BR112020021688A2 - fios de turfa artificial com gestão de atrito e processibilidade melhoradas - Google Patents
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- D01F6/44—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
- D01F6/46—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyolefins
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Abstract
As modalidades da presente divulgação são direcionadas a um filamento de turfa artificial formado a partir de uma formulação que compreende um polímero à base de etileno tendo uma densidade de 0,900 g/cm3 a 0,955 g/cm3 e um índice de fusão (I2) de 0,1 g/10 min a 20 g/10 min conforme medido de acordo com ASTM D1238 (a 190 °C, 2,16 kg), e um ou mais componentes de polidimetilsiloxano (PDMS) com um peso molecular médio numérico (Mn) de 10.000 g/mol a 500.000 g/mol, em que o Mn é medido por Cromatografia de Permeação em Gel (GPC).
Description
[0001] Este pedido reivindica a prioridade do Pedido de Patente Europeia n.º 18382307.9, depositado em 3 de maio de 2018, que é incorporado por referência no presente documento em sua totalidade.
[0002] As modalidades da presente divulgação geralmente se referem a filamentos de turfa de artigo e turfa artificial que incorporam os filamentos de turfa artificial.
[0003] Os campos de turfa artificial atuais compreendem fibras de polietileno, chamadas de fios, que imitam lâminas de grama real. O desempenho de todo o sistema de turfa é altamente determinado pelo fio. As fibras são tufadas em uma base primária e revestidas com uma base secundária para manter o fio distribuído e fixo. Um preenchimento granular é espalhado sobre o campo para manter o fio na posição vertical e fornecer absorção de choque.
[0004] Uma preocupação com a turfa artificial é o aumento da incidência de abrasões na pele humana em comparação com a realização de jogos na grama natural. Outra questão importante relacionada ao gerenciamento de atrito em turfa artificial é o rolamento da bola em certos esportes. Por exemplo, para garantir um rolamento adequado da bola no hóquei, o campo de turfa artificial precisa ser regado, diminuindo assim o atrito entre a bola e o fio. A quantidade de água utilizada para esse fim também é significativamente elevada (cerca de 18.000 litros de água por jogo). Consequentemente, há uma necessidade contínua de turfa artificial melhorada que reduza a abrasão da pele e minimize o atrito de rolamento.
[0005] As modalidades da presente divulgação atendem a essa necessidade, incluindo uma formulação que oferece gerenciamento de atrito aprimorado para turfa artificial, especificamente, proporcionando abrasão da pele humana reduzida e rolamento de esfera aprimorado. A presente formulação mescla polímero de polidimetilsiloxano (PDMS) de alto e/ou ultra-alto peso molecular com o polímero à base de etileno a fim de obter um baixo coeficiente de atrito na superfície de turfa artificial.
[0006] Além dos benefícios de abrasão da pele e rolamento de bola (água reduzida), a presente formulação fornece capacidade de processamento aprimorada durante a extrusão de fio monofilamento. A janela de recozimento mais ampla permite velocidades de linha mais altas com encolhimento controlado.
[0007] De acordo com uma modalidade, um filamento de turfa artificial formado a partir de uma formulação é fornecido, em que a formulação compreende: um polímero à base de etileno que tem uma densidade de 0,900 g/cm? a 0,955 g/cm? e um índice de fusão (12) de 0,1 g/10 min a 20 g/10 min conforme medido de acordo com ASTM D1238 (a 190 ºC, 2,16 kg), e um ou mais componentes de polidimetilsiloxano (PDMS) com um peso molecular numérico médio (Mn) de 10.000 g/mol a 500.000 g/mol, em que o Mn é medido por Cromatografia de Permeação em Gel (GPC).
[0008] Recursos e vantagens adicionais das modalidades serão estabelecidos na seguinte descrição detalhada e, em parte, se tornarão prontamente evidentes àqueles versados na técnica a partir desta descrição ou reconhecidos pela prática das modalidades descritas no presente documento, incluindo a descrição detalhada que se segue, as reivindicações, bem como os desenhos em anexo.
[0009] A Figura 1 ilustra esquematicamente uma vista em corte de um campo de turfa artificial de acordo com uma ou mais modalidades mostradas e descritas no presente documento.
[0010] O termo “polímero” se refere a um composto polimérico preparado polimerizando monômeros, sejam do mesmo tipo ou de um tipo diferente. O termo genérico polímero abrange, desse modo, o termo “homopolímero”, normalmente empregado para se referir a polímeros preparados a partir de apenas um tipo de monômero, bem como “copolímero”, normalmente empregado para se referir a polímeros preparados a partir de dois ou mais monômeros diferentes. O termo “interpolímero”, conforme usado no presente documento, se refere a um polímero preparado pela polimerização de pelo menos dois tipos diferentes de monômeros. O termo genérico interpolímero inclui, assim, copolímeros e polímeros preparados a partir de mais de dois tipos diferentes de monômeros, como terpolímeros.
[0011] “Polietileno” ou “polímero à base de etileno” significa polímeros que contêm mais de 50% em mol de unidades derivadas do monômero de etileno. Isso inclui homopolímeros ou copolímeros de polietileno (que significam unidades derivadas de dois ou mais comonômeros). Formas comuns de polietileno conhecidas na técnica incluem Polietileno de Baixa Densidade (PEBD); Polietileno Linear de Baixa Densidade (PEBDL); Polietileno de Ultrabaixa Densidade (ULDPE); Polietileno de Densidade Muito Baixa (VLDPE); Polietileno Linear de Baixa Densidade catalisado de sítio único, incluindo resinas lineares e substancialmente lineares de baixa densidade (m- LLDPE); Polietileno de Média Densidade (MDPE); e Polietileno de Alta Densidade (HDPE).
[0012] O termo "polímero à base de propileno", como usado no presente documento, se refere a um polímero que compreende, em forma polimerizada, mais de 50% em mol de unidades que foram derivadas do monômero de propileno. Isso inclui homopolímero de propileno, polipropileno de copolímero aleatório, polipropileno de copolímero de impacto, interpolímero de propileno/a-olefina e copolímero de propileno/a-olefina.
[0013] O termo “LDPE” também pode ser denominado de “polímero de etileno de alta pressão” ou “polietileno altamente ramificado” e é definido para significar que o polímero é homopolimerizado ou copolimerizado parcial ou completamente em reatores de autoclave ou tubulares a pressões acima de 100 MPa (14.500 psi) com o uso de iniciadores de radicais livres, tais como peróxidos (consultar, por exemplo, Patente n.º US 4.599.392, que é incorporada no presente documento a título de referência). As resinas de LDPE têm tipicamente uma densidade na faixa de 0,916 a 0,935 g/cm?.
[0014] O termo “LLDPE” inclui resina produzida com o uso de sistemas de catalisador Ziegler-Natta, bem como resina produzida com O uso de catalisadores de sítio único, incluindo, mas não limitado a, catalisadores de bis-metaloceno (às vezes denominados “mM-LLDPE”), fosfinimina e catalisadores de geometria restrita e resinas produzidas com o uso de catalisadores moleculares pós-metaloceno, incluindo, mas sem limitação, catalisadores de bis(bisfenilfenóxi) (também denominados catalisadores de ariloxiéter polivalentes). PEBDL inclui copolímeros ou homopolímeros à base de etileno lineares, substancialmente lineares ou heterogêneos. LLDPEs contêm menos ramificações de cadeia longa que os LDPEs e incluem os polímeros de etileno substancialmente lineares que são adicionalmente definidos na Patente n.º US 5.272.236, Patente n.º US 5.278.272, Patente n.º US 5.582.923 e Patente n.º US 5.733.155; as composições de polímero de etileno linear homogeneamente ramiíificado, tais como aquelas da Patente n.º US 3.645.992; os polímeros de etileno heterogeneamente ramiíficado, tais como aqueles preparados de acordo com o processo divulgado na Patente n.º US 4.076.698; e mesclas dos mesmos (tais como aquelas divulgadas na Patente n.º US
3.914.342 ou Patente n.º US 5.854.045). As resinas de PEBDL podem ser produzidas por polimerização em fase gasosa, em fase de solução ou em pasta fluida ou qualquer combinação das mesmas, com o uso de qualquer tipo de reator ou configuração de reator conhecida na técnica.
[0015] Como aqui utilizado, "filamento" refere-se a monofilamentos, multifilamentos, filmes extrusados, fibras, fios, tais como, por exemplo, fios de fita, fio de fita fibrilada, fio de fita de fenda, fita contínua e/ou outros materiais fibrosos estirados usados para formar lâminas de grama sintética ou linhas de um campo de turfa artificial.
[0016] Agora será feita referência em detalhes às modalidades de filamentos de turfa artificial e turfas artificiais que incorporam tais filamentos. Em uma ou mais modalidades, o filamento de turfa artificial é formado a partir de uma formulação que compreende um polímero à base de etileno que tem uma densidade de 0,900 g/cm? a 0,955 g/cm? e um índice de fusão (12) de 0,1 g/10 min a 20 g/10 min, medido de acordo com ASTM D1238 (a 190 ºC,2,16 kg), e um ou mais componentes de polidimetilsiloxano (PDMS) que têm um peso molecular numérico médio (Mn) de 10.000 g/mol a 500.000 g/mol, em que o Mn é medido por Cromatografia de Permeação em Gel (GPC).
[0017] A turfa artificial pode compreender um suporte primário que tem um lado superior e um lado inferior; e um ou mais filamentos de turfa artificial. Os filamentos de turfa artificial podem ser afixados ao suporte primário de modo que o pelo menos um filamento de turfa artificial forneça uma face com turfa que se estende para fora a partir do lado superior do suporte primário. Além disso, o campo de turfa artificial pode compreender um suporte secundário ligado a pelo menos uma parte do lado inferior do suporte primário de tal modo que o pelo menos um filamento de turfa artificial seja afixado no lugar ao lado inferior do suporte primário.
[0018] O polímero à base de etileno, que também pode ser chamado de polímero à base de etileno base, pode ter uma densidade de 0,900 g/cm? a 0,955 g/em?. Todos os valores e subfaixas individuais de pelo menos 0,900 g/cm? a 0,955 g/cm? estão incluídos e revelados no presente documento. Por exemplo, em algumas modalidades, o polímero à base de etileno tem uma densidade de 0,900 a 0,945 g/cm?, 0,900 a 0,940 g/cm?, 0,900 a 0,935 g/cm?, 0,910 a 0,945 g/cm?, 0,910 a 0,940 g/cm?, 0,910 a 0,935 g/cm?, 0,910 a 0,930 g/cm?, 0,915 a 0,940 g/cm3, ou 0,915 a 0,923 g/cm?. A densidade pode ser medida de acordo com ASTM D792.
[0019] O polímero à base de etileno pode ter um índice de fusão, l|2, de 0,1 g/10 min a 20 g/10 min. Todos os valores e subfaixas individuais de pelo menos 0,1 g/10 min a 20 g/10 min são incluídos e divulgados no presente documento. Por exemplo, em algumas modalidades, o polímero à base de etileno pode ter um índice de fusão, l2, de 0,1 g/10 min a 10,0 g/10 min, 0,1 g/10 min a 9,5 g/10 min, 0,1 g/10 min a 9,0 g/10 min, 0,1 g/10 min a 59/10 min, 0,5 g/10 min a 6 g/10 min, 1 g/10 min a 59/10 min, 1,5 g/10 min a 4,59/10 min ou 2 g/10 min a 4 g/10 min. Conforme exposto acima, o índice de fusão, |2, pode ser medido de acordo com ASTM D1238 (190 ºC e 2,16 kg).
[0020] Em modalidades aqui, o polímero à base de etileno pode ter uma razão de fluxo de fusão, l109/l2, de menos de 14. Todas as subfaixas e valores individuais inferiores a 14 são incluídos e divulgados no presente documento. Por exemplo, em algumas modalidades, o polímero à base de etileno pode ter uma razão de fluxo de fusão, l10/l2, de menos de 13,5, 13, 12,5, 10 ou mesmo 7,5. Em outras modalidades, o polímero à base de etileno pode ter uma razão de fluxo de fusão, 110/12, de 1,0 a 14, 2a 14, 4 a 14, 5a14, 5,5 a 14, 6 a 14, 5a 13,5, 54 13, 549 12,5, 54 12, 5a 11,5, 54 11, 5,52 13,5, 5,5 a 13, 5,5 a 12,5, 5,529 12, 5,59 11,5, 5,52 11, 6a 13,5,6 a 13,6 a 12,5,6 a 12,6 a 11,5,6a 11 ou6 a 8. O índice de fusão, l10, pode ser medido de acordo com ASTM D1238 (190 ºC e 10,0 kg).
[0021] Além disso, o polímero à base de etileno pode ter uma distribuição de peso molecular (Mw/Mr) na faixa de 2,0 a 8,0. Todos os valores e subfaixas individuais de 2,0 a 3,5 estão incluídos e divulgados no presente documento, por exemplo, a distribuição de peso molecular (Mw/Mn) pode variar de um limite inferior de 2, 2,1, 2,2, 2,4, 2,5 ou 2,6 a um limite superior de 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,7, 2,9, 3,2, 3,5, 4,0 ou 8,0. Por exemplo, a distribuição do peso molecular (Mw/Mn) pode ser de 2,0 a 3,5 ou, em alternativa, de 2,0 a 2,4 ou, em alternativa, de 2,0 a 2,8, ou, em alternativa, de 2,8 a 3,5.
[0022] Comonômeros adequados para o polímero à base de etileno podem incluir comonômeros de C3-20 a-olefina. Comonômeros de a-olefina exemplificativos incluem, mas não estão limitados a, propileno, 1- buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-hepteno, 1-octeno, 1-noneno, 1-deceno e 4- metil-1-penteno. Os um ou mais comonômeros de a-olefina podem, por exemplo, ser selecionados a partir do grupo que consiste em propileno, 1-buteno, 1- hexeno e 1-octeno.
[0023] O polímero à base de etileno pode ser produzido através de vários processos de polimerização. Por exemplo, pode ser usada fase gasosa ou fase de pasta fluida ou a granel, polimerização de solução ou qualquer combinação das mesmas. A polimerização pode ser um processo de polimerização de um estágio ou dois ou múltiplos estágios realizado em pelo menos um reator de polimerização. Para processos de dois ou múltiplos estágios, combinações diferentes podem ser usadas, por exemplo, processos de fase gás-gás, fase pasta fluida-pasta fluida, fase de gás-pasta fluida. Os catalisadores — adequados podem incluir catalisadores Ziegler-Natta, catalisadores bis(bifenilfenóxi) (também referidos como catalisadores de ariloxiéter polivalente), um catalisador de sítio único (metaloceno ou geometria restrita), ou catalisadores não metalocenos, centrados em metal, de ligante de heteroarila, ou combinações dos mesmos. Em uma modalidade, o polímero à base de etileno compreende um LLDPE.
[0024] Vários níveis de incorporação de monômero de etileno e comonômero de a-olefina são contemplados para o polímero à base de etileno. Por exemplo, o polímero à base de etileno pode incluir pelo menos 50% em mol de monômero de etileno, ou pelo menos 60% em mol de monômero de etileno, ou pelo menos 70% em mol de monômero de etileno ou pelo menos 80% em mol de monômero de etileno, ou pelo menos 90% em mol de monômero de etileno. Por outro lado, o polímero à base de etileno pode compreender menos do que 50% em mol do comonômero dea-olefina. Em modalidades adicionais, o polímero à base de etileno pode compreender de 1 a 40% em mol do comonômero de a-olefina, ou de 1 a 30% em mol do comonômero de a-olefina ou de 1 a 20% em mol do comonômero de a-olefina ou de 1 a 10% em mol do comonômero de a-olefina.
[0025] Várias quantidades do polímero à base de etileno são contempladas na formulação do filamento de turfa artificial. Em uma modalidade, a formulação compreende 80% em peso a 99% em peso de polímero à base de etileno. Em modalidades adicionais, a formulação pode compreender 85 a 99% em peso, 90 a 99% em peso ou 90 a 95% em peso do polímero à base de etileno.
[0026] Em outras modalidades, o polímero à base de etileno pode ser uma mescla de polímeros à base de etileno, por exemplo, LLDPE, HDPE, LDPE, ou pode ser uma mescla de polímero à base de etileno e outro polímero, tal como poliamida, polímero à base de propileno, poliéster, etileno vinil acetato (EVA), etileno vinil álcool (EVOH), etileno ácido acrílico (EAA) e etileno anidrido maleico (EMA).
[0027] Além disso, a formulação de turfa artificial também inclui um ou mais componentes de PDMS para auxiliar no controle de atrito da turfa artificial. Como afirmado acima, o componente de PDMS da turfa artificial pode ter um Mn de 10.000 g/mol a 500.000 g/mol.
[0028] Em uma ou mais modalidades, os componentes de PDMS podem compreender um componente de PDMS de peso molecular ultra-alto (UHMW), um componente de PDMS de peso molecular alto (HMW) ou uma mescla de ambos. O componente de PDMS UHMW tem um Mn maior do que o componente de PDMS HMW. Em modalidades específicas, os componentes de PDMS podem compreender uma mescla de um componente de PDMS UHMW e o componente de PDMS HMW.
[0029] Em uma ou mais modalidades, o componente de PDMS UHMW pode compreender um Mn de 150.000 a 450.000 g/mol, ou de
200.000 a 400.000 g/mol, ou de 250.000 a 350.000 g/mol. O PDMS HMW compreende um Mn de 10.000 a 100.000 g/mol, ou de 10.000 a 50.000 g/mol, ou de 10.000 a 25.000 g/mol, ou de 10.000 a 20.000 g/mol.
[0030] Além disso, os componentes de PDMS podem compreender siloxano mesclado com um carreador de poliolefina, por exemplo, um componente de PDMS de lote mestre. A adição do componente PDMS pode ser feita via lote mestre durante a extrusão ou pré-composta em um produto totalmente formulado antes da extrusão. Em uma modalidade, o carreador de poliolefina compreende um polímero à base de etileno, por exemplo, LLDPE ou LDPE. Alternativamente, o carreador pode incluir outras poliolefinas, como polímero à base de propileno. Além disso, outros componentes, como poliamida, podem ser usados no carreador.
[0031] Várias quantidades dos componentes de PDMS são contempladas na formulação de filamento de turfa artificial. Em uma ou mais modalidades, a formulação pode compreender 1 a 20% em peso, 3 a 15% em peso, 5 a 15% em peso ou 5 a 10% em peso dos um ou mais componentes de PDMS. A quantidade do componente PDMS pode ser modificada para adaptar o desempenho de atrito do fio.
[0032] Em modalidades específicas que utilizam o componente de PDMS UHMVW, a formulação pode incluir 0,5 a 10% em peso, ou 0,5 a 5% em peso, ou 0,5 a 2,5% em peso, do componente de PDMS UHMW. Quando adicionado como um lote mestre, o lote mestre pode 1 a 99% em peso, ou de 25 a 50% em peso, ou de 40 a 60% em peso, ou 50% em peso do componente de PDMS UHMW.
[0033] Em modalidades específicas que utilizam o componente de PDMS HMVW, a formulação pode incluir 0,5 a 10% em peso, ou 0,5 a 5% em peso, ou 0,5 a 2,5% em peso do componente de PDMS HMW. Quando adicionado como um lote mestre, o lote mestre pode 1 a 99% em peso, ou de 10 a 40% em peso, ou de 20 a 40% em peso, ou 25% em peso de PDMS HMW.
[0034] Em modalidades em que os componentes de PDMS são uma mescla de componentes de PDMS HMW e PDMS UHMW, várias quantidades de cada componente são contempladas dentro do componente de PDMS geral. Em uma ou modalidades, a mescla de PDMS pode compreender de 10 a 90% em peso, de 25 a 75% em peso, ou de 50 a 75% em peso, do componente de PDMS HMW. Por outro lado, a mescla de PDMS pode compreender de 10 a 90% em peso, ou de 25 a 75% em peso, ou de 25 a 50% em peso, do componente de PDMS UHMW.
[0035] Opcionalmente, os filamentos podem incluir ainda um ou mais aditivos. Exemplos não limitativos de aditivos adequados incluem antioxidantes, pigmentos, corantes, estabilizadores de UV, absorvedores de UV, agentes de cura, coagentes de reticulação, reforçadores e retardantes, auxiliares de processamento, cargas, agentes de acoplamento, absorvedores ou estabilizadores de ultravioleta, agentes antiestáticos, agentes de nucleação, agentes de deslizamento, plastificantes, lubrificantes, agentes de controle de viscosidade, acentuadores de pegajosidade, agentes antibloqueio, tensoativos, óleos extensores, sequestrantes de ácidos e desativadores de metais. Em uma modalidade, o corante, como verde SICOLENTY 85-125345 (disponível junto à BASF), pode ser adicionado em uma quantidade inferior a cerca de 10% em peso, inferior a cerca de 8% em peso, inferior a cerca de 6% em peso ou ainda inferior a cerca de 4% em peso. Em outra modalidade, um auxiliar de processamento, como ARX-741 (disponível junto à Argus), pode ser adicionado em uma quantidade inferior a cerca de 2% em peso, inferior a cerca de 1,5% em peso, ou mesmo inferior a cerca de 1% em peso. Os aditivos podem ser usados em quantidades que estão na faixa de cerca de 0,001% em peso a mais de cerca de 10% em peso, com base no peso da formulação.
[0036] Referindo-se à Figura 1, o campo de turfa artificial 100 compreende um suporte primário 105 que tem um lado superior 110 e um lado inferior 115; e pelo menos um filamento de turfa artificial 120. Como mostrado, o pelo menos um filamento de turfa artificial 120 é afixado ao suporte primário 105 de tal modo que o pelo menos um filamento de turfa artificial 120 forneça uma face tufada que se estende para fora do lado superior 110 do suporte primário 105.
[0037] Como usado aqui, “afixar, “afixado” ou “afixação” inclui, mas não está limitado a, acoplamento, fixação, conexão, preensão, junção, ligação ou vinculação de um objeto a outro objeto através de um relacionamento direto ou indireto. A face tufada estende-se a partir do lado superior do suporte primário, e pode ter um desenho de pilha cortada, onde os laços de filamento de turfa artificial podem ser cortados, quer durante a formação da turfa ou depois, para produzir uma pilha de extremidades de filamento de turfa artificial únicas em vez de laços.
[0038] Referindo-se novamente à Figura 1, o campo de turfa artificial 100 pode ainda compreender um suporte secundário 130 ligado a pelo menos uma parte do lado inferior 115 do suporte primário 105 de tal modo que o pelo menos um filamento de turfa artificial 120 seja afixado no lugar ao lado inferior 115 do suporte primário 105.
[0039] Em modalidades alternativas, o filamento de turfa artificial 120 pode ter uma estrutura de fio de multicamadas de multicamadas, onde a camada externa compreende a formulação descrita acima para controlar o atrito e a camada interna compreende resina de turfa padrão. À resina de turfa padrão pode incluir poliolefinas, poliamidas, poliésteres ou combinações dos mesmos.
[0040] O suporte primário 105 podem incluir, mas não está limitado a, panos ou mantas fibrosas tecidas, de malha, ou não tecidas feitos de uma ou mais fibras ou fios naturais ou sintéticas, tais como polipropileno, polietileno, poliamidas, poliésteres e raiom. O suporte secundário 130 pode compreender poliuretano (incluindo, por exemplo, poliuretano fornecido sob o nome ENFORCER'TY“ ou ENHANCER'Y disponível junto à The Dow Chemical Company) ou materiais à base de látex, tais como látex de estireno-butadieno ou acrilatos.
[0041] O suporte primário 105 e/ou o suporte secundário 130 podem ter aberturas através das quais a umidade pode passar. As aberturas podem ser geralmente de configuração anular e estão espalhadas pelo suporte primário e/ou pelo suporte secundário. Evidentemente, deve ser entendido que pode haver qualquer número de aberturas, e o tamanho, forma e localização das aberturas podem variar dependendo das características desejadas do campo de turfa artificial.
[0042] O campo de turfa artificial 100 pode ser produzido ao fornecer pelo menos um filamento de turfa artificial, conforme descrito no presente documento, e afixar o pelo menos um filamento de turfa artificial a um suporte primário de tal modo que pelo menos um filamento de turfa artificial forneça uma face turfada que se estende exteriormente a partir de um lado superior do suporte primário. O campo de turfa artificial pode ainda ser produzido por ligação de um suporte secundário a pelo menos uma parte do lado inferior do suporte primário de tal modo que o pelo menos um filamento de turfa artificial seja afixado no lugar ao lado inferior do suporte primário.
[0043] O campo de turfa artificia 100 pode compreender, opcionalmente, uma camada de absorção de choques por baixo do suporte secundário do campo de turfa artificial. A camada de absorção de choques pode ser produzida a partir de poliuretano, plástico de espuma de PVC ou plástico de espuma de poliuretano, uma borracha, uma espuma de polietileno reticulado de células fechadas, uma almofada de poliuretano que tem espaços vazios, espumas de elastômero de cloreto de polivinila, polietileno, poliuretano e/ou polipropileno. Exemplos não limitativos de uma camada de absorção de choques são os sistemas de poliuretano esportivo DOWGO ENFORCER'Y e os sistemas de poliuretano esportivo DOWO ENHANCERTY,
[0044] O campo de turfa artificia 100 pode compreender, opcionalmente, um material de preenchimento. Os materiais de preenchimento adequados incluem, mas não estão limitados a, misturas de partículas de borracha granulada como SBR (borracha de estireno butadieno) reciclada de pneus de automóveis, EPDM (monômero de etileno-propileno- dieno), outras borrachas vulcanizadas ou borracha reciclada de correias, elastômeros termoplásticos (TPEs) e vulcanizados termoplásticos (TPVs).
[0045] O campo de turfa artificia 100 pode compreender, opcionalmente, um sistema de drenagem. O sistema de drenagem permite que a água seja removida do campo de turfa artificial e impede que o campo se torne saturado com água. Exemplos não limitativos de sistemas de drenagem incluem sistemas de drenagem baseados em pedras, EXCELDRAINTY Sheet 100, EXCELDRAIN'TY Sheet 200 e EXCELDRAIN'Y" EX- T STRIP (disponíveis junto à American Wick Drain Corp., Monroe, N.C.).
[0046] Da mesma forma, outras modalidades se referem a métodos para fabricar uma turfa artificial. Os filamentos de turfa artificial descritos no presente documento podem ser produzidos com o uso de qualquer processo adequado para a produção de filamentos de turfa artificial a partir das formulações descritas acima.
[0047] Os presentes filamentos de turfa artificial podem ser produzidos por extrusão, especificamente com a mistura do polímero à base de etileno e um ou mais componentes de PDMS. As extrusoras de filamentos de turfa artificial adequadas podem ser equipadas com um único parafuso de uso geral e uma bomba de fusão ("bomba de engrenagem" ou "bomba de fusão") para controlar com precisão a consistência do fluxo de volume do polímero para dentro da matriz. Matrizes de filamentos de turfa artificial podem ter múltiplos orifícios únicos para os filamentos individuais distribuídos sobre uma placa giratória circular ou retangular. A forma dos orifícios corresponde ao perfil de corte transversal de filamento desejado, incluindo, por exemplo, retangular, osso de cão, em forma de v e chapéu mexicano. Uma placa giratória padrão tem de 50 a 160 orifícios de dimensões específicas. As linhas podem ter taxas de saída de 150 kg/h a 350 kg/h.
[0048] Os filamentos de turfa artificial podem ser extrudados para um banho de água com uma distância de banho de matriz para água de 16 a 40 mm. Barras-guia revestidas na água redirecionam os filamentos em direção ao primeiro conjunto de rolamentos de remoção. A velocidade linear deste primeiro conjunto de rolamentos de remoção pode variar de 15 a 70 m/min. O primeiro conjunto de rolamentos de remoção pode ser aquecido e usado para preaquecer os filamentos após o banho de água e antes de entrar no forno de estiramento. O forno de estiramento pode ser um forno de ar ou banho de água aquecido. Os filamentos podem ser estirados no forno de estiramento até uma razão predeterminada de estiramento. Em algumas modalidades, a razão de estiramento é pelo menos 4. Em outras modalidades, a razão de estiramento é de pelo menos 4,5, 4,8, 5,0, 5,2 ou 5,5. A razão de estiramento é a razão entre a velocidade do segundo conjunto de rolamentos de remoção após o forno de estiramento e a velocidade do primeiro conjunto de rolamentos de remoção antes do forno de estiramento. O segundo conjunto de rolamentos de remoção pode ser operado a uma velocidade diferente (superior ou inferior) do que o primeiro conjunto de rolamentos.
[0049] Após os filamentos terem passado através do segundo conjunto de rolamentos de remoção, os mesmos são, em seguida, puxados através de um conjunto de três fornos de recozimento. Os três fornos de recozimento podem ser um forno de ar quente com fluxo de ar quente em simultâneo ou em contracorrente, que pode ser operado de 50 a 150 ºC, ou um forno de água quente, em que os filamentos são orientados a temperaturas de 50 a 98 “C. Na saída do primeiro forno de recozimento, os filamentos são passados para um terceiro conjunto de rolamentos que podem ser operados a uma velocidade diferente (superior ou inferior) àquela do segundo conjunto de rolamentos. A taxa de velocidade linear do terceiro conjunto de rolamentos localizado após o forno para o segundo conjunto de rolamentos localizado na frente do forno pode ser denominada como uma razão de estiramento ou relaxamento. Na saída do segundo forno de recozimento, os filamentos são passados para um quarto conjunto de rolamentos que podem ser operados a uma velocidade diferente (superior ou inferior) àquela do segundo conjunto de rolamentos. Na saída do terceiro forno de recozimento, os filamentos são passados para um quinto conjunto de rolamentos que podem ser operados a uma velocidade diferente (superior ou inferior) àquela do segundo conjunto de rolamentos.
[0050] O filamento de turfa artifiia pode opcionalmente ainda ser submetido a processamento pós-extrusão (por exemplo, recozimento, corte, etc.).
[0051] Os presentes filamentos de turfa artificial podem ser definidos por várias propriedades. Em algumas modalidades aqui, os filamentos de turfa artificial podem apresentar um encolhimento inferior a 6,0%. Todos os valores individuais e subfaixas inferiores a 6,0% estão incluídos e divulgados no presente documento. Por exemplo, em algumas modalidades, os filamentos de turfa artificial podem apresentar um encolhimento inferior a 5,8, 5,5%, 5,3%, 5,2%, 5,0% ou inferior. Em ainda outras modalidades aqui, o filamento de turfa artificial pode exibir um alongamento de pelo menos 50%.
[0052] Os seguintes métodos de teste foram usados no presente pedido, incluindo os Exemplos que se seguem.
[0053] A densidade é medida de acordo com ASTM D792, e é expressa em gramas por centímetro cúbico (g/cm? ou g/cc).
[0054] O índice de fusão, ou l2, é medido de acordo com ASTM D1238 a 190 ºC e 2,16 kg, e é relatado em gramas eluídas durante minutos. O índice de fusão, ou l10, é medido de acordo com ASTM D1238 a 190 ºC, 10 kg.
[0055] O encolhimento dos filamentos é medido cortando 50 metros de filamento com um tamanho de 2.000 dtex e introduzindo em um forno de ar quente a 90 ºC durante 2 minutos. O encolhimento térmico é expresso como a porcentagem de redução do comprimento antes e depois do tratamento térmico: Encolhimento térmico = (comprimento antes - comprimento depois)/comprimento antes *100%.
[0056] A tenacidade é determinada usando um testador de tração Zwick, operando em um comprimento de 250 mm do monofilamento, e usando uma velocidade de extensão de 250 mm/minuto até que o filamento se quebre. A tenacidade (em cN/dtex) é o estresse de tração (em CN) na ruptura dividida pelo peso linear (em dtex). O alongamento é a deformação na ruptura.
[0057] Para o teste de ondulação da ponta, o fio é cortado e levado ao forno a 90 ºC durante 5 minutos. A forma dos filamentos é observada visualmente após o tratamento térmico e classificada de 1 (melhor) a 4 (pior).
[0058] O teste de atrito da pele é realizado em uma máquina de atrito desenvolvida pela LABOSPORT. Durante o teste, uma ferramenta de atrito instrumentada é movida sobre a amostra do sistema de turfa a ser testada. A massa e a velocidade linear da ferramenta são definidas e controladas. A ferramenta deslizante tem uma massa de 75 kg e está deslizando em diferentes velocidades predefinidas na superfície: essas condições são consideradas representativas de um atleta correndo caindo na superfície esportiva. A temperatura gerada pela ferramenta de atrito é registrada durante o movimento e as amostras são caracterizadas por sua temperatura de pico gerada pelo atrito. O objetivo do teste é ser um teste comparativo. A ferramenta de teste usada para o atrito não é representativa da pele humana real. O aumento da temperatura durante o atrito é medido, não a abrasão mecânica de uma pele. As amostras são comparadas com base no aumento da temperatura durante o atrito. Os mesmos não são comparados com base na "abrasão mecânica da pele".
[0059] O teste de rolamento da bola foi medido de acordo com o padrão FIFA (FIFA Test Method 17 em FIFA Handbook of Test Methods, 2015). Uma bola é rolada por uma rampa e passa por dois conjuntos de portas de cronometragem que calculam a velocidade da bola sobre uma superfície conhecida. A velocidade inicial é registrada na porta de temporização 1 e a velocidade final na porta de temporização 2 usando a relação entre tempo e distância (velocidade = distância/tempo). Cálculos específicos para obter o lançamento final da bola são descritos no FIFA Handbook of Test Methods, edição de outubro de 2015.
[0060] O sistema de Cromatografia de Permeação em Gel (GPC) consiste em um cromatógrafo de alta temperatura Waters (Milford, Mass) 150C (outros instrumentos GPC de alta temperatura adequados incluem Modelo 210 e Modelo 220 da Polymer Laboratories (Shropshire, Reino Unido)) equipados com um refratômetro diferencial de bordo (RI) (outros detectores de concentração adequados podem incluir um detector de infravermelho IR4 da Polymer ChAR (Valência, Espanha)). A coleta de dados é realizada com o uso de software Viscotek TriSEC, Versão 3, e um Viscotek Data Manager DM400 de 4 canais. O sistema também é equipado com um dispositivo de desgaseificação de solventes em linha de Polymer Laboratories (Shropshire, Reino Unido).
[0061] Podem ser usadas colunas adequadas de GPC de alta temperatura, tais como quatro colunas de 13 mícrons Shodex HT803 de 30 cm de comprimento ou quatro colunas Polymer Labs de 30 cm de aglomerado de tamanho de poro misturado de 20 mícrons (MixA LS, Polymer Labs). O compartimento de carrossel da amostra é operado a 140 ºCeo compartimento da coluna é operado a 150 ºC. As amostras foram preparadas a uma concentração de 0,1 grama de polímero em 50 mililitros de solvente. O solvente cromatográfico e o solvente de preparação de amostra continham 200 ppm de hidroxitolueno butilado (BHT). Ambos os solventes são pulverizados com nitrogênio. As amostras de polietileno são suavemente agitadas a 160 ºC durante quatro horas. O volume de injeção é de 200 microlitros. A taxa de fluxo através da GPC é definida em 1 ml/minuto.
[0062] O conjunto de colunas de GPC foi calibrado executando-se 21 padrões estreitos de poliestireno de distribuição de peso molecular. O peso molecular (Mw) das faixas padrão de 580 a 8.400.000 e os padrões estão contidos em 6 misturas de “coquetel”. Cada mistura padrão tem pelo menos uma década de separação entre pesos moleculares individuais. As misturas padrão são adquiridas junto à Polymer Laboratories. Os padrões de poliestireno foram preparados a 0,025 g em 50 ml de solvente para pesos moleculares iguais ou superiores a 1.000.000 e 0,05 g em 50 ml de solvente para pesos moleculares inferiores a 1.000.000. Os padrões de poliestireno foram dissolvidos a 80 ºC, com agitação suave durante 30 minutos. A misturas de padrões estreitos são executadas primeiramente e em ordem decrescente de componente de peso molecular mais alto para minimizar a degradação. Os pesos moleculares de pico padrão de poliestireno são convertidos em pesos moleculares de polietileno com o uso da seguinte Equação (conforme descrito em Williams e Ward, J. Polym. Sci., Polym. Letters, 6, 621 (1968)): Mpotietiteno = A X (Mpotiestireno)º,
[0063] em que M é o peso molecular de polietileno ou poliestireno (conforme marcado), e B é igual a 1,0. É do conhecimento dos versados na técnica que A pode estar na faixa de cerca de 0,38 a cerca de 0,44 e é determinado no momento da calibração usando um amplo padrão de polietileno. O uso desse método de calibragem de polietileno para obter valores de peso molecular, tais como a distribuição de peso molecular (MWD ou Mw/Mr), e estatísticas relacionadas (geralmente se refere a resultados de GPC ou cc- GPC convencionais), é definido no presente documento como o método modificado de Williams e Ward.
[0064] Os seguintes exemplos conduzidos ilustram uma ou mais das características da presente divulgação. Os exemplos da presente invenção demonstram o controle de atrito aprimorado produzido pelas presentes formulações dos filamentos de turfa artificial. Os componentes de polímero usados nos Exemplos são fornecidos como segue.
[0065] O componente de PDMS UHMW foi MB50- 613, um lote mestre de PDMS UHMW que compreende 50% em peso de goma de silicone com um Mn = 300.000 g/mol em um carreador DOWLEXTY 2035G LLDPE. O DOWLEX'Y 2035G tem uma densidade = 0,919 g/cm? e índice de fusão |2 = 6,0 g/10 min. O lote mestre MB50-613 é produzido pela Dow Chemical Company, Midland, MI.
[0066] O componente de PDMS HMW foi MB25-502, um lote mestre de PDMS HMW que contém 25% em peso de teor de siloxano e Mn = 17.000 g/mol, disperso em um carreador de LDPE que tem um l2 de 8 g/10 min. O lote mestre MB25-502 é produzido pela Dow Chemical Company, Midland, MI.
[0067] O polínero à base de etileno foi um copolímero de etileno-hexeno preparado através do processo de polimerização de solução na presença de um sistema catalisador que compreende um complexo de metal de um ariloxiéter polivalente com um índice de fusão (12) de aproximadamente 3,2 g/10 minutos, um l1/l2 de 6,5 e uma densidade de aproximadamente 0,918 g/cm?. Especificamente, a polimerização de solução ocorre em um sistema de reator de circuito único, conforme descrito na Patente US 5.977.251 na presença de um sistema catalisador que compreende um procatalisador representado pela seguinte fórmula: > Ç Me pe
[0068] As condições de polimerização para Oo polímero à base de etileno de exemplo são relatadas nas Tabelas 1 e 2. Com referência às Tabelas 1 e 2, o TEA é trietilalumínio e o PETROSOL D 100/120 é um solvente comercialmente disponível junto à CEPSA (Compahia Espahola de Petróleos, SAU, Madri, Espanha).
[0069] As condições de polimerização para Oo exemplo de polímero à base de etileno são apresentadas nas Tabelas 1 e 2. As propriedades de GPC do polímero à base de etileno produzido são fornecidas na Tabela 3. TABELA 1
7. ALIMENTAÇÃO DE REATOR Razão de fluxo de alimentação de solvente/etileno do reator Tipo de Solvente Usado LP PETROSOL D 100/120 Razão de fluxo de alimentação de comonômero/etileno do reator 0,257 Razão de fluxo de alimentação de hidrogênio fresco/etileno do reator poa Temperatura de Controle de Reator Pressão do reator (manômetro) e e “É Conversão de Etileno de Reator RN TABELA 2 [o T PPolíimeroà base de etileno
3. CATALISADOR Lo Razão de alimentação molar do catalisador/cocatalisador-1 do reator 3,0 amina bis(alquil de sebo Tipo de Cocatalisador-1 do Reator hidrogenado)metila, tetracis(pentafluorofenil)borato(1-) Razão Molar do Cocatalisador- 2/Catalisador do Reator 33 Tipo de Cocatalisador-2 do Reator
TABELA 3 RN Me (gimon | Me (gimon | Me (gimo)) Polímero à base de| 34390 75.000 136.000 — |2,19 etileno
[0070] As formulações de amostra são mostradas na Tabela 4. Todas as amostras foram ponderadas para incluir 5% de lote mestre de cores (Sicolen 95-133805 da BASF) e 1% de auxiliar de processamento (ARX 741).
TABELA 4 fo pegas META ES (% em peso) (% em peso) |(% em peso) |(% em peso) [exempo comparamo cen joao q jexemplo inventivo 1 tg fase as [exemplo menvozaea fa de e e j exemplo inventivo a a) for Bs
[0071] Para fazer os filamentos de turfa artificial, as formulações mencionadas acima foram extrudadas em uma linha de extrusão de monofilamento compacto na Oerlikon Barmag (Chemnitz, Alemanha). Fios de alvo 2.000 dtex foram produzidos. A Tabela 5 resume as condições de processamento.
TABELA 5 estiramento | relaxamento | razão Tfusão | TWB | forno 2 | forno 3 | forno4 total total geral re) rey |re) re) re) ESEC E Er TE
FE EEE E FPS nr E
[0072] Os resultados das propriedades de filamento são fornecidos na Tabela 6. TABELA 6 Velocidade Nenacidade da Linha Ten“Alo Ondulação da Encolhimento, % Alongamento, % .
minina eN/dtex (1EX vs CE), % | Ponta EE Es TE e Ps a a
EE EEE FF FE EF EE Te e e Pe re a e a
[0073] Como mostrado na Tabela 6, a adição de PDMS HMW melhorou as propriedades do filamento em relação ao exemplo comparativo CE1, reduzindo o encolhimento e oferecendo uma janela de recozimento mais ampla. Isso significa que o processo de extrusão do monofilamento pode ser operado em velocidades de linha mais altas, sem ser limitado pelo encolhimento excessivo dos filamentos durante o processo de formação de tufa. Portanto, os exemplos inventivos permitiram uma janela de operação de aumento para a fabricação de filamentos.
[0074] As propriedades de tração dos filamentos, como tenacidade e alongamento, foram mantidas ou melhoradas para os exemplos inventivos (IE1 a IE4). Exemplo IE4, que é uma combinação dos dois lotes mestres PDMS UHMW e HMW, entregou excelente desempenho de encolhimento e melhor tenacidade e alongamento do que o polímero à base de etileno sozinho (CE1).
[0075] O teste de atrito de pele foi realizado em Labosport. O teste é considerado representativo de um modo de queda de um atleta sobre uma superfície de campo de turfa. Os resultados são mostrados na Tabela 7 abaixo. Os exemplos inventivos que contêm PDMS mostraram uma redução de temperatura entre 10 e 20 ºC em velocidades baixas e cerca de 10 ºC em velocidades mais altas. O IE4, que incluiu uma combinação dos componentes de PDMS UHMW e HMW, mostrou uma redução significativa da temperatura em toda a faixa de velocidade.
TABELA 7 Vetocidade eee es e 0Ssms [714 62,3 52,8 83,4 75,1 100,0
[0076] O teste do rolamento da bola também foi realizado no Labosport. Neste teste, uma bola foi lançada horizontalmente de forma controlada e a distância até a parada é registrada. Três repetições foram feitas e a média é calculada. O alcance exigido pelo FIFA Quality Pro para o rolamento da bola é de 4 a 8 metros de rolamento.
TABELA 8 menso = Metros de rolamento, m
[0077] Conforme mostrado na Tabela 8 acima, pode- se observar que o IE4 apresentou uma rolagem da bola significativamente maior em relação ao exemplo comparativo (CE1), mesmo até ficando acima do requisito máximo para FIFA Quality PRO. Isso significa que a formulação pode fornecer benefícios na economia de água em alguns esportes como o hóquei, onde a água é usada para melhorar o rolamento da bola.
[0078] Embora modalidades particulares da presente divulgação tenham sido ilustradas e descritas, seria óbvio para os versados na técnica que várias outras alterações e modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito e escopo da invenção. Portanto, pretende-se cobrir nas reivindicações anexas todas essas alterações e modificações que estão dentro do escopo desta divulgação.
Claims (13)
1. —Filamento de turfa artificial caracterizado pelo fato de que é formado a partir de uma formulação que compreende: um polímero à base de etileno que tem uma densidade de 0,900 g/cm? a 0,955 g/cm? e um índice de fusão (l2) de 0,1 g/10 min a 20 g/10 min conforme medido de acordo com ASTM D1238 (a 190C,2,16kg), e um ou mais componentes de polidimetilsiloxano (PDMS) com um peso molecular numérico médio (Mn) de 10.000 g/mol a 500.000 g/mol, em que o Mn é medido por Cromatografia de Permeação em Gel (GPC).
2. Filamento de turfa artificial, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a formulação compreende 80% em peso a 99% em peso, com base no peso total da formulação, do polímero à base de etileno.
3. —Filamento de turfa artificial, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a formulação compreende em que a formulação compreende de 1 a 20% em peso dos um ou mais componentes de PDMS.
4. —Filamento de turfa artificial, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o polímero à base de etileno tem uma distribuição de peso molecular (MWD) de 2,0 a 8,0, em que MWD = MwMr, em que Mw é o peso molecular ponderal médio e Mn é o peso molecular numérico médio, Mn e Mw sendo ambos medidos por GPC.
5. —Filamento de turfa artificial, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que os um ou mais componentes de PDMS são uma mescla de um componente de PDMS de peso molecular ultra-alto (UHMW) e um componente de PDMS de peso molecular alto (HMW), em que o componente de PDMS UHMW tem um Mn que é maior do que o componente de PDMS HMW.
6. Filamento de turfa artificial, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o componente de PDMS UHMW compreende um Mn de 200.000 a 400.000 g/mol.
7. Filamento de turfa artificial, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o componente de PDMS UHMW compreende de 40 a 60% em peso de siloxano.
8. —Filamento de turfa artificial, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende um componente de PDMS HMW que compreende um Mn de 10.000 a 100.000 glmol.
9. —Filamento de turfa artificial, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que o componente de PDMS HMW compreende de 20 a 40% em peso de siloxano.
10. Filamento de turfa artificial, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os um ou mais componentes de PDMS compreendem siloxano mesclado com um carreador de poliolefina.
11. Filamento de turfa artificial, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o carreador de poliolefina compreende um polímero à base de etileno.
12. Turfa artificial caracterizada pelo fato de que compreende: um suporte primário que tem um lado superior e um lado inferior; e pelo menos um filamento de turfa artificial, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o pelo menos um filamento de turfa artificial é afixado ao suporte primário de tal modo que o pelo menos um filamento de turfa artificial forneça uma face de turfa que se estende para fora do lado superior do suporte primário.
13. Turfa artificial, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a turfa artificial ainda compreende um suporte secundário ligado a pelo menos uma parte do lado inferior do suporte primário de modo que o pelo menos um filamento de turfa artificial seja fixado no lugar ao lado inferior do suporte primário.
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