPoise (cP), ou de cerca de 3 a 60 centiPoise (cP).

[0050] O líquido formador de fibra é introduzido como uma corrente no meio de dispersão. Como usado aqui, o termo “corrente” indica que o líquido formador de fibra é introduzido como um fluxo contínuo de fluido no meio de dispersão.

[0051] O meio de dispersão empregado no processo da invenção é um líquido que é geralmente de viscosidade mais baixa do que o líquido formador de fibra. De acordo com um ou mais aspectos da invenção, o meio de dispersão tem uma viscosidade na faixa de cerca de 1 a 100 centiPoise (cP). Em algumas modalidades, o meio de dispersão tem uma viscosidade na faixa selecionada do grupo que consiste em de cerca de 1 a 50 cP, de cerca de 1 a 30 cP, ou de cerca de 1 a 15 cP.

[0052] A viscosidade do líquido formador de fibra e do meio de dispersão podem ser determinadas usando técnicas convencionais. Por exemplo, a medição da viscosidade dinâmica pode ser obtida com um sistema Bohlin Visco ou Brookfield. A viscosidade do meio de dispersão pode, também, ser extrapolada a partir de dados da literatura, como aqueles relatados no documento CRC Handbook of Chemistry and Physics, 91a edição, 2010-2011, publicado por CRC Press.

[0053] Descobriu-se que o uso de um líquido formador de fibra de maior viscosidade do que o meio de dispersão é vantajoso já que ele permite que o líquido formador de fibra mostre forças viscosas desejáveis e tensão interfacial, de modo que um fio contínuo ou corrente de fluido pode ser mantido na presença do meio de dispersão. O fornecimento de um fio ou corrente contínua de líquido formador de fibra mediante exposição ao meio de dispersão é oposta aos processos da técnica anterior, que empregam soluções de polímero de baixa viscosidade que emulsificam ou se decompõe em gotículas distintas quando expostas a um dispersante.

[0054] A capacidade de formar uma corrente contínua de líquido formador de fibra no meio de dispersão resulta de um equilíbrio entre as forças de tensão superficial e viscosa (dinâmica) entre o líquido formador de fibra viscoso e o meio de dispersão menos viscoso. Um versado na técnica entenderia que correntes de líquido podem estar sujeitas a instabilidades capilares e que a extensão e as características de tais instabilidades podem influenciar se a formação eficaz de uma corrente contínua puder ser alcançada, ou se perturbações locais puderem ser tais que a corrente é induzida a se quebrar em gotículas. Ao contrário do processo da invenção, os processos da técnica anterior que envolvem a introdução de uma solução de polímero em um dispersante mais viscoso resulta na geração de gotículas distintas de solução de polímero no dispersante devido à tensão interfacial entre a solução de polímero e o dispersante que promove a formação da gotícula.

[0055] A relação entre a viscosidade do líquido formador de fibra (μ1)e a viscosidade do meio de dispersão (μ2) pode ser expressa como uma razão de viscosidade p, onde p= μ1/μ2. De acordo com o processo da invenção, é desejável que a razão (p) da viscosidade do líquido formador de fibra e a viscosidade do meio de dispersão seja maior que 1, refletindo a necessidade por um meio de dispersão de viscosidade mais baixa. Uma razão de viscosidade maior que 1 fornece as condições necessárias para a formação de uma corrente estável de líquido formador de fibra na presença do meio de dispersão. Em algumas modalidades, a razão de viscosidade (p) está na faixa de 2 a 100. Em outras modalidades, a razão de viscosidade (p) está na faixa de 3 a 50. Em outras modalidades, a razão de viscosidade (p) está na faixa de 10 a 50. Em outras modalidades, a razão de viscosidade (p) está na faixa de 20 a 50.

[0056] Quando o líquido formador de fibra é uma solução de polímero, é desejável que a razão (p) entre a viscosidade da solução de polímero e a viscosidade do meio de dispersão seja maior que 1. Em algumas modalidades, a razão de viscosidade (p) pode estar em uma faixa selecionada do grupo que consiste em de cerca de 2 a 100, de cerca de 3 a 50, de cerca de 10 a 50, e de cerca de 20 a 50.

[0057] A corrente de líquido formador de fibra pode ser introduzida no meio de dispersão usando qualquer técnica adequada. Em uma modalidade, o líquido formador de fibra é injetado no meio de dispersão. Em um conjunto de modalidades, o líquido formador de fibra é injetado no meio de dispersão através de um dispositivo que tem uma abertura adequada através da qual o líquido formador de fibra pode ser ejetado. Em algumas modalidades, o dispositivo pode ser um bocal ou uma agulha, por exemplo, uma agulha de seringa. Em um conjunto de modalidades, a abertura do dispositivo pode estar em contato com o meio de dispersão, de modo que mediante ejeção de uma corrente do líquido formador de fibra a partir da abertura, a corrente imediatamente entra no meio de dispersão.

[0058] O líquido formador de fibra pode ser injetado no meio de dispersão em uma taxa adequada. Por exemplo, o líquido formador de fibra pode ser injetado no meio de dispersão a uma taxa em uma intervalo de cerca de 0,0001 L/h a 10 L/h. Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra pode ser injetado no meio de dispersão a uma taxa em uma faixa de cerca de 0,001 L/h a 10 L/h. Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra pode ser injetado no meio de dispersão a uma taxa em uma faixa de cerca de 0,1 L/h a 10 L/h.

[0059] Quando o líquido formador de fibra é uma solução formadora de fibra, como uma solução de polímero, a solução formadora de fibra pode ser injetada no meio de dispersão a uma taxa em uma faixa selecionada do grupo que consiste em de cerca de 0,0001 L/h a 10 L/h, de cerca de 0,001 L/h a 10 L/h, ou de cerca de 0,1 L/h a 10 L/h.

[0060] Um versado na técnica relevante entenderia que a taxa na qual um líquido formador de fibra é introduzido no meio de dispersão pode ser variado de acordo com a escala na qual o processo da invenção é executado, o volume de líquido formador de fibra empregado, e o momento desejado para introduzir um volume selecionado de líquido formador de fibra ao meio de dispersão. Em algumas modalidades, pode ser desejável introduzir o líquido formador de fibra no meio de dispersão a uma taxa mais rápida já que isto pode ajudar na formação de fibras com morfologias de superfície mais lisas. A velocidade de injeção pode ser regulada através de uma bomba, como, por exemplo, um pistão de seringa ou uma bomba peristáltica.

[0061] Em algumas modalidades, a corrente do líquido formador de fibra é introduzida no meio de dispersão na presença de forças de alongamento. As forças de alongamento adequadas podem ser forças gravitacionais ou forças de cisalhamento. Em algumas modalidades, o meio de dispersão é cisalhado durante a introdução do líquido formador de fibra no meio de dispersão. Em tais modalidades, a corrente do líquido formador de fibra pode ser alongada devido à força de arraste (F) aplicada à corrente viscosa de líquido formador de fibra já que ela é acelerada desde a velocidade de injeção (V1) até a velocidade local (V2) do meio de dispersão sob cisalhamento, o que leva ao estiramento ou adelgaçamento da corrente do líquido formador de fibra. Em algumas modalidades, a introdução da corrente do líquido formador de fibra ao meio de dispersão sob forças de alongamento pode ajudar a formar um filamento com diâmetro controlável. Isto pode permitir subsequentemente maior controle sobre as dimensões das fibras resultantes a serem obtidas, de modo que fibras tendo diâmetros de po- lidispersidade estreita (por exemplo, mono-dispersidade) podem ser obtidas.

[0062] Mediante a introdução da corrente de líquido formador de fibra ao meio de dispersão, um filamento é formado a partir da corrente de líquido formador de fibra. O filamento pode ser um filamento de precursor de polímero quando ele é formado a partir de um líquido formador de fibra que inclui pelo menos um precursor de polímero. O filamento pode ser um filamento de polímero quando ele é formado a partir de um líquido formador de fibra que inclui pelo menos um polímero. Por exemplo, um filamento de polímero pode ser formado mediante a introdução de uma corrente de solução de polímero ao meio de dispersão. O filamento de polímero pode incluir uma mistura de polímero e precursor de polímero. Dependendo da taxa de gelificação do líquido formador de fibra, o filamento pode ser formado imediatamente pela introdução da corrente de líquido formador de fibra ao meio de dispersão, ou algum tempo depois.

[0063] Em algumas modalidades, a introdução da corrente de líquido formador de fibra ao meio de dispersão fornece um filamento gelificado. O filamento gelificado pode ser um filamento de polímero gelificado quando ele é formado a partir de um líquido formador de fibra que inclui pelo menos um polímero.

[0064] As substâncias formadoras de fibra como polímeros ou precursores de polímero que estão presentes na corrente do líquido formador de fibra podem ser submetidas à gelificação (precipitação) no meio de dispersão. A gelificação induz solidificação do líquido formador de fibra, resultando em um material que é pelo menos semissólido. A gelificação pode ocorrer quando o solvente é removido da corrente do líquido formador de fibra (atrito do solvente) ou quando um coagulante se difunde do meio de dispersão para o líquido formador de fibra. Se ocorrer gelificação ainda quando o líquido formador de fibra está sendo introduzido no meio de dispersão, um filamento gelificado pode ser formado. O filamento gelificado pode ser considerado um precipitado que é pelo menos semissólido. A gelificação pode ser controlada pela tensão interfacial entre o líquido formador de fibra disperso e o meio de dispersão, que governa a transferência de massa de solvente do líquido formador de fibra para o meio de dispersão, ou a transferência de um coagulante do meio de dispersão para o líquido formador de fibra. A transferência de massa de solvente ou coagulante pode influenciar a cinética da gelificação.

[0065] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra mostra uma taxa de gelificação na faixa de cerca de 1 x 10-6 m/s1/2 a 1 x 10-2 m/s1/2 no meio de dispersão. Tais taxas de gelificação podem favorecer a formação de fibras alongadas de morfologia mais regular. A taxa de gelificação pode ser determinada por métodos ópticos ou outros métodos, conforme conhecido na técnica e descrito em artigos como Fang et al. in Journal of Applied Polymer Science 118 (2010), 2553-2561, e Um et al. em International Journal of Biological Macromolecules 34 (2004), 89-105.

[0066] Um líquido formador de fibra de alta viscosidade pode exibir cinética de gelificação favorável, o que ajuda a promover a produção de fibras coloidais. Em algumas modalidades, uma taxa de gelificação que é rápida o suficiente para permitir a formação de um filamento gelificado estável, mas é ainda suficientemente lenta para que o filamento seja capaz de ser submetido à deformação sob cisalhamento, pode ajudar a promover a formação da fibra. Outros fatores que influenciam a taxa de gelificação, inclusive a quantidade de substância formadora de fibra presente no líquido formador de fibra e a temperatura, são discutidos com mais detalhes abaixo.

[0067] A solidificação da corrente de líquido formador de fibra através de gelificação e formação de um filamento pode ser importante já que sem solidificação uma emulsão pode se formar entre as duas fases do líquido formador de fibra e o meio de dispersão na ausência de cisalhamento aplicado.

[0068] Em um conjunto de modalidades, o líquido formador de fibra inclui pelo menos um polímero. Em tais modalidades, o polímero no líquido formador de fibra pode solidificar na presença do meio de dispersão para formar um filamento que inclui o polímero. Em algumas modalidades, o filamento pode ser um filamento gelificado. Um filamento que inclui pelo menos um polímero pode, também, ser chamado de um filamento de polímero.

[0069] Em um outro conjunto de modalidades, o líquido formador de fibra inclui pelo menos um precursor de polímero. Precursores de polímero presentes no líquido formador de fibra podem solidificar na presença do meio de dispersão para formar um filamento que inclui o precursor de polímero. Um filamento que inclui pelo menos um precursor de polímero pode, também, ser chamado de um filamento de precursor de polímero.

[0070] Em algumas modalidades, o precursor de polímero pode reagir e formar um polímero antes da solidificação e formação do filamento. Isto pode ocorrer se, por exemplo, o precursor de polímero reagir enquanto ele é introduzido no meio de dispersão. Em tais modalidades, o filamento irá incluir um polímero, e pode incluir uma mistura de polímero e precursor de polímero, quando o polímero é formado a partir do precursor de polímero. Como tais filamentos incluem um polímero, eles podem ser considerados um filamento de polímero.

[0071] Taxas de gelificação que são altas demais podem gerar morfologia de fibra indesejável. Por exemplo, se a gelificação for rápida demais (isto é, acima de 1 x 10-2 m/s1/2), assim que o líquido formador de fibra entrar em contato com o meio de dispersão, ele formará uma cobertura dura que irá impedir a formação de um filamento bem formatado e, portanto, fibras curtas. Em vez disso, precipitados de formato irregular podem ser obtidos.

[0072] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra mostra uma baixa taxa de gelificação. Nestas circunstâncias, o líquido formador de fibra deve ter viscosidade suficiente para ser capaz de fornecer um filamento viscoso ao entrar no meio de dispersão. O filamento viscoso é capaz de se quebrar em segmentos de menor comprimento, e os segmentos retêm o mesmo formato (alongado) durante o cisalhamento.

[0073] A gelificação dos segmentos durante o cisalhamento solidifica os segmentos e resulta na formação de fibras. Quando a taxa de gelificação é baixa, o cisalhamento precisa ser aplicado durante um período de tempo mais longo de modo a se obter fibras. Se o cisalhamento for removido antes da gelificação estar completa, os segmentos de filamento viscoso formados irão, ao contrário, tender a relaxar para um estado não alongado (por exemplo, um formato esférico) mediante remoção do cisalhamento. Consequentemente, a taxa de gelificação em tais modalidades apenas determina a duração do processo.

[0074] A composição do líquido formador de fibra pode ditar a composição do filamento formado nos processos aqui descritos. Por exemplo, o filamento, geralmente incluirá pelo menos uma substância formadora de fibra selecionada do grupo que consiste em um polímero, um precursor de polímero, ou uma combinação dos mesmos. O filamento pode, também, incluir outros componentes em adição à substância formadora de fibra, como solventes e/ou aditivos, se tais componentes estiverem presentes no líquido formador de fibra.

[0075] O meio de dispersão empregado no processo da invenção facilita a solidificação da corrente de líquido formador de fibra para permitir a formação de um filamento a partir da corrente de líquido formador de fibra. O meio de dispersão geralmente inclui pelo menos um solvente e pode incluir uma mistura de dois ou mais solventes.

[0076] O meio de dispersão pode incluir um coagulante que é capaz de induzir gelificação ou solidificação do líquido formador de fibra e a formação de um filamento. O coagulante pode ser capaz de interagir com uma substância formadora de fibra no líquido formador de fibra.

[0077] Em um conjunto de modalidades, o meio de dispersão inclui um não-solvente para uma substância formadora de fibra presente no líquido formador de fibra. O não-solvente pode ser considerado um coagulante. O não- solvente pode induzir gelificação e solidificação de um polímero ou precursor de polímero presente no líquido formador de fibra para permitir a precipitação de um filamento. O não-solvente pode se difundir na corrente do líquido formador de fibra para induzir a formação do filamento.

[0078] Em um conjunto de modalidades, o coagulante pode ser um agente que é capaz de fazer interações por ligação não covalente com uma substância formadora de fibra, para causar precipitação da substância formadora de fibra quando tais interações ocorrem. Em algumas modalidades, o coagulante pode ser um sal (por exemplo, um sal metálico como sal de sódio ou sal de cálcio), uma proteína, um agente complexante, ou um zwiteríon. Em tais modalidades, o solvente presente no meio de dispersão pode, ou não, ser não-solvente para a substância formadora de fibra presente no líquido formador de fibra. Por exemplo, o alginato de sódio do polímero irá precipitar quando exposto a sais de cálcio. Consequentemente, uma solução de polímero aquosa e viscosa contendo alginato de sódio pode ser introduzida a um meio de dispersão aquoso contendo um sal de cálcio. Nesse caso, não é essencial que o solvente aquoso do meio de dispersão seja um não-solvente para o polímero, já que a solidificação do polímero será possível através de sua interação com o sal de cálcio presente no meio de dispersão aquoso.

[0079] Em um conjunto de modalidades, o coagulante pode ser um coagulante ácido ou básico derivado de um ácido orgânico ou inorgânico, ou uma base orgânica ou inorgânica. O coagulante ácido ou básico pode ser útil na indução da precipitação de substâncias formadoras de fibra quesolidificam em resposta a uma alteração no pH.

[0080] Quando uma solução formadora de fibra é usada no processo da invenção, pode ser desejável que o solvente do meio de dispersão seja ao menos parcialmente miscível (por exemplo, solubilidade de 1mL em 100mL)com o solvente da solução formadora de fibra. Em algumas modalidades, mediante introdução da corrente de solução formadora de fibra ao meio de dispersão, um não-solvente presente no meio de dispersão é capaz de se difundir para a corrente de solução formadora de fibra. Alternativamente, ou adicionalmente, o solvente da solução formadora de fibra pode se difundir para o meio de dispersão. Quando o meio de dispersão inclui um não-solvente para um polímero ou precursor de polímero presente em uma solução formadora de fibra, isto pode levar à precipitação do polímero ou precursor de polímero e à formação de um filamento gelificado no meio de dispersão. Em algumas modalidades, dependendo da taxa de gelificação, a formação do filamento pode ocorrer em uma questão de segundos.

[0081] De acordo com o processo da invenção, o filamento no meio de dispersão é cisalhado. O cisalhamento do filamento é feito sob condições que permitem a fragmentação do filamento em comprimentos mais curtos. Isto leva à formação de fibras no meio de dispersão. Quando o filamento inclui pelo menos um polímero, o cisalhamento do filamento leva à formação de fibras poliméricas.

[0082] Durante o cisalhamento do filamento, o movimento do solvente e/ou coagulante entre o meio de dispersão e o líquido formador de fibra pode continuar, resultando em solidificação adicional dos fragmentos formados e na produção de fibras insolúveis no meio de dispersão. Por exemplo, o solvente do polímero pode continuar a se difundir dos fragmentos do filamento para dentro do meio de dispersão. O processo da invenção permite a rápida formação de uma pluralidade de fibras. Por exemplo, o período de tempo desde quando a adição do líquido formador de fibra ao meio de dispersão começa até a formação das fibras pode ser da ordem de alguns segundos até alguns minutos.

[0083] No cisalhamento do filamento, uma força de cisalhamento adequada pode ser aplicada ao meio de dispersão e ao filamento contido no meio de dispersão durante tempo suficiente para formar as fibras. No caso de um filamento gelificado, é desejável que as forças de cisalhamento aplicadas sejam suficientes para superar a resistência à tração do filamento de modo a fragmentar o filamento. O cisalhamento aplicado pode variar dependendo da viscosidade do meio de dispersão e da quantidade de material polimérico. Em algumas modalidades, o cisalhamento do filamento envolve a aplicação de uma força de cisalhamento na faixa de cerca de 100 cP/s a cerca de 190.000 cP/s.

[0084] Quaisquer meios ou dispositivos podem ser usados para conferir uma ação de cisalhamento ao filamento no meio de dispersão em um processo contínuo ou em batelada. Em certas modalidades, uma ou mais superfícies que confinam o volume do meio de dispersão podem ser movidas (por exemplo, giradas, transladadas, torcidas, etc.) em relação a uma ou mais superfícies estacionárias ou outras superfícies em movimento. Em algumas modalidades, o cisalhamento pode ser aplicado por um recipiente de mistura equipado com uma hélice.

[0085] A taxa de cisalhamento (G) aplicada ao filamento pode ser determinada de acordo com a equação 1:G = 60(2πrθ/δ) (equação 1)

[0086] A taxa de cisalhamento é uma função do agitador, do recipiente e da velocidade de agitação.

[0087] A força de cisalhamento (t) aplicada ao filamento pode, também, ser determinada de acordo com a equação 2:t = μG (equação 2)

[0088] A força de cisalhamento pode ser afetada pela viscosidade do dispersante (μ).

[0089] Na equação 1, r representa o raio da pá da hélice (metros), θ representa a velocidade de rotação (rpm), e δ representa o vão entre a extremidade da hélice e a borda do recipiente (metros). Na equação 2, μ representa a viscosidade do solvente do meio de dispersão, G representa a taxa de cisalhamento e t representa a força de cisalhamento. Desta forma, a equação 1 e a equação 2 podem ser usadas para calcular a taxa de cisalhamento e a força de cisalhamento para diferentes dispositivos que operam em diferentes velocidades de agitação e com diferentes hélices.

[0090] Em algumas modalidades, pode ser desejável aplicar uma alta força de cisalhamento líquida ao filamento gelificado. A força de cisalhamento líquida pode ser variada mudando-se a velocidade de agitação (por exemplo, por mudar a rpm do dispositivo de agitação) ou mediante a variação da viscosidade do meio de dispersão ou do líquido formador de fibra. Descobriu-se que o cisalhamento do filamento em uma alta força de cisalhamento (por exemplo, mediante o aumento da velocidade de agitação) fornece fibras com diâmetros de fibra menores e uma distribuição mais estreita de diâmetros de fibra (poli-dispersidade estreita).

[0091] Em algumas modalidades, a força de cisalhamento pode ser alterada mediante a variação da temperatura na qual o processo da invenção é executado. Em algumas modalidades, o processo da invenção é executado a uma temperatura que não ultrapasse 50°C. Desta forma, as etapas (a), (b) e (c) do processo podem ser executadas a umatemperatura de não mais que 50°C. Em algumas modalidades, pode ser desejável executar o processo da invenção a uma temperatura de não mais que 30°C. Desta forma, as etapas (a), (b) e (c) do processo podem ser executadas a umatemperatura de não mais que 30°C. Em outras modalidades, pode ser desejável executar o processo da invenção a uma temperatura na faixa de cerca de -200°C a cerca de 10°C. Desta forma, as etapas (a), (b) e (c) do processo podem ser executadas a uma temperatura na faixa de cerca de -200°C a cerca de 10°C. O rendimento da fibra foi intensificado em baixa temperatura (por exemplo, 0°C e abaixo).

[0092] Foi observado que temperaturas mais baixas fornecem rendimento de fibra aumentado para uma ampla gama de taxas de cisalhamento. Uma redução na temperatura de operação pode aumentar a viscosidade do líquido formador de fibra e do meio de dispersão, induzindo um aumento na força de cisalhamento aplicada e uma redução na cinética da gelificação. Um aumento na viscosidade pode inibir o estabelecimento de instabilidades capilares. A tensão interfacial pode, também, reduzir com a temperatura. A combinação de viscosidade mais elevada, menor tensão interfacial e menores taxas de gelificação poderia favorecer a formação de filamentos estáveis e a formação intensificada de fibras poderia resultar de tal ação combinada.

[0093] Menores diâmetros de fibra podem, também, ser produzido por trabalhar em temperaturas mais baixas. A redução da temperatura do processamento pode reduzir a taxa de difusão do solvente ou coagulante entre o líquido formador de fibra e o meio de dispersão. Além disso, a transferência de massa de solvente ou coagulante pode, também, reduzir devido a uma viscosidade aumentada do meio de dispersão. Estes efeitos podem levar a uma gelificação mais lenta, que permite que a corrente do líquido formador de fibra seja adicionalmente alongada ao longo de um período de tempo antes da gelificação para produzir o filamento. Consequentemente, fibras com menores diâmetros podem ser produzidas.

[0094] Se desejado, o meio de dispersão, o líquidoformador de fibra e/ou o aparelho usado para formar asfibras podem ser resfriados para permitir ao processo serexecutado a uma temperatura abaixo da temperatura ambiente.Em algumas modalidades, o processo pode incluir a etapa deresfriar o meio de dispersão. O meio de dispersão pode serresfriado até uma temperatura na faixa de cerca de -200°C acerca de 10°C. Em algumas modalidades, o processo podeincluir a etapa de resfriar o líquido formador de fibra. Olíquido formador de fibra pode ser resfriado até umatemperatura na faixa de cerca de -200°C a cerca de 10°C.

[0095] Mediante cisalhamento do filamento, osfragmentos do filamento e uma pluralidade de fibras sãoformadas no meio de dispersão. As fibras podem sersuspensas no meio de dispersão. As fibras podem serseparadas do meio de dispersão usando técnicas de separaçãoconhecidas na técnica, como centrifugação e/ouultrafiltração. As fibras isoladas podem, então, serressuspensas ou redispersas em uma solução adicional oupodem sofrer processamento adicional.

[0096] No caso de fibras que são produzidas quando um líquido formador de fibra que inclui pelo menos um polímero é usado, as fibras poliméricas resultantes podem não exigir processamento adicional, mas podem ser isoladas e, então, usadas após isolamento em uma aplicação desejada.

[0097] No caso de fibras que são produzidas quando um líquido formador de fibra que inclui pelo menos um precursor de polímero é usado, pode ser necessário tratar as fibras sob condições que permitem a reação entre o precursor de polímero e a formação de um polímero a partir do precursor de polímero. As condições para o tratamento das fibras do precursor de polímero dependerá da natureza do precursor de polímero e da reação necessária para formar o polímero. Em algumas modalidades, as fibras do precursor de polímero podem ser expostas a um iniciador adequado, ou ao calor ou radiação (por exemplo, radiação UV) para reagir o precursor de polímero contido nas fibras e formar um polímero a partir do precursor de polímero.

[0098] É uma vantagem do processo da invenção que fibras de poli-dispersidade estreita possam ser formadas. Em algumas modalidades, as fibras são monodispersas. Fibras com uma distribuição monodispersa de diâmetros de fibra podem surgir quando um filamento gelificado estável se fragmenta subsequentemente em fibras individuais. As fibras resultantes, portanto, mantêm uma distribuição de diâmetro similar àquela do filamento inicial. Isto está em contraste com os processos da técnica anterior que contam com a deformação de gotículas esféricas para produzir fibras.

[0099] O líquido formador de fibra empregado no processo da invenção inclui pelo menos uma substância formadora de fibra. A substância formadora de fibra é selecionada a partir do grupo que consiste em um polímero, um precursor de polímero, e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra pode incluir uma mistura ou combinação de dois ou mais polímeros, dois ou mais precursores de polímero, ou um polímero e um precursor de polímero. O polímero, precursor de polímero ou mistura de polímeros e/ou precursores de polímero pode ser dissolvida em um solvente.

[0100] Uma vantagem do processo da invenção é que ele pode ser aplicado à produção de fibras a partir de uma gama de diferentes polímeros ou precursores de polímero. Por exemplo, o processo da invenção pode ser usado para produzir fibras de polímeros naturais, polímeros sintéticos, e combinações dos mesmos.

[0101] Em algumas modalidades, a corrente de líquido formador de fibra pode incluir pelo menos um polímero selecionado do grupo que consiste em um polímero natural, um polímero sintético, e combinações dos mesmos.

[0102] Em um conjunto de modalidades, o líquido formador de fibra pode ser um líquido fundido. O líquido fundido inclui pelo menos uma substância formadora de fibra em um estado fundido.

[0103] Em um conjunto de modalidades, o líquido formador de fibra pode ser uma solução formadora de fibra. A solução formadora de fibra inclui pelo menos uma substância formadora de fibra dissolvida ou dispersa em um solvente.

[0104] Em um aspecto, a presente invenção fornece um processo para a preparação de fibras poliméricas, que inclui as etapas de:(a) introduzir uma corrente de solução formadora de fibra em um meio de dispersão que tem uma viscosidade na faixa de cerca de 1 a 100 centiPoise (cP);(b) formar um filamento a partir da corrente de solução formadora de fibra no meio de dispersão; e(c) submeter o filamento a cisalhamento sob condições que permitem a fragmentação do filamento e a formação das fibras.

[0105] Em um conjunto de modalidades, a solução formadora de fibra empregada no processo da invenção inclui pelo menos um polímero. Uma solução formadora de fibra que inclui pelo menos um polímero pode ser chamada aqui de uma solução de polímero, e pode ser usada no processo da invenção para formar fibras poliméricas. A solução de polímero pode incluir uma mistura ou combinação de dois ou mais polímeros. O polímero ou mistura de polímeros pode ser dissolvido em um solvente adequado para formar uma solução homogênea. Uma gama de polímeros pode ser usada para preparar as fibras, incluindo polímeros sintéticos ou naturais.

[0106] Para uso na presente invenção, referência às formas singulares “uma”, “um” e “o/a” destina-se a incluir as formas plurais, a menos que o contexto claramente indica de outro modo.

[0107] Em um aspecto, a presente invenção fornece um processo para a preparação de fibras poliméricas, que inclui as etapas de:(a) introduzir uma corrente de solução de polímero em um meio de dispersão que tem uma viscosidade na faixa de cerca de 1 a 100 centiPoise (cP);(b) formar um filamento a partir da corrente de solução de polímero no meio de dispersão; e(c) submeter o filamento a cisalhamento sob condições que permitem a fragmentação do filamento e a formação das fibras poliméricas.

[0108] Em algumas modalidades, a solução de polímero pode incluir pelo menos um polímero selecionado do grupo que consiste em um polímero natural, um polímero sintético, e combinações dos mesmos.

[0109] Os polímeros naturais podem incluir polissacarídeos, polipeptídeos, glicoproteínas, e derivados dessas substâncias e copolímeros dos mesmos. Os polissacarídeos podem incluir ágar, alginatos, quitosano, hialuronana, polímeros celulósicos (por exemplo, celulose e derivados dos mesmos assim como subprodutos da produção de celulose como lignina) e polímeros de amido. Os polipeptídeos podem incluir várias proteínas, como fibroína de seda, lisozima, colágeno, queratina, caseína, gelatina e derivados dos mesmos. Derivados de polímeros naturais, como polissacarídeos e polipeptídeos, podem incluir vários sais, ésteres, éteres, e copolímeros de enxerto. Sais exemplificadores podem ser selecionados a partir de sais de sódio, zinco, ferro e cálcio.

[0110] Os polímeros sintéticos podem incluir polímeros de vinila como, mas não se limitando a, polietileno, polipropileno, poli(cloreto de vinila), poliestireno, politetrafluoroetileno, poli(α-metil estireno), poli(ácido acrílico), poli(ácido metacrílico), poli(isobutileno), poli(acrilonitrila), poli(acrilato de metila), poli(metacrilato de metila), poli(acrilamida), poli(metacrilamida), poli(1-penteno), poli(1,3-butadieno), poli(acetato de vinila), poli(2-vinil piridina), poli(álcool vinílico), poli(vinil pirrolidona), poli(estireno), poli(sulfonato de estireno) poli(hexafluoropropileno de vinilideno), 1,4-poli-isopreno, e 3,4-policloropreno. Os polímeros sintéticos adequados podem, também, incluir polímeros não vinílicos tais como, mas não se limitando a, poli(óxido de etileno), poliformaldeído, poliacetaldeído, poli(3-propionato), poli(10-decanoato), poli(tereftalato de etileno), policaprolactama, poli(11-undecanoamida), poli(sebacamida de hexametileno), poli(tereftalato de m-fenileno), poli(tetrametileno-m-benzenossulfonamida). Os copolímeros de acordo com qualquer um dos supracitados podem também ser usados.

[0111] Os polímeros sintéticos empregados no processo da invenção podem se enquadrar em uma das seguintes classes de polímero: poliolefinas, poliéteres (inclusive todas as resinas de epóxi, poliacetais, poli(ortoésteres), poli- éter-étercetonas, polieterimidas, poli(óxidos de alquileno) e poli(óxidos de arileno)), poliamidas (inclusive poliureias), poliamidaimidas, poliacrilatos, polibenzimidazois, poliésteres (por exemplo, ácido polilático (PLA), ácido poliglicólico (PGA), poli(ácido lático-co-glicólico) (PLGA)), policarbonatos, poliuretanos, poli-imidas, poliaminas, poli-hidrazidas, resinas fenólicas, polissilanos, polissiloxanos, policarbodiimidas, poliiminas (por exemplo, polietileno imina), polímeros azo, polissulfitos, polissulfonas, sulfonas de poliéter, polímeros de silsesquioxano oligoméricos, polímeros de polidimetil siloxano e copolímeros dos mesmos.

[0112] Em algumas modalidades, polímeros sintéticos funcionalizados podem ser usados. Em tais modalidades, os polímeros sintéticos podem ser modificados com um ou mais grupos funcionais. Exemplos de grupos funcionais incluem grupos funcionais de ácido borônico, alcino ou azido. Tais grupos funcionais serão geralmente covalentemente ligados ao polímero. Os grupos funcionais podem permitir ao polímero sofrer reação adicional (por exemplo, permitir que as fibras formadas com o polímero funcionalizado sejam imobilizadas sobre uma superfície), ou conferir propriedades adicionais às fibras. Por exemplo, as fibras funcionalizadas de ácido borônico podem ser incorporadas em um dispositivo para rastreamento de glicose.

[0113] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra inclui um polímero solúvel em água ou dispersível em água, ou um derivado do mesmo. Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra é uma solução de polímero que inclui um polímero solúvel em água ou dispersível em água, ou um derivado do mesmo, dissolvido em um solvente aquoso. Os polímeros solúveis em água ou dispersíveis em água exemplificadores que podem estar presentes em um líquido formador de fibra como uma solução de polímero podem ser selecionados a partir do grupo que consiste em polipeptídeos, alginatos, quitosano, amido, colágeno, poliuretanos, ácido poliacrílico, poliacrilatos, poliacrilamidas (inclusive poli(N-alquil acrylamidas), como poli(N-isopropil acrilamida), poli(álcool vinílico), polialil amina, polietileno imina, poli(vinil pirrolidona), ácido poliláctico, poli(ácido de etileno-co-acrílico), e copolímeros dos mesmos e combinações dos mesmos. Derivados de polímeros solúveis em água ou dispersíveis em água podem incluir vários sais dos mesmos.

[0114] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra inclui um polímero solúvel em solvente orgânico. Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra é uma solução de polímero que inclui um polímero solúvel em solvente orgânico dissolvido em um solvente orgânico. Os polímeros solúveis em solvente orgânico exemplificadores que podem estar presentes em um líquido formador de fibra como uma solução de polímero incluem poli(estireno) e poliésteres como ácido poliláctico), poli(ácido glicólico), poli(caprolactona) e copolímeros dos mesmos, como poli(ácido lático-co-glicólico).

[0115] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra inclui um polímero híbrido. Os polímeros híbridos podem ser polímeros híbridos inorgânicos/orgânicos. Os polímeros híbridos exemplificadores incluem polissiloxanos, como poli(dimetilsiloxano) (PDMS).

[0116] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra inclui pelo menos um polímero selecionado do grupo que consiste em polipeptídeos, alginatos, quitosano, amido, colágeno, fibroína de seda, poliuretanos, ácido poliacrílico, poliacrilatos, poliacrilamidas, poliésteres, poliolefinas, polímeros funcionalizados com ácido borônico, álcool polivinílico, polialil amina, polietileno imina, poli(vinil pirrolidona), ácido poliláctico, poliéter sulfona e polímeros inorgânicos.

[0117] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra pode incluir pelo menos um precursor de polímero, como monômeros, macromonômeros ou pré-polímeros que sofrem reação adicional para formar um polímero.

[0118] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra pode incluir um precursor de polímero inorgânico. Polímeros inorgânicos podem ser preparados in situ a partir de precursores adequados. Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra pode incluir um ou mais precursores solgel. Exemplos de precursores sol-gel incluem ortossilicato de tetraetila (TEOS) e alcóxi silanos. Por exemplo, TEOS pode sofrer hidrólise em soluções aquosas para formar dióxido de silício (SiO2). Outros polímeros inorgânicos que podem ser formados a partir de precursores adequados incluem TiO2 e BaTiO3. Quando os precursores de polímero inorgânico são usados, o polímero é formado antes e/ou durante a gelificação da corrente do líquido formador de fibra, e pode continuar além da formação de um filamento gelificado.

[0119] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra pode incluir um precursor de polímero orgânico. Os precursores de polímero orgânico podem ser compostos oligoméricos de baixo peso molecular que são capazes de sofrer reação adicional para formar um polímero orgânico. Um exemplo de um precursor de polímero orgânico é um oligômero terminado em isocianato, que é capaz de reagir com um diol (extensão de cadeia), para formar um polímero. Outros precursores de polímero orgânico podem, também, ser usados. Os precursores de polímero orgânico que podem ser usados no processo da invenção podem estar sob a forma de dispersões de látex, como dispersões de poliuretano ou dispersões de borracha de nitrilo. Várias dispersões de látex estão comercialmente disponíveis. As dispersões de látex comercialmente disponíveis podem incluir precursores de polímero orgânico dispersos em um solvente aquoso. Tais dispersões comercialmente disponíveis podem ser usadas no processo da invenção como o líquido formador de fibra, e podem ser usadas desta forma conforme fornecidas.

[0120] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra pode incluir ao menos um monômero, e pode incluir uma mistura de dois ou mais monômeros. Os monômeros presentes no líquido formador de fibra podem reagir sob condições adequadas para formar um polímero. A formação de polímero pode ocorrer antes, durante ou após a formação de um filamento a partir da corrente de líquido formador de fibra, e pode ser iniciada pelo iniciador adequado, ou por calor ou radiação. O versado na técnica será capaz de selecionar monômeros adequados que podem ser usados. Exemplos não limitadores de monômeros que podem ser usados incluem monômeros de vinila, monômeros de epóxi, monômeros de aminoácido, e macro monômeros como oligopeptídeos. Por exemplo, o monômero de vinila 2-cianoacrilato pode polimerizar rapidamente na presença de água quando a polimerização é iniciada por íons de hidróxido fornecidos pela água. Consequentemente, na introdução de uma corrente de líquido formador de fibra que inclui 2-cianoacrilato a um meio de dispersão aquoso, o 2-cianoacrilato irá polimerizar rapidamente, resultando na formação de um filamento que inclui um polímero de cianoacrilato.

[0121] Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra inclui uma mistura de dois ou mais polímeros, como uma mistura de um polímero sintético termorresponsivo (por exemplo, poli(N-isopropil acrilamida)) e um polímero natural (por exemplo, um polipeptídeo). O uso de misturas de polímero pode ser vantajoso já que ele fornece vias para a fabricação de fibras poliméricas com uma gama de propriedades físicas (por exemplo, propriedades termorresponsivas e biocompatíveis ou biodegradáveis). O processo da invenção pode, portanto, ser usado para formar fibras poliméricas com propriedades físicas ajustáveis ou adaptáveis pela seleção de uma mistura adequada ou mistura de polímeros.

[0122] Os polímeros usados no processo da invenção podem incluir homopolímeros de acordo com qualquer um dos polímeros anteriormente mencionados, copolímeros aleatórios, copolímeros em bloco, copolímeros alternados, tripolímeros aleatórios, tripolímeros em bloco, tripolímeros alternados, derivados dos mesmos (por exemplo, sais, copolímeros de enxerto, ésteres, ou éteres dos mesmos), e similares. O polímero pode ser capaz de ser reticulado na presença de um agente de reticulação multifuncional.

[0123] Os polímeros empregados no processo podem ser de qualquer peso molecular adequado e o peso molecular não é considerado como um fator limitante uma vez que o processo da invenção pode ser executado sob cisalhamento suficientemente alto. O peso molecular numérico médio do polímero pode variar de algumas centenas de Daltons (por exemplo, 250 Da) até vários milhares de Daltons (por exemplo, mais de 10.000 Da), embora qualquer peso molecular possa ser usado sem que se desvie da invenção. Em algumas modalidades, o peso molecular numérico médio do polímero pode estar na faixa de cerca de 1 x 104 a cerca de 1 x 107. Em um conjunto de modalidades, pode ser desejável que o líquido formador de fibra inclua um polímero de alto peso molecular (por exemplo, um peso molecular numérico médio de pelo menos 1x105) uma vez que polímeros de peso molecular mais alto podem ter entrelaçamentos inter- e intra-cadeia favoráveis que podem ajudar a estabilizar a corrente de líquido formador de fibra e promover a formação de fibra do filamento e do polímero.

[0124] O líquido formador de fibra empregado no processo da invenção pode incluir uma quantidade adequada de substância formadora de fibra. De fato, não há limite superior para a quantidade de substância formadora de fibra que pode ser usada. Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra pode incluir de cerca de 0,1% (p/v) até 100% (p/v) de substância formadora de fibra.

[0125] Quando o líquido formador de fibra é um líquido fundido, o líquido será geralmente composto de uma substância formadora de fibra pura. Por exemplo, o líquido fundido pode ser composto de polímero puro e/ou precursor de polímero puro.

[0126] Quando o líquido formador de fibra é uma solução formadora de fibra, a solução geralmente conterá uma quantidade predeterminada de substância formadora de fibra. Em algumas modalidades, a quantidade de substância formadora de fibra presente na solução formadora de fibra pode estar na faixa de cerca de 0,1% (p/v) a 50% (p/v). Em algumas modalidades, a solução formadora de fibra contém uma quantidade de substância formadora de fibra na faixa de cerca de 1 a 50% (p/v). Em algumas modalidades, a solução formadora de fibra contém uma quantidade de substância formadora de fibra na faixa de cerca de 5 a 20% (p/v). A substância formadora de fibra é selecionada a partir do grupo que consiste em um polímero, um precursor de polímero, e combinações dos mesmos. Quando a solução formadora de fibra inclui uma mistura de duas ou mais substâncias formadoras de fibra (como uma mistura de dois ou mais polímeros, dois ou mais precursores de polímero, ou um polímero e um precursor de polímero), a quantidade total de substância formadora de fibra na solução formadora de fibra pode estar em uma faixa selecionada do grupo que consiste em de cerca de 0,1% (p/v) a 50% (p/v), de cerca de 1 a 50% (p/v), e de cerca de 5 a 20% (p/v).

[0127] Em algumas modalidades, a solução formadora de fibra é uma solução de polímero, a concentração de polímero na solução de polímero pode variar de cerca de 0,1% (p/v) a 50% (p/v). Em algumas modalidades, a solução de polímero inclui uma quantidade de polímero na faixa de cerca de 1 a 50% (p/v). Em algumas modalidades, a solução de polímero inclui uma quantidade de polímero na faixa de cerca de 5 a 20% (p/v). Um versado na técnica relevante entenderia que quando polímeros de peso molecular mais alto são usados em uma solução de polímero, uma concentração de polímero inferior pode ser empregada enquanto ainda se alcança viscosidades desejáveis da solução de polímero. Além disso, o tipo de polímero pode, também, influenciar a concentração do polímero. Por exemplo, polímeros contendo grupos funcionais que podem participar em interações inter- ou intra-moleculares (por exemplo, ligação ao hidrogênio) podem fornecer soluções de polímero de alta viscosidade em concentrações de polímero relativamente baixas. Em geral, a quantidade de polímero presente na solução de polímero dependerá do tipo de polímero sendo usado. Quando a solução de polímero inclui uma mistura de dois ou mais polímeros, a quantidade total de polímero na solução de polímero pode estar em uma faixa selecionada do grupo que consiste em de cerca de 0,1% (p/v) a 50% (p/v), de cerca de 1 a 50% (p/v), e de cerca de 5 a 20% (p/v).

[0128] Um benefício do processo aqui descrito é que fibras podem ser formadas com uma ampla gama de líquidos formadores de fibra preparados com diferentes polímeros e/ou precursores de polímero e com diferentes concentrações de polímero e/ou precursor de polímero.

[0129] Em algumas modalidades, altas concentrações de polímero podem ser desejáveis em uma solução de polímero. Altas concentrações de polímero podem estar na faixa de cerca de 10 a 50% (p/v). Uma solução de polímero contendo uma alta quantidade de polímero pode mostrar cinética de gelificação mais lenta, o que proporciona comprimentos de filamento mais longos e resistência à tração aumentada durante o cisalhamento. Um alto teor de polímero pode, também, aumentar a viscosidade da solução de polímero. As soluções de polímero de alta viscosidade têm a possibilidade de produzir nanofibras curtas de diâmetro e comprimento regulares acima de determinadas taxas de cisalhamento. Em algumas modalidades particulares, a quantidade de polímero na solução de polímero pode estar na faixa de cerca de 10 a 20% (p/v).

[0130] Em outras modalidades, um baixo teor de polímero pode ser desejável em uma solução de polímero. Uma baixa concentração de polímero pode estar na faixa de cerca de 0,1 a 10% (p/v). Em algumas modalidades particulares, a quantidade de polímero na solução de polímero pode estar na faixa de cerca de 0,5 a 8% (p/v). O uso de soluções de polímero que têm uma baixa quantidade de polímero pode ser desejável quando se deseja produzir fibras poliméricas de pequeno diâmetro. Por exemplo, descobriu-se que fibras de seda com diâmetros na faixa de 100 a 200nm podem ser as em alto rendimento com uma solução de fibroína de seda a 2%. Uma redução no diâmetro da fibra com uma menor concentração de polímero pode ser causada por uma redução no diâmetro do filamento como resultado de menos material polimérico estando presente na solução de polímero. Um filamento de baixo teor de polímero pode, também, mostrar deformabilidade mais alta sob cisalhamento.

[0131] Os líquidos formadores de fibra com polímeros de baixo peso molecular ou que tem uma baixa concentração de polímero podem ser submetidos a instabilidades capilares devido a uma redução na razão de viscosidade entre o líquido formador de fibra e o meio de dispersão. Isto pode resultar em um aumento na taxa de transferência de massa de solvente ou coagulante entre o líquido formador de fibra e o dispersante e gelificação mais rápida e formação do filamento. Entretanto, descobriu-se que o efeito da gelificação mais rápida e da viscosidade reduzida podem ser neutralizados mediante o aumento do cisalhamento aplicado.

[0132] Um versado na técnica relevante entenderia que uma concentração de polímero e um peso molecular adequado podem ser selecionados para fornecer um líquido formador de fibra com a viscosidade desejada.

[0133] Em um conjunto de modalidades, o líquido formador de fibra é uma solução formadora de fibra. A solução formadora de fibra inclui pelo menos uma substância formadora de fibra dissolvida ou dispersa em um solvente. A substância formadora de fibra pode ser selecionada a partir do grupo que consiste em um polímero, um precursor de polímero, e combinações dos mesmos.

[0134] O polímero ou precursor de polímero pode determinar qual solvente é usado na solução formadora de fibra. Dependendo do polímero ou do precursor de polímero, o solvente pode ser selecionado a partir de água, ou a partir de qualquer solvente orgânico adequado. Os solventes orgânicos podem pertencer a classes de solventes oxigenados (por exemplo, álcoois, éteres glicólicos, cetonas, ésteres, e ésteres de éter glicólico), solventes à base de hidrocarboneto (por exemplo, hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos), e solventes halogenados (por exemplo, hidrocarbonetos clorados), submetidos às exigências de compatibilidade e solubilidade aqui discutidas.

[0135] Em algumas modalidades, o solvente empregado na solução formadora de fibra pode ser um solvente aquoso. Isto pode ser adequado quando um polímero ou precursor de polímero solúvel em água ou dispersível em água é usado. Em uma modalidade, a solução formadora de fibra pode ser uma solução de polímero aquosa que inclui um polímero solúvel em água ou dispersível em água dissolvido em um solvente aquoso. O solvente aquoso pode ser água, ou água em mistura com um solvente, como um solvente orgânico solúvel em água (por exemplo, um álcool C2-C4). Se necessário, o pH da solução de polímero pode ser ajustado pela adição de um ácido ou base adequado para ajudar a solubilizar o polímero.

[0136] Em outras modalidades, a solução formadora de fibra inclui um solvente orgânico. Isto pode ser adequado para polímeros ou precursores de polímero solúveis em solvente orgânico. A solução formadora de fibra pode ser uma solução de polímero orgânico que inclui pelo menos um polímero solúvel em solvente orgânico dissolvido em um solvente orgânico. Os solventes orgânicos podem incluir, mas não se limitam a, C5 a C10 álcoois (por exemplo, octanol, decanol), hidrocarbonetos alifáticos (por exemplo, pentano, hexano, heptano, dodecano), hidrocarbonetos aromáticos (por exemplo, benzeno, xileno, tolueno), ésteres (por exemplo, acetato de etila), éteres (por exemplo, éter dimetílico de trietilenoglicol, éter dietílico de trietilenoglicol), cetonas (por exemplo, ciclo-hexanona) e óleos (por exemplo, óleo vegetal).

[0137] Em ainda outras modalidades, a solução formadora de fibra inclui um líquido iônico e pelo menos uma substância formadora de fibra dispersa no líquido iônico. De preferência, a substância formadora de fibra é um polímero.

[0138] Em algumas modalidades, a solução formadora de fibra pode conter uma mistura de dois ou mais solventes. Os dois ou mais solventes podem ser miscíveis ou ao menos parcialmente solúveis, e são capazes de dissolver as substâncias formadoras de fibra selecionadas. Por exemplo, um solvente aquoso pode incluir uma mistura de água e um solvente solúvel em água. Os solventes solúveis em água exemplificadores podem incluir, mas não se limitam a ácidos (por exemplo, ácido fórmico, ácido acético), álcoois (por exemplo, metanol, etanol, isopropanol, butanol, etilenoglicol), aldeídos (por exemplo, formaldeído), aminas (por exemplo, amônia, di-isopropilamina, trietanolamina, dimetilamina, butilamina), ésteres (por exemplo, éster isopropílico, proprionato de metila), éteres (por exemplo, éter dietílico), e cetonas (por exemplo, acetona). Em algumas modalidades, misturas de solventes podem influenciar a tensão interfacial e as taxas de gelificação por variar o potencial químico.

[0139] Em algumas modalidades, a solução formadora defibra pode incluir pelo menos dois ou mais solventes quesão imiscíveis. Por exemplo, a solução formadora de fibrapode incluir uma mistura de água e um solvente orgânico,tal como uma mistura de água e um óleo. Tais misturas desolvente podem fornecer uma via para formar fibras com umacomposição heterogênea, que são compostas por duas ou maissubstâncias formadoras de fibra (por exemplo, dois ou maispolímeros) que têm solubilidade e propriedades físicasdiferentes.

[0140] É uma vantagem da invenção que fibraspoliméricas podem ser preparadas a partir de polímerossolúveis em água ou dispersíveis em água já que o processoda invenção amplia a escolha de solventes que podem serusados. A possibilidade de formar fibras poliméricas, emparticular, nanofibras de polímero coloidal, a partir depolímeros solúveis em água oferece inúmeras vantagens paraa nanofabricação.

[0141] O meio de dispersão empregado no processo da invenção inclui pelo menos um solvente. Em algumas modalidades, o meio de dispersão pode incluir dois ou mais solventes. O meio de dispersão pode incluir quaisquer dois ou mais solventes que sejam miscíveis ou parcialmente solúveis. Em algumas modalidades, quando o meio de dispersão inclui um não-solvente como um coagulante para uma substância formadora de fibra contida no líquido formador de fibra, a substância formadora de fibra pode ser relativamente insolúvel, ou completamente insolúvel, no solvente do meio de dispersão. Quando o líquido formador de fibra é uma solução formadora de fibra, tal como uma solução de polímero, é desejável que o solvente da solução formadora de fibra seja miscível com o solvente do meio de dispersão.

[0142] O termo “insolúvel”, para uso na presente invenção em relação a uma substância formadora de fibra significa que a substância formadora de fibra tem uma solubilidade em um solvente menor que 1g/L a 25°C em um solvente selecionado.

[0143] O termo “miscível”, para uso na presente invenção em relação a dois ou mais líquidos, se refere à capacidade de os líquidos se dissolverem um no outro, independentemente da proporção de cada líquido.

[0144] O termo “parcialmente solúvel” ou “parcialmente miscível” para uso na presente invenção em relação a dois ou mais líquidos, se refere à capacidade de os líquidos se dissolverem um no outro até um grau menor do que a miscibilidade completa. Por exemplo, um solvente de uma solução formadora de fibra pode ter uma solubilidade em um solvente de meio de dispersão de pelo menos 100 ml/L a 25°C.

[0145] O termo “imiscível”, para uso na presente invenção em relação a dois ou mais líquidos, significa que os líquidos têm uma solubilidade um no outro menor que 100 ml/L a 25°C.

[0146] O meio de dispersão pode incluir pelo menos um solvente selecionado do grupo que consiste em água, líquidos criogênicos (por exemplo, nitrogênio líquido) e solventes orgânicos selecionados a partir de classes de solventes oxigenados (por exemplo, álcoois, éteres glicólicos, cetonas, ésteres, e ésteres de éter glicólico), solventes à base de hidrocarboneto (por exemplo, hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos), e solventes halogenados (por exemplo, hidrocarbonetos clorados). Quando o líquido formador de fibra é uma solução de polímero, o solvente do meio de dispersão é, de preferência, miscível com o solvente da solução de polímero.

[0147] Em algumas modalidades, o meio de dispersão inclui um solvente selecionado do grupo que consiste em solventes próticos e solventes não-próticos. Em modalidades particulares, o meio de dispersão inclui um solvente selecionado do grupo que consiste em água, um álcool (por exemplo, C1 a C12 álcoois), um líquido iônico, um solvente de cetona (por exemplo, acetona), e sulfóxido de dimetila. Misturas de solventes podem ser usadas, por exemplo, uma mistura de água e álcool.

[0148] Em modalidades particulares, o meio de dispersão inclui um álcool. O meio de dispersão pode incluir pelo menos 25% (v/v), pelo menos 50% (v/v), ou ao menos 75% (v/v) de álcool. Os álcoois exemplificadores incluem C2 a C4 álcoois, como etanol, isopropanol e n-butanol. A viscosidade do etanol, isopropanol e n-butanol à temperatura ambiente é aproximadamente 1,074 cP, 2,038 cP e 2,544 cP, respectivamente. O butanol é um desejavelmente incluído no meio de dispersão em algumas modalidades, uma vez que ele é capaz de gerar emulsões quando em contato com a água. Em algumas modalidades, o álcool pode ser volátil, tendo um baixo ponto de ebulição. Um solvente volátil pode ser mais facilmente removido das fibras poliméricas após o isolamento das fibras.

[0149] Em algumas modalidades, o meio de dispersão pode incluir um álcool em mistura com pelo menos um outro solvente. O álcool é, de preferência, um C2 a C4 álcool. Em tais modalidades, o meio de dispersão pode incluir pelo menos 25% (v/v), pelo menos 50% (v/v), ou ao menos 75% (v/v) de álcool.

[0150] Em um conjunto de modalidades, é preferencial que o meio de dispersão inclua no máximo 50% (v/v), no máximo 20% (v/v), no máximo 10% (v/v), ou no máximo 5% (v/v) de glicerol. Em um conjunto de modalidades, é uma condição do processo que o meio de dispersão seja substancialmente isento de glicerol. Pode ser desejável excluir o glicerol do meio de dispersão já que o glicerol aumenta a viscosidade do dispersante e pode ser difícil de remover das fibras formadas quando se deseja isolar as fibras.

[0151] Em algumas modalidades, o meio de dispersão pode ser líquido de ocorrência natural derivado de fontes naturais. O líquido natural pode incluir um coagulante de ocorrência natural. Um exemplo de um líquido natural que pode ser usado como um meio de dispersão é leite, que contém sais de cálcio e que foi observado ser útil como um meio de dispersão para a formação de fibras a partir de uma solução de polímero contendo alginato de sódio.

[0152] Em um conjunto de modalidades, a presente invenção fornece um processo para a preparação de fibras poliméricas, que inclui as etapas de:(a) introduzir uma corrente de solução de polímero que inclui pelo menos um polímero selecionado do grupo que consiste em polipeptídeos, alginatos, quitosano, amido, colágeno, fibroína de seda, e ácido poliacrílico em um meio de dispersão que inclui um C2 a C4 álcool e que tem uma viscosidade na faixa de cerca de 1 a 100 centiPoise (cP);(b) formar um filamento a partir da corrente de solução de polímero no meio de dispersão; e(c) submeter o filamento a cisalhamento sob condições que permitem a fragmentação do filamento e a formação das fibras poliméricas.

[0153] Um importante aspecto do processo da presente invenção é que o meio de dispersão tem viscosidade relativamente baixa, com uma viscosidade na faixa de cerca de 1 a 100 cP, e mais especificamente, uma viscosidade na faixa de cerca de 1 a 50 cP, de cerca de 1 a 30 cP, ou de cerca de 1 a 15 cP. Uma vantagem do uso de um meio de dispersão com baixa viscosidade é que ele permite que as fibras preparadas pelo processo sejam mais facilmente purificadas ou isoladas do meio de dispersão. Por exemplo, fibras poliméricas podem ser isoladas através do uso de baixa força centrífuga para remover o dispersante, seguido de evaporação de qualquer solvente remanescente. Outras técnicas para separar as fibras do meio de dispersão (por exemplo, filtração) podem, também, ser usadas. A capacidade de evitar meios de dispersão complexos ou viscosos para a preparação das fibras simplifica a limpeza ou purificação das fibras e seu isolamento subsequente.

[0154] Uma vez separado das fibras, o meio de dispersão empregado no processo da invenção pode ser reciclado ou recirculado para o aparelho, fornecendo um processo de fabricação com melhor relação custo/benefício.

[0155] As fibras isoladas de um meio de dispersão de baixa viscosidade podem ser facilmente ressuspensas em solução (por exemplo, em meio aquoso) ou transferidas para outro solvente para processamento adicional. Em algumas modalidades, as fibras preparadas de acordo com a invenção podem ser adicionalmente processadas por modificação química e funcionalizadas adicionalmente para uso em aplicações desejadas.

[0156] As condições de processamento moderadas que podem ser usadas para isolar as fibras também fornece a capacidade de reter as características nativas da substância formadora de fibra. No caso de fibras preparadas a partir de polímeros naturais como proteínas ou polipeptídeos, as fibras podem reter as características nativas do polímero.

[0157] Além disso, a capacidade de escalonamento da formação da fibra e a facilidade de uso do processo da invenção são intensificadas pela capacidade de se evitar procedimentos complexos de limpeza ou purificação de modo a isolar as fibras formadas.

[0158] O processo da invenção produz fibras usando um meio de dispersão de baixa viscosidade e um líquido formador de fibra de viscosidade mais elevada que o meio de dispersão. O meio de dispersão de baixa viscosidade facilita a formação de uma corrente estável de líquido formador de fibra, que se solidifica em um filamento que então se fragmenta sob cisalhamento para produzir as fibras poliméricas. O processo está em contraste com o processo descrito em US 7.323.540, que depende da formação inicial de uma emulsão (gotículas) em um dispersante contendo glicerol viscoso e, então, deformação e alongamento das gotículas no dispersante viscoso sob cisalhamento.

[0159] Acredita-se que a diferença no mecanismo de formação da fibra polimérica entre o processo da invenção e aquele descrito em US 7.323.540 seja causada pelas viscosidades relativas do meio de dispersão e do líquido formador de fibra empregados no presente processo, o que pode ser representado como a razão de viscosidade.

[0160] A presente invenção fornece, adicionalmente, fibras preparadas por um processo conforme descrito aqui. Em modalidades exemplificadoras, as fibras preparadas por um processo conforme descrito aqui são fibras poliméricas. As fibras, como fibras poliméricas, preparadas de acordo com a presente invenção podem ser nanofibras ou microfibras com diâmetros na faixa de nanômetros ou micrômetros. Em algumas modalidades, as fibras têm um diâmetro na faixa de cerca de 15 nm a cerca de 5 μm. Em algumas modalidades, as fibras podem ter um diâmetro na faixa de cerca de 40 nm a cerca de 5 μm, ou de cerca de 50 nm a cerca de 3 μm. Em algumas modalidades, as fibras podem ter um diâmetro na faixa de cerca de 100 nm a cerca de 2 μm. Uma vantagem do processo da presente invenção é que fibras tendo um diâmetro controlável podem ser formadas. Em algumas modalidades, as fibras têm um diâmetro monodisperso. Em outras modalidades, fibras com distribuição de diâmetro bimodal ou multimodal podem ser produzidas em um único experimento por variar a velocidade de injeção ou a taxa de cisalhamento durante a injeção do líquido formador de fibra no dispersante.

[0161] Em modalidades particulares, as fibras preparadas pelo processo são fibras poliméricas. As fibras poliméricas preparadas de acordo com a presente invenção podem ter um diâmetro em uma faixa selecionada do grupo que consiste em de cerca de 15 nm a cerca de 5 μm, de cerca de 40 nm a cerca de 5 μm, ou de cerca de 50 nm a cerca de 3 μm. Em algumas modalidades, as fibras poliméricas podem ter um diâmetro na faixa de cerca de 100 nm a cerca de 2 μm.

[0162] As fibras preparadas pelo processo da invenção podem ter uma menor distribuição de diâmetros de fibra (polidispersidade mais estreita) do que aquelas preparadas pelos processos da técnica anterior. Em algumas modalidades, os diâmetros de fibra desviam em não mais que cerca de 50%, de preferência não mais que cerca de 45%, com mais preferência ainda não mais que cerca de 40%, do diâmetro médio da fibra.

[0163] Conforme discutido acima, o diâmetro da fibra pode ser influenciado por fatores como a força de cisalhamento, a quantidade de substância formadora de fibra e a temperatura. Estes fatores podem ser alterados para se obter fibras com o diâmetro desejado. Por exemplo, uma concentração de polímero menor fornece fibras poliméricas com menor diâmetro, todos os outros parâmetros sendo iguais. A polidispersidade das fibras pode ser reduzida pela otimização dos parâmetros experimentais descrito acima.

[0164] As fibras formadas de acordo com a presente invenção podem ser de qualquer comprimento, e uma ampla distribuição de comprimentos pode ser obtida. Em algumas modalidades, as fibras produzidas de acordo com o processo da invenção pode ter um comprimento selecionado do grupo que consiste em ao menos cerca de 1 μm, pelo menos 100 μm, e pelo menos 3 mm. Em algumas modalidades, as fibras podem ser fibras coloidais. As fibras coloidais são geralmente fibras curtas, e podem ter um comprimento na faixa de cerca de 1 μm a cerca de 3 mm. A força de cisalhamento aplicada ao filamento pode afetar o comprimento das fibras resultantes, com alta força de cisalhamento fornecendo comprimentos de fibra mais curtos. Os comprimentos da fibra podem ser ajustados mediante a variação dos parâmetros de operação.

[0165] As fibras preparadas de acordo com a invenção têm formato genericamente cilíndrico, e podem ser caracterizadas e analisadas usando técnicas convencionais. Por exemplo, a morfologia das fibras pode ser analisada usando microscopia óptica ou microscopia eletrônica de varredura.

[0166] Em algumas modalidades, as fibras podem incluir um aditivo. O aditivo pode ser introduzido nas fibras pela incorporação de pelo menos um aditivo no líquido formador de fibra e/ou meio de dispersão usado para preparar as fibras. Em algumas modalidades, o líquido formador de fibra inclui, ainda, pelo menos um aditivo. Em modalidades nas quais o líquido formador de fibra é uma solução de polímero, a solução de polímero pode incluir, também, pelo menos um aditivo. Em algumas modalidades, o meio de dispersão inclui, ainda, pelo menos um aditivo. Aditivos exemplificadores que podem estar incluídos no líquido formador de fibra e/ou no meio de dispersão incluem, mas não se limitam a, corantes (por exemplo, corantes fluorescentes e pigmentos), aromatizantes, , desodorantes, plastificantes, modificadores de impacto, cargas, agentes nucleantes, lubrificantes, tensoativos, agentes umectantes, retardadores de chama, estabilizantes de luz ultravioleta, antioxidantes, biocidas, agentes espessantes, estabilizantes de calor, agentes desespumantes, agentes de sopro, emulsificantes, agentes de reticulação, ceras, particulados, promotores de fluxo, agentes coagulantes (inclusive: água, ácidos orgânicos e inorgânicos, bases orgânicas e inorgânicas, sais orgânicos e inorgânicos, proteínas, complexos de coordenação e zwiteríons), ligantes multifuncionais (como ligantes homo-multifuncionais e hetero-multifuncionais) e outros materiais adicionados para melhorar as propriedades de processabilidade ou uso final dos componentes poliméricos. Tais aditivos podem ser usados em quantidades convencionais.

[0167] Em algumas modalidades, o aditivo pode ser uma partícula, como, por exemplo, uma nanopartícula ou micropartícula. Em tais modalidades, as fibras podem ser compósitos. As partículas podem ser partículas de sílica ou magnéticas. As partículas são retidas pelas fibras. Neste contexto, uma pluralidade de partículas pode estar disposta sobre a superfície externa de, e/ou encaixada em, e/ou encapsulada pelas fibras. As partículas podem estar incluídas no líquido formador de fibra e/ou no meio de dispersão. Em algumas modalidades, dependendo pelo menos em parte da natureza das partículas (por exemplo, do tamanho e/ou composição das partículas), elas podem ser introduzidas no líquido formador de fibra, ou elas podem ser introduzidas no meio de dispersão separadamente do líquido formador de fibra. As partículas podem ser introduzidas no líquido formador de fibra pela mistura das partículas em uma solução formadora de fibra contendo um polímero selecionado e/ou precursor de polímero e um solvente. As partículas podem estar presentes antes ou durante o cisalhamento para formar as fibras. Em algumas modalidades, as partículas podem ser introduzidas após cisalhamento, tal como por serem introduzidas no meio de dispersão enquanto as fibras formadas residem no meio de dispersão, ou, por serem adicionadas às fibras, de qualquer forma adequada (por exemplo, revestimento, deposição de vapor, etc.) após as fibras terem sido separadas do meio de dispersão.

[0168] Em algumas modalidades, quando o líquido formador de fibra é uma solução de polímero que inclui um polímero solúvel em água ou dispersível em água, a solução de polímero pode incluir, também, uma nanopartícula solúvel em água. Diferentes tipos de nanopartículas solúveis em água podem ser adicionados à solução de polímero, tal como pontos quânticos, óxidos metálicos, outras nanopartículas cerâmicas ou metálicas, e nanopartículas poliméricas, e podem ser usadas para modificar as propriedades das fibras. Fibras poliméricas incorporando tais nanopartículas podem então armazenar informações como cor, momento e alinhamento magnético, composição química, condutividade elétrica, e podem ser ainda “escritas” de diferentes formas (foto- branqueamento, foto-gravura, magnetização, tratamento por "poling" elétrico).

[0169] Em algumas modalidades, as fibras podem ser reticuladas. Para formar fibras reticuladas, agentes de reticulação podem estar incluídos em uma solução formadora de fibra e/ou no meio de dispersão. Exemplos de agentes de reticulação que podem ser usados incluem glutaraldeído, paraformaldeído, reticuladores orgânicos homo-bifuncionais ou hetero-bifuncionais, e íons multivalentes como Ca2+, Zn2+, Cu2+. A seleção do agente de reticulação pode depender da natureza da substância formadora de fibra usada para formar as fibras. A reticulação das fibras conforme formadas residentes no meio de dispersão pode ocorrer pela início adequada da reação de reticulação, por exemplo, pela adição de uma molécula de iniciador ou mediante a exposição a um comprimento de onda adequado de radiação, como luz UV. A reticulação das fibras pode ser útil para melhorar a estabilidade das fibras, de modo que elas possam ser facilmente transferidas de um meio para outro, se for desejado. A reticulação adequada feita durante a formação das fibras ou após a síntese pode, também, permitir a preparação de fibras de hidrogel coloidais.

[0170] Com relação agora à figura 1, uma modalidade do processo da invenção para preparar as fibras é mostrada. Nesta modalidade, um líquido formador de fibra viscoso é injetado com velocidade (V1) no meio de dispersão sob cisalhamento como a primeira etapa. As propriedades do líquido formador de fibra viscoso e a tensão interfacial entre o líquido formador de fibra e o meio de dispersão são tais que o líquido formador de fibra pode ser mantido como um fluxo contínuo quando exposto ao meio de dispersão. A força de cisalhamento aplicada (F1) acelera a corrente de líquido formador de fibra de sua velocidade de injeção (V1) até a velocidade local do meio de dispersão cisalhado (V2), levando ao estiramento do líquido formador de fibra. Em uma segunda etapa do processo, a corrente de líquido formador de fibra forma um filamento. O filamento pode ser um filamento gelificado caso a corrente de líquido formador de fibra comece a solidificar devido ao atrito do solvente do líquido formador de fibra para o meio de dispersão circundante. A formação de um filamento gelificado pode ocorrer em uma questão de segundos após a exposição do líquido formador de fibra ao meio de dispersão. A gelificação pode ajudar a garantir que a corrente de líquido formador de fibra não se decomponha em gotículas. Quando o filamento é formado e a força de cisalhamento aplicada (F1) supera a resistência à tração do filamento sob cisalhamento, o filamento se rompe em segmentos de comprimento L, que constituem as fibras. Em alguns casos, uma quebra secundária pode também ocorrer, levando a comprimentos mais curtos para as fibras.

[0171] O processo da invenção é flexível e permite controle sobre os tamanhos das fibras, razão aparente, e polidispersidade. O processo da invenção oferece a vantagem de ser simples e escalonável. O processo da invenção pode ser usado para preparar grandes quantidades de fibras de uma forma barata usando equipamentos laboratoriais ou industriais básicos. O processo da invenção pode ser executado em um processo em batelada ou contínuo. O processo da invenção pode ser completado em uma questão de minutos, dependendo da escala.

[0172] O processo da invenção pode, também, permitir a fabricação de fibras multicomponente se uma corrente de líquido formador de fibra que inclui pelo menos duas substâncias formadoras de fibra diferentes (por exemplo, dois polímeros diferentes) for introduzido no meio de dispersão. Dependendo da densidade e/ou da miscibilidade dos polímeros, os polímeros podem formar, cada um, uma fase separada e distinta dentro do líquido formador de fibra. O filamento formado com o líquido formador de fibra e as fibras resultantes podem, então, ter uma composição multicomponente que reflete a distribuição das substâncias formadoras de fibra no líquido formador de fibra. Em algumas modalidades, as fibras multicomponentes podem ser fibras bicomponentes. As fibras bicomponentes podem ser formadas quando um líquido formador de fibra que inclui dois polímeros de densidade ou miscibilidade diferentes é usado. Para formar as fibras bicomponentes, os dois polímeros podem ser separados bilateralmente na corrente do líquido formador de fibra.

[0173] As fibras preparadas de acordo com o processo da invenção podem ser processadas ou usadas conforme necessário para fabricar qualquer produto final desejado para uso em inúmeras aplicações. Tais aplicações incluem, mas não se limitam a, biomateriais para engenharia de tecidos, adesivos inteligentes, membranas de ultra- filtração, espumas estabilizadas, códigos de barra ópticos, aplicação de medicamentos, and sensores à base de nanofibras único e atuadores.

[0174] Em algumas modalidades, as fibras podem ser usadas para produzir mantas ou esteiras de não-tecido para várias aplicações. Por exemplo, esteiras de não-tecido que incluem as fibras poliméricas podem ser usadas em aplicações de biomateriais pela aplicação da esteira de não-tecido a uma superfície de um biomaterial, por exemplo, uma armação para engenharia de tecidos. Esteiras de não- tecido que incluem as fibras poliméricas podem, também, ser usadas em aplicações de filtração ou impressão.

[0175] Em outro aspecto, a presente invenção fornece um artigo que inclui as fibras preparadas de acordo com modalidades da invenção aplicadas a uma superfície do artigo. O artigo pode ser um dispositivo médico ou uma substância para uso em um dispositivo médico, como um biomaterial.

[0176] Em outro aspecto, a presente invenção fornece uma suspensão que inclui as fibras preparadas de acordo com modalidades de um processo da invenção aqui descrita.Exemplos

[0177] Os exemplos a seguir ilustram a presente invenção em mais detalhes, entretanto, os exemplos não devem ser considerados limitadores do escopo da invenção conforme aqui descrita.Procedimento experimental geral

[0178] Uma solução de polímero é preparada pela dissolução de uma quantidade desejada de polímero em um solvente com agitação. Se necessário, a solução pode ser tratada com calor, ácido ou base para ajudar a solubilização do polímero.

[0179] Um volume de um meio de dispersão selecionado (250 a 400 ml) é introduzido em um recipiente adequado no qual a cabeça de cisalhamento de um misturador de velocidade alta (por exemplo: T50 UltraTurrax - IKA, equipado com uma hélice de alto cisalhamento) é então imerso.

[0180] Após a agitação ter começado, um volume desejado de líquido formador de fibra (por exemplo, 3 a 5 ml) é introduzido através de injeção (isto é, usando o pistão da seringa) no vão entre a cabeça do misturador e a parede do béquer. Nos exemplos relatadas, uma seringa de 3mL com uma agulha de 23G foi usada para injetar o líquido formador de fibra e a velocidade de injeção foi variada. A agitação deve ser mantida por um certo tempo e então parada. As amostras são enxaguadas com meio de precipitação ou outro não-solvente e caracterizadas.

[0181] Se desejado, o meio de dispersão, o recipiente, o agitador, e opcionalmente, também o líquido formador de fibra, podem ser resfriados (por exemplo, por congelamento) para permitir ao processo de formação da fibra ser executado em temperatura abaixo da temperatura ambiente.Preparação de fibras de poli(ácido etileno-co- acrílico) (PEAA)

[0182] Uma solução a 20%p/v de poli(ácido etileno-co- acrílico) (PEAA) (DowChemical, PrimacorTM 59901) foi preparada em amônia diluída (9% de amônia em água), agitação de um dia para o outro a 95°C. Esta solução foi, então, diluída com amônia aquosa em pH 12 para preparar soluções com diferentes concentrações de polímero. O 1- butanol foi escolhido como o solvente dispersante (250 ml). Um misturador de velocidade alta (T50 UltraTurrax - IKA) equipado com hélice de alto cisalhamento foi usado no procedimento. A cabeça de agitação foi inserida em um béquer com diâmetro similar. O solvente dispersante foi primeiro introduzido no béquer, a agitação foi começada e 3 ml da solução de polímero foram então rapidamente injetadas no vão entre a cabeça do misturador e a parede do béquer usando uma seringa de 3mL com uma agulha de 27G, velocidade de injeção: 20mL/min. A agitação foi mantida durante um certo tempo e então parada. As amostras foram enxaguadas com meio de precipitação (n-butanol) e caracterizadas.

[0183] As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica (Olympus DP70). O comprimento médio e o diâmetro das nanofibras produzidas foram calculados mediante a medição de mais de 200 fibras e processamento e plotagem dos dados usando Origin8™ SR4 (Origin Labs Corp.).

[0184] Os resultados obtidos a partir de diferentes parâmetros de processo são mostrados na Tabela 1. Tabela 1. Condições da reação e tamanhos de fibra medidos para nanofibras de poli(ácidoetileno-co-acrílico) (PEAA) produzidas usando n-butanol como meio de dispersão.

Resultados e discussão

[0185] Um procedimento básico para produzir fibras poliméricas é mostrado na figura 1.

[0186] A figura 2 mostra (a) uma imagem de microscopia óptica, e (b - g) imagens de microscopia eletrônica de varredura de precipitados típicos coletados após injeção de soluções de PEAA em n-butanol sob cisalhamento. As barras de escala são: (a) 20μm, (b) 5 μm e (c) 1μm. Conforme observado na figura 2(a) uma pluralidade de nanofibras de polímero curtas são obtidas. Conforme observado na figura 2 (c) as nanofibras apresentam formato cilíndrico. Conforme visto nas figuras 2 (d) a (g) a ponta das nanofibras produzido não é pontuda e semi-arredondada.

[0187] A figura 3 mostra a distribuição do diâmetro das nanofibras de polímero produzidas com diferentes concentrações de PEAA (velocidade de agitação de 6400 rpm; tempo 7 min; 250 ml de n-butanol; 3 ml de solução de polímero; temperatura ambiente).

[0188] A figura 4 mostra gráficos comparando a distribuição do comprimento da fibra com diferentes parâmetros de processamento. A frequência cumulativa de dados dentro de intervalos de comprimento foi calculada e plotada para visualização. A figura 4(a) mostra o efeito da concentração de polímero sobre o comprimento da fibra medido (velocidade de agitação de 8800 rpm). As figuras 4(b) e 4(c) mostram o efeito da velocidade de agitação sobre o comprimento da fibra para uma solução de polímero de baixa concentração (3%p/v) e uma solução de polímero de alta concentração (12,6%p.v), respectivamente.

[0189] O Procedimento Experimental descrito acima para a preparação de fibras de PEAA foi usado para preparar fibras de PEAA sob várias condições de processamento, conforme descrito na tabela 2.Tabela 2. Preparação de nanofibras de PEAA sob várias condições de processo.

- indica que o comprimento não foi medido<PL "08Article Text"A figura 5 mostra gráficos ilustrando os diâmetros de fibra médios obtidos quando soluções de polímero contendo (a) 6% (p/v) PEAA, (b) ~12% (p/v) PEAA e (c) 20% (p/v) PEAA são processadas ou em uma baixa temperatura de -20°C a 0°C (círculos abertos) ou à temperatura ambiente de aproximadamente 22°C (quadrados fechados), em diferentes velocidades de cisalhamento. Em geral, foi observado que o diâmetro da fibra aumenta com o aumento da concentração de polímero. Além disso, processos conduzidos em baixa temperatura produziram fibras com diâmetro menor que o processo correspondente conduzido à temperatura ambiente.

[0190] O procedimento experimental geral acima foi usado para preparar fibras poliméricas com diferentes polímeros sob várias condições de processamento, conforme descrito nas tabelas 3 e 4. Tabela 3. Preparação de fibras poliméricas com diferentes polímeros e meio de dispersão emdiferentes condições de processamento

*PAA = poli(ácido acrílico), PM 450.000Os resultados da tabela 3 e da tabela 4 mostram que fibras podem ser produzidas com uma gama de polímeros, inclusive polímeros sintéticos e polímeros naturais. Exemplo 89

[0191] Preparação de fibras de poli(ácido etileno-co- acrílico) (PEAA) com nanopartículas magnéticas

[0192] Uma solução a 20%p/v de poli(ácido etileno-co- acrílico) (PEAA) (DowChemical, PrimacorTM 59901) foi preparada em amônia diluída (9% de amônia em água), agitação de um dia para o outro a 95°C. As nanopartículas magnéticas foram então adicionadas a esta solução e, então, diluídas com amônia aquosa pH 12 até uma concentração da solução final de 8% (p/v) de PEAA. 1-butanol (250 ml) foi adicionado ao béquer de um misturador de velocidade alta (T50 UltraTurrax - IKA) equipado com hélice de alto cisalhamento. A cabeça de agitação foi inserida em um béquer e a agitação foi iniciada. A solução de polímero com as nanopartículas magnéticas (3ml) foi então rapidamente injetada no vão entre a cabeça do misturador e a parede do béquer usando uma seringa de 3mL com uma agulha de 27G, velocidade de injeção: 20mL/min. A agitação foi mantida durante um certo tempo e então parada. As fibras resultantes foram enxaguadas com meio de precipitação (n- butanol).

[0193] As nanopartículas magnéticas foram encapsuladas pelas fibras de PEAA e foi observado que elas são capazes de se alinhar com um campo magnético, conforme mostrado na figura 6.

[0194] Entende-se que várias outras modificações e/ou alterações podem ser feitas sem que se desvie do espírito da presente invenção, conforme representado aqui. "SPECI"

[0195] Quando os termos "compreendem", "compreende", "compreendido" ou "compreendendo" são usados neste relatório descritivo (inclusive nas reivindicações) eles devem ser interpretados como especificando a presença dos elementos, número inteiros, etapas ou componentes mencionados, mas não excluindo a presença de um ou mais outros elementos, números inteiros, etapas, componentes ou grupos dos mesmos.

Claims

1. Processo para a preparação de fibras, caracterizado pelo fato de que inclui as etapas de:(a) injetar uma corrente de líquido formador de fibra em um meio de dispersão a uma velocidade para fornecer uma corrente de líquido formador de fibra após exposição ao meio de dispersão e solidificar a corrente de líquido formador de fibra para formar um filamento no meio de dispersão, em que o líquido formador de fibra tem uma viscosidade maior que o meio de dispersão, e o meio de dispersão tem uma viscosidade na faixa de 1 a 100 centiPoise (cP), e em que a corrente de líquido formador de fibra não emulsifica ou se decompõe em gotículas distintas quando injetada no meio de dispersão; e(b) aplicar uma tensão de cisalhamento ao meio de dispersão para fragmentar o filamento sob a tensão de cisalhamento e formar as fibras.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de dispersão tem uma viscosidade na faixa de 1 a 50 centiPoise (cP).

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de dispersão tem uma viscosidade na faixa de 1 a 15 centiPoise (cP).

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão entre a viscosidade do líquido formador de fibra e a viscosidade do meio de dispersão está na faixa de 2 a 100.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o líquido formador de fibra tem uma viscosidade na faixa de 3 a 100 centiPoise (cP).

6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cisalhamento do filamento inclui aplicar uma tensão da força de cisalhamento na faixa de 100 a 190.000 cP/s.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as etapas (a) e (c) são executadas a uma temperatura que não ultrapassa 50°C.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o líquido formador de fibra é uma solução formadora de fibra que inclui pelo menos uma substância formadora de fibra em um solvente.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de dispersão inclui um solvente selecionado do grupo que consiste em um álcool, um líquido iônico, um solvente de cetona, água, um líquido criogênico e sulfóxido de dimetila.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o meio de dispersão inclui um solvente selecionado do grupo que consiste em C2 a C4 álcoois.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o líquido formador de fibra contém um polímero em uma quantidade na faixa de 0,1 a 50% p/v.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras têm um diâmetro na faixa de 15 nm a 5 μm.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que o meio de dispersão tem umaviscosidade na faixa de 1 a 50 centiPoise (cP).

14. Processo, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que as fibras têm um diâmetro nafaixa de 15 nm a 5 µm.