BRPI0903844A2 - método e aparelho para produzir mantas de micro e/ou nanofibras a partir de polìmeros, seu usos e método de revestimento - Google Patents

Abstract

MéTODO E APARELHO PARA PRODUZIR MANTAS DE MICRO E/OU NANOFIBRAS A PARTIR DE POLìMEROS, SEUS USOS E MéTODO DE REVESTIMENTO A presente invenção refere-se a aparelho e método para produzir não-tecidos de nanofibras a partir de polímeros. O método para a produção de não-tecidos de micro e/ou nanofibras a partir de polímeros compreende utilizar elementos de eletrofiação e de fiação por jatos de ar em alta velocidade. O aparelho apresentado para a produção de não-tecidos de micro e/ou nanofibras a partir de polímeros compreende uma fonte de gás comprimido, um regulador de pressão, uma seringa hipodérmica com bomba para controle da taxa de injeção das soluções poliméricas, um aparelho de pulverização e um coletor com velocidade de rotação preferencialmente controlada. A tecnologia apresentada de produção de não-tecidos de micro e/ou nanofibras é capaz de produzir micro e nanofibras com diâmetros similares às produzidas por eletrofiação, inclusive em escala industrial. A invenção compreende, ainda, o uso dos não-tecidos de nanofibras na pulverização de tecidos vivos e como revestimento de materiais.

Description

"MÉTODO E APARELHO PARA PRODUZIR MANTAS DE MICRO E/OUNANOFIBRAS A PARTIR DE POLÍMEROS, SEUS USOS E MÉTODO DEREVESTIMENTO"

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se à produção de mantas de micro e/ou nanofibras,particularmente a um método e aparelho para produzir mantas de micro e/ou nanofibrasa partir de polímeros. O método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras a partirde polímeros compreende utilizar elementos de ambas as tecnologias de eletrofiação ede fiação por sopro tal como, jatos de gás comprimido em alta velocidade.

Adicionalmente, refere-se a presente invenção ao uso das mantas de micro e/ounanofibras ora obtidos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A tecnologia de produção de nanofibras tem recebido atenção especial devido àspropriedades únicas que as nanofibras possuem comparadas às fibras com diâmetrosmaiores elaboradas a partir dos mesmos materiais. Diminuindo o diâmetro das fibras ànanoescala, é possível aumentar significativamente a superfície de volume commelhoria no isolamento térmico e sonoro. Além disso, há um aumento da capacidade deretenção de líquidos e mudanças na textura e na aparência.

As nanofibras podem ser compostas por vários polímeros, de origem sintética ounatural, e podem ser utilizadas para finalidades médicas, tais como suportes paratecidos, liberação controlada de medicamentos, e como curativos para regeneração depele. Aplicações importantes para micro e nanofibras têm sido identificadas também emprodutos não medicinais, como filtros de ar, vestuários de proteção, sensores,eletrônicos e matrizes para imobilização de catalisadores, aplicações militares e emutensílios de limpeza.

A maior parte das nanofibras são produzidas por fiação a quente, eletrofiação, oupor jatos de ar quente em alta velocidade.

A tecnologia de fiação a quente ("melt spinning") envolve direcionar vertentesdo polímero fundido para reduzir o diâmetro da fibra e induzir a orientação das cadeiaspoliméricas. Uma das limitações da fiação a quente é que a mesma está restrita amateriais viscoelásticos, que podem suportar os esforços desenvolvidos durante oprocesso. O diâmetro das fibras feitas por este processo é normalmente superior a 2 μπι.

Uma variação da fiação quente para produzir nanofibras é o processo Ilhas nomar ("islands-in-the-sea"), no qual várias matrizes individuais de um componentepolimérico são produzidas dentro de uma única vertente maior de um segundocomponente polimérico. As fibras bicomponentes são degradadas ao mesmo tempoutilizando equipamentos especializados. Uma variação deste processo que exige apenasequipamentos de extrusão de rosca dupla utiliza dois polímeros imiscíveis. A principallimitação desta técnica é a necessidade de solventes para remover o componente "mar"e do número limitado de materiais poliméricos que podem ser tratados desta maneira.

Uma técnica convencionalmente utilizada para a produção de nanofibraspoliméricas é a eletrofiação ("eletrospinning"). A eletrofiação consiste na aplicação deforças eletrostáticas e de arraste na solução polimérica para a formação de nanofibras. Oprocesso inclui um eletrodo conectado a uma fonte de alta tensão positiva (ou negativa)inserida na solução polimérica contida em um tubo capilar. Inicialmente, a solução émantida pela sua tensão superficial na forma de uma gota na extremidade do capilar.

Com o aumento da tensão elétrica, a superfície da gota se alonga para formar um cone(cone de Taylor). Quando as forças eletrostáticas superam a tensão superficial, um jatocarregado da solução na extremidade do cone é ejetado. Dvirante a trajetória do jato, osolvente evapora e o polímero solidifica-se, formando uma manta micro e/ounanofibrilar que se deposita em um coletor metálico com aterramento. Variáveis podeminfluenciar na obtenção de nanofibras através deste processo, tais como a concentraçãopolímero/solvente, tensão elétrica aplicada na solução, adição de sal na solução, vazãode alimentação (saída da solução do capilar) e distância de trabalho (entre a extremidadedo capilar até o coletor). A técnica de eletrofiação produz nanofibras com diâmetros nafaixa de 40 nm a 2 μπι. Apesar de a eletrofiação ser considerada a técnica com maiorpotencial para a produção em grande escala, a baixa eficiência na produção de fibrasainda é considerada sua maior limitação. Do mesmo modo, os solventes compatíveiscom a eletrofiação são limitados pela sua constante dielétrica. O processo deeletrofiação foi patenteado em 1902, por J. F. Cooley (US692631) e W. J. Morton(US705691). Desenvolvimentos adicionais para fabricação de fios têxteis foram feitospor Anton Formhals a partir de 1934 (US1975504 e US2349950).A fiação de solução ("solution spinning") é um dos métodos mais antigos para aprodução de nanofibras. Este processo inclui fiação úmida e fiação seca. Em ambos osmétodos, uma solução polimérica viscosa passa através de orifícios finos dispostosseqüencialmente e o solvente é posteriormente removido para produzir as fibras, quesão subseqüentemente estiradas para a diminuição do seu diâmetro e para conferirorientação a fim de aumentar a sua resistência. Na fiação seca, a solução polimérica éempurrada através de uma fieira dentro de uma coluna aquecida chamada de torre defiação, na qual a solução polimérica é solidificada através da evaporação do solvente.Na fiação úmida, a fieira é colocada em um banho químico no qual o polímero éprecipitado por diluição ou reação química para formar as fibras.

Outra técnica convencionalmente utilizada para a produção de nanofibraspoliméricas é a fiação por jatos de ar quente em alta velocidade ("melt blowing"). Afiação por jatos de ar em alta velocidade é um processo de produção de fibrasdiretamente de polímeros, através da alta velocidade de um jato de gás ou de outra forçaadequada para atenuar os filamentos. O processo pode ser controlado para produzirfibras com diâmetros variando de 1 a 50 μιη. Carl Freudenberg depositou um pedido depatente descrevendo este processo em 1965 (US3379811). O processo de jato de gásquente em alta velocidade também está descrito nas patentes US3276944 e US3650866,dentre outras. Uma das limitações da tecnologia de jatos de ar quente em alta velocidadeé que a mesma está limitada ao uso de polímeros termoplásticos.

O documento de patente W02005033381 relata um método para eletrofiaçãocompreendido pelas etapas de forçar uma solução polimérica através de uma fieira,numa primeira direção no sentido de um coletor situado a uma distância da primeirafieira e, simultaneamente, soprar um gás através de orifícios que sejamconcentricamente dispostos em volta da fieira. O método deste documento utilizaeletrofiação com jato de gás, além de haver uma força eletrostática entre o bico e oinjetor. Na presente invenção, o processo não utiliza a eletrofiação ou tipos de força oudiferencial de força eletrostática.

Os documentos de patentes CN101068956, US2005067732, W02006071977 eW02006071976 utilizam a eletrofiação para produzir nanofibras poliméricas. Nastécnicas descritas nestes documentos o jato de gás é um componente auxiliar. Napresente invenção, o sopro é o componente fundamental.

O documento de patente W02005073442 descreve uma tecnologia deeletrofiação melhorada para a produção contínua de nanofibras poliméricas a partir dafiação eletrostática com auxílio de injetores de ar que direcionam e formam asnanofibras. Além de utilizar a eletrofiação, o método e o aparelho apresentados nestedocumento utilizam forças eletrostáticas.

Outros documentos de patentes que descrevem tecnologias de eletrofiaçãoincluem, não se limitando a, W02008062784, US2008122142, W02005042813,W02005024101 e JP2008031624.

A contribuição da produção de nanofibras para o crescimento do mercado defibras depende do desenvolvimento de novas tecnologias, em especial dodesenvolvimento de processos de produção em grande escala.

A presente invenção descreve um processo inédito para fiação por jato de gás,compreendido por utilizar elementos de ambas as tecnologias, de eletrofiação e de jatode gás quente em alta velocidade. As nanofibras produzidas na presente invençãoapresentam o mesmo diâmetro das fibras produzidas por eletrofiação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um aparelho e método para produzir mantas demicro e/ou nanofibras a partir de polímeros, utilizando elementos de ambas astecnologias de eletrofiação e de fiação por sopro tal como, por jatos de gás comprimidoem alta velocidade.

Uma concretização da presente invenção compreende um método para produzirmantas de micro e/ou nanofibras a partir de uma solução de polímeros, caracterizadopelo fato de ser pela injeção de jatos de ar cisalhantes, utilizando umgradiente/diferencial de pressão e compreender:

- Bombear através de pelo menos um bico interno uma solução polimérica, quecompreende pelo menos um polímero dissolvido em pelo menos um solvente;

- Passar um gás comprimido em alta velocidade através de um bico externo paradirecionar a produção das fibras; eRecolher as fibras poliméricas fiadas em um coletor.

Outra concretização envolve um aparelho para produzir mantas de micro e/ounanofibras a partir de soluções de polímeros, o qual compreende:

- uma fonte (1) de gás comprimido;

- um dispositivo regulador de pressão;- um dispositivo recipiente com vazão controlada;

- um dispositivo para controle (3) da taxa de injeção das soluções poliméricas;

- um aparelho de pulverização (4); e

- um coletor (5)

Ainda outra concretização da invenção envolve o uso de manta de micro e/ounanofibras produzidas de acordo com o método ora também objeto da presenteconcretização na pulverização de materiais selecionados dentre o grupo de :tecidosvivos, in situ, ou quaisquer outros tecidos biológicos e não biológicos, ou quaisquertipos de materiais de quaisquer formas, tamanhos e constituição química, meios defiltração, membranas em geral, sensores, sistemas de liberação controlada de drogas ouquaisquer outras substâncias, produção de fios/cordões micro e nanoestruturados,utensílios de limpeza, em roupas impermeáveis/protetoras contra agentes químicos,biológicos, para suporte de crescimento de células; uso em vestimentas médicas (wounddressing) protetoras contra infecções, queimaduras, anti-radiação, e ainda, o uso emaplicações militares tal como um anti-radar para camuflagem militar.

Outra modalidade preferida da presente invenção, refere-se a um novo métodopara revestimento de produtos, tais como, cerâmico, metálicos, plásticos, borrachosos,fibrosos, tecidos e biológicos; por meio do uso da manta de micro e/ou nanofibras oraobtida.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A Figura 1 apresenta a configuração do aparelho para a fiação em sopro.

A Figura 2 apresenta o desenho do bico utilizado na fiação de soluçõespoliméricas.

A Figura 3 mostra um esquema ilustrativo da configuração formada pelos bicosconcêntricos.

A Figura 4 mostra um esquema ilustrativo da configuração das saídas dos bicosconcêntricos.

As Figuras 5A, 5B e 5C ilustram esquematicamente o processo de produção defibras usando o sistema composto por três bicos.

A Figura 6 apresenta micrografias de soluções de fibras capturadas através deuma câmera de alta velocidade.A Figura 7 apresenta fibras poliméricas fiadas recolhidas em um coletorcilíndrico rotatório também utilizado para coletar fibras eletrofiadas.

A Figura 8 apresenta fotografias mostrando a viabilidade de pulverização defibras diretamente sobre tecidos vivos.

A Figura 9 apresenta fibras porosas produzidas pela técnica de fiação por sopro apartir de uma solução polimérica. Escala + 5 μπι.

A Figura 10 apresenta fios das fibras produzidas.

A Figura 11 apresenta uma micrografia de MEV de nanofibras de PLA comcerca de 40 nm de diâmetro. Escala = 500nm.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um aparelho e a um método para produzirmantas de micro e/ou nanofibras a partir de uma solução de polímeros. O método para aprodução de mantas de micro e/ou nanofibras a partir de uma solução de polímeroscompreende utilizar elementos de eletrofiação e de fiação por sopro a partir de umasolução polimérica (solution blow spinning) com jatos de gás comprimido em altavelocidade.

No intuito de facilitar o entendimento da tecnologia descrita, o termo gás orautilizado deve ser entendido como a generalização do uso de jatos de ar, oxigênio, gáscarbônico, nitrogênio, argônio, butano e suas misturas.

A tecnologia apresentada de produção de mantas de micro e/ou nanofibras écapaz de produzir nano e microfibras com diâmetros similares às produzidas poreletrofiação, inclusive em escala industrial.

"Nanofibras" são fibras com diâmetros muitíssimo menores do que as fibrasconvencionais, com diâmetros inferiores a 0,5 mícron. As nanofibras mais comuns têmdiâmetros de 50 a 300 nanômetros. Outros termos utilizados como sinônimos denanofibras são: micro-denier, submícron e superfina.

"Poli (ácido láctico)" ou "PLA" é um poliéster compostável e biodegradávelderivado de recursos renováveis. É considerado um polímero de grande interessetecnológico devido às suas aplicações no campo ambiental, como plásticobiodegradável, e na área biomédica, como material biocompatível.

"Polimetilmetacrilato" ou "PMMA" é um polímero obtido por polimerização,em suspensão em água, do monômero de metilmetacrilato (éster metacrílico). Possuiexcelente resistência química, boa resistência mecânica (flexão e tração), excelentebrilho superficial, transparência, passível de composições-blendas com outrospolímeros, facilidade de pigmentação, excelente nível de resistência térmica, durezasuperficial, baixa absorção de umidade, baixa contração pós-moldagem e variedade deníveis de fluidez. O PMMA pode ser utilizado como implantes em cirurgias, comochapas, modelagem, pó de extrusão, resinas de revestimento, polímeros de emulsão,fibras, tintas e filmes.

"Polivinil álcool" ou "PVA" é uma resina sintética solúvel em água. O PVA temsido amplamente utilizado em fibras, adesivos, emulsificantes, em aplicações naindústria têxtil e de papel, como protetor de colóide, na obtenção de membranasanfifílicas para imobilização de enzimas e na obtenção do poli(vinil butiral). Maisrecentemente, o PVA tem sido utilizado como carreador de medicamento, devido àssuas propriedades de degradabilidade e não toxidez. Algumas aplicações visam alterar apermeabilidade a gases, aumentar a processabilidade e a resistência térmica, acapacidade de estabilização de dispersões, a biocompatibilidade, a permeabilidade e abiodegradabilidade.

O "poliestireno" ou "PS" é um polímero obtido através da polimerização doestireno, em massa ou em solução. O poliestireno é um termoplástico, derivado dopetróleo, que se caracteriza por sua clareza brilhante, sua dureza, sua facilidade deprocessamento e seu baixo custo.

A "polianilina" ou "PAni" é um cátion polimérico com propriedades depermeabilidade seletiva de ânions, quando em seu estado oxidado é protonada. E umpolímero condutor que tem se destacado devido a sua excelente estabilidade química noestado dopado (pHs baixos) em condições ambientais, facilidade de polimerização edopagem, ampla faixa de condutividade elétrica e baixo custo, apresentando grandespossibilidades de aplicações.

O termo manta ora aqui como usado, deve ser também entendido como película,revestimento, membranas ou ainda como qualquer outro termo que possa ser utilizadonesse sentido.

O método de fiação por sopro da presente invenção compreende utilizar umdispositivo com vazão controlada, tal como uma seringa (2) e capaz de ser alimentadocom uma solução polimérica. Referido dispositivo com vazão controlada está acopladoa um dispositivo de bombeamento, ou seja, a uma bomba de seringa (3) que promove ainjeção da solução polimérica de um aparelho, ora também objeto da presenteconcretização, que consiste de bicos concêntricos por onde a solução polimérica ébombeada enquanto um fluxo de gás constante e em alta velocidade é injetadodirecionando a produção das micro e nanofibras.

O processo descrito na presente invenção e ora esquematicamente mostrado nasFiguras 5A, 5B e 5C, demonstra ser um método simples para a produção de mantas demicro e nanofibras. O processo faz uso do Princípio de Bernoulli no qual alterações napressão são convertidas em energia cinética, ou seja, conforme a alta pressão (Pl) dofluxo de gás é externada pelo bico externo (Fig. 2), a pressão diminui rapidamente.Dessa forma, cria-se uma região de baixa pressão (P2) devido à geometria do bico (Fig.2), alimentando a energia cinética do fluxo e resultando em um aumento na velocidadedo gás, de maneira a auxiliar a retirada da solução polimérica do cone.

Este aumento na velocidade promove uma queda da pressão no centro do jato(P2), criando uma força motriz que é responsável pela aceleração da solução polimérica.

A alta velocidade do gás também provoca a ruptura da interface gás/solução queé responsável pela deformação da solução polimérica ao sair do interior do bico externoem forma cônica. Quando a tensão superficial é superada por estas forças, finos feixesda solução polimérica são ejetados em direção a um coletor (5), o qual pode ser providoou não de rotação. Para a presente concretização, foi preferencialmente utilizado umcoletor (5) rotatório provido de um controlador de velocidade de rotação.Adicionalmente, referido coletor (5) compreende virtualmente qualquer materialdestinado a esta finalidade, inclusive tecidos biológicos vivos. Durante o jato, o solventeevapora rapidamente desses feixes formando as fibras poliméricas que se acumulam nocoletor (5). Para a presente invenção, o referido coletor (5) pode ser selecionado dentreo coletor rotacionado ou estacionário.

Na presente invenção as nanofibras são produzidas por jatos de ar cisalhantesque são injetados paralelamente ou fazendo um ângulo de 0o a 80° em relação aopolímero (Fig. 2) e utilizam um gradiente/diferencial de pressão.

Quando não há gás fluindo através da cobertura do bico, uma gotícula convexada solução polimérica tipicamente é formada no interior do bico, conforme ilustrado naFigura 2 (linha tracejada).

Quando o fluxo do ar no bico exterior for iniciado, uma região de baixa pressãoé desenvolvida próximo ao orifício do bico interno (Fig. 2). A zona de baixa pressão(Ρ2) pode ainda ser verificada na bomba de seringa (3), ora simplesmente denominadocomo bomba de injeção.

Fotomicrografias revelam que teias de soluções poliméricas são ejetadas a partirda região apical do cone para o coletor (5). A Figura 4 mostra o esquema de entradas(Ε 1 e E2) e saídas (S1, S2 e S3) do aparelho de pulverização (4).

As teias foram consistentemente atiradas para o coletor (5) devido à combinaçãoda zona de baixa pressão e ao cisalhamento na interface gás/solução (Fig. 6). Tal comoacontece na eletrofiação, a razão entre o volume das vertentes conjugada com a altaturbulência do ar causa a evaporação do solvente até o momento da fibra atingir ocoletor (5).

Mais especificamente, na Figura 6 a imagem (A) mostra que a região de baixapressão na extremidade do bico interno forma uma solução polimérica em forma decone. As imagens (B), (C) e (D) mostram a ampliação da região enquadrada por linhastracejadas, onde jatos da solução polimérica formados próximo do cone podem servisualizados fluindo na direção do coletor (5).

Os polímeros que podem ser utilizados na presente invenção incluem, mas nãoestão limitados a, do grupo poli (ácido láctico) (PLA), polimetilmetacrilato (PMMA),polivinil álcool (PVA), poliestireno (PS) e polianilina (PAni) proteína da seda, gelatina,colágeno, quitosana, polióxietileno (PEO), poli(metacrilato de metila) (PMMA),policaprolactonas (PCL), poliamidas (PA), poliacrilonitrila (PAN), poli(etilenotereftalato)(PET), poli(cloreto de vinila)(PVC), poli(vinil pirrolidona)(PVP),poliuretanas (PU), borrachas natural e sintéticas, ou ainda compostos derivados dosmesmos. A tecnologia revelada pela presente invenção permite alternativamente o usode mais de um polímero em blendas ou estruturas "core/sheath".

A concentração de polímero na presente invenção pode variar de cerca de 0.1 % acerca de 70 %, porém tal faixa não é limitativa.

No intuito de propor a harmonização dos termos apresentados na tecnologiadesenvolvida, a técnica de fiação por sopro a partir de uma solução polimérica serásimplificadamente referida como fiação em jato de gás ou simplesmente como jato de gás.

A solução técnica de fiação em jato de gás da presente invenção revela-seextremamente útil em aplicações médicas, nas quais mantas de fibras podem serdiretamente aplicadas a culturas de tecidos ou a um tecido vivo, in situ, ou quaisqueroutros tecidos biológicos e não biológicos (Fig. 8) para uma variedade deprocedimentos médicos sem a aplicação, por exemplo, de alta tensão elétrica, como naeletrofiação. Mais especificamente, na Figura 8, a imagem (A) mostra a pulverizaçãoem mantas de fibras de PLA revestindo a pele de uma mão e a imagem (B) mostra aremoção parcial da manta mostrando que um revestimento havia sido formado sobre apele.

Igualmente, através do controle da umidade relativa do ambiente ao redor ondeas fibras estão sendo formadas e da concentração polimérica, é possível produzir fibrasporosas com potencial para aplicação em liberação controlada de drogas (Fig. 9). Comoocorre na eletrofiação, a solução técnica de fiação por jato de gás produz múltiplasfibras, o que gera dificuldade para medir o comprimento contínuo de cada fibra. Noentanto, algumas fibras isoladas do coletor (5) aparentaram medir vários centímetros decomprimento, sendo possível serem muito maiores, dependendo da forma como foremrecolhidas. Este fato possibilita que a tecnologia desenvolvida possa ser utilizada paraproduzir fios/cordões compostos por nanofibras alinhadas ou não. Aplicações para taisfios podem ser nas indústrias têxtil, militar, e cirúrgica, por exemplo.

Mais especificamente, as mantas micro e nanoestruturados podem ser destinadosà limpeza ou à higiene pessoal, sendo produzidos utilizando as micro e/ou nanofibrasora obtidas pelo método da presente invenção. Adicionalmente, referidos tecidos podemser submetidos a processos secundários, de modo a se tornarem impermeáveis eservirem como filtros e membranas em geral para agentes químicos e/ou biológicos paradiversas aplicações, tais como em equipamentos de proteção individual (EPI) e militar.Para tal aplicação, exemplificadamente, tem-se que se um material absorvedor de ondas(por exemplo, a polianilina), as quais são provenientes de um radar for adicionado aotecido, este poderá ter aplicações em barreira anti-radar servindo de camuflagem a essetipo de radiação. As mantas de micro e/ou nanofibras podem ainda ser utilizadas emvestimentas médicas (wound dressing) protetoras contra infecções e queimaduras.

O processo de fiação em jato apresenta vantagens em relação às outrastecnologias presentes no mercado. As fibras são formadas pela ação de forças físicas,sem utilizar forças de natureza eletrostática. E ainda, apresenta alta produtividade defibras (cerca de 10 a 100 vezes mais rápido), além da possibilidade de poder utilizarmateriais biológicos no processo. A tecnologia de eletrofiação não permite o uso destesmateriais por desnaturá-los, inclusive matando células vivas. A tecnologia apresentadana presente invenção também possui a vantagem de poder ser utilizada para produçãode nanofibras in situ no corpo, o que não é possível com a tecnologia de eletrofiação.

Outro fator relevante é que polímeros em solventes com baixa constantedielétrica, como clorofórmio, não são adequados para o processo de eletrofiação, maspodem ser utilizados no processo de fiação de solução por jato de gás da presenteinvenção. Exemplos de solventes que podem ser usados na presente invenção incluem,mas não estão limitados a l,l,l,3,3,3-hexafluor-2-propanol (HFP), tolueno,cloroformio, 2,2,2-trifluoretanol (TFE), acetona, água, ácido acético, ácido fórmico,alcoois, dimetil formamida (DMF), tetrahidrofurano (THF), haxafluoroacetona,hexafluoro alcol isopropílico, dimetil formamida (DMF), dimetil acetamida (DMAc),metil etil cetona (MEK), dimetil sulfoxido (DMSO), ciclohexano, etc.

Além disso, os polímeros em solução podem ser carregados com partículasorgânicas e inorgânicas como nanofibras de carbono, nanofibras de celulose, ZrCO2,ZnO, CuO, NiO2, Mn3O4, etc.

Uma vantagem do método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras oraobjeto da presente invenção, consiste no fato de que o solvente não precisanecessariamente ter alta constante dielétrica, já que solventes com constantes dielétricasbaixa e intermediária são perfeitamente aceitáveis pelo referido método.

Outra modalidade preferida da presente invenção, refere-se a um novo métodopara revestimento de produtos existentes de diferentes tipos de materiais, tais como,cerâmico, metálicos, plásticos, borrachosos, fibrosos, tecidos e biológicos; por meio damanta de micro e/ou nanofibras ora obtida. Referido revestimento permite a preservaçãodos materiais revestidos, ou a produção de novas propriedades dos materiais revestidos,ou a produção de novas propriedades superficiais tais como: aumento daimpermeabilidade, aumento da adesividade, aumento das propriedades de barreira,produção de superfície antiaderente entre outras.

A presente invenção fornece ainda um aparelho (Fig. 1) para a produção demantas de nanofibras a partir de soluções poliméricas, que compreende uma fonte (1) degás comprimido, tais como nitrogênio, argônio e ar, um dispositivo regulador depressão, ora não mostrado nas Figuras que acompanham o presente relatório, umdispositivo recipiente que permita a alimentação de uma solução polimérica com vazãocontrolada, tal como uma seringa hipodérmica (2), um dispositivo para controle (3) dataxa de injeção das soluções poliméricas, tal como uma bomba de seringa hipodérmica,um aparelho de pulverização (4) e um coletor (5) com velocidade de rotação controlada.

Conforme mostra a Figura 3, o referido aparelho de pulverização é mostrado emdetalhes e compreende: entrada (a) e saída (b) das soluções; um primeiro bico (BE),bico externo; um segundo bico (BI), o bico interno; um terceiro bico (BC), o bicolocalizado ao centro.

Mais especificamente, o aparelho consiste de um bico a partir do qual umasolução polimérica é injetada em um fluxo de gás acelerado. A configuração consiste deuma fonte de gás comprimido (1), equipado com um regulador de pressão, uma seringahipodérmica (2) preferencialmente de 5 ml, uma bomba de seringa (3) (KD Scientific,EUA) para controlar a taxa de injeção (β) da solução polimérica, um aparelhopulverizador (4) que consiste de bicos concêntricos e um coletor (5), preferencialmente,o referido coletor deve possuir a velocidade de rotação controlada (Fig. 1). O coletor (5)está posicionado preferencialmente a uma distância fixa (6) do bico.

Os bicos concêntricos consistem em uma modificação estrutural dos bicos demodo que estes servem para produzir as fibras compostas por mais de um tipo dematerial (estrutura core/sheath). Mais especificamente, referidos bicos consistem em umsistema de 3(três) bicos concêntricos, conforme mostrado na Figura 2 e detalhado aseguir:

- um primeiro bico (BE) localizado mais externamente por onde o gás (ar/fluido)é liberado para a fiação;

- um segundo bico (BI) localizado mais internamente por onde é liberada umasolução polimérica que forma o centro (core) das fibras; e

- um terceiro bico (BC) localizado ao centro, denominado como intermediário,por onde sai o polímero que forma a casca (sheath) das fibras.

Mais particularmente, o segundo bico, é provido de uma extremidade afinada, aqual facilita o fluxo do fluido de gás sem perturbações no sistema, o que aumenta ocisalhamento e diminui a turbulência do gás na saída.

O processo operacional do aparelho de pulverização (4) é desenvolvido de modoque a solução polimérica é bombeada através de ao menos um bico interno (BI) sobuma pressão de descarregamento na faixa de cerca de 1 a IOOOkPa e a uma taxa debombeamento variante na faixa de cerca de 1 a 1000μΙ7πιϊη, variandopreferencialmente na faixa de 20 a 200μΙ7ιηίη e o gás em alta velocidade (pressurizado)atravessa o ao menos um bico externo (BE) concêntrico, ou seja por meio do primeirobico (BE) concêntrico por onde passa uma corrente de alta pressão (Pl)(Fig. 2). Apressão do gás pressurizado (p) pode variar na faixa entre 60 a 520 kPa.

Entretanto, qualquer especialista na técnica entende que essa faixa para pressãopode ser maior e/ou menor, dependendo da concentração das soluções poliméricas, damassa molar dos polímeros, do tipo de polímero envolvido, da abertura entre os bicosdo sistema de bicos concêntricos.

A tecnologia apresentada de produção de mantas de nanofibras através de fiaçãoem jato produz micro e nanofibras com diâmetros similares às produzidas poreletrofiação e possui grande potencial para a produção em escala industrial.

Adicionalmente, o gás pressurizado ora utilizado no método e no aparelho oraobjetos da presente concretização, pode alternativamente, ser submetido a um sistemade aquecimento, de modo a facilitar as etapas do procedimento utilizado na técnica defiação por sopro para produção de micro e nanofibras quando utilizado solventes debaixa volatilidade.

Referido sistema de aquecimento compreende, pelo menos, uma resistênciaelétrica e um duto de passagem de fluido aquecido. Contudo, o referido sistema deaquecimento não está limitado a essa configuração descrita. Pode ainda ser provido dequalquer outro sistema capaz de aquecer o gás utilizado no processo de fiação porsopro.

Como mencionado anteriormente, dependendo do diâmetro dessas fibras, épossível uma ampla faixa de aplicações. Por exemplo, quando micro e nanofibrasporosas são formadas, as mesmas podem ser usadas em filtros e outros processos deseparação, além de processos catalíticos e sensores. O núcleo da fibra poderá sercarregado com uma droga (fármaco) e essas fibras serem usadas para liberaçãocontrolada desse fármaco.

EXEMPLO

Materiais:

Amostras de polímeros polivinil álcool, PVA, (97% hidrolisado, Mw=5-8xl04g/mol)polimetilmetacrilato, PMMA, (Mw=l,2xl05g/rnol), e poliestireno, OS, (Mw=l,9xl05g/mol) foram adquiridas de Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA). Poli (ácido láctico).PLA, (Resina Polilactida 4042D, Mw=6,6xl04g/mo1) foi adquirido de NatureWorksLLC (Minnetonka, MN, EUA). Polianilina, PAni, foi quimicamente sintetizada deacordo com a metodologia descrita na literatura (Mattoso L. H. C., MacDiarmid5 A. G.In Polymeric Materials Encyclopedia Edited by J. C. Salamone, CRC Press, BocaRaton, (1996), pp. 5505-5513; MacDiarmid, A. G., Epstein, A. J. Farad Disc Chem Soe,(1989), pp. 88 a 317).

Os solventes utilizados incluíram l,l,l,3,3,3-hexafluor-2-propanol (HFP) etolueno que foram adquiridos de Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, EUA) e 2,2,2-trifluoretanol (TFE) que foi adquirido de Alfa Aesar (Ward Hill, MA, EUA).

Métodos:

Aparelho para fiação de solução por iato de gás (solution blow spinning): O aparelho defiação por sopro de ar utilizado na presente invenção consiste de um bico através doqual uma solução polimérica é injetada/bombeada em um fluxo de gás acelerado. Aestrutura consistiu de uma fonte de gás comprimido, equipada com um regulador depressão, uma seringa hipodérmica preferencialmente de 5ml, uma bomba de seringa(KD Scientific, EUA) para controlar a taxa de injeção (β) das soluções poliméricas, umaparelho pulverizador que se consistiu de bicos concêntricos, e um coletor comvelocidade de rotação controlável (Fig. 1). O coletor foi posicionado a uma distância detrabalho fixa do bico. Alternativamente, a distância de trabalho poder ser móvel durantea formação das fibras, de forma que se deseje obter uma teia não-tecida decaracterísticas mistas. O aparelho pulverizador consistiu de uma forma geral de um bicointerno e um bico externo concêntrico (Fig. 2). A solução polimérica foi bombeadaatravés do bico interno e um gás em alta velocidade (pressurizado) passou através dobico externo concêntrico (Fig. 2).

Experimentos: Uma série de experimentos foi realizada por diversos parâmetros deprocessos utilizando uma solução polimérica consistindo de 10% de PMMA emclorofórmio. Variáveis foram testadas para determinar seu efeito sobre a espessura emorfologia da fibra. Processos em condições padrões incluíram uma taxa de injeção (β)de 20 μΐ/min, pressão de gás (nitrogênio)(p) de 276 kPa, distância de trabalho de 20 cm,uma distância (d) de 2 mm que o bico interno fica atrás do exterior, e uma concentraçãode polímero (c) de 10%. O efeito de variáveis individuais foi estudado utilizandocondições padrões e modificando apenas uma única variável por vez. O nível de cadavariável testada é indicado na Tabela 1 abaixo. Os diâmetros das fibras foram medidospor um mínimo de 50 fibras para cada variável testada. A morfologia da fibra foideterminada por micrografias de MEV. Soluções (10%) de PLA e PS em TFE etolueno, respectivamente, também foram preparadas para demonstrar a técnica de fiaçãode solução por jato de gás com uma variedade de soluções poliméricas.

Tabela 1. Efeito do tratamento de dados variáveis no diâmetro de fibras de PMMAfeitas pela técnica fiação de solução por jato de gás. As variáveis incluem taxa deinjeção (β), pressão do ar fornecida pelo bico externo (p), distância de trabalho((WD), ver fig. 1), distância do bico interno (D), e concentração do polímero (c).

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Eletrofiacão: Um aparelho de eletrofiação foi criado e as condições foram otimizadasconforme previamente descrito (Medeiros, E. S., Mattoso, L. H. C., Offeman, R.D.,Wood, D. F, Orts, W. J. Can. J. Chem., 86 (06), 2008, pp. 590-599; Medeiros, E. S.,Mattoso, L. H. C., Ito, E. N., Gregorski, K. S., Robertson, G. H., Offeman R. D.,Wood, D. F., Orts, W. J., Imam, S. H. J. Biobased Mat. Bioenergy, 2 (3), 2008, pp.231-242). As técnicas de eletrofiação e de fiação de solução por jato de gás foramcomparadas através da produção de fibras de ambas as técnicas utilizando as mesmassoluções poliméricas. As condições experimentais utilizadas para a eletrofiação de cadasistema polímero/solvente estão listadas na Tabela 2 abaixo. Em cada experimento,foram mantidas constantes a concentração do polímero (10%, w/v), a distância detrabalho (20 cm), e a velocidade de rotação do coletor (800 rpm).

Tabela 2. Condições experimentais utilizadas para produzir eletrofibras e fibras porfiação de solução por jato de gás.Eletrofiação_Fiação da Solução

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Imagens das fibras obtidas pela técnica de fiação de solução por iato de gás: Fibras desolução polimérica que foram ejetadas de um bico interno foram fotografadas com umacâmera com obturador evolutivo (Modelo SI1280M-CL, Silicon Imagin, Inc., CostaMesa, CA, EUA) a 450 quadros por segundo. A câmera foi montada em umestereomicroscópio (Modelo MZ 16 F, Leica Microsystems Ltd, Heerbrugg, Suíça)focado na ponta do bico interno. Um fundo branco e uma fonte de luz de fibra óptica(Modelo MC500, Schott Instruments GmbH, Mainz, Alemanha) promoveu um altocontraste na imagem. A polianilina (PAni) foi misturada com PLA (4:96 %peso) emHFP para melhorar o contraste da imagem, tornando-a mais escura e mais opaca contrao fundo branco.

Microscopia eletrônica de varredura (MEV): As amostras foram fiadas para um coletorrotativo e coletadas para análise por MEV. Amostras para MEV foram recobertas comouro por 45s e a morfologia das fibras foi analisada usando um Microscópio Eletrônicode Varredura Hitachi (Modelo S4700, Hitachi High-Technologies, Japan) operado auma tensão de 2 kV. A espessura da fibra foi mensurada em imagens MEV utilizandosoftware especializado (MeasurelT, versão 5.0, Olympus Soft Imaging Solutions,GmbH).

Resultados: O processo descrito na presente invenção demonstrou ser um métodosimples para a produção de mantas de micro e nanofibras. O processo fez uso doPrincípio de Bernoulli no qual alterações na pressão são convertidas em energiacinética, ou seja, conforme a alta pressão do fluxo de gás sai do bico externo (Fig. 2,P1), a pressão cai rapidamente (Fig. 2, Pate,), aumentando a energia cinética do fluxo eresultando em um aumento na velocidade do gás. Este aumento na velocidadepromoveu uma queda da pressão no centro do jato (P2), criando uma força motriz que éresponsável pela aceleração da solução polimérica. A alta velocidade do gás tambémprovocou a ruptura da interface gás/solução que é responsável pela deformação dasolução polimérica ao sair do interior do bico em forma cônica. Quando a tensãosuperficial foi superada por estas forças, finos feixes da solução polimérica foramejetados em direção ao coletor. Durante o jato, o solvente evaporou rapidamente dessesfeixes formando as fibras poliméricas que acumularam no coletor. Quando não haviagás fluindo através da cobertura do bico, uma gotícula convexa da solução poliméricafoi formada no interior do bico, conforme ilustrado na Figura 2 (linha tracejada).Quando o fluxo do ar no bico exterior foi iniciado, uma região de baixa pressão foidesenvolvida perto do orifício do bico interno (Fig. 2, P2). A zona de baixa pressão pôdeainda ser verificada na bomba de injeção. Fotomicrografias revelaram que mantas desoluções poliméricas foram ejetadas a partir da região apical do cone para o coletor. Asmantas foram consistentemente atiradas para o coletor devido à combinação da zona debaixa pressão e ao corte na interface gás/solução (Fig. 6B-D). Tal como acontece naeletrofiação, a razão entre o volume das vertentes conjugada com a alta turbulência dogás causou a evaporação do solvente até o momento da fibra atingir o coletor. Fibrasfeitas a partir de soluções poliméricas de PMMA, PS, PLA e PLA/PAni utilizandocondições padrões acima mencionadas foram prontamente formadas em membranasnão-tecidas (Fig. 7) usando um coletor rotativo como mostrado na Figura 1. Na Figura7, a imagem (A) mostra uma fotografia de uma massa de mantas fibrosas depositadasem um coletor cilíndrico rotatório. A imagem (B) mostra imagens de microscopiaeletrônica de varredura (MEV) da fibra de polimetilmetacrilato (PMMA), a imagem (C)de poliestireno (PS) e a imagem (D) de poli (ácido láctico) (PLA). Pode ainda serobservado o alinhamento parcial de fibras como conseqüência de uma rotação dirigidadurante a fiação. As imagens estão em uma escala de: (B) 50μηι e (C) e (D) 5μηι. Teiasnão-teciduais, ou seja, as mantas também foram recolhidas de forma fácil e segura emuma variedade de objetivos, incluindo tecidos vivos (Fig. 8). A técnica de fiação desolução por jato de gás revela-se extremamente útil dentre outras aplicações, emaplicações médicas onde mantas podem ser aplicadas diretamente aos tecidos ouculturas de tecidos vivos para uma variedade de procedimentos médicos sem aaplicação, por exemplo, de alta tensão elétrica, como na eletrofiação. Pelo controle daumidade relativa dos ambientes onde as fibras estão sendo formadas e a concentraçãodo polímero, é possível produzir fibras porosas com potencial de aplicação em liberaçãocontrolada de drogas/fármacos (Fig. 9). Tal como acontece na eletrofiação, a técnica defiação de solução por jato de gás gera múltiplas tranças de fios, que tornou difícil mediro comprimento contínuo de uma dada fibra. No entanto, algumas fibras isoladas docoletor pareceram possuir vários centímetros de comprimento, e é possível que algumasfibras poderiam ser muito maiores, dependendo de como elas forem recolhidas. Porexemplo, fios contínuos de vários centímetros de comprimento foram feitos porposicionamento de uma barreira (por exemplo, um fio) à frente do bico do aparelho paracaptar as fibras que fluíram do bico para o coletor (Fig. 10). Para a referida figura aimagem (A) mostra fios de PMMA de vários centímetros de comprimento enquanto quea imagem (B) mostra micrografias de MEV de fios mostrando que se compõem defibras longas com diâmetros variando de 700 nm ate 2μπι. A escala da imagem (A) é de1 cm e de 200μπι para a imagem (B) (inserindo 20 μπι). Foi feita uma comparação diretaentre pares de soluções poliméricas que poderiam ser tanto eletrofiadas e fiadas porsolução (que tem menos limitações relativas). Os diâmetros de solução e fibraseletrofiadas feitas a partir de 10% de PMMA, PLA, PS e misturas de PLA/PAni foramsemelhantes (Tabela 3).

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O diâmetro das fibras produzidas pela fiação por jato de gás de soluções contendoPMMA também foram comparáveis aos diâmetros de fibras eletrofiadas de PMMA.Fibras fiadas de soluções de PMMA tinham diâmetros na faixa de 1 a 7,8 μπι utilizandocondições padrão. Fibras com diâmetros tão pequenos quanto 160 nm foram produzidaspara a mesma concentração de polímero quando formadas a 517 kPa. Apesar de opadrão de taxa de injeção usado para a fiação de solução por jato de gás ser de 20μl/ηπη, taxas de injeção de até 200 μΐ,/ιηίη foram testadas com sucesso. A título decomparação, a taxa de injeção tipicamente utilizada para eletrofiação é apenas 4-10 μΙ7min, cerca de mais de uma ordem de grandeza mais baixa do que o obtido para a técnicade fiação de solução por jato de gás. As variações nos parâmetros afetaram o diâmetrodas fibras, a morfologia, e a facilidade de transformação, embora a taxa de injeção nãotenha tido um efeito pronunciado sobre a média de diâmetros das fibras (Tabela 1). Noentanto, taxas de injeção de cerca de 60 μΙ7πιίη, e acima resultaram em fibras queforam mais consistentes na espessura e taxas de produção de fibras muito mais elevadas.

Taxas de injeção abaixo de 20 não tiveram abastecimento suficiente de soluçãopolimérica para o bico e causou apenas um fluxo intermitente no bico.

A pressão de gás (p) teve um efeito relativamente pequeno, mas significativosobre o diâmetro da fibra. Quando configurações de pressão do ar foram muito baixas, afibra perdeu velocidade e muitas vezes não teve a força necessária para atingir o alvo. Odiâmetro da fibra aumentou com a elevação da pressão do gás de 69 para 276 kPa masdepois diminuiu para pressões superiores. As fibras com diâmetros menores foramproduzidas nas maiores pressões testadas (Tabela 1). Como acontece na eletrofiação,deve haver vim equilíbrio entre a pressão do gás e a taxa de injeção de polímero para seproduzir fibras uniformes e finas pela técnica de fiação de solução por jato de gás.

Aumentar a pressão do gás pode levar à formação de fibras com diâmetros irregularesbem como partículas esféricas ligadas às fibras (beads). No entanto, ao manter a pressãoconstante e de adaptação da taxa de injeção mais elevada, o fluxo de gás e a taxa deinjeção voltam a ser equilibrados e uniformes, com fibras lisas e sem esferas. Adistância de trabalho (WD) não teve um efeito significativo sobre o diâmetro da fibra(Tabela 1). No entanto, este parâmetro foi importante na morfologia da fibra. Quando aWD foi demasiadamente curta, as fibras não tiveram oportunidade suficiente para secarcompletamente antes de atingir o coletor e simplesmente aderiram a outras fibras, ou,em casos extremos, colidiram imediatamente com outras fibras em um filme. Adistância (d) do bico interno além do bico externo (ou protuberância) teve pouco efeitosobre o diâmetro da fibra. No entanto, o processo foi afetado por d; quando d foi zero ousuperior a 3 mm, resíduos da solução polimérica foram formados ao redor do bico noseu próprio interior. A acumulação de resíduos exigiu que o processo fosseinterrompido momentaneamente para se remover os resíduos em intervalos periódicos.

A concentração do polímero na solução teve um efeito significativo no diâmetro dafibra. O aumento da concentração do polímero aumentou o diâmetro da fibra e,inversamente, fibras com diâmetros menores foram obtidas quando concentrações depolímeros mais baixas foram utilizadas. Por exemplo, quando 5% de poli(ácido lático)em solução TFE foi fiado (Fig. 11), utilizando as condições normais, foram produzidasfibras com diâmetros de até 40 nm.

Claims (27)

1. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras a partir de uma soluçãode polímeros, caracterizado pelo fato de ser pela injeção de jatos de ar cisalhantes,utilizando um gradiente/diferencial de pressão e compreender:- Bombear através de pelo menos um bico interno uma solução polimérica, quecompreende pelo menos um polímero dissolvido em pelo menos um solvente;- Passar um gás comprimido em alta velocidade através de um bico externo paradirecionar a produção das fibras; e- Recolher as fibras poliméricas fiadas em um coletor.

2. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato dos jatos de ar cisalhantes serem injetadosparalelamente ou fazendo um ângulo em relação ao polímero.

3. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os polímeros são selecionados a partir dogrupo de poli (ácido láctico), polimetilmetacrilato, polivinil álcool, poliestireno epolianilina, proteína da seda, gelatina, colágeno, quitosana, polióxietileno(PEO),poli(metacrilato de metila) (PMMA), policaprolactonas (PCL), poliamidas (PA),poliacrilonitrila (PAN), poli(etileno tereftalato)(PET), poli(cloreto de vinila)(PVC),poli(vinil pirrolidona)(PVP), poliuretanas (PU), borrachas natural e sintéticas, oucompostos derivados dos mesmos.

4. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com asreivindicações 1 e 3, caracterizado pelo fato de alternativamente permitir o uso de maisde um polímero em blendas.

5. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 4, caracterizado pelo fato de que alternativamente permite o uso de maisde um polímero com estrutura "core/sheath".

6. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com asreivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a concentração do polímero podevariar de cerca de 0.1% a cerca de 70 %.

7. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente pode possuir uma constantedielétrica variando entre baixa, intermediária e alta.

8. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 7, caracterizado pelo fato de que alternativamente o solvente pode ter umaconstante dielétrica baixa.

9. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 7, caracterizado pelo fato de que alternativamente o solvente pode ter umaconstante dielétrica intermediária.

10. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente é selecionado a partir dogrupo de l,l,l,3,3,3-hexafluor-2-propanol (HFP), tolueno, clorofórmio, 2,2,2-trifluoretanol (TFE), acetona, água, ácido acético, ácido fórmico, alcoois, dimetilformamida (DMF), tetrahidrofurano (THF), haxafluoroacetona, hexafluoro alcolisopropílico, dimetil formamida (DMF), dimetil acetamida (DMAc), metil etil cetona(MEK), dimetil sulfoxido (DMSO), ciclohexano, entre outros.

11. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os polímeros em solução podem sercarregados com partículas orgânicas e inorgânicas como nanofibras de carbono,nanofibras de celulose, ZrCO2, ZnO, CuO, NiO2, e Mn3O4.

12. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato do gás comprimido ser selecionado a partir dogrupo que consiste em ar, nitrogênio, argônio e oxigênio, gás carbônico, butano e suasmisturas.

13. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução polimérica é descarregada porcompressão através do bico interno sob uma pressão de descarregamento na faixa decerca de 1 a 1000 kPa e taxa de bombeamento variante na faixa de 1 a 1000μΙ7ππη.

14. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 12, caracterizado pelo fato de que preferencialmente a pressão do gáspressurizado (p) poder variar na faixa entre 60 a 520 kPa e a taxa de bombeamento dasolução polimérica varia de cerca de 20 a cerca de 200μ1/πιΐη.

15. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás pressurizado pode seralternativamente submetido a um sistema de aquecimento.

16. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 15, caracterizado pelo fato do sistema de aquecimento compreender pelomenos uma resistência elétrica e um duto de passagem de fluido aquecido.

17. Método para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com asreivindicações 15 e 16 caracterizado pelo fato de que o sistema de aquecimentocompreende qualquer sistema capaz de aquecer o gás utilizado no processo de fiaçãopor sopro.

18. Aparelho para produzir mantas de micro e/ou nanofibras a partir de soluções depolímeros conforme o método reivindicado de 1 a 17, caracterizado pelo fato de quecompreende:- uma fonte (1) de gás comprimido;- um dispositivo regulador de pressão;- um dispositivo recipiente com vazão controlada;- um dispositivo para controle (3) da taxa de injeção das soluções poliméricas;- um aparelho de pulverização (4); e- um coletor (5)

19. Aparelho para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o aparelho de pulverização (4) consisteem bicos concêntricos.

20. Aparelho para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 19, caracterizado pelo fato de que os bicos consistem em um sistema de-3(três) bicos concêntricos, a saber:- um primeiro bico localizado mais externamente por onde o gás (ar/fluido) éliberado para a fiação;- um segundo bico localizado mais internamente por onde é liberada umasolução polimérica que forma o centro (core) das fibras; e- um terceiro bico localizado ao centro, denominado como intermediário, poronde sai o polímero que forma a casca (sheath) das fibras.

21. Aparelho para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o segundo bico, é provido de umaextremidade afinada.

22. Aparelho para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 19, caracterizado pelo fato de o coletor ser selecionado dentre coletorrotacionado ou estacionário.

23. Aparelho para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o coletor selecionado é rotacionado.

24. Aparelho para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 23, caracterizado pelo fato de possuir a velocidade de rotação controlada eestar posicionado preferencialmente a uma distância de trabalho fixa (6) do bicoexterno.

25. Aparelho para produzir mantas de micro e/ou nanofibras de acordo com areivindicação 23, caracterizado pelo fato de que alternativamente o coletor estálocalizado a uma distância de trabalho móvel durante a formação das fibras.

26. Uso de mantas de micro e/ou nanofibras produzido de acordo com as reivindicaçõesde 1 a 18 caracterizado pelo fato de ser usado na pulverização de materiais selecionadosdentre o grupo de: tecidos vivos, in situ, ou quaisquer outros tecidos biológicos e nãobiológicos, ou quaisquer tipos de materiais de quaisquer formas, tamanhos econstituição química, meios de filtração, membranas em geral, sensores, sistemas deliberação controlada de drogas ou quaisquer outras substâncias, produção defios/cordões micro e nanoestruturados, utensílios de limpeza, em roupas impermeáveis/protetoras contra agentes químicos, biológicos, para suporte de crescimento de células;uso em vestimentas médicas (wound dressing) protetoras contra infecções,queimaduras, anti-radiação, e ainda, o uso em aplicações militares tal como um anti-radar para camuflagem militar.

27. Método para revestimento de produtos caracterizado pelo fato de ocorrer por meiodo uso da manta de micro e/ou nanofibra conforme obtida pela reivindicação 1.