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BR112020026461B1 - BIODEGRADABLE TEXTILES, MATRIX BATCHES AND METHOD OF MAKING BIODEGRADABLE FIBERS - Google Patents

BIODEGRADABLE TEXTILES, MATRIX BATCHES AND METHOD OF MAKING BIODEGRADABLE FIBERS Download PDF

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Publication number
BR112020026461B1
BR112020026461B1 BR112020026461-0A BR112020026461A BR112020026461B1 BR 112020026461 B1 BR112020026461 B1 BR 112020026461B1 BR 112020026461 A BR112020026461 A BR 112020026461A BR 112020026461 B1 BR112020026461 B1 BR 112020026461B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
fibers
textile
biodegradable
polymer
matrix
Prior art date
Application number
BR112020026461-0A
Other languages
Portuguese (pt)
Other versions
BR112020026461A2 (en
Inventor
Andrea Ferris
Alan McIntosh
Sudeep Motupalli Rao
Robert A. Usher Jr
Original Assignee
Intrinsic Advanced Materials, LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US16/354,728 external-priority patent/US10683399B2/en
Application filed by Intrinsic Advanced Materials, LLC filed Critical Intrinsic Advanced Materials, LLC
Publication of BR112020026461A2 publication Critical patent/BR112020026461A2/en
Publication of BR112020026461B1 publication Critical patent/BR112020026461B1/en

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Abstract

Trata-se de uma batelada matriz, juntamente com os métodos associados, e filamentos biodegradáveis, fibras, fios têxteis e panos. A batelada matriz inclui 0,2 a 5% em massa de CaCO3, um poliéster alifático com uma unidade de repetição com dois a seis carbonos na cadeia entre os grupos éster, com a condição de que a cadeia não inclua carbonos da cadeia lateral, e um polímero carreador selecionado a partir do grupo que consiste em PET, náilon, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos.This is a master batch, together with associated methods, and biodegradable filaments, fibers, textile yarns, and cloths. The master batch includes 0.2 to 5 wt.% CaCO3, an aliphatic polyester having a repeating unit with two to six carbons in the chain between the ester groups, with the proviso that the chain does not include side chain carbons, and a carrier polymer selected from the group consisting of PET, nylon, other thermoplastic polymers, and combinations thereof.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a composições poliméricas adequadas para têxteis e que também são biodegradáveis em um intervalo de tempo razoavelmente curto, em comparação com a maioria dos polímeros comuns.[0001] The present invention relates to polymeric compositions suitable for textiles and which are also biodegradable in a reasonably short time frame, compared to most common polymers.

ANTECEDENTESBACKGROUND

[0002] Os têxteis são fundamentais para a cultura humana e têm sido feitos e usados por humanos há milhares de anos. Os primeiros têxteis foram - e continuam a ser - tecidos de fibras naturais, como linho, lã, seda e algodão. Mais recentemente, fibras, fios e panos têxteis também têm sido produzidos industrialmente a partir de polímeros, como poliéster, olefinas de náilon, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos. Muitos polímeros modernos podem ser feitos em uma variedade quase infinita de formatos e produtos que são atraentes, duráveis e resistentes à água. Em muitos casos, essas fibras ou fios têxteis sintéticos (dependendo da técnica e do produto final desejados) podem ser mesclados com fibras naturais para obter produtos finais com características desejadas tanto de materiais naturais quanto de materiais sintéticos.[0002] Textiles are fundamental to human culture and have been made and used by humans for thousands of years. The earliest textiles were - and continue to be - woven from natural fibers such as linen, wool, silk, and cotton. More recently, textile fibers, yarns, and fabrics have also been produced industrially from polymers such as polyester, nylon olefins, other thermoplastic polymers, and combinations thereof. Many modern polymers can be made into an almost infinite variety of shapes and products that are attractive, durable, and water-resistant. In many cases, these synthetic textile fibers or yarns (depending on the technique and desired end product) can be blended with natural fibers to obtain end products with desired characteristics of both natural and synthetic materials.

[0003] Embora a durabilidade e a resistência à água sejam desejáveis, essas mesmas propriedades podem levar a problemas ambientais secundários. Os têxteis produzidos a partir de fibras poliméricas não se biodegradam naturalmente da mesma maneira que as fibras naturais, como algodão e lã, e podem permanecer em aterros sanitários e na água (por exemplo, lagos, oceanos) por centenas de anos ou mais. De acordo com a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos, quase 44 milhões de libras de têxteis sintéticos (poliméricos) vão para aterros sanitários diariamente. Além disso, uma grande parte das microfibras que são liberadas das roupas durante o ciclo de lavagem da roupa ficam presas no lodo da estação de tratamento de águas residuais. O lodo é, eventualmente, transformado em biossólidos que são enviados para aterros sanitários ou usados como fertilizantes. Essas microfibras poliméricas, então, se acumulam no solo ou em outros ambientes terrestres, e podem até se tornar móveis, eventualmente fazendo seu caminho, de ambientes terrestres para aquáticos. De acordo com algumas estimativas, estima-se que cerca de meio milhão de toneladas de microfibras plásticas resultantes da lavagem de têxteis sejam lançadas no oceano anualmente. Certas microfibras de alta área de superfície podem absorver grandes cargas de toxinas e se assemelhar a plâncton microscópico, acabando, assim, bioacumuladas na cadeia alimentar em várias ordens de magnitude. Por sua vez, como os humanos, normalmente, consomem as principais espécies de predadores, essa poluição por microfibras pode afetar negativamente a saúde humana.[0003] While durability and water resistance are desirable, these same properties can lead to secondary environmental problems. Textiles made from polymeric fibers do not naturally biodegrade in the same manner as natural fibers such as cotton and wool, and can remain in landfills and water (e.g., lakes, oceans) for hundreds of years or more. According to the U.S. Environmental Protection Agency, nearly 44 million pounds of synthetic (polymeric) textiles end up in landfills every day. In addition, a large portion of the microfibers that are released from clothing during the laundry cycle become trapped in wastewater treatment plant sludge. The sludge is eventually converted to biosolids that are sent to landfills or used as fertilizer. These polymeric microfibers then accumulate in soil or other terrestrial environments, and can even become mobile, eventually making their way from terrestrial to aquatic environments. According to some estimates, it is estimated that around half a million tons of plastic microfibers from textile laundering are released into the ocean each year. Certain high-surface-area microfibers can absorb large amounts of toxins and resemble microscopic plankton, thus bioaccumulating up the food chain by orders of magnitude. In turn, because humans typically consume top predator species, this microfiber pollution can negatively affect human health.

[0004] Como questões adicionais, itens como carpetes e estofados (tanto residenciais quanto comerciais) são volumosos em razão às roupas e, normalmente, incorporam fios têxteis maiores e mais volumosos e, portanto, podem ocupar um espaço significativo no aterro sanitário.[0004] As additional issues, items such as carpets and upholstery (both residential and commercial) are bulky relative to clothing and typically incorporate larger, bulkier textile yarns and therefore can take up significant landfill space.

[0005] No contexto do não tecido, os agora onipresentes "toalhetes" de todos os tipos (normalmente, uma folha de não tecido ou várias folhas de estrato) também ocupam um espaço significativo e também podem ter uma tendência, mesmo quando considerados "laváveis”, para obstruir os sistemas de esgoto municipais, principalmente devido ao uso crescente de produtos de baixo volume e baixo fluxo.[0005] In the nonwoven context, the now ubiquitous “wipes” of all types (typically a sheet of nonwoven or multiple sheets of ply) also take up significant space and can also have a tendency, even when considered “flushable,” to clog municipal sewer systems, particularly due to the increasing use of low-volume, low-flow products.

[0006] Em vista destes problemas ambientais, a criação de polímeros biodegradáveis tem sido objeto de intenso interesse acadêmico e industrial. Isso inclui os exemplos a seguir, que são representativos e não abrangentes.[0006] In view of these environmental problems, the creation of biodegradable polymers has been the subject of intense academic and industrial interest. This includes the following examples, which are representative and not comprehensive.

[0007] Shah et al. em "Microbial degradation of aliphatic and aliphatic-aromatic copolyesters", Appl. Microbiol. Biotechnol (2014) 98:3.437 a 3.447 revisaram a literatura sobre a degradação dos poliésteres e observaram que "a maioria dos plásticos biodegradáveis são poliésteres com ligações éster potencialmente hidrolisáveis, e estes são suscetíveis à hidrólise por despolimerases"; e que os poliésteres alifáticos se degradam facilmente em comparação com os ésteres aromáticos devido à sua cadeia de polímero flexível. Alguns poliésteres, como PET, não são biodegradáveis, conforme esse termo é usado na invenção descrita no presente documento. [0007] Shah et al. in "Microbial degradation of aliphatic and aliphatic-aromatic copolyesters", Appl. Microbiol. Biotechnol (2014) 98:3437-3447 reviewed the literature on the degradation of polyesters and noted that "most biodegradable plastics are polyesters with potentially hydrolyzable ester linkages, and these are susceptible to hydrolysis by depolymerases"; and that aliphatic polyesters degrade readily compared to aromatic esters due to their flexible polymer chain. Some polyesters, such as PET, are not biodegradable as that term is used in the invention described herein.

[0008] Numerosas patentes descreveram composições poliméricas biodegradáveis. Por exemplo, no documento n° WO 2016/079724 por Rhodia, composições de poliamida são modificadas para produzir fibras de poliamida biodegradáveis. Nesta patente, a taxa de biodegradação é medida de acordo com o padrão de teste ASTM D5511. Nas páginas 8 a 9, as abordagens da técnica anterior para a biodegradação são discutidas, incluindo: fotodegradação, aditivos pró-degradantes, como sais de metais de transição e polímeros biodegradáveis que se degradam rapidamente deixando para trás uma estrutura porosa com uma área interfacial elevada e baixa resistibilidade estrutural; estes polímeros biodegradáveis 10 listados incluem polímeros à base de amido, ácido polilático, policaprolactona, polibutileno succinato, tereftalato-coadipato de polibutileno e vários outros; no entanto, o pedido de patente afirma que "infelizmente, quantidades maiores são necessárias para tornar o polímero biodegradável, aditivos de compatibilização e plastificação também são necessários". Como agentes de biodegradação exemplificativos, esta patente refere-se ao pedido de patente publicado nos EUA n° 2008/0103232 15 por Lake et al. O agente de biodegradação é, vantajosamente, uma batelada matriz que inclui pelo menos seis aditivos: (1) composto quimioatrativo ou quimiotáxico; (2) ácido glutárico; (3) ácido carboxílico com um comprimento de cadeia de 5 a 18 carbonos; (4) polímero biodegradável; (5) resina carreadora; e (6) agente de intumescimento. O exemplo inventivo produziu fibra de poliamida por meio da fiação por fusão usando-se 2% de batelada matriz do agente de biodegradação disponível comercialmente Eco-One®. As fibras resultantes foram testadas através do padrão ASTM D5511 e constatou-se que degradavam 13,9% ou 15,5% após 300 dias. As fibras sem agente de biodegradação degradaram 2,2 e 2,3% sob a mesma testagem ASTM D5511.[0008] Numerous patents have described biodegradable polymer compositions. For example, in WO 2016/079724 by Rhodia, polyamide compositions are modified to produce biodegradable polyamide fibers. In this patent, the rate of biodegradation is measured according to ASTM D5511 test standard. On pages 8 to 9, prior art approaches to biodegradation are discussed, including: photodegradation, pro-degradant additives such as transition metal salts, and biodegradable polymers that degrade rapidly leaving behind a porous structure with a high interfacial area and low structural strength; these biodegradable polymers 10 listed include polymers based on starch, polylactic acid, polycaprolactone, polybutylene succinate, polybutylene terephthalate-coadipate, and several others; However, the patent application states that "unfortunately, larger amounts are required to make the polymer biodegradable, compatibilizing and plasticizing additives are also necessary." As exemplary biodegrading agents, this patent refers to U.S. Patent Application Published No. 2008/0103232 15 by Lake et al. The biodegrading agent is advantageously a matrix batch that includes at least six additives: (1) chemoattractant or chemotactic compound; (2) glutaric acid; (3) carboxylic acid with a chain length of 5 to 18 carbons; (4) biodegradable polymer; (5) carrier resin; and (6) swelling agent. The inventive example produced polyamide fiber by melt spinning using 2% matrix batch of the commercially available biodegrading agent Eco-One®. The resulting fibers were tested using ASTM D5511 standard and found to degrade 13.9% or 15.5% after 300 days. Fibers without biodegradation agent degraded 2.2 and 2.3% under the same ASTM D5511 testing.

[0009] LaPray et al., no documento n° US 2018/0100060, produzem artigos biodegradáveis, como um filme, saco, garrafa, tampa, folha, caixa ou outro recipiente, placa ou semelhantes que são feitos de uma mescla de um polímero com um polímero à base de carboidrato. A biodegradabilidade é testada de acordo com os padrões estabelecidos, como ASTM D-5511 e ASTM D-6691 (condições marítimas simuladas).[0009] LaPray et al., in document No. US 2018/0100060, produce biodegradable articles, such as a film, bag, bottle, lid, sheet, box or other container, plate or the like that are made from a blend of a polymer with a carbohydrate-based polymer. Biodegradability is tested according to established standards, such as ASTM D-5511 and ASTM D-6691 (simulated marine conditions).

[0010] Tokiwa et al. descrevem composições de resina biodegradáveis que compreendem uma resina biodegradável e um produto de digestão manana (polissacarídeo). Tokiwa et al. listam que os produtos de digestão de manana biodegradáveis incluem vários mano- oligossacarídeos.[0010] Tokiwa et al. describe biodegradable resin compositions comprising a biodegradable resin and a mannan digestion product (polysaccharide). Tokiwa et al. list that biodegradable mannan digestion products include various manno-oligosaccharides.

[0011] Bastioli et al., na Patente n° US 30 8.466,237, descrevem um copoliéster aromático alifático biodegradável feito de 51 a 37% de um ácido alifático que compreende pelo menos 50% de ácido brassílico (ácido 1,11-undecanodicarboxílico) e 49 a 63% de um ácido carboxílico aromático. O polímero biodegradável pode ser modificado, adicionalmente, pela adição de amido ou polibutileno succinato e pela copolimerização com ácido láctico ou policaprolactona.[0011] Bastioli et al., in U.S. Patent No. 308,466,237, describe a biodegradable aliphatic aromatic copolyester made from 51 to 37% of an aliphatic acid comprising at least 50% brassylic acid (1,11-undecanedicarboxylic acid) and 49 to 63% of an aromatic carboxylic acid. The biodegradable polymer can be further modified by the addition of starch or polybutylene succinate and by copolymerization with lactic acid or polycaprolactone.

[0012] Lake et al., na Patente n° US 9.382.416, descrevem um aditivo biodegradável para material polimérico que compreende um composto quimioatrativo, um ácido glutárico, um ácido carboxílico 5 e um agente de intumescimento. Os compostos de furanona são discutidos como atrativos para bactérias.[0012] Lake et al., in U.S. Patent No. 9,382,416, describe a biodegradable additive for polymeric material comprising a chemoattractant compound, a glutaric acid, a carboxylic acid 5 and a swelling agent. Furanone compounds are discussed as attractants for bacteria.

[0013] Wnuk et al., na Patente n° US 5.939.467, descrevem um polímero de poli-hidroxialcanoato biodegradável que contém um segundo polímero biodegradável, como policaprolactona, com exemplos de películas produzidas por sopro e por fundição.[0013] Wnuk et al., in US Patent No. 5,939,467, describe a biodegradable polyhydroxyalkanoate polymer that contains a second biodegradable polymer, such as polycaprolactone, with examples of films produced by blowing and casting.

[0014] Uma variedade de formulações biodegradáveis é conhecida, normalmente fora do campo de têxteis que não abordam a questão da lavabilidade, algumas das quais podem utilizar carbonato de cálcio. Por exemplo, Yoshikawa et al. no pedido de patente publicado nos EUA n° 2013/0288322, Jeong et al. no documento n° WO/2005/017015, Tashiro et al. na patente US 9.617.462 e Whitehouse no pedido de patente US 2007/0259584.[0014] A variety of biodegradable formulations are known, typically outside the field of textiles that do not address the issue of washability, some of which may utilize calcium carbonate. For example, Yoshikawa et al. in published U.S. patent application No. 2013/0288322, Jeong et al. in document No. WO/2005/017015, Tashiro et al. in U.S. patent 9,617,462, and Whitehouse in U.S. patent application 2007/0259584.

[0015] Apesar destes esforços intensivos, permanece, ainda, uma necessidade de métodos inovadores e materiais que forneçam têxteis sintéticos que são duráveis e resistentes à água, mas que se degradem em digestores anaeróbicos de tratamento de águas residuais, sob as condições dos aterros sanitários e em ambientes marinhos. Assim, seria benéfico criar têxteis sintéticos que mantivessem suas propriedades desejáveis, mas que também se degradassem mais rapidamente do que os materiais têxteis sintéticos convencionais durante o tratamento de águas residuais, em digestores anaeróbicos, sob as condições de aterro sanitários e em ambientes marinhos.[0015] Despite these intensive efforts, there remains a need for innovative methods and materials that provide synthetic textiles that are durable and water resistant, but that degrade in anaerobic wastewater treatment digesters, under landfill conditions, and in marine environments. Thus, it would be beneficial to create synthetic textiles that maintain their desirable properties, but also degrade more rapidly than conventional synthetic textile materials during wastewater treatment, in anaerobic digesters, under landfill conditions, and in marine environments.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

[0016] Em um aspecto, a invenção fornece uma batelada matriz que compreende: 0,2 a 5% em massa de CaCO3, um poliéster alifático que compreende uma unidade de repetição com dois a seis carbonos na cadeia entre os grupos éster, em que a unidade de repetição de cadeia de 2 a 6 carbonos não inclui carbonos da cadeia lateral; e um polímero carreador que compreende PET, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos. Os 2 a 6 carbonos na unidade de repetição de cadeia não incluem carbonos na porção química de éster (COOR) e se os carbonos da cadeia lateral estiverem presentes, pode haver mais de 6 carbonos (mais carbono éster) em um grupo de repetição.[0016] In one aspect, the invention provides a matrix batch comprising: 0.2 to 5 mass % CaCO3, an aliphatic polyester comprising a repeating unit with two to six carbons in the chain between ester groups, wherein the 2 to 6 carbon chain repeating unit does not include side chain carbons; and a carrier polymer comprising PET, nylon, olefins, other thermoplastic polymers, and combinations thereof. The 2 to 6 carbons in the chain repeating unit do not include carbons in the ester moiety (COOR) and if side chain carbons are present, there may be more than 6 carbons (plus ester carbon) in a repeating group.

[0017] Em algumas modalidades preferenciais, de acordo com qualquer um dos aspectos da invenção, o poliéster alifático compreende uma unidade de repetição com três a seis átomos de carbono ou com 2 a 4 átomos de carbono, na cadeia entre os grupos éster. Em modalidades particularmente preferenciais, o poliéster alifático compreende policaprolactona. Em algumas modalidades preferenciais, a batelada matriz compreende, ainda, polibutileno succinato (PBS), adipato de polibutileno succinato (PBSA), ácido polilático (PLA), polietersulfona (PES), poli- hidroxibutirato (PHB), poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), polibutileno adipato tereftalato (PBAT), polibutileno succinato adipato (PBSA), poli(butilenos succinato-co-tereftalato) (PBST), poli(butileno succinato/tereftalato/isoftalato)-co-(lactato) PBSTIL e combinações dos mesmos.[0017] In some preferred embodiments, according to any of the aspects of the invention, the aliphatic polyester comprises a repeating unit with three to six carbon atoms or with 2 to 4 carbon atoms, in the chain between the ester groups. In particularly preferred embodiments, the aliphatic polyester comprises polycaprolactone. In some preferred embodiments, the matrix batch further comprises polybutylene succinate (PBS), polybutylene succinate adipate (PBSA), polylactic acid (PLA), polyethersulfone (PES), polyhydroxybutyrate (PHB), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV), polybutylene adipate terephthalate (PBAT), polybutylene succinate adipate (PBSA), poly(butylene succinate-co-terephthalate) (PBST), poly(butylene succinate/terephthalate/isophthalate)-co-(lactate) PBSTIL, and combinations thereof.

[0018] Preferencialmente, a batelada matriz (e o têxtil) compreende, essencialmente, nenhum sacarídeos.[0018] Preferably, the matrix batch (and the textile) comprises essentially no saccharides.

[0019] Em outro aspecto, a invenção fornece um intermediário fundido que compreende: um poliéster alifático, diferente de PET, que compreende uma unidade de repetição com dois a seis átomos de carbono na cadeia entre os grupos éster, em que a unidade de repetição de cadeia de 2 a 6 carbonos não inclui carbonos da cadeia lateral; 0,01 a 0,2% em massa de CaCO3; e pelo menos 90% em massa de PET, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos. Como usado no presente documento, a frase "diferente de PET" pode ser expressa como "diferente de tereftalato de polietileno" ou "com a condição de que o poliéster alifático não seja tereftalato de polietileno".[0019] In another aspect, the invention provides a melt intermediate comprising: an aliphatic polyester, other than PET, comprising a repeating unit having two to six carbon atoms in the chain between the ester groups, wherein the repeating unit of the 2 to 6 carbon chain does not include side chain carbons; 0.01 to 0.2 mass % CaCO3; and at least 90 mass % PET, nylon, olefins, other thermoplastic polymers, and combinations thereof. As used herein, the phrase "other than PET" may be expressed as "other than polyethylene terephthalate" or "provided that the aliphatic polyester is not polyethylene terephthalate."

[0020] Em um aspecto adicional, o invento fornece uma fibra que compreende: um poliéster alifático, diferente de PET, que compreende uma unidade de repetição com dois a seis átomos de carbono na cadeia entre os grupos éster, em que a unidade de repetição de cadeia de 2 a 6 carbonos não inclui carbonos da cadeia lateral; 0,01 a 0,2% em massa de CaCO3 e pelo menos 90% em massa de PET, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos.[0020] In a further aspect, the invention provides a fibre comprising: an aliphatic polyester, other than PET, comprising a repeating unit having two to six carbon atoms in the chain between the ester groups, wherein the repeating unit of the 2 to 6 carbon chain does not include side chain carbons; 0.01 to 0.2 mass % CaCO3 and at least 90 mass % PET, nylon, olefins, other thermoplastic polymers and combinations thereof.

[0021] Em várias modalidades, o têxtil pode ter uma ou qualquer combinação das seguintes propriedades: biodegradabilidade de modo que, quando sujeito às condições de ASTM D5511 por 266 dias, o têxtil se decomponha pelo menos 40%, ou pelo menos 50%, ou na faixa de 40% a cerca de 80%, ou em uma faixa de 40% a cerca de 75%; em que os produtos de decomposição da testagem ASTM são, principalmente, metano e dióxido de carbono; uma estabilidade dimensional tal que o têxtil mantenha seu formato e encolha em menos de 10%, ou menos de 5%, ou menos de 3%, quando submetido às condições do Teste de Lavação Doméstica AATCC 135-2015 1llAii (lavagem à máquina a 26,67 °C (80 °F), secar na secadora, cinco ciclos de lavação); em que o têxtil é colorido e possui uma firmeza de cor de pelo menos Grau 3, ou pelo menos Grau 4, ou Grau 5 quando sujeito às condições de AATCC 61-2013 2A (mod 40,56 °C (105 °F)) ou AATCC 8-2016, ou AATCC 16.3-2014 (Opção 3, 20 AFU); uma resistibilidade à ruptura de pelo menos 137.895,14 Pa (20 psi), preferencialmente de pelo menos 344.737,85 Pa (50 psi), ou de pelo menos 689.475,70 Pa (100 psi), ou na faixa de 344.737,85 Pa a cerca de 1.378.951,40 Pa (50 a cerca de 200 psi), ou 344.737,85 Pa a cerca de 1.034,213,55 Pa (50 a cerca de 150 psi), quando submetido às condições de ASTM D3786/D3886M-13; e uma capacidade absorvente tal que quando se sujeita às condições de AATCC 197-2013; Opção B, o têxtil absorve água ao longo de uma distância de pelo menos 10 mm ou pelo menos 20 mm, ou na faixa de cerca de 10 ou cerca de 20 mm a cerca de 150 mm em 2 minutos.[0021] In various embodiments, the textile can have one or any combination of the following properties: biodegradability such that when subjected to the conditions of ASTM D5511 for 266 days, the textile decomposes at least 40%, or at least 50%, or in the range of 40% to about 80%, or in the range of 40% to about 75%; wherein the decomposition products from the ASTM test are primarily methane and carbon dioxide; dimensional stability such that the textile maintains its shape and shrinks by less than 10%, or less than 5%, or less than 3% when subjected to the conditions of the AATCC 135-2015 1llAii Home Laundering Test (machine wash at 80°F (26.67°C), tumble dry, five wash cycles); wherein the textile is colored and has a colorfastness of at least Grade 3, or at least Grade 4, or Grade 5 when subjected to the conditions of AATCC 61-2013 2A (mod 40.56 °C (105 °F)) or AATCC 8-2016, or AATCC 16.3-2014 (Option 3, 20 AFU); a burst strength of at least 137,895.14 Pa (20 psi), preferably at least 344,737.85 Pa (50 psi), or at least 689,475.70 Pa (100 psi), or in the range of 344,737.85 Pa to about 1,378,951.40 Pa (50 to about 200 psi), or 344,737.85 Pa to about 1,034,213.55 Pa (50 to about 150 psi), when subjected to the conditions of ASTM D3786/D3886M-13; and an absorbent capacity such that when subjected to the conditions of AATCC 197-2013; Option B, the textile absorbs water over a distance of at least 10 mm or at least 20 mm, or in the range of about 10 or about 20 mm to about 150 mm in 2 minutes.

[0022] Em ainda outro aspecto, a invenção fornece um método de fabricação de fibras, fios têxteis ou panos que compreende: mesclar a batelada matriz, descrita no presente documento, em um polímero que compreende: PET, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos para formar uma mistura fundida; extrudar a mistura para formar filamentos; e resfriar os filamentos. Esses filamentos podem ser texturizados e tricotados ("fio têxtil de filamento"), formados em teias de não tecido ou cortados em grampos para aplicações em tecidos, não tecidos e panos tricotados. Alternativamente, a mistura fundida pode ser extrudada para formar péletes e os péletes podem ser, subsequentemente, fundidos novamente antes da etapa de extrudar a mistura para formar fibras. Em um outro aspecto, a invenção fornece um têxtil que compreende: uma fibra que compreende CaCO3 e pelo menos 90% em massa de PET, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos e possui biodegradabilidade de modo que, quando sujeito às condições de ASTM D5511 por 266 dias, o têxtil se decomponha em pelo menos 40%, ou pelo menos 50%, ou na faixa de 40% a cerca de 80%, ou em uma faixa de 40% a cerca de 75%; e em que o têxtil compreende uma ou mais das seguintes propriedades: uma estabilidade dimensional de modo que o têxtil mantenha seu formato e encolha em menos de 10%, ou menos de 5%, ou menos de 3%, quando sujeito às condições de Teste de Lavação Doméstica 5 AATCC 1352015 1llAii (lavagem à máquina a 26,67 °C (80 F)), secar na secadora, cinco ciclos de lavação); em que o têxtil é colorido e possui uma firmeza de cor de pelo menos Grau 3, ou pelo menos Grau 4, ou Grau 5 quando sujeito às condições de AATCC 61-2013 2A (mod 40,56 °C (105 F)) ou AATCC 8-2016, ou AATCC 16.3-2014 (Opção 3, 20 AFU); uma resistibilidade à ruptura de pelo menos 137.895,14 Pa (20 psi), preferencialmente de pelo menos 344.737,85 Pa (50 psi), ou de pelo menos 689.475,70 Pa (100 psi), ou na faixa de 344.737,85 Pa a cerca de 1.378.951,40 Pa (50 a cerca de 200 psi), ou de 344.737,85 Pa a cerca de 1.034,213,55 Pa (50 a cerca de 150 psi), quando submetido às condições de ASTM D3786/D3886M-13; e capacidade absorvente tal que quando se sujeita às condições de AATCC 197-2013, Opção B, o têxtil absorve a água ao longo de uma distância de pelo menos 10 mm ou pelo menos 20 mm, ou na faixa de cerca de 10 ou cerca de 20 mm a cerca de 150 mm em 2 minutos.[0022] In yet another aspect, the invention provides a method of manufacturing textile fibers, yarns or fabrics comprising: blending the matrix batch described herein with a polymer comprising: PET, nylon, olefins, other thermoplastic polymers and combinations thereof to form a molten blend; extruding the blend to form filaments; and cooling the filaments. These filaments may be textured and knitted ("filament textile yarn"), formed into nonwoven webs or cut into staples for woven, nonwoven and knitted fabric applications. Alternatively, the molten blend may be extruded to form pellets and the pellets may subsequently be remelted prior to the step of extruding the blend to form fibers. In another aspect, the invention provides a textile comprising: a fiber comprising CaCO3 and at least 90% by weight of PET, nylon, olefins, other thermoplastic polymers, and combinations thereof and having biodegradability such that, when subjected to the conditions of ASTM D5511 for 266 days, the textile decomposes by at least 40%, or at least 50%, or in the range of 40% to about 80%, or in a range of 40% to about 75%; and wherein the textile comprises one or more of the following properties: a dimensional stability such that the textile holds its shape and shrinks by less than 10%, or less than 5%, or less than 3%, when subjected to the conditions of AATCC 1352015 1llAii Home Laundering Test 5 (machine wash at 26.67°C (80°F)), tumble dry, five wash cycles); wherein the textile is colored and has a colorfastness of at least Grade 3, or at least Grade 4, or Grade 5 when subjected to the conditions of AATCC 61-2013 2A (mod 40.56°C (105°F)) or AATCC 8-2016, or AATCC 16.3-2014 (Option 3, 20 AFU); a tensile strength of at least 137,895.14 Pa (20 psi), preferably at least 344,737.85 Pa (50 psi), or at least 689,475.70 Pa (100 psi), or in the range of 344,737.85 Pa to about 1,378,951.40 Pa (50 to about 200 psi), or of 344,737.85 Pa to about 1,034,213.55 Pa (50 to about 150 psi), when subjected to the conditions of ASTM D3786/D3886M-13; and absorbent capacity such that when subjected to the conditions of AATCC 197-2013, Option B, the textile absorbs water over a distance of at least 10 mm or at least 20 mm, or in the range of about 10 or about 20 mm to about 150 mm in 2 minutes.

[0023] As vantagens da invenção podem incluir, em algumas modalidades preferenciais, biodegradabilidade aprimorada por % em massa de uma batelada matriz; maior durabilidade da fibra ou têxtil em comparação com outros tratamentos de biodegradabilidade; melhor manutenção das propriedades das fibras ou têxteis.[0023] Advantages of the invention may include, in some preferred embodiments, improved biodegradability per mass % of a matrix batch; increased durability of the fiber or textile compared to other biodegradability treatments; improved maintenance of fiber or textile properties.

[0024] O precedente e outros objetos e vantagens da invenção e a maneira na qual os mesmos são realizados se tornarão mais claros com base na descrição detalhada a seguir tomada em conjunto com os desenhos anexos[0024] The foregoing and other objects and advantages of the invention and the manner in which the same are carried out will become clearer from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0025] As Figuras 1 a 5 são plotagens de porcentagem (%) de biodegradação em razão ao tempo decorrido (expresso em dias) para várias modalidades da presente invenção, juntamente com exemplos de controle de materiais celulósicos e polímeros convencionais.[0025] Figures 1 through 5 are plots of percent (%) biodegradation versus elapsed time (expressed in days) for various embodiments of the present invention, along with control examples of conventional cellulosic and polymer materials.

[0026] A Figura 6 é uma micrografia SEM de fibras parcialmente digeridas de acordo com a invenção.[0026] Figure 6 is an SEM micrograph of partially digested fibers in accordance with the invention.

[0027] A Figura 7 é uma série de fotografias que ilustram a testagem de planta da invenção.[0027] Figure 7 is a series of photographs illustrating plant testing of the invention.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION GLOSSÁRIOGLOSSARY

[0028] Um "poliéster alifático" contém unidades de éster de repetição com cadeias de hidrocarbonetos que compreendem cadeias abertas (não aromáticas). Estes podem ser homopolímeros, copolímeros que contêm apenas grupos alifáticos ou copolímeros que contêm grupos alifáticos e grupos arila.[0028] An "aliphatic polyester" contains repeating ester units with hydrocarbon chains comprising open (non-aromatic) chains. These may be homopolymers, copolymers containing only aliphatic groups, or copolymers containing both aliphatic groups and aryl groups.

[0029] Um "polímero carreador" é um polímero na batelada matriz que é o mesmo, ou é compatível e miscível com, o polímero no qual a batelada matriz é mesclada.[0029] A "carrier polymer" is a polymer in the matrix batch that is the same as, or is compatible and miscible with, the polymer into which the matrix batch is blended.

[0030] Denier (Dpf) é o peso em gramas de 9.000 metros do filamento individual. Ele pode ser calculado pegando-se o denier do fio têxtil e dividindo-o pelo número de filamentos no feixe de fios têxteis.[0030] Denier (Dpf) is the weight in grams of 9,000 meters of the individual filament. It can be calculated by taking the denier of the textile yarn and dividing it by the number of filaments in the textile yarn bundle.

[0031] Para os fins da presente invenção, um polímero não biodegradável é um que degrada por 10% ou menos depois de 266 dias de testagem de acordo com a norma ASTM D-5511.[0031] For purposes of the present invention, a non-biodegradable polymer is one that degrades by 10% or less after 266 days of testing according to ASTM D-5511.

[0032] PET, náilon e elastano têm o significado convencional. Náilon é uma poliamida; um náilon preferencial é o náilon 6,6. Elastano é um copolímero de poliéter-poliureia.[0032] PET, nylon and elastane have the conventional meaning. Nylon is a polyamide; a preferred nylon is nylon 6,6. Elastane is a polyether-polyurea copolymer.

[0033] Os polímeros são moléculas grandes (peso molecular acima de 100 Daltons, normalmente milhares de Daltons) que compreendem muitas unidades de repetição.[0033] Polymers are large molecules (molecular weight above 100 Daltons, typically thousands of Daltons) comprising many repeating units.

[0034] Um têxtil é um tipo de material composto por fibras, filamentos ou fios têxteis naturais e/ou sintéticos 5 e pode estar sob as formas de malha, tecido ou de não tecido.[0034] A textile is a type of material composed of natural and/or synthetic textile fibers, filaments or threads 5 and can be in the form of knitted, woven or non-woven fabric.

[0035] O termo "pano de não tecido" é bem compreendido pela pessoa versada na técnica e é usado no presente documento de forma consistente com tal entendimento, incluindo definições como aquelas em Tortora, Phyllis G. e Robert S. Merkel. Fairchild's Dictionary of Textiles. 7a ed. Nova York, NY: Fairchild Publications, 2009, página 387.[0035] The term "nonwoven fabric" is well understood by one of ordinary skill in the art and is used herein in a manner consistent with such understanding, including definitions such as those in Tortora, Phyllis G. and Robert S. Merkel. Fairchild's Dictionary of Textiles. 7th ed. New York, NY: Fairchild Publications, 2009, page 387.

[0036] Assim, um pano de não tecido é “uma estrutura têxtil produzida por ligação ou entrelaçamento de fibras, ou ambos; realizado por meios mecânicos, químicos, térmicos ou solventes e combinações dos mesmos”. Métodos exemplificativos de formação da teia básica incluem fibras de cardagem, assentamento com ar e formação úmida. Essas teias podem ser fixadas ou ligadas pelo uso de adesivos, incluindo fibras de baixo ponto de fusão intercaladas entre a teia, ligação térmica para polímeros termoplásticos apropriados, puncionamento por agulha, cruzamento (hidroemaranhamento) e processos de ligação por fiação.[0036] Thus, a nonwoven fabric is “a textile structure produced by bonding or interlacing fibers, or both; accomplished by mechanical, chemical, thermal or solvent means and combinations thereof.” Exemplary methods of forming the basic web include carding fibers, air laying, and wet forming. These webs may be attached or bonded by the use of adhesives, including low melting point fibers interspersed within the web, thermal bonding to appropriate thermoplastic polymers, needle punching, cross-linking (hydroentanglement), and spinning bonding processes.

[0037] A pessoa versada na técnica entende que nas artes têxteis, a palavra “fiação” tem duas definições diferentes, sendo que ambas são claras no contexto. Na formação de filamento sintético, o termo "fiação" refere-se à etapa de extrusão do polímero fundido em filamento.[0037] One skilled in the art understands that in the textile arts, the word “spinning” has two different definitions, both of which are clear in context. In synthetic filament formation, the term “spinning” refers to the step of extruding the molten polymer into filament.

[0038] No contexto de fibras naturais, ou fibras descontínuas cortadas de filamento sintético texturizado, o termo "fiação" é usado em seu sentido mais histórico (datando da antiguidade) de filamentos de torção em uma estrutura de fio têxtil coesa a partir da qual os panos podem ser tecidos.[0038] In the context of natural fibers, or staple fibers chopped from textured synthetic filament, the term "spinning" is used in its most historical sense (dating back to antiquity) of twisting filaments into a cohesive textile yarn structure from which cloths can be woven.

[0039] Como uma referência geral, Phyllis G. Tortora e Robert S. Merkel, Fairchild's Dictionary of Textiles 7th Edition, Nova Iorque, Fairchild Publications 2009, fornecem muitas outras definições reconhecidas pelas pessoas de habilidade comum na técnica (pessoas de habilidade).[0039] As a general reference, Phyllis G. Tortora and Robert S. Merkel, Fairchild's Dictionary of Textiles 7th Edition, New York, Fairchild Publications 2009, provide many other definitions recognized by people of ordinary skill in the art (persons of skill).

[0040] Os protocolos de testagem ASTM e AATCC são considerados padrões industriais. Esses protocolos, normalmente, não mudam significativamente com o tempo; entretanto, caso surja alguma dúvida em razão às datas dessas normas, não especificadas no presente documento, deve-se selecionar a norma em vigor em janeiro de 2018.[0040] ASTM and AATCC testing protocols are considered industry standards. These protocols typically do not change significantly over time; however, if there is any doubt regarding the dates of these standards, which are not specified in this document, the standard in effect in January 2018 should be selected.

[0041] A menos que definido em contrário, o termo "porcentagem" ou o símbolo "%" refere-se à porcentagem de massa ("% em massa"), que carrega o mesmo significado neste relatório descritivo como "porcentagem em peso" ou "por cento em peso”. Esses usos são bem compreendidos no contexto pela pessoa versada na técnica.[0041] Unless otherwise defined, the term "percent" or the symbol "%" refers to the percentage of mass ("% by mass"), which carries the same meaning in this specification as "percent by weight" or "percent by weight". These uses are well understood in context by the person skilled in the art.

[0042] A formulação de batelada matriz que permite a biodegradação, normalmente, compreende um polímero carreador. O polímero carreador é, preferencialmente, formulado para ser compatível com a matriz (isto é, o polímero não biodegradável). Assim, em modalidades exemplificativas, o polímero carreador é selecionado a partir do grupo que consiste em PET, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos. Conforme demonstrado pelos exemplos, PET e náilon, em combinação com outros componentes da invenção, mostraram resultar em biodegradabilidade superior em um têxtil lavável.[0042] The matrix batch formulation that enables biodegradation typically comprises a carrier polymer. The carrier polymer is preferably formulated to be compatible with the matrix (i.e., the non-biodegradable polymer). Thus, in exemplary embodiments, the carrier polymer is selected from the group consisting of PET, nylon, olefins, other thermoplastic polymers, and combinations thereof. As demonstrated by the examples, PET and nylon, in combination with other components of the invention, have been shown to result in superior biodegradability in a washable textile.

[0043] Surpreendentemente, os inventores constataram que a adição de carbonato de cálcio na batelada matriz aumenta, substancialmente, a biodegradabilidade dos têxteis resultantes ao mesmo tempo que evita os efeitos negativos quanto à forma de lavação.[0043] Surprisingly, the inventors found that the addition of calcium carbonate to the matrix batch substantially increases the biodegradability of the resulting textiles while avoiding negative effects on the way they are washed.

[0044] Embora a invenção não seja limitada pelo mecanismo pelo qual o carbonato de cálcio opera, e, embora os inventores não desejem ser limitados por qualquer teoria particular, a seguinte hipótese parece razoável. A presença de partículas inorgânicas microscópicas de carbonato de cálcio misturadas em uma matriz polimérica orgânica homogênea introduz um grande número de pontos de nucleação para biodegradação. Este carbonato de cálcio é dosado simultaneamente com outros ingredientes biodegradáveis, fazendo com que os pontos de nucleação fiquem próximos a esses ingredientes. Os íons de cálcio podem desempenhar um papel importante no cultivo bacteriano. As proteínas de ligação de cálcio presentes nas bactérias ajudam na transdução de sinal e podem auxiliar no importante processo de quimiotaxia positiva, no qual as bactérias se movem em direção a concentrações mais altas de um produto químico.[0044] While the invention is not limited by the mechanism by which calcium carbonate operates, and while the inventors do not wish to be limited by any particular theory, the following hypothesis seems reasonable. The presence of microscopic inorganic particles of calcium carbonate mixed into a homogeneous organic polymer matrix introduces a large number of nucleation sites for biodegradation. This calcium carbonate is dosed simultaneously with other biodegradable ingredients, causing the nucleation sites to be in close proximity to those ingredients. Calcium ions may play an important role in bacterial cultivation. Calcium-binding proteins present in bacteria aid in signal transduction and may assist in the important process of positive chemotaxis, in which bacteria move toward higher concentrations of a chemical.

[0045] De acordo com esta hipótese, a quebra do polímero em monômeros e oligômeros, por hidrólise das conexões éster e por ação de bactérias anaeróbicas é acelerada pela presença de carbonato de cálcio disperso. A presença de dióxido de carbono, um subproduto metabólico, também pode aumentar a dissolução do carbonato de cálcio presente na matriz polimérica.[0045] According to this hypothesis, the breakdown of the polymer into monomers and oligomers, by hydrolysis of the ester connections and by the action of anaerobic bacteria, is accelerated by the presence of dispersed calcium carbonate. The presence of carbon dioxide, a metabolic byproduct, can also increase the dissolution of calcium carbonate present in the polymer matrix.

[0046] Um outro mecanismo no qual as proteínas de cálcio e de ligação de cálcio em bactérias podem desempenhar um papel importante é em sensoriamento de quórum; ou seja, um meio de comunicação com bactérias otimizado para o cultivo populacional. As bactérias individuais trabalham para criar um hidrogel, composto de bactérias e materiais poliméricos extracelulares que cria uma comunidade funcional coordenada. Esta estrutura macroscópica amplia a ação bacteriana e ajuda a levar à biodegradação de polímeros de acordo com a invenção, especialmente microfibras de área de superfície elevada que podem ser incorporadas em tal hidrogel.[0046] Another mechanism in which calcium and calcium-binding proteins in bacteria may play an important role is in quorum sensing; that is, a means of communicating with bacteria optimized for population cultivation. Individual bacteria work to create a hydrogel, composed of bacteria and extracellular polymeric materials that creates a coordinated functional community. This macroscopic structure amplifies bacterial action and helps to lead to the biodegradation of polymers according to the invention, especially high surface area microfibers that may be incorporated into such a hydrogel.

[0047] A formulação de batelada matriz é incorporada na matriz polimérica. Como outro aspecto da hipótese, a parte química do ataque hidrolítico nas cadeias de polímero começa de dentro. A batelada matriz dispersa dentro da matriz cria pontos de nucleação para ataque e multiplica, exponencialmente, a área de superfície de fibra. As enzimas bacterianas atacam de fora para dentro. As bactérias, estando na faixa de 1 mícron, irão, inicialmente, trabalhar nas fibras têxteis por fora, mas conforme a matriz polimérica se solvata e se quebra, uma nova área de superfície é exposta. Com a formação de uma comunidade bacteriana coordenada no hidrogel, grandes cadeias poliméricas são quebradas em cadeias oligoméricas e, posteriormente, quebradas em monômeros e digeridas em CO2 e CH4.[0047] The matrix batch formulation is incorporated into the polymer matrix. As another aspect of the hypothesis, the chemical part of the hydrolytic attack on the polymer chains begins from the inside. The matrix batch dispersed within the matrix creates nucleation points for attack and exponentially multiplies the fiber surface area. The bacterial enzymes attack from the outside in. The bacteria, being in the 1 micron range, will initially work on the textile fibers from the outside, but as the polymer matrix solvates and breaks down, new surface area is exposed. With the formation of a coordinated bacterial community in the hydrogel, large polymer chains are broken down into oligomeric chains and subsequently broken down into monomers and digested into CO2 and CH4.

[0048] Como resultado, a batelada matriz da invenção pode ser considerada por atuar em duas fases: fisioquímica no início para quebrar em pedaços menores e bioquímica na última metade para digerir o material 25.[0048] As a result, the matrix batch of the invention can be considered to act in two phases: physiochemical in the beginning to break down into smaller pieces and biochemical in the latter half to digest the material 25.

[0049] Em algumas modalidades, as fibras nos fios têxteis ou têxteis têm um denier por filamento (dpf) na faixa de 1 a 50 ou 2 a 30, ou tão alto quanto 1.000. Não se acredita que o denier das fibras seja crítico na biodegradabilidade, visto que os têxteis fibrosos, geralmente, terão área de superfície suficiente para suportar o cultivo bacteriano.[0049] In some embodiments, the fibers in the textile or textile yarns have a denier per filament (dpf) in the range of 1 to 50 or 2 to 30, or as high as 1,000. The denier of the fibers is not believed to be critical in biodegradability, since fibrous textiles will generally have sufficient surface area to support bacterial cultivation.

[0050] Em modalidades exemplificativas, a batelada matriz compreende pelo menos 0,5% em massa de carbonato de cálcio, em algumas modalidades até 10% de carbonato de cálcio, em alguns casos entre cerca de 0,5 e 5% de carbonato de cálcio e, normalmente, pelo menos cerca de 1,0% de carbonato de cálcio. As composições da invenção, preferencialmente, usam pós finos de carbonato de cálcio, preferencialmente com um tamanho de partícula mássico médio de 15 mícrons (pm) ou menos, 10 pm ou menos, em algumas modalidades 7 pm ou menos, e podem estar na faixa de um tamanho de partícula mássico médio entre 0,1 e 10 pm, ou entre 1 e 8 pm ou entre 5 e 8 pm. Como é convencional, o tamanho de partículas pode ser medido por meio de equipamento comercial de fotoanálise ou de outros meios convencionais. O pó de carbonato de cálcio tem uma área de superfície de pelo menos 0,5 metros quadrados por grama (m2/g); em alguns casos, de pelo menos 1,0 m2/g e, em algumas modalidades, de entre 0,5 e 10 m2/g. Como é convencional, a área de superfície pode ser determinada por um método como o padrão ISO 9277 para calcular a área de superfície específica de sólidos que, por sua vez, é baseada na teoria Brunauer-Emmett-Teller (BET).[0050] In exemplary embodiments, the matrix batch comprises at least 0.5% by weight calcium carbonate, in some embodiments up to 10% calcium carbonate, in some cases between about 0.5 and 5% calcium carbonate, and typically at least about 1.0% calcium carbonate. Compositions of the invention preferably use fine powders of calcium carbonate, preferably having a mass average particle size of 15 microns (μm) or less, 10 μm or less, in some embodiments 7 μm or less, and may be in the range of a mass average particle size between 0.1 and 10 μm, or between 1 and 8 μm, or between 5 and 8 μm. As is conventional, particle size may be measured by commercial photoanalysis equipment or other conventional means. The calcium carbonate powder has a surface area of at least 0.5 square meters per gram (m2/g); in some cases, at least 1.0 m2/g, and in some embodiments, between 0.5 and 10 m2/g. As is conventional, the surface area may be determined by a method such as the ISO 9277 standard for calculating the specific surface area of solids, which in turn is based on the Brunauer-Emmett-Teller (BET) theory.

[0051] Em algumas modalidades preferenciais, a formulação de batelada matriz contém um ou qualquer combinação dos seguintes: policaprolactona (PCL), poli-hidroxibutirato (PHB), polibutileno succinato (PBS), ácido polilático (PLA) e poli(adipato-cotereftlato de tetrametileno). Policaprolactona, ou mesclas que compreendem PCL como o principal componente de poliéster alifático parecem favoráveis porque, surpreendentemente, constaou-se que PCL supera o ácido polilático (PLA), PHB e PBS.[0051] In some preferred embodiments, the matrix batch formulation contains one or any combination of the following: polycaprolactone (PCL), polyhydroxybutyrate (PHB), polybutylene succinate (PBS), polylactic acid (PLA), and poly(tetramethylene adipate-coterephthlate). Polycaprolactone, or blends comprising PCL as the major aliphatic polyester component appear favorable because, surprisingly, PCL has been found to outperform polylactic acid (PLA), PHB, and PBS.

[0052] Visto que os têxteis precisam ser duráveis, a batelada matriz e as composições têxteis devem evitar componentes que afetam adversamente a durabilidade. Preferencialmente, as composições têm menos de 5% em massa; mais preferencialmente, menos de 2% ou menos de 1% de sacarídeos; ou menos do que essas quantidades de furanonas; ou menos do que essas quantidades de componentes orgânicos (à base de carbono) que vazam durante a lavação. Em algumas modalidades, as composições inventivas carecem de quaisquer componentes que diminuam, substancialmente, a durabilidade da lavação.[0052] Since textiles need to be durable, the matrix batch and textile compositions should avoid components that adversely affect durability. Preferably, the compositions have less than 5% by weight; more preferably, less than 2% or less than 1% saccharides; or less than these amounts of furanones; or less than these amounts of organic (carbon-based) components that leach out during laundering. In some embodiments, the inventive compositions lack any components that substantially decrease laundering durability.

[0053] Os têxteis têm, preferencialmente, uma estabilidade dimensional de modo que o têxtil mantenha seu formato e encolha em menos de 10%, ou menos de 5%, ou menos de 3%, conforme medido pela Testagem de Lavação Doméstica AATCC 135-2015 1llAii (lavar na máquina a 26,67 °C (80 F), secar na secadora, cinco ciclos de lavação).[0053] The textiles preferably have dimensional stability such that the textile maintains its shape and shrinks by less than 10%, or less than 5%, or less than 3%, as measured by AATCC Home Laundering Testing 135-2015 1llAii (machine wash at 80 F (26.67 C), tumble dry, five wash cycles).

[0054] Os têxteis ou fibras podem ser coloridos (como vermelho, azul, verde, etc.) e, preferencialmente, possuem uma firmeza de cor de pelo menos Grau 3, ou pelo menos Grau 4 ou Grau 5, conforme medido por AATCC 61-2013 2A (mod 40,56 °C (105 F)) ou AATCC 8-2016 ou AATCC 16.3-2014 (Opção 3, 20 AFU). Uma folha do têxtil (por exemplo, uma amostra de pano cortada de uma camisa ou calça) tem, preferencialmente, uma resistibilidade à ruptura de pelo menos 137.895,14 Pa (20 psi), preferencialmente de pelo menos 344.737,85 Pa (50 psi), ou de pelo menos 689.475,70 Pa (100 psi), ou na faixa de 344.737,85 Pa a cerca de 1.378.951,40 Pa (50 a cerca de 200 psi), ou 344.737,85 Pa a cerca de 1.034.213,55 Pa (50 a cerca de 150 psi), em que a resistibilidade à ruptura é medida de acordo com ASTM D3786/D3886M-13.[0054] The textiles or fibers may be colored (such as red, blue, green, etc.), and preferably have a colorfastness of at least Grade 3, or at least Grade 4 or Grade 5, as measured by AATCC 61-2013 2A (mod 40.56 °C (105 °F)) or AATCC 8-2016 or AATCC 16.3-2014 (Option 3, 20 AFU). A sheet of the textile (e.g., a cloth sample cut from a shirt or pants) preferably has a breaking strength of at least 137,895.14 Pa (20 psi), preferably at least 344,737.85 Pa (50 psi), or at least 689,475.70 Pa (100 psi), or in the range of 344,737.85 Pa to about 1,378,951.40 Pa (50 to about 200 psi), or 344,737.85 Pa to about 1,034,213.55 Pa (50 to about 150 psi), wherein the breaking strength is measured in accordance with ASTM D3786/D3886M-13.

[0055] Em algumas modalidades preferenciais, os panos não têm borbotos ou defeitos (Grau 5 de acordo com ASTM D 3512M 16).[0055] In some preferred embodiments, the cloths are free from pilling or defects (Grade 5 according to ASTM D 3512M 16).

[0056] Em algumas modalidades, o têxtil absorve água; isso é especialmente desejável em roupas nas quais o suor é expelido do usuário; em algumas modalidades preferenciais, o pano absorve a água a uma distância de pelo menos 10 mm ou de pelo menos 20 mm, ou na faixa de cerca de 10 ou de cerca de 20 mm a cerca de 150 mm em 2 minutos; conforme medido por AATCC 197-2013. As medições de têxteis feitas de acordo com algumas modalidades da invenção são mostradas nas tabelas de comparação de testagem de desempenho (isto é, Tabelas 1 a 7).[0056] In some embodiments, the textile absorbs water; this is especially desirable in garments in which sweat is wicked away from the wearer; in some preferred embodiments, the cloth absorbs water from a distance of at least 10 mm, or at least 20 mm, or in the range of about 10 or about 20 mm to about 150 mm in 2 minutes; as measured by AATCC 197-2013. Measurements of textiles made in accordance with some embodiments of the invention are shown in the performance testing comparison tables (i.e., Tables 1-7).

[0057] Em alguns casos, a estrutura química precisa dentro das fibras pode não ser conhecida e uma, ou uma combinação, das propriedades discutidas acima é a forma mais exata e/ou precisa de caracterizar o têxtil. A batelada matriz é mesclada com um polímero não biodegradável, como tereftalato de polietileno, náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos. Para os fins da presente invenção, um polímero não biodegradável é aquele que se degrada em 10% ou menos (preferencialmente, 5% ou menos, em algumas modalidades, 3% ou menos, e, em algumas modalidades, entre 2 e 10% ou 2 e 5 %) após 266 dias de teste de acordo com ASTM D-5511 quando o polímero não contém os aditivos (em outras palavras, antes da mescla com a batelada matriz). A fibra compreende pelo menos 50% em massa; mais preferencialmente, pelo menos 70%; ainda mais preferencialmente, pelo menos 90%, ou pelo menos 95%, e, em algumas modalidades, pelo menos 99% de um polímero selecionado a partir do grupo que consiste em tereftalato de polietileno (PET), náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos.[0057] In some cases, the precise chemical structure within the fibers may not be known and one, or a combination, of the properties discussed above is the most accurate and/or precise way to characterize the textile. The matrix batch is blended with a non-biodegradable polymer, such as polyethylene terephthalate, nylon, olefins, other thermoplastic polymers, and combinations thereof. For purposes of the present invention, a non-biodegradable polymer is one that degrades by 10% or less (preferably, 5% or less, in some embodiments, 3% or less, and in some embodiments, between 2 and 10% or 2 and 5%) after 266 days of testing in accordance with ASTM D-5511 when the polymer does not contain the additives (in other words, prior to blending with the matrix batch). The fiber comprises at least 50% by mass; more preferably, at least 70%; even more preferably, at least 90%, or at least 95%, and, in some embodiments, at least 99% of a polymer selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), nylon, olefins, other thermoplastic polymers, and combinations thereof.

[0058] A invenção inclui os têxteis que compreendem estas fibras, seja como têxteis de único componente ou em misturas com outras fibras. Muitos têxteis compreendem misturas (mesclas) de fibras, por exemplo, os têxteis que contêm elastano incluem, frequentemente, fibras de algodão. Em algumas modalidades, os têxteis incluem pelo menos 10%, ou pelo menos 20%, ou pelo menos 50%, ou pelo menos 80%, ou pelo menos 90%, ou 100% das fibras feitas de tereftalato de polietileno (PET), náilon, olefinas, outros polímeros termoplásticos e combinações dos mesmos.[0058] The invention includes textiles comprising these fibers, either as single component textiles or in blends with other fibers. Many textiles comprise mixtures (blends) of fibers, for example, elastane-containing textiles often include cotton fibers. In some embodiments, the textiles include at least 10%, or at least 20%, or at least 50%, or at least 80%, or at least 90%, or 100% of the fibers made from polyethylene terephthalate (PET), nylon, olefins, other thermoplastic polymers, and combinations thereof.

[0059] As fibras produzidas a partir da batelada matriz, normalmente, incluem pelo menos 90% em massa de um polímero não biodegradável. Por a batelada matriz ser, preferencialmente, adicionada em uma quantidade entre 0,5 a 5%, preferencialmente pelo menos 1%, em algumas modalidades entre 1 e 5%, em algumas modalidades entre 2 e 5%, e por toda a batelada matriz estar presente na composição, as fibras resultantes conterão as quantidades correspondentes de materiais.[0059] The fibers produced from the matrix batch typically include at least 90% by mass of a non-biodegradable polymer. Because the matrix batch is preferably added in an amount between 0.5 to 5%, preferably at least 1%, in some embodiments between 1 and 5%, in some embodiments between 2 and 5%, and because the entire matrix batch is present in the composition, the resulting fibers will contain the corresponding amounts of materials.

[0060] A invenção também inclui intermediários, fibras, fios têxteis e têxteis mesclados. Exemplos de produtos acabados, de acordo com a presente invenção, incluem: panos de malha, panos de não tecido, tecidos não tecidos, vestuário, estofos, carpetes, roupa de cama, como lençóis ou fronhas, panos de uso industrial para a agricultura ou construção. Exemplos de vestuário incluem: camisas, calças, sutiãs, calcinhas, chapéus, roupas íntimas, casacos, saias, vestidos, meias, calças elásticas e lenços.[0060] The invention also includes intermediates, fibers, textile yarns and blended textiles. Examples of finished products according to the present invention include: knitted fabrics, nonwoven fabrics, nonwoven fabrics, clothing, upholstery, carpets, bedding such as sheets or pillowcases, industrial cloths for agriculture or construction. Examples of clothing include: shirts, pants, bras, panties, hats, underwear, coats, skirts, dresses, socks, stretch pants and scarves.

[0061] As partículas de carbonato de cálcio são, evidentemente, moídas até um tamanho útil para a invenção. Expressas funcionalmente, as partículas moídas podem ser tão pequenas quanto possível, e as partículas muito pequenas não apresentam desvantagens.[0061] The calcium carbonate particles are, of course, ground to a size useful for the invention. Functionally expressed, the ground particles may be as small as possible, and very small particles present no disadvantage.

[0062] Um limite superior de tamanho de partícula é, no entanto, definido, em parte, pelo denier, o que o leigo descreveria em termos de diâmetro. Nesses termos, o tamanho médio de partícula de carbonato de cálcio não deve ser maior que 10% do diâmetro do filamento extrudado, e o tamanho máximo de partícula não deve ser maior que 20% do diâmetro do filamento extrudado, porque tamanhos de partícula maiores que cerca de 10% do diâmetro do filamento têm muito mais probabilidades de levar ao rompimento em todas as fases de produção e uso.[0062] An upper particle size limit is, however, set in part by denier, which the layman would describe in terms of diameter. In these terms, the average particle size of calcium carbonate should not be greater than 10% of the diameter of the extruded filament, and the maximum particle size should not be greater than 20% of the diameter of the extruded filament, because particle sizes greater than about 10% of the diameter of the filament are much more likely to lead to breakage at all stages of production and use.

[0063] Como observado acima, o limite inferior é menos crítico, sendo a principal consideração em razão ao aumento da dificuldade e do custo de produção de partículas cada vez menores.[0063] As noted above, the lower limit is less critical, the primary consideration being the increasing difficulty and cost of producing smaller and smaller particles.

[0064] Assim, como um exemplo prático, uma fibra de poliéster de um denier (1 D) tem um diâmetro de 10 mícrons (p), o que significa que o tamanho de partícula de carbonato de cálcio não deve exceder cerca de 1 p. Pessoas versadas na técnica serão capazes de selecionar tamanhos de partículas relevantes com base nesta razão geral de 10%.[0064] Thus, as a practical example, a one denier (1 D) polyester fiber has a diameter of 10 microns (p), which means that the particle size of calcium carbonate should not exceed about 1 p. Persons skilled in the art will be able to select relevant particle sizes based on this general 10% ratio.

[0065] Em uma razão semelhante, a composição de batelada matriz pode ser produzida sob a forma de fragmento sólido para armazenamento e transporte. O usuário final pode, então, moer o fragmento nos tamanhos desejados para suas aplicações específicas de uso final.[0065] In a similar ratio, the matrix batch composition may be produced in solid fragment form for storage and transportation. The end user may then mill the fragment into the desired sizes for their specific end-use applications.

[0066] Em algumas modalidades, as partículas de batelada matriz moídas são, em seguida, misturadas com um líquido que, por sua vez, será miscível com o polímero final desejado. Como um exemplo (mas não uma limitação), polietilenoglicol ou álcool etílico são adequados para processos de poliéster.[0066] In some embodiments, the milled matrix batch particles are then mixed with a liquid that will in turn be miscible with the desired final polymer. As an example (but not a limitation), polyethylene glycol or ethyl alcohol are suitable for polyester processes.

[0067] Como outras considerações, a batelada matriz preparada pode ser adicionada ao polímero-alvo em estágios alternativos de produção. Como uma opção, a batelada matriz pode ser adicionada a uma linha de produção de polímero após o polímero ter sido feito, mas enquanto o polímero permanece no estado fundido.[0067] As other considerations, the prepared master batch may be added to the target polymer at alternative stages of production. As an option, the master batch may be added to a polymer production line after the polymer has been made, but while the polymer remains in the molten state.

[0068] Alternativamente, a batelada matriz pode ser adicionada a uma linha de polímero contínua durante a polimerização do polímero-alvo. Em tais arranjos, a batelada matriz funciona bem se miscível com o último estágio de polimerização, por exemplo, no alto polimerizador de uma linha contínua.[0068] Alternatively, the matrix batch may be added to a continuous polymer line during polymerization of the target polymer. In such arrangements, the matrix batch works well if miscible with the last polymerization stage, for example, in the high polymerizer of a continuous line.

[0069] Elastano. No contexto da invenção, elastano pode ser o polímero-alvo para o processo de batelada matriz, desde que o elastano seja fiável por fusão. A pessoa versada na técnica reconhece que as variações de elastano são fiadas com solvente em vez de fiadas por fusão, e a invenção é usada com as versões fiadas por fusão.[0069] Elastane. In the context of the invention, elastane may be the target polymer for the matrix batch process, provided that the elastane is melt-spun. One skilled in the art recognizes that variations of elastane are solvent-spun rather than melt-spun, and the invention is used with the melt-spun versions.

[0070] Os exemplos ao longo desta descrição não se destinam a ser limitantes, mas, em várias modalidades, a invenção pode ser caracterizada por qualquer combinação selecionada de recursos. Em algumas modalidades, as composições podem ser definidas, em parte, pela ausência de certos componentes. Em algumas modalidades, as composições evitam incluir amido ou sacarídeos; tais componentes podem ser excessivamente solúveis e levar a têxteis que não têm durabilidade suficiente. Os aditivos, como polibutileno succinato, preferencialmente não copolimerizam com o polímero não biodegradável, mas formam fases degradáveis dentro das composições.[0070] The examples throughout this description are not intended to be limiting, but in various embodiments, the invention may be characterized by any selected combination of features. In some embodiments, the compositions may be defined, in part, by the absence of certain components. In some embodiments, the compositions avoid including starch or saccharides; such components may be excessively soluble and lead to textiles that do not have sufficient durability. Additives, such as polybutylene succinate, preferably do not copolymerize with the non-biodegradable polymer, but rather form degradable phases within the compositions.

[0071] Em algumas modalidades, as composições da invenção evitam poliésteres aromáticos alifáticos.[0071] In some embodiments, compositions of the invention avoid aliphatic aromatic polyesters.

[0072] As fibras, fios têxteis e panos inventivos podem ser caracterizados por suas propriedades físicas, como pelos testes ASTM e/ou AATCC descritos nos Exemplos. Por exemplo, as fibras, fios têxteis e panos podem ser definidos pela extensão da degradação de acordo com um teste ASTM com base na % em massa do agente de biodegradação na fibra. A composição molecular dos precursores, intermediários e produtos finais pode ser determinada por métodos convencionais, como cromatografia de permeação em gel, mais preferencialmente análise de gradiente de mesclas de polímeros.[0072] The inventive fibers, yarns, and fabrics can be characterized by their physical properties, such as by the ASTM and/or AATCC tests described in the Examples. For example, the fibers, yarns, and fabrics can be defined by the extent of degradation according to an ASTM test based on the mass % of the biodegrading agent in the fiber. The molecular composition of the precursors, intermediates, and end products can be determined by conventional methods, such as gel permeation chromatography, more preferably gradient analysis of polymer blends.

[0073] A pessoa versada na técnica entenderá, naturalmente, que uma vez que a batelada matriz é utilizada em conjunção com o polímero principal, os números de composição mudarão proporcionalmente à quantidade relativa de batelada matriz adicionada ao polímero principal.[0073] One skilled in the art will naturally understand that since the matrix batch is used in conjunction with the main polymer, the composition numbers will change proportionally to the relative amount of matrix batch added to the main polymer.

[0074] A pessoa versada na técnica também compreenderá que, quando a invenção é considerada em suas modalidades como um intermediário fundido, o fundido pode ser extrudado sob a forma de qualquer um dentre paletes ou filamento nas aplicações têxteis mais comuns. A extrusão e o arrefecimento brusco do fundido como péletes fornecem a oportunidade de armazenar, enviar e fundir novamente os péletes em um local diferente; por exemplo, na localização de um cliente.[0074] The skilled artisan will also appreciate that when the invention is considered in its embodiments as a melt intermediate, the melt can be extruded into any of the pellet or filament forms in most common textile applications. Extruding and quenching the melt into pellets provides the opportunity to store, ship, and remelt the pellets at a different location; for example, at a customer's location.

[0075] Quando os filamentos bruscamente arrefecidos da composição podem ser texturizados usando-se técnicas bem compreendidas pela pessoa versada na técnica, após as quais o pano pode ser formado diretamente a partir do filamento texturizado ("fio têxtil de filamento"), ou o filamento texturizado pode ser cortado em fibra descontínua. Essa fibra descontínua pode, por sua vez, ser fiada em um fio têxtil, mais comumente em um sistema de extremidade aberta, mas, obviamente, em fiação de anel também. O fio têxtil pode, por sua vez, ser formado em tecidos (tecido, malha, não tecido) ou pode ser mesclado com outro polímero (por exemplo, raiona), ou com fibra natural (algodão ou lã) para formar um fio têxtil mesclado que, por sua vez, pode ser transformado em panos com a característica das fibras mescladas.[0075] When quenched, the filaments of the composition may be textured using techniques well understood by the person skilled in the art, after which cloth may be formed directly from the textured filament ("filament textile yarn"), or the textured filament may be cut into staple fiber. This staple fiber may in turn be spun into a textile yarn, most commonly in an open-end system, but of course in ring spinning as well. The textile yarn may in turn be formed into fabrics (woven, knitted, nonwoven) or may be blended with another polymer (e.g., rayon), or with natural fiber (cotton or wool) to form a blended textile yarn, which in turn may be spun into cloths having the character of blended fibers.

[0076] Qualquer receita da tabela 1 pode ser usada em qualquer um dos filamentos, péletes, fibras básicas, fibras básicas texturizadas, filamentos texturizados ou tecidos referidos no presente documento.[0076] Any recipe in Table 1 may be used in any of the filaments, pellets, staple fibers, textured staple fibers, textured filaments or fabrics referred to herein.

[0077] Conforme usado no presente documento, o termo "carda", bem como "cardagem" ou "cardado(a)", referem-se à etapa de acabamento bem compreendida para têxteis manufaturados, por exemplo, Tortora, supra nas páginas 378 a 379. Neste contexto, a invenção também é útil em velo polar; isto é, o pano isolante cardado macio, normalmente feito de poliéster.[0077] As used herein, the term "carding" as well as "carding" or "carded" refers to the well-understood finishing step for manufactured textiles, e.g., Tortora, supra at pages 378-379. In this context, the invention is also useful in polar fleece; that is, the soft carded insulating fabric typically made of polyester.

[0078] Quando formadas em filamento apropriado, espera-se que as composições, de acordo com a invenção, trabalhem muito bem como a carga para as peças de vestuário isolados.[0078] When formed into suitable filament, the compositions according to the invention are expected to work very well as filler for insulated garments.

[0079] A natureza, a estrutura e as muitas variações de peças de vestuário isoladas são bem compreendidas pela pessoa versada na técnica. Basicamente, um material isolante é envolvido por um invólucro leve, para o qual o náilon de baixo denier é típico, que inclui, muitas vezes, um tratamento repelente de água que pode suportar pelo menos alguma precipitação.[0079] The nature, structure, and many variations of insulated garments are well understood by the person skilled in the art. Basically, an insulating material is enclosed in a lightweight shell, for which low denier nylon is typical, which often includes a water repellent treatment that can withstand at least some precipitation.

[0080] A penugem é, obviamente, o melhor material isolante com base na compressibilidade peso por peso, no intervalo e na razão calor:peso, mas cargas sintéticas, como na presente invenção, oferecem menor custo e melhores propriedades isolantes quando molhadas, embora ligeiramente mais pesadas e um pouco menos compressíveis.[0080] Down is obviously the best insulating material based on weight-for-weight compressibility, range, and heat:weight ratio, but synthetic fillers, as in the present invention, offer lower cost and better insulating properties when wet, although slightly heavier and somewhat less compressible.

[0081] Como outro exemplo, espera-se que filamentos, fibras ou fios têxteis, de acordo com a invenção, funcionem muito bem como um carpete biodegradável ou porções de tais carpetes. Como bem compreendido pela pessoa versada na técnica, um carpete é uma cobertura de chão têxtil tipicamente formado por fios têxtis de pelo ou fios têxteis tufados fixados em um apoio. Antes do advento dos materiais sintéticos, e que ainda são usados atualmente, o pelo típico era feito de lã e o apoio era feito de um pano de tecido, no qual o fio têxtil podia ser de tecido, tufado ou, de outra forma, fixo.[0081] As another example, textile filaments, fibers or yarns according to the invention are expected to function very well as a biodegradable carpet or portions of such carpets. As well understood by the person skilled in the art, a carpet is a textile floor covering typically formed of pile textile yarns or tufted textile yarns attached to a backing. Before the advent of synthetic materials, and which are still used today, the typical pile was made of wool and the backing was made of a woven cloth, to which the textile yarn could be woven, tufted or otherwise attached.

[0082] A pessoa versada na técnica, normalmente, usa os termos "carpete" e "tapete" alternadamente, embora, em alguns contextos, um "carpete" cubra uma sala inteira ("carpete de parede a parede") e um "tapete" cubra uma área menor do que uma sala toda.[0082] One of ordinary skill in the art typically uses the terms "carpet" and "rug" interchangeably, although in some contexts a "carpet" covers an entire room ("wall-to-wall carpet") and a "rug" covers an area smaller than an entire room.

[0083] Por os materiais sintéticos, como náilon, polipropileno, poliéster e mesclas desses com lã, serem materiais úteis para carpetes, as fibras ou fios têxteis formados a partir da invenção são, inteiramente, apropriados e úteis para acarpetar. A pessoa versada na técnica reconhece uma grande variedade de materiais de apoio, estruturas de apoio e meios de fixar um pelo ou tufo ao apoio. Repetir todas essas possibilidades seria redundante, em vez de esclarecê-las, e a pessoa versada na técnica pode adotar as etapas e os materiais necessários em qualquer contexto dado e sem a experimentação indevida.[0083] Because synthetic materials such as nylon, polypropylene, polyester, and blends thereof with wool are useful carpet materials, the textile fibers or yarns formed from the invention are entirely suitable and useful for carpeting. A person skilled in the art will recognize a wide variety of backing materials, backing structures, and means of attaching a pile or tuft to the backing. To repeat all of these possibilities would be redundant rather than clarifying, and the person skilled in the art can adopt the necessary steps and materials in any given context and without undue experimentation.

EXEMPLOSEXAMPLES

[0084] Uma variedade de composições de batelada matriz foi preparada com as composições mostradas na Tabela 1 [0084] A variety of master batch compositions were prepared with the compositions shown in Table 1.

[0085] Essas bateladas matriz foram mescladas em tereftalato de polietileno (1% da batelada matriz é típico) e usadas para alimentar, por intermédio de um alimentador gravimétrico em um circuito fechado, a extrusora de fusão equipada com parafusos duplos. A batelada de aditivos é misturada a 250 °C e extrudada por meio de um cunho de cabo em um banho de água ou equipamento de arrefecimento brusco equivalente. Depois que um classificador remove as partículas nas extremidades da distribuição de tamanho dos péletes, os péletes são secos e ensacados.[0085] These master batches were blended in polyethylene terephthalate (1% of the master batch is typical) and fed via a gravimetric feeder in a closed loop to the twin-screw melt extruder. The additive batch is mixed at 250°C and extruded via a cable die into a water bath or equivalent quenching equipment. After a classifier removes particles at the extremes of the pellet size distribution, the pellets are dried and bagged.

[0086] O carbonato de cálcio utilizado na testagem tinha um tamanho de partícula mássico médio de 6,5 mícrons e uma área de superfície de cerca de 1,5 metros quadrados por grama.[0086] The calcium carbonate used in the testing had a mass average particle size of 6.5 microns and a surface area of approximately 1.5 square meters per gram.

[0087] As formulações foram extrudadas em PET a uma taxa de carregamento de 1% e as receitas que eram mais compatíveis com o processo de extrusão foram testadas quanto à degradação de acordo com ASTM D5511. Os resultados são mostrados na Figura 1 e na Tabela 2 para 266 dias e na Figura 2 e Tabela 3 para 353 dias [0087] The formulations were extruded into PET at a 1% loading rate and the recipes that were most compatible with the extrusion process were tested for degradation in accordance with ASTM D5511. The results are shown in Figure 1 and Table 2 for 266 days and in Figure 2 and Table 3 for 353 days.

[0088] As leituras iniciais foram feitas em 59 dias; nesta primeira leitura, aparentemente, a receita 13 (Tabela 1) mostrou 3,9% de degradação, enquanto, aparentemente, a receita 14 não começou a se degradar. Com base em um evento barométrico e confusão nos dados, no entanto, parece que os dados das receitas 13 e 14 não são confiáveis e não podem ser reproduzidos. Além disso, essa leitura de baixa degradação está muito próxima da linha de base para ser confiável (degradação de 3% para o PET sem aditivo) e a testagem dessas receitas foi interrompida.[0088] Initial readings were taken at 59 days; in this first reading, recipe 13 (Table 1) appears to have shown 3.9% degradation, while recipe 14 appears to have not begun to degrade. Based on a barometric event and confusion in the data, however, it appears that the data for recipes 13 and 14 are unreliable and cannot be reproduced. Furthermore, this low degradation reading is too close to the baseline to be reliable (3% degradation for PET without additive), and testing of these recipes has been discontinued.

[0089] Os resultados mostrados acima demonstram superioridade sobre a técnica anterior. Sob essas condições de aterro sanitário, as fibras de PET se degradam em metano e dióxido de carbono. Após 266 dias, as amostras de PET feitas com 1% em massa das receitas de batelada matriz #2, 3, 6, 7 e 11 na Tabela degradaram 43,6, 66,1, 56,5, 21,3 e 38,3%, respectivamente. O PET não modificado degradou 3,2% sob as mesmas condições. A maior degradação ocorreu em uma batelada matriz que continha 49% de policaprolactona e 10% de poli-hidroxibutirato, enquanto a degradação mais baixa ocorreu em uma batelada matriz que continha 39% de policaprolactona e 20% de polibutileno succinato. O material feito de 49% de policaprolactona e 10% de poli-hidroxibutirato também se degradou substancialmente melhor do que o PET modificado com 1% de uma batelada matriz que contém 39% de policaprolactona, 10% de poli-hidroxibutirato e 10% de polibutileno succinato.[0089] The results shown above demonstrate superiority over the prior art. Under these landfill conditions, PET fibers degrade to methane and carbon dioxide. After 266 days, PET samples made with 1% by mass of master batch recipes #2, 3, 6, 7, and 11 in the Table degraded 43.6, 66.1, 56.5, 21.3, and 38.3%, respectively. Unmodified PET degraded 3.2% under the same conditions. The greatest degradation occurred in a master batch containing 49% polycaprolactone and 10% polyhydroxybutyrate, while the lowest degradation occurred in a master batch containing 39% polycaprolactone and 20% polybutylene succinate. The material made from 49% polycaprolactone and 10% polyhydroxybutyrate also degraded substantially better than PET modified with 1% of a matrix batch containing 39% polycaprolactone, 10% polyhydroxybutyrate and 10% polybutylene succinate.

[0090] Os resultados acima podem ser comparados com os resultados relatados no documento n° WO 2016/079724 ("Tabela 1 - Resultados após 300 dias"), em que as fibras de poliamida foram fiadas por fusão usando-se 2% de batelada matriz do agente de biodegradação disponível comercialmente Eco-One® (https:/ecologic-llc.com/about/eco-one- video-tour; acessado em 11 de fevereiro de 2019). As fibras resultantes foram testadas através do padrão ASTM D5511 e constatou-se que degradavam 13,9% (“PA 6,6”) ou 15,5% (“PA 5,6”) após 300 dias. As fibras do documento n° WO 2016/079724 sem agente de biodegradação degradaram 2,2 e 2,3% sob a mesma testagem ASTM D5511.[0090] The above results can be compared with the results reported in WO 2016/079724 (“Table 1 - Results after 300 days”), in which polyamide fibers were melt-spun using 2% matrix batch of the commercially available biodegradation agent Eco-One® (https:/ecologic-llc.com/about/eco-one- video-tour; accessed February 11, 2019). The resulting fibers were tested using ASTM D5511 and found to degrade 13.9% (“PA 6.6”) or 15.5% (“PA 5.6”) after 300 days. The fibers from WO 2016/079724 without biodegradation agent degraded 2.2 and 2.3% under the same ASTM D5511 testing.

[0091] Com base nas fibras não modificadas e ignorando a diferença entre 266 e 300 dias, o PET convencional (Tabela 2 no presente documento), aparentemente, é 3,2/2,25=1,42x mais degradável do que as fibras de poliamida do documento n° WO 2016/079724. Em comparação, o PET modificado, de acordo com a invenção, foi entre 21,3/15,5=1,37x e 66,1/15,5=4,26x mais degradável do que as fibras de poliamida modificadas do documento n° WO 2016/079724. Corrigindo-se o fato de que as fibras de poliamida do documento n° WO 2016/079724 foram modificadas em duas vezes mais bateladas matriz (2% versus 1%), o PET, de acordo com a invenção, era entre 2,74x e 8,52x mais degradável. Corrigindo-se a diferença de 2,74/1,42 entre o poliéster não modificado e a poli-imida, a presente invenção demonstrou uma biodegradabilidade maior entre 1,92x e 3,00x.[0091] Based on the unmodified fibers and ignoring the difference between 266 and 300 days, conventional PET (Table 2 in this document) appears to be 3.2/2.25=1.42x more degradable than the polyamide fibers of WO 2016/079724. In comparison, the modified PET according to the invention was between 21.3/15.5=1.37x and 66.1/15.5=4.26x more degradable than the modified polyamide fibers of WO 2016/079724. Correcting for the fact that the polyamide fibers of document No. WO 2016/079724 were modified in twice as many matrix batches (2% versus 1%), the PET according to the invention was between 2.74x and 8.52x more degradable. Correcting for the difference of 2.74/1.42 between the unmodified polyester and the polyimide, the present invention demonstrated a greater biodegradability between 1.92x and 3.00x.

[0092] A Tabela 4 e a Figura 3 mostram a melhoria na biodegradação de panos feitos a partir da Receita 2 (Tabela 1) e um poliéster de controle. [0092] Table 4 and Figure 3 show the improvement in biodegradation of cloths made from Recipe 2 (Table 1) and a control polyester.

[0093] ASTM D5210 - Degradação anaeróbica sob a presença de lodo de esgoto[0093] ASTM D5210 - Anaerobic degradation in the presence of sewage sludge

[0094] Os panos finalizados de duas formulações foram desbastados em pedra para criar as microfibras e, em seguida, as microfibras foram testadas para degradação de acordo com ASTM D5210 por 55 dias, o que modela as condições tipicamente experimentadas em uma estação de tratamento de água. Os resultados são mostrados na Tabela 5 e na Figura 4. [0094] Finished cloths of two formulations were stone ground to create microfibers, and then the microfibers were tested for degradation in accordance with ASTM D5210 for 55 days, which models the conditions typically experienced in a water treatment plant. The results are shown in Table 5 and Figure 4.

[0095] ASTM D6691 - Modelagem de Degradação Aeróbica 5 em um Ambiente Marinho.[0095] ASTM D6691 - Modeling of Aerobic Degradation 5 in a Marine Environment.

[0096] O pano finalizado de uma formulação foi desbastado em pedra para criar as microfibras, e as microfibras foram testadas para degradação de acordo com ASTM D6691 por 112 dias. Os resultados estão resumidos na Tabela 6 e na Figura 5. [0096] The finished cloth of a formulation was stone ground to create microfibers, and the microfibers were tested for degradation in accordance with ASTM D6691 for 112 days. The results are summarized in Table 6 and Figure 5.

[0097] Exemplo - Não toxicidade[0097] Example - Non-toxicity

[0098] Uma composição foi testada usando-se o método ASTM E1963, um protocolo para conduzir testes de toxicidade de plantas com o uso de espécies de plantas terrestres, como feijão, milho e ervilhas para determinar os efeitos das substâncias de teste no cultivo e no desenvolvimento das plantas. As ervilhas são um bom indicador, pois são muito sensíveis às condições do solo. O lixiviado de solo residual que contém os subprodutos, de acordo com a testagem ASTM D5511 da Receita 2, foi usado neste teste ASTM E 1963. A Figura 7 mostra os resultados do Teste ASTM E 1963.[0098] A composition was tested using ASTM Method E1963, a protocol for conducting plant toxicity tests using terrestrial plant species such as beans, corn, and peas to determine the effects of test substances on plant growth and development. Peas are a good indicator because they are very sensitive to soil conditions. Residual soil leachate containing byproducts, according to ASTM D5511 test Recipe 2, was used in this ASTM E 1963 test. Figure 7 shows the results of the ASTM E 1963 test.

[0099] A inspeção do cultivo das plantas no antecedente (1a coluna) e na amostra (3a coluna) demonstra que não há efeito inibitório do lixiviado da amostra de subprodutos relevantes no cultivo da planta. TABELA 7 - EXEMPLOS DE PROPRIEDADES TÊXTEIS COM E SEM BATELADA MATRIZ [0099] Inspection of the plant growth in the background (1st column) and in the sample (3rd column) demonstrates that there is no inhibitory effect of the leachate from the relevant by-product sample on the plant growth. TABLE 7 - EXAMPLES OF TEXTILE PROPERTIES WITH AND WITHOUT MATRIX BATCH

[0100] Análise microscópica de fibras sujeitas à decomposição bacteriana[0100] Microscopic analysis of fibers subject to bacterial decomposition

[0101] Imageamento microscópico de elétrons de fibras sujeitas à decomposição bacteriana de fibras, de acordo com a invenção em ASTM D5511, são mostradas na imagem SEM da Figura 6 (SEM HV: 15 kV; campo de visão de 173 mícrons; Ampliação SEM de 1,5; Sistema SEM de emissão termiônica de tungstênio Tescan™ Vega 3™ (https://www.tescan.com/en-us/technology/sem/vega3); acessado em 12 de fevereiro de 2019), e mostram colonização bacteriana na superfície das fibras de poliéster crus de acordo com a invenção, após >1 ano de exposição a bactérias.[0101] Electron microscopic imaging of fibers subject to bacterial fiber decay according to the invention in ASTM D5511 are shown in the SEM image of Figure 6 (SEM HV: 15 kV; 173 micron field of view; SEM magnification 1.5; Tescan™ Vega 3™ tungsten thermionic emission SEM system (https://www.tescan.com/en-us/technology/sem/vega3); accessed February 12, 2019), and show bacterial colonization on the surface of the raw polyester fibers according to the invention after >1 year of exposure to bacteria.

[0102] Nos desenhos e no relatório descritivo, estabeleceu-se uma modalidade preferencial da invenção e, embora termos específicos tenham sido empregados, eles são usados em um sentido genérico e descritivo apenas e não para fins de limitação, sendo que o escopo da invenção é definido nas reivindicações.[0102] In the drawings and in the descriptive report, a preferred embodiment of the invention has been established and, although specific terms have been used, they are used in a generic and descriptive sense only and not for purposes of limitation, and the scope of the invention is defined in the claims.

Claims (8)

1. Fibra biodegradável caracterizada pelo fato de que compreende: uma batelada matriz compreendendo policaprolactona e carbonato de cálcio; e tereftalato de polietileno, em que a fibra compreende: 0,39 a 0,49% em peso de policaprolactona; 0,01% em peso de carbonato de cálcio; e pelo menos 90% em massa de tereftalato de polietileno.1. Biodegradable fiber characterized by the fact that it comprises: a matrix batch comprising polycaprolactone and calcium carbonate; and polyethylene terephthalate, in which the fiber comprises: 0.39 to 0.49% by weight of polycaprolactone; 0.01% by weight of calcium carbonate; and at least 90% by mass of polyethylene terephthalate. 2. Fibra, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a batelada matriz compreende, ainda, polibutileno succinato em uma quantidade de 10 por cento em massa.2. Fiber, according to claim 1, characterized by the fact that the matrix batch further comprises polybutylene succinate in an amount of 10 percent by mass. 3. Fibra, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende, ainda, uma composição selecionada a partir do grupo que consiste em 0,05 a 0,1% em peso de PLA, 0,05 a 0,1% em peso de PHB, 0,05 a 0,1% em peso de PBAT, 0,10 a 0,20% em peso de PBS, 0,01% em peso de dióxido de silício e combinações dessas composições.3. Fiber, according to claim 1, characterized by the fact that it further comprises a composition selected from the group consisting of 0.05 to 0.1% by weight of PLA, 0.05 to 0.1% by weight of PHB, 0.05 to 0.1% by weight of PBAT, 0.10 to 0.20% by weight of PBS, 0.01% by weight of silicon dioxide and combinations of these compositions. 4. Fibra texturizada caracterizada pelo fato de que é formada conforme definida pela reivindicação 1.4. Textured fiber characterized by the fact that it is formed as defined by claim 1. 5. Fio têxtil caracterizado pelo fato de que é formado pela fibra texturizada como definida pela reivindicação 4.5. Textile yarn characterized by the fact that it is formed by the textured fiber as defined by claim 4. 6. Pano caracterizado pelo fato de que é formado pelo fio têxtil como definido pela reivindicação 5.6. Cloth characterized by the fact that it is formed by the textile yarn as defined by claim 5. 7. Pano, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que é selecionado dentre o grupo que consiste em tecido, não tecido e panos de malha.7. Cloth according to claim 6, characterized in that it is selected from the group consisting of woven, nonwoven and knitted fabrics. 8. Pano tingido caracterizado pelo fato de que é formado como definido pela reivindicação 7.8. Dyed cloth characterized by the fact that it is formed as defined by claim 7.
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