ES2941763T3 - Relleno de césped artificial compostable - Google Patents
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Abstract
La invención proporciona un relleno de césped artificial (602) para un césped artificial, en el que el relleno de césped artificial consta de gránulos (101), en el que los gránulos están hechos de material no espumado, en el que el relleno de césped artificial comprende: un polímero compostable seleccionado entre los grupo formado por ácido poliláctico (PLA), elastómero de copoliéster termoplástico (TPC), succinato de polibutileno (PBS), poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), polihidroxibutirato (PHB), polihidroxialcanoato (PHA), un derivado de los mismos o de una mezcla de los mismos;- un material de relleno; y- un aceite. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Relleno de césped artificial compostable
Campo de la invención
La invención se refiere a un relleno de césped artificial compostable para un césped artificial y un césped artificial con un relleno de césped artificial compostable.
Antecedentes y técnica relacionada
El césped artificial o césped artificial es una superficie que está compuesta por fibras que se utiliza para sustituir la hierba. La estructura del césped artificial está diseñada de manera que el césped artificial tiene un aspecto que se parece a la hierba. Típicamente, el césped artificial se usa como superficie para deportes tales como el fútbol, el fútbol americano, el rugby, el tenis, el golf, en campos de juego o campos de ejercicio. Además, el césped artificial se usa con frecuencia en aplicaciones de paisajismo.
El césped artificial puede fabricarse utilizando técnicas para la fabricación de alfombras. Por ejemplo, las fibras de césped artificial que tienen el aspecto de hojas de hierba pueden anudarse o unirse a un respaldo. A menudo, el relleno de césped artificial se coloca entre las fibras de césped artificial.
El relleno de césped artificial es un material granular que cubre la parte inferior de las fibras de césped artificial. El uso de relleno de césped artificial puede tener una serie de ventajas. Por ejemplo, el relleno de césped artificial puede ayudar a que las fibras del césped artificial se mantengan erguidas.
El relleno de césped artificial también puede absorber el impacto de caminar o correr y proporcionar una experiencia similar a estar en césped real. El relleno de césped artificial también puede ayudar a mantener la alfombra de césped artificial plana y en su lugar al sujetarla con peso. Se hace referencia particular al documento WO2016/205087 A1 que divulga un material de relleno que comprende un polímero, fibras celulósicas, un material de relleno y opcionalmente aditivos.
Aunque los rellenos de césped artificial conocidos en la técnica se están desarrollando constantemente, el granulado de caucho o el granulado de caucho reciclado (p. ej., de neumáticos de automóviles) se ha utilizado más comúnmente como relleno de césped artificial. Los cauchos más utilizados son el caucho de estireno butadieno (SBR) y el monómero de etileno propileno dieno (EPDM), los cuales pueden generarse a partir de caucho reciclado (residuos posconsumo o residuos posindustriales) o material virgen. Los cauchos reciclados son rentables ya que se obtienen de productos existentes que han llegado al final de su vida útil. Aunque el reciclaje de, por ejemplo, neumáticos de automóviles usados para hacer las partículas de relleno de césped artificial tiene un aspecto respetuoso con el medio ambiente, últimamente han surgido preocupaciones acerca de los posibles efectos en la salud de las sustancias liberadas por el granulado en los campos deportivos de césped sintético con relleno de caucho reciclado vulcanizado (ya sea por vulcanización de peróxido o azufre). Otro efecto secundario negativo del uso de caucho como relleno de césped artificial es que, en la temporada de calor, cuando las superficies exteriores están sometidas a un calor intenso, los materiales de relleno de césped artificial a base de caucho tienden a calentarse hasta 20-40 °C por encima de la temperatura ambiente. Como resultado, el césped artificial es percibido por el jugador como desagradablemente caliente.
Además, últimamente han surgido preocupaciones debido a que el relleno de césped artificial de los campos de juego de hierba artificial puede liberarse por medio del viento y la lluvia, a través del mantenimiento general, la eliminación de residuos, los drenajes de aguas superficiales y la ropa de los jugadores. La preocupación es que el granulado de relleno de césped artificial que se ha escapado hasta el momento, que es muy resistente a la degradación normal del medio ambiente y que conlleva que esté presente en el medio ambiente durante mucho tiempo después de su liberación inicial, afecta a la tierra, las vías fluviales y, en última instancia, el océano. Por lo tanto, el granulado de relleno de césped artificial utilizado hasta ahora puede considerarse como contaminación por microplásticos. Los microplásticos se definen como partículas sólidas muy pequeñas (típicamente menores de 5 mm) compuestas de mezclas de polímeros (los componentes principales de los plásticos) y aditivos funcionales. También pueden contener impurezas residuales de cuando se fabricaron. En EU/EAA se estima que se pueden liberar hasta 16000 toneladas de material de relleno utilizado en céspedes artificiales por año (https://echa.europa.eu/de/hot-topics/microplastics).
Por lo tanto, el objeto de la invención es proporcionar un material de relleno de césped mejorado que sea respetuoso con el medio ambiente.
Compendio
La invención proporciona un relleno de césped artificial, un procedimiento para fabricar un relleno de césped artificial, un césped artificial y un procedimiento para fabricar un césped artificial en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones se proporcionan en las reivindicaciones dependientes.
Las realizaciones y los ejemplos descritos en el presente documento se pueden combinar libremente si no son mutuamente excluyentes.
En un aspecto, la invención proporciona un relleno de césped artificial según la reivindicación 1.
En un aspecto favorable, los gránulos están hechos de material sin espuma, lo que significa que no quedan burbujas de gas atrapadas deliberadamente en las bolsas. Se prevé además que los gránulos estén desprovistos de cualquier agente de expansión, que podría ser perjudicial para el medio ambiente. Al evitar el uso de cualquier agente de expansión durante la fabricación del relleno de césped artificial, la densidad del material de los componentes granulares comprendidos en el relleno de césped artificial, aquí al menos un polímero compostable, un material de relleno y un aceite, de este modo puede ser al menos 0.8 g/cm3. Como la densidad de los gránulos puede ser de al menos 0.8 g/cm3, el relleno de césped artificial no puede ser arrastrado fácilmente en condiciones de viento. Es además concebible que la densidad de los gránulos pueda ser superior a 1.0 g/cm3, lo que dificulta aún más la salida de los gránulos debido al viento o la lluvia.
Como el relleno de césped comprende un polímero compostable, en particular biodegradable, seleccionado del grupo que consiste en ácido poliláctico (PLA), elastómero de copoliéster termoplástico (TPC), succinato de polibutileno (PBS), poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), polihidroxibutirato (PHB), polihidroxialcanoato (PHA), uno de sus derivados o una mezcla (combinación) de los mismos, un material de relleno (obtenido de fuentes naturales) y un aceite (biodegradable), el relleno de césped artificial es totalmente compostable.
Está dentro del alcance de la invención que el relleno de césped artificial cumpla con los criterios estrictos de la norma europea DIN EN 13432 sobre compostabilidad industrial. Los rellenos de césped artificial tienen una vida útil prevista de aproximadamente 10 a 15 años, después de los cuales el material de relleno muestra signos de fatiga del material debido a la tensión mecánica constante y al impacto químico/ambiental. Además, el relleno puede perder su color y descolorarse. Así, dado que los gránulos están hechos de materiales compostables, el relleno de césped artificial de la invención puede compostarse después de su vida útil. Por lo tanto, es concebible que el relleno usado pueda transportarse desde el lugar de uso y descomponerse en una planta de compostaje industrial, donde se controlan las condiciones (por ejemplo, temperatura, humedad, aireación). Los microbios, como las bacterias o los hongos y sus enzimas, pueden "digerir" la estructura de cadena de los polímeros compostables como fuente de nutrición. Los productos finales resultantes son agua, dióxido de carbono (CO2) y biomasa. Por lo tanto, la velocidad de biodegradación depende de la temperatura (normalmente 58 °C /- 2 °C del proceso de compostaje), la humedad (se requiere agua para el proceso) y la cantidad y los tipos de microbios. En las instalaciones de compostaje industrial, todos esos requisitos están controlados y, por lo tanto, el relleno de césped artificial puede convertirse en CO2, agua y biomasa, normalmente dentro de 12 a 16 semanas.
En otro aspecto favorable, el relleno de césped artificial comprende además material de relleno. El material de relleno se distribuye homogéneamente en el gránulo. El uso de material de relleno, en particular material de relleno de fuentes naturales, tales como por ejemplo, sulfato de bario, carbonato de calcio, caolín, talco, aluminosilicato y combinaciones de los mismos, puede ser ventajoso, ya que las partículas del material de relleno pueden aumentar la densidad global del material de los gránulos. Por lo tanto, a medida que aumenta el peso de los gránulos (granulado), se reduce aún más el riesgo de que los gránulos floten durante las fuertes lluvias o sean arrastrados por el viento fuerte. Según algunas realizaciones, los gránulos del relleno de césped artificial tienen una densidad, en particular una densidad de material, de al menos 1.0 g/cm3. Según algunas realizaciones, puede ser más favorable que los gránulos puedan comprender hasta un 50 % en peso de material de relleno.
Además, según algunas realizaciones, puede ser favorable que el material de relleno tenga una densidad de al menos 2.0 g/cm3 y comprenda cualquiera de los siguientes: sulfato de bario, carbonato de calcio, caolín, talco, aluminosilicato y combinaciones de los mismos.
En un aspecto favorable, los gránulos del relleno de césped artificial comprenden propiedades elásticas. El solicitante ha observado que los gránulos son elásticos, ya que la combinación del polímero compostable seleccionado del grupo que consiste en ácido poliláctico (PLA), elastómero de copoliéster termoplástico (TPC), succinato de polibutileno (PBS), poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), polihidroxibutirato (PHB), polihidroxialcanoato (PHA), uno de sus derivados o una mezcla o combinación de los mismos, con el material de relleno y el aceite mostraron estiramiento de las cadenas poliméricas cuando se aplicaron las fuerzas. Además, en un aspecto favorable, los gránulos del relleno de césped artificial mostraron propiedades elásticas a la compresión y propiedades viscoelásticas.
En otro aspecto favorable, el relleno de césped artificial comprende además un aceite. El aceite se mezcla con el polímero y el material de relleno durante la fabricación de los gránulos y, por lo tanto, se distribuye homogéneamente en los gránulos. El aceite sirve como plastificante, lo que hace que los gránulos sean más suaves y aumenta aún más su elasticidad. Por lo tanto, la presencia del aceite puede aumentar la robustez de los gránulos de relleno frente a la abrasión y los daños inducidos por múltiples ciclos de congelación-descongelación: si el material de relleno inelástico es presionado por agua que expande su volumen en un proceso de congelación contra otro material de relleno inelástico, el material de relleno se dañará. Así, la presencia del aceite puede proteger los gránulos de relleno de este efecto. El aceite puede ser un aceite biodegradable. Además, el aceite puede comprender un éster insaturado, en particular un éster sintético insaturado. Como el éster está insaturado, el éster es enzimáticamente vulnerable y, por lo tanto, biodegradable. Además, el aceite puede fabricarse a partir de recursos renovables. Las fuentes de carbono adecuadas para el aceite elaborado a partir de fuentes renovables pueden ser un proceso de fabricación o cualquier otro material o proceso natural o antropogénico que pueda utilizarse para producir la sustancia deseada. El aceite
puede estar hecho de recursos renovables, tales como por ejemplo glicerol, ácidos grasos y esterificación de grasas. Cualquier tipo de fuente de carbono que se utilice para producir un material cuyo contenido de átomos de 14C sea similar o básicamente idéntico al contenido de 14C de la biomasa de organismos vivos recientes se denomina fuente de carbono renovable. El CO2 atmosférico es la fuente de carbono radiactivo C14. Las fuentes de carbono fósil (basadas en petróleo) comprenden una cantidad menor de isótopos radiactivos C14 y, por lo tanto, pueden distinguirse de las fuentes de carbono renovables (de origen biológico) mediante la realización de un análisis de isótopos (datación por radiocarbono). Aproximadamente la mitad de todos los átomos de 14C se descomponen después de 5700 años.
En el relleno de césped artificial según la invención
- el polímero compostable comprende del 25 % al 50 % del relleno de césped artificial en peso, en particular entre el 34 % y el 46 %,
- el material de relleno comprende del 30 % al 50 % del relleno de césped artificial en peso, en particular entre el 40 % y el 49.7 %, y
- el aceite comprende del 1 % al 9 % del relleno de césped artificial en peso, en particular entre el 2.5 % y el 8 %.
El solicitante ha observado que estas composiciones de los componentes individuales (polímero compostable, material de relleno y aceite) en los intervalos de porcentaje en peso mostrados demostraron ser muy prometedoras. Los gránulos fabricados con los intervalos de porcentaje en peso descritos de los componentes mostraron una resistencia a la tracción entre 0.2 MPa y 11.0 MPa, un alargamiento a la rotura entre el 0.1 % y el 70 %, una dureza superficial menor que Shore A 98 o menor que Shore D 55 y una densidad entre 1.2 g/cm3 y 1.8 g/cm3.
Según algunas realizaciones, las fibras naturales se seleccionan del grupo que consiste en fibras de arpillera, fibras de yute, fibras de algodón, fibras de lana, fibras de cáñamo, fibras de lino, fibras de kenaf, fibras de ortiga, fibras de sisal, fibras de coco, fibras de nuez y combinaciones de las mismas.
Se prevé que las fibras naturales se distribuyan homogéneamente en el gránulo.
El uso de fibras naturales tiene varios aspectos favorables. Las fibras naturales tienen un calor específico relativamente alto en comparación con otros materiales que se usan comúnmente para el relleno de césped artificial. Si el césped artificial está expuesto al aire caliente o a la luz solar, el uso de fibras naturales puede ayudar a reducir el calentamiento del césped artificial y del relleno de césped artificial en global. Esto puede hacer que la superficie de juego sea más segura y agradable. Otra ventaja potencial es que las fibras naturales tienen una alta absorción de agua y, por lo tanto, la capacidad de retener grandes cantidades de agua. Antes de jugar un partido en el césped artificial, es posible rociar o esparcir agua sobre el césped artificial. Durante el período del juego, el agua, que está contenida en la fibra natural, puede evaporarse lentamente, lo que ayuda a mantener fresca toda la superficie del césped artificial durante el juego. Otra ventaja potencial es que la fibra natural puede reducir el coste del relleno de césped artificial. Las fibras naturales son un material de relleno adecuado y se pueden utilizar para reducir la cantidad de polímero que se utiliza. Además, el solicitante ha observado que la presencia de fibras naturales aumenta aún más la elasticidad y las propiedades de resiliencia a la compresión de los gránulos.
Según algunas realizaciones, las fibras naturales se incrustan al menos parcialmente en los gránulos del relleno de césped artificial. Para esto, los gránulos del relleno de césped artificial pueden comprender una porción de polímero. La porción de polímero puede comprender el polímero compostable, el material de relleno y el aceite. Las fibras naturales están al menos parcialmente incrustadas en la porción de polímero.
Tener las fibras naturales incrustadas dentro de (la porción de polímero de) el gránulo puede tener la ventaja de que las fibras naturales no separan del resto del relleno de césped artificial. Por ejemplo, si las fibras naturales y la porción de polímero se mezclaron holgadamente durante un período de tiempo y se expusieron a la lluvia y al agua, por ejemplo, la fibra natural (que es menos densa) puede tener tendencia a colocarse encima de la porción de polímero y separarse. Tener la fibra natural incrustada al menos parcialmente en la porción de polímero puede impedir esto.
Como se describe anteriormente, las fibras naturales están al menos parcialmente incrustadas en los gránulos. La fibra que está incrustada solo parcialmente en el gránulo puede dividirse eficazmente en dos porciones en la dirección longitudinal de la fibra, en la que una porción de la fibra está incrustada en el gránulo y otra porción de la fibra no está incrustada en el gránulo. En otras palabras, la otra porción sobresale del gránulo. Como es habitual en la industria, la otra porción que sobresale del gránulo se denomina extremo colgante. Al menos algunas de las porciones que sobresalen de los gránulos pueden ser más largas que sus respectivas porciones incrustadas en los gránulos. También es concebible que la fibra esté incrustada en el gránulo y una porción de la fibra quede expuesta en la superficie del gránulo.
Las porciones de fibras que no están incrustadas en los gránulos o expuestas en la superficie del gránulo pueden facilitar la absorción de agua, porque están completamente expuestas al agua o a la humedad. El agua absorbida por el extremo colgante de la fibra que no está incrustado en el gránulo o la porción expuesta de la fibra puede extenderse más hacia el resto de la fibra que está incrustada en el gránulo, por ejemplo, debido al efecto capilar.
Así, las porciones expuestas y/o los extremos colgantes de las fibras pueden facilitar la absorción de agua. La porción
expuesta y/o el extremo colgante también pueden facilitar adicionalmente la evaporación del agua de la fibra porque toda la superficie de la porción expuesta y/o el extremo colgante está expuesta al aire. Además, la porción incrustada de la fibra puede servir como depósito de agua para la porción expuesta y/o la porción colgante final de la fibra.
Según algunas realizaciones, para aumentar el peso total del relleno de césped artificial se prevé que el material de relleno tenga una densidad de al menos 2.0 g/cm3 y comprende uno cualquiera de los siguientes: sulfato de bario, carbonato de calcio, caolín, talco, aluminosilicato y combinaciones de los mismos. Estos rellenos pueden extraerse de depósitos naturales.
Según algunas realizaciones, el pigmento es un pigmento inorgánico, seleccionado del grupo que consiste en óxido de hierro, óxido de cromo, óxido de titanio y combinaciones de los mismos.
Los pigmentos inorgánicos proporcionan el color deseado al relleno de césped artificial. Por ejemplo, se puede utilizar óxido de hierro para proporcionar un color marrón, se puede utilizar óxido de cromo para proporcionar un color verde y se pueden utilizar óxidos de titanio para cubrir un amplio espectro de colores (debido a iones extraños). Estos pigmentos inorgánicos pueden ser además favorables debido a sus costes de fabricación relativamente bajos. Además, el uso de pigmentos inorgánicos proporciona además opacidad, lo que proporciona estabilidad UV de los gránulos.
Según algunas realizaciones, el lubricante se selecciona del grupo que consiste en ácido esteárico, glicerina de sodio, glicerina y combinaciones de los mismos.
El solicitante ha observado que el uso de un lubricante, en particular ácido esteárico, aumenta aún más la suavidad de los gránulos y mejora aún más su elasticidad. Por tanto, la presencia del lubricante puede aumentar aún más la robustez de los gránulos de relleno frente a la abrasión y frente a los daños inducidos por múltiples ciclos de congelación-descongelación. El solicitante ha observado además que el uso del lubricante, en particular ácido esteárico, reduce o dificulta la adherencia del polímero a la amasadora, agitadora o mezcladora durante la fabricación de los gránulos del relleno de césped artificial.
Según la invención, los gránulos del relleno de césped artificial consisten en
- del 25 % al 50 % en peso de un polímero compostable, en particular entre el 34 % y el 46 %,
- del 30 % al 50 % en peso de un material de relleno, en particular entre el 40 % y el 49.7 %,
- del 1 % al 9 % en peso de un aceite, en particular entre el 2.5 % y el 8 %,
- del 2 % al 30 % en peso de fibras naturales, en particular entre el 7 % y el 18 %,
- del 0.5 % al 2.5 % en peso de pigmentos, en particular entre el 0.8 % y el 1.3 % y
- del 0.1 % al 0.5 % en peso de un lubricante, en particular entre el 0.2 % y el 0.3 %.
Según una realización, los gránulos del relleno de césped artificial pueden consistir en
- del 25 % al 50 % en peso de una mezcla de PLA y PBS, en particular entre el 34 % y el 46 %,
- del 30 % a 50 % en peso de creta, en particular entre el 40 % y el 48 %,
- del 1 % al 5 % en peso de un aceite que comprende un éster sintético insaturado, en particular entre el 2.5 % y el 4.5 %,
- del 2 % al 30 % en peso de fibras de cáñamo, en particular entre el 7 % y el 18 %,
- del 0.5 % al 2.5 % en peso de pigmentos seleccionados del grupo que consiste en óxido de hierro, óxido de cromo, óxido de titanio, y combinaciones de los mismos, en particular entre el 0.8 % y el 1.3 % y
- del 0.1 % al 0.5 % en peso de ácido esteárico, en particular entre el 0.2 % y el 0.3 %.
Según realizaciones, el diámetro de los gránulos del relleno de césped artificial está entre uno cualquiera de los siguientes: 0.1 mm y 3.5 mm, 0.3 mm y 3.0 mm y 0.5 mm y 2.5 mm.
Aquí puede estar previsto que en cada intervalo de diámetro definido los gránulos estén presentes con un diámetro distribuido normal. La distribución del tamaño normal de los gránulos puede resultar en un aumento de la densidad aparente.
Según realizaciones, la longitud de las fibras naturales está entre una cualquiera de las siguientes: 0.05 mm y 4.5 mm, 0.1 mm y 3.5 mm, 0.2 mm y 3.5 mm y 0.2 mm y 2.5 mm.
Así, la longitud de una fibra natural puede ser mayor que el diámetro del gránulo en el que se incrusta la fibra. Por lo tanto, la fibra puede estar incrustada en el gránulo en forma curva o serpentina, o un extremo de la fibra puede sobresalir más allá de la superficie del gránulo.
En otro aspecto, la invención proporciona un procedimiento para fabricar un relleno de césped artificial según la reivindicación 14.
La mezcla de los múltiples componentes se puede realizar mediante una máquina amasadora, una máquina mezcladora o en una extrusora. La mezcla proporciona que los componentes múltiples se distribuyan fundamentalmente de manera homogénea en el lote maestro.
El procedimiento comprende además calentar el lote maestro para formar una masa moldeable que comprenda los múltiples componentes. El calentamiento puede tener lugar durante o después de la mezcla del lote maestro. El lote maestro se puede calentar a temperaturas entre 100 °C y 180 °C, en particular entre 110 °C y 110 °C o entre 130 °C y 155 °C.
El procedimiento comprende además conformar el lote maestro en una forma sólida para proporcionar un relleno de césped artificial. Por ejemplo, la forma sólida se puede cortar, triturar o moler para proporcionar el relleno de césped artificial. La forma sólida puede aglomerarse al salir de la máquina amasadora, la máquina mezcladora o la extrusora. Después de que se enfríe la forma sólida aglomerada, la forma sólida enfriada se puede proporcionar como gránulo del relleno de césped artificial. Este gránulo se puede granular aún más para proporcionar una forma deseada. De forma alternativa, la forma sólida se puede descargar de la máquina amasadora, la máquina mezcladora o la extrusora y, por ejemplo, conformarse como una placa, que luego se granula o se tritura. La forma sólida granulada es entonces el gránulo. Según realizaciones, las fibras naturales son fibras de cáñamo.
Según las realizaciones, el procedimiento comprende además que la conformación comprende aglomerar el lote maestro calentado.
Según realizaciones o después de la etapa de aglomerado, el procedimiento comprende además que la conformación comprende además granular la forma sólida. La granulación de la forma sólida puede comprender molturación, corte y/o trituración.
En otro aspecto, la invención se refiere a un césped artificial según la reivindicación 18.
En otro aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para instalar un césped artificial según la reivindicación 19. El relleno de césped artificial se puede usar para modificar una alfombra de césped artificial para que tenga más propiedades similares a las de la tierra. Por ejemplo, el relleno de césped artificial puede proporcionar una superficie capaz de absorber impactos de manera similar al césped real.
Breve descripción de las figuras
Las siguientes realizaciones de la invención se explican más en detalle, solo a modo de ejemplo, haciendo referencia a las figuras en las que:
la figura 1 ilustra una vista superior de un gránulo, hecho de material sin espuma, de un relleno de césped artificial, que no pertenece a la invención;
la figura 2a ilustra una vista superior de un gránulo de un relleno de césped artificial, en el que el relleno de césped artificial comprende además una fibra natural;
la figura 2b ilustra una vista superior de un gránulo, hecho de material sin espuma, de un relleno de césped artificial, en el que el relleno de césped artificial comprende además fibras naturales;
la figura 3 ilustra una vista en sección transversal de un gránulo, el gránulo que comprende fibras naturales, aquí fibras de cáñamo;
la figura 4 ilustra una vista en sección transversal de un gránulo, el gránulo que comprende fibras naturales, aquí fibras de cáñamo;
la figura 5 ilustra un ejemplo de una alfombra de césped artificial;
la figura 6 ilustra un ejemplo de césped artificial;
la figura 7 muestra un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de fabricación de relleno de césped artificial; y la figura 8 muestra un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de fabricación de césped artificial.
Descripción detallada de las figuras
Los elementos numerados como en estas figuras son elementos equivalentes o realizan la misma función. Los elementos que se han analizado previamente no necesariamente se analizarán en figuras posteriores si la función es equivalente.
Las figuras 1,2a, 2b, 3-4 ilustran varios ejemplos de gránulos del relleno de césped artificial.
La figura 1 muestra un solo grano o gránulo 101 de césped artificial del relleno 602 de césped artificial. La vista que se muestra en la figura 1 es una vista superior. El gránulo 101 podría fabricarse, por ejemplo, proporcionando múltiples componentes y mezclando los múltiples componentes para formar un lote maestro homogéneo. Los múltiples componentes comprenden un polímero compostable (biodegradable), material de relleno compostable y aceite compostable. El polímero compostable puede ser PLA, TPC, PBS, PHBV, PHB, PHA o derivados de los mismos. El polímero compostable puede ser además una mezcla de dos o más polímeros biodegradables seleccionados del grupo que consiste en PLA, TPC, PBS, PHBV, PHB y PHA. El material de relleno compostable puede tener una densidad de al menos 2.0 g/cm3 y puede ser sulfato de bario, carbonato de calcio, caolín, talco, aluminosilicato o combinaciones de los mismos. El aceite compostable puede comprender un éster insaturado, en particular un éster sintético insaturado, y puede estar hecho de recursos renovables. La mezcla se puede realizar mediante una máquina amasadora, una máquina mezcladora o en una extrusora. Durante o después de la mezcla del lote maestro, que comprende los múltiples componentes, el lote maestro se calienta para formar una masa moldeable, que se transforma en una forma sólida. La forma sólida se puede aglomerar mientras sale de la máquina amasadora, la máquina mezcladora o la extrusora y, después de enfriarse, forma el gránulo 101. Este gránulo se puede granular aún más para proporcionar una forma deseada. La forma sólida también puede salir de la máquina amasadora, la máquina mezcladora o la extrusora y, por ejemplo, conformarse como una placa, que luego se granula o se tritura. La forma sólida granulada es entonces el gránulo 101. El solicitante ha observado que para el relleno de césped artificial para el que el polímero compostable comprende del 25 % al 50 % del relleno de césped artificial en peso, en particular entre el 34 % y el 46 %, el material de relleno comprende del 30 % al 50 % del césped artificial relleno de césped artificial en peso, en particular entre el 40 % y el 49.7 %, y el aceite comprende del 1 % al 9 % en peso del relleno de césped artificial, en particular entre el 2.5 % y el 8 %, y en el que el relleno de césped artificial no comprende ninguna fibra natural, los gránulos fabricados presentaron una resistencia a la tracción entre 0.2 MPa y 11.0 MPa, un alargamiento a la rotura entre el 0.1 % y el 70 %, una dureza superficial menor que Shore A 98 o menor que Shore D 55 y una densidad entre 1.2 g/cm3 y 1.8 g/cm3. Los gránulos se evaluaron adicionalmente utilizando una prueba de carga de compresión (2 MPa (2 N/mm2) durante 1 hora a 65 °C). Por lo tanto, los gránulos que comprenden una mezcla de PLA y PBS, los gránulos que comprenden TPC, una mezcla de TPC y PBS o una mezcla de TPC y PHB o gránulos que comprenden PHB se evaluaron con una puntuación de prueba de presión entre 2 y 3, mientras que los gránulos que contenían PHB dieron como resultado una puntuación de 4 en la prueba de presión. La evaluación de la prueba de presión se realizó según la calificación, como es común en el sector: 1 = plastificados; 2 = pegados; 3 = más compactados; 4 = ligeramente compactados; 5 = sin cambios significativos observados.
La figura 2a y la figura 2b muestran cada una un solo grano o gránulo 101 de césped artificial del relleno 602 de césped artificial, en el que las fibras 105 naturales están incrustadas en los gránulos 101 del relleno de césped artificial. El gránulo 101, como se muestra en las figuras 2a y 2b, puede comprender los mismos componentes que el gránulo de la figura 1 con fibras naturales como componente adicional. Las fibras naturales pueden ser fibras de arpillera, fibras de yute, fibras de algodón, fibras de lana, fibras de cáñamo, fibras de lino, fibras de kenaf, fibras de ortiga, fibras de sisal, fibras de coco, fibras de nuez y combinaciones de las mismas. La longitud de las fibras naturales está entre cualquiera de las siguientes: 0.05 mm y 4.5 mm, 0.1 mm y 3.5 mm, 0.2 mm y 3.5 mm y 0.2 mm y 2.5 mm. Una ventaja de usar las fibras 105 naturales es que las fibras naturales no se calientan muy rápidamente y ayudan a aislar otros componentes del césped artificial para que no se calienten. Otra ventaja de usar las fibras 105 naturales es que absorben agua. Esto puede ayudar a que la superficie de césped artificial parezca más realista y suave y también puede tener el efecto de almacenar agua para reducir la temperatura de la superficie de juego. Las fibras, que están completamente incrustadas en la porción 110 de polímero, no pueden absorber agua, sin embargo, el coste de la fibra natural es considerablemente menor que el coste de la porción de polímero. En los ejemplos, como se muestra en las vistas superiores de las figuras 2a y 2b, las fibras naturales son fibras de cáñamo. La figura 2a ilustra que los gránulos 101 del relleno 602 de césped artificial pueden comprender una porción 110 de polímero y las fibras 105 de cáñamo están incrustadas en la porción de polímero. La porción 110 de polímero comprende el polímero compostable, el material de relleno y el aceite. La porción 110 de polímero puede comprender además un lubricante y/o pigmentos. Como se muestra en las figuras 2a y 2b, las fibras de cáñamo están incrustadas en la porción 110 de polímero del gránulo 101 y los extremos de las fibras 105 de cáñamo no sobresalen (es decir, cuelgan) más allá de la superficie del gránulo. Un gránulo que tiene fibras sin extremos colgantes (es decir, fibras con extremos que no sobresalen más allá de la superficie del gránulo) se logra, por ejemplo, mediante la granulación durante la fabricación del relleno 602. Sin embargo, como se muestra en la figura 2a, una porción, aquí un extremo, de las fibras puede quedar expuesta en la superficie del gránulo 101. Estas porciones finales de las fibras pueden facilitar la absorción de agua, porque están completamente expuestas al agua o a la humedad. El agua absorbida por la porción expuesta de las fibras puede extenderse más al resto de las fibras, que están incrustadas en el gránulo, por ejemplo, debido al efecto capilar. Así, las porciones expuestas pueden facilitar la absorción de agua. La porción expuesta también puede facilitar además la evaporación del agua de la fibra porque toda la superficie de la porción expuesta está expuesta al aire. Además, la porción incrustada de la fibra puede servir como depósito de agua para la porción expuesta de la fibra 105.
La figura 3 muestra una vista en sección transversal de un solo grano o gránulo 101 de césped artificial del relleno 602 de césped artificial, en el que las fibras 105 naturales están incrustadas en los gránulos 101 del relleno de césped artificial. El gránulo 101, como se representa en la figura 3, puede comprender los mismos componentes que el gránulo de la figura 2a o 2b.
La figura 4 muestra una vista en sección transversal de un solo grano o gránulo 101 de césped artificial del relleno 602 de césped artificial, en el que las fibras 105 naturales están al menos parcialmente incrustadas en los gránulos 101 del relleno de césped artificial. Como se muestra en la figura 4, algunas de las fibras naturales, en particular las fibras de cáñamo, están completamente incrustadas en la porción 110 de polímero del gránulo 101, y otras fibras están parcialmente incrustadas en la porción 110 de polímero del gránulo 101. Como se muestra en la figura 4, algunas de las fibras 105 tienen extremos colgantes 105a, es decir, extremos que sobresalen más allá de la superficie del gránulo 101. Un gránulo que tiene fibras con extremos colgantes (es decir, fibras con extremos que sobresalen más allá de la superficie del gránulo) se logra, por ejemplo, mediante una etapa de aglomerado durante la fabricación del relleno 602. Las fibras que tienen extremos colgantes pueden facilitar la absorción y evaporación del agua. El extremo colgante de una fibra puede absorber agua o humedad de manera eficaz porque toda la superficie (o una porción sustancial de la superficie) del extremo colgante puede estar en contacto total con el agua o humedad. El mismo principio es válido para la evaporación del agua, porque toda la superficie (o una porción sustancial de la superficie) del extremo colgante está en contacto con el aire. Además, las porciones incrustadas de las fibras que tienen extremos colgantes pueden actuar como depósitos de agua, por ejemplo, debido al efecto de capilaridad.
Los gránulos que se muestran en las figuras 2a, 2b, 3 y 4 muestran un relleno de césped artificial para el cual el polímero compostable comprende del 25 % al 46 % del relleno de césped artificial en peso, en particular entre el 34 % y el 40 %, el material de relleno comprende del 30 % al 50 % en peso del relleno de césped artificial, en particular entre el 40 % y el 48 %, el aceite comprende del 1 % al 8 % en peso del relleno de césped artificial, en particular entre el 2.5 % y el 4.5 %, y las fibras naturales comprenden del 2 % al 30 % del relleno de césped artificial en peso, en particular entre el 7 % y el 18 %. Estos gránulos fabricados mostraron una resistencia a la tracción entre 1.2 MPa y 6,0 MPa, un alargamiento a la rotura entre el 0.9 % y el 20 %, una dureza superficial menor que Shore A 98 o menor que Shore D 55 y una densidad entre 1.2 g/cm3 y 1.6 g/cm3. Por lo tanto, los gránulos que comprenden una mezcla de PLA y PBS, los gránulos que comprenden TPC, una mezcla de TPC y PBS o una mezcla de TPC y PBS o gránulos que comprenden PBS mostraron una resistencia a la tracción entre 1.3 MPa y 5.0 MPa, un alargamiento a la rotura entre el 2.5 % y el 12 %, una dureza superficial menor que Shore A 82 y una densidad entre 1.2 g/cm3 y 1.4 g/cm3. Los gránulos que comprenden PHB mostraron una resistencia a la tracción entre 1.6 MPa y 2.5 MPa, un alargamiento a la rotura entre el 0.8 % y el 1.2 %, una dureza superficial inferior a Shore D 56 y una densidad entre 1.4 g/cm3 y 1.6 g/cm3. Los gránulos se evaluaron adicionalmente utilizando una prueba de carga de compresión (2 MPa (2 N/mm2) durante 1 hora a 65 °C). Aquí, los gránulos que comprenden una mezcla de PLA y PBS y los gránulos que comprenden PHB dieron como resultado una puntuación de 4 en la prueba de presión y los gránulos que comprenden un TPC, una mezcla de TPC y PBS o una mezcla de TPC y PBS dieron como resultado una puntuación de 3 en la prueba de presión.
Las figuras 5 y 6 ilustran la fabricación de un césped artificial utilizando una alfombra de césped artificial y un relleno de césped artificial. En la figura 5 se puede ver una alfombra 500 de césped artificial. La alfombra 500 de césped artificial comprende un respaldo 502. La alfombra 500 de césped artificial que se muestra en la figura 5 es una alfombra de césped artificial con nudos en este ejemplo. La alfombra de césped artificial está formada por nudos 504 de fibras de césped artificial que se anudan en el respaldo 502. Los nudos 504 de fibras de césped artificial se anudan en filas. Hay una separación 506 de filas entre filas adyacentes de nudos. Los nudos 504 de fibras de césped artificial también se extienden una distancia por encima del respaldo 502. La distancia que las fibras 504 se extienden por encima del respaldo 502 es la altura 508 del grueso. En la figura 5 puede verse que la alfombra 500 de césped artificial se ha instalado colocándola o fijándola a tierra 510 o suelo. Para fabricar el césped artificial, el relleno de césped artificial compuesto por granos o gránulos como el que se muestra en las figuras 1 a 4 se extiende sobre la superficie y se distribuye entre los nudos 504 de fibras de césped artificial. La figura 6 muestra la alfombra 500 de césped artificial después de que el relleno 602 de césped artificial se haya extendido y distribuido entre los nudos 504 de fibras de césped artificial. Puede verse que el relleno 602 de césped artificial es un granulado compuesto por granos 100 individuales o gránulos tal como el que se representa en las figuras 1 a 4.
La figura 7 muestra un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de fabricación de relleno 602 de césped artificial tal como se representa en las figuras 1-4. Primero, en la etapa 700, se proporcionan múltiples componentes. Los múltiples componentes comprenden al menos un polímero compostable, un material de relleno y un aceite. A continuación, en la etapa 702, los múltiples componentes se mezclan para formar un lote maestro. A continuación, en la etapa 704, el lote maestro se calienta para formar una masa moldeable que comprende los múltiples componentes. Las etapas 702 y 704 pueden, en algunos casos, realizarse al mismo tiempo. Después de que el lote maestro se haya mezclado y calentado, el lote maestro se puede formar 706 en una forma sólida. La forma sólida se puede cortar, triturar o moler para proporcionar 708 el relleno de césped artificial. El relleno de césped artificial se puede usar para fabricar un césped artificial como se ilustra en la figura 8.
La figura 8 muestra un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de fabricación de césped 600 artificial como el que se representa en la figura 6. Primero, en la etapa 800, se instala una alfombra 500 de césped artificial. La alfombra de césped artificial comprende múltiples nudos 504 de fibras de césped artificial. A continuación, en la etapa 802, el césped 600 artificial se proporciona extendiendo una capa de relleno 602 de césped artificial entre los múltiples nudos
504 de fibras de césped artificial. El relleno 602 de césped artificial comprende los gránulos 101, como se ilustra en una de las figuras 1 a 4.
Lista de números de referencia
101 gránulo
105 fibras naturales
110 porción de polímero
500 alfombra de césped artificial
502 respaldo
504 nudos de fibras de césped artificial
506 separación entre filas
508 altura del grueso
510 tierra o suelo
600 césped artificial
602 relleno de césped artificial
700 proporcionar múltiples componentes
702 mezclar los múltiples componentes para formar un lote maestro
704 calentar el lote maestro para formar una masa moldeable que comprenda los múltiples componentes 706 conformar el lote maestro en una forma sólida
708 proporcionar el relleno de césped artificial
800 instalar una alfombra de césped artificial con múltiples nudos de fibras de césped artificial
802 proporcionar el césped artificial extendiendo una capa de relleno de césped artificial entre los múltiples nudos de fibras de césped artificial
Claims (21)
1. Relleno (602) de césped artificial para un césped artificial, en el que el relleno de césped artificial consiste en gránulos (101), en el que los gránulos están hechos de material sin espuma, en el que los gránulos (101) consisten en - del 25 % al 50 % en peso de un polímero compostable, en particular entre el 34 % y el 46 %, el polímero compostable que se selecciona del grupo que consiste en ácido poliláctico (PLA), elastómero de copoliéster termoplástico (TPC), succinato de polibutileno (PBS), poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), polihidroxibutirato (PHB), polihidroxialcanoato (PHA), uno de sus derivados o una mezcla de los mismos; - del 30 % al 50 % en peso de un material de relleno, en particular entre el 40 % y el 49.7 %;
- del 1 % al 9 % en peso de un aceite, en particular entre el 2.5 % y el 8 %;
- del 2 % al 30 % en peso de fibras naturales, en particular entre el 7 % y el 18 %;
- del 0.5 % al 2.5 % en peso de pigmentos, en particular entre el 0.8 % y el 1.3 %; y
- del 0.1 % al 0.5 % en peso de un lubricante, en particular entre el 0.2 % y el 0.3 %.
2. El relleno (602) de césped artificial de la reivindicación 1, en el que las fibras naturales se seleccionan del grupo que consiste en fibras de arpillera, fibras de yute, fibras de algodón, fibras de lana, fibras de cáñamo, fibras de lino, fibras de kenaf, fibras de ortiga, fibras de sisal, fibras de coco, fibras de nuez y combinaciones de las mismas.
3. El relleno (602) de césped artificial de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que las fibras naturales son fibras de cáñamo.
4. El relleno (602) de césped artificial de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los gránulos (101) del relleno (602) de césped artificial tienen una densidad de al menos 1.0 g/cm3.
5. El relleno (602) de césped artificial de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las fibras (105) naturales están incrustadas al menos parcialmente en los gránulos (101) del relleno de césped artificial.
6. El relleno (602) de césped artificial de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aceite comprende un éster insaturado, en particular un éster sintético insaturado.
7. El relleno (602) de césped artificial de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aceite se obtiene a partir de recursos renovables.
8. El relleno (602) de césped artificial de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de relleno tiene una densidad de al menos 2.0 g/cm3 y comprende uno cualquiera de los siguientes: sulfato de bario, carbonato de calcio, caolín, talco, aluminosilicato y combinaciones de los mismos.
9. El relleno (602) de césped artificial de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el pigmento es un pigmento inorgánico, que se selecciona del grupo que consiste en óxido de hierro, óxido de cromo, óxido de titanio y combinaciones de los mismos.
10. El relleno (602) de césped artificial de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el lubricante se selecciona del grupo que consiste en ácido esteárico, glicerina de sodio, glicerina y combinaciones de los mismos.
11. El relleno (602) de césped artificial de la reivindicación 1, en el que
- el polímero compostable es una mezcla de un PLA y un PBS,
- el relleno natural es creta,
- el aceite comprende un éster sintético insaturado, en el que el aceite comprende del 1 % al 5 % del relleno de césped artificial en peso,
- las fibras naturales son fibras de cáñamo,
- los pigmentos se seleccionan del grupo que consiste en óxido de hierro, óxido de cromo, óxido de titanio y combinaciones de los mismos, y
- el lubricante es ácido esteárico.
12. El relleno (602) de césped artificial de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el diámetro de los gránulos del relleno de césped artificial está entre uno cualquiera de los siguientes: 0.1 mm y 3.5 mm, 0.3 mm y 3.0 mm y 0.5 mm y 2.5 mm.
13. El relleno (602) de césped artificial de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la longitud de las fibras naturales está entre uno cualquiera de las siguientes: 0.05 mm y 4.5 mm, 0.1 mm y 3.5 mm, 0.2 mm y 3.5 mm y 0.2 mm y 2.5 mm.
14. Un procedimiento para fabricar un relleno (602) de césped artificial, en el que el procedimiento comprende:
- mezclar (702) múltiples componentes para formar un lote maestro, el lote maestro que consiste en
o del 25 % al 50 % en peso de un polímero compostable, en particular entre el 34 % y el 46 %, el polímero compostable que se selecciona del grupo que consiste en ácido poliláctico (PLA), elastómero de copoliéster termoplástico (TPC), succinato de polibutileno (PBS), poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), polihidroxibutirato (PHB), polihidroxialcanoato (PHA), uno de sus derivados o una mezcla de los mismos;
o del 30 % al 50 % en peso de un material de relleno, en particular entre el 40 % y el 49.7 %;
o del 1 % al 9 % en peso de un aceite, en particular entre el 2.5 % y el 8 %;
o del 2 % al 30 % en peso de fibras naturales, en particular entre el 7 % y el 18 %;
o del 0.5 % al 2.5 % en peso de pigmentos, en particular entre el 0.8 % y el 1.3 %; y
o del 0.1 % al 0.5 % en peso de un lubricante, en particular entre el 0.2 % y el 0.3 %;
- calentar (704) el lote maestro para formar una masa moldeable que comprenda los múltiples componentes; y - conformar (706) al lote maestro en una forma sólida para proporcionar un relleno de césped artificial.
15. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que las fibras naturales son fibras de cáñamo.
16. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 15, en el que la conformación comprende aglomerar el lote maestro calentado.
17. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, en el que la conformación comprende además granular la forma sólida.
18. Un césped (600) artificial, en el que el césped artificial comprende:
- una alfombra (500) de césped artificial, en la que la alfombra de césped artificial comprende múltiples nudos (504) de fibras de césped artificial; y
- Relleno (602) de césped artificial según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 13, el relleno de césped artificial que está extendido entre los múltiples nudos de fibras artificiales.
19. Un procedimiento para instalar un césped artificial, en el que el procedimiento comprende:
- instalar (800) una alfombra (500) de césped artificial, en la que la alfombra de césped artificial comprende múltiples nudos (504) de fibras de césped artificial; y
- proporcionar (802) el césped (600) artificial extendiendo una capa de relleno (602) de césped artificial según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 entre los múltiples nudos (504) de fibras de césped artificial.
20. Uso del relleno (602) de césped artificial según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 como relleno para una alfombra de césped artificial.
21. Uso de un gránulo como relleno de césped artificial para una alfombra de césped artificial, el gránulo que consiste en
del 25 % al 50 % en peso de un polímero compostable, en particular entre el 34 % y el 46 %, el polímero compostable que se selecciona del grupo que consiste en ácido poliláctico (PLA), elastómero de copoliéster termoplástico (TPC), succinato de polibutileno (PBS), poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), polihidroxibutirato (PHB), polihidroxialcanoato (PHA), uno de sus derivados o una mezcla de los mismos;
- del 30 % al 50 % en peso de un material de relleno, en particular entre el 40 % y el 49.7 %; - del 1 % al 9 % en peso de un aceite, en particular entre el 2.5 % y el 8 %;
- del 2 % al 30 % en peso de fibras naturales, en particular entre el 7 % y el 18 %;
- del 0.5 % al 2.5 % en peso de pigmentos, en particular entre el 0.8 % y el 1.3 %; y - del 0.1 % al 0.5 % en peso de un lubricante, en particular entre el 0.2 % y el 0.3 %.
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