ES2940638T3 - Fibra de césped artificial con un revestimiento no circular - Google Patents

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Dirk Sander
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Abstract

Una fibra de césped artificial (604) que comprende al menos un monofilamento (100), comprendiendo cada monofilamento un núcleo cilíndrico (110) y un revestimiento (102). El núcleo comprende un polímero de núcleo (112) y regiones filiformes (400) formadas por un polímero de hilo (202) e incrustadas en el polímero de núcleo. El revestimiento está formado por un polímero de revestimiento que rodea el núcleo. Tiene un perfil no circular y es miscible con el polímero del núcleo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Fibra de césped artificial con un revestimiento no circular
Campo de la invención
La invención se refiere a fibras sintéticas y, más específicamente, a fibras de césped artificial que se asemejan a briznas de hierba. La invención se refiere además a césped artificial, también denominado césped sintético.
Antecedentes y técnica relacionada
Los céspedes artificiales son una clase de textiles para suelos a base de polímeros que imitan la hierba natural en su apariencia visual y propiedades físicas. Normalmente se fabrican a partir de fibras sintéticas que se fijan a un fondo de alfombra sintético. Las fibras sintéticas imitan las briznas de hierba natural y están formadas por uno o más monofilamentos extruidos. Por el estado de la técnica se conocen monofilamentos monocomponente o bicomponente para su uso como materiales básicos para la producción de fibras de césped artificial.
Las fibras de césped artificial de alta calidad deberían reproducir fielmente el comportamiento cualitativo (por ejemplo, apariencia visual, comportamiento de humectación) de la hierba natural. Una demanda importante a este respecto es la resiliencia, con la capacidad del pelo para recuperarse de la compresión tal como suele ocurrir durante el uso del césped artificial, por ejemplo, después de ser pisoteado por jugadores de un juego de pelota. Para ello, las fibras de césped artificial monocomponente se fabrican a partir de polímeros tales como la poliamida que proporcionan suficiente rigidez mecánica y elasticidad.
Además, las fibras de césped artificial de alta calidad deberían cumplir el requisito de proporcionar una superficie exterior blanda y elástica para lograr una mayor semejanza con las hojas de hierba natural y reducir el riesgo de lesiones que pueden ocurrir por el contacto del cuerpo a alta velocidad con las fibras de césped artificial. Esto se puede lograr envolviendo o revistiendo una fibra de núcleo resiliente como una pieza semiacabada con una capa de un material sintético apropiado, tal como el polietileno. Una tecnología de fabricación más sofisticada es la coextrusión, donde los materiales de la fibra de núcleo y el revestimiento elástico se unen en una fase fluida. A medida que las altas fuerzas mecánicas y las duras condiciones ambientales actúan sobre un césped artificial, el revestimiento de la fibra bicomponente puede desgastarse o la cohesión entre el núcleo y el revestimiento puede perderse debido a una delaminación o un empalme. Se ha propuesto una tecnología de coextrusión que aborda este inconveniente en el documento DE 10307174 A1, donde se divulga un monofilamento multicapa con un tercer componente polimérico que interconecta el núcleo y el revestimiento para aumentar la cohesión.
La publicación "Design and Characterization of a Bicomponent Melt-Spun Fiber Optimized for Artificial Turf Applications" por R. Hufenus et al., Macromol. Mater. Eng. 298: 653-663, https://doi.org/10.1002/mame.201200088, XP055037082, divulga resultados de un estudio comparativo de fibras de césped artificial bicomponente con diferentes secciones transversales, algunas de las cuales comprenden un núcleo cilíndrico rodeado por un revestimiento con un perfil no circular.
El documento US 5 879 801 A divulga fibras multicomponente que comprenden una capa límite entre dominios, interpuesta entre distintos dominios formados por polímeros incompatibles para minimizar la separación de los dominios en su límite interfacial, estando formada la capa límite entre dominios por una mezcla heterogénea de los polímeros que forman los respectivos dominios adyacentes entre los cuales está interpuesta la capa límite.
El documento EP 3235930 A1 divulga un método para fabricar una fibra de césped artificial, comprendiendo el método crear una mezcla polimérica, siendo la mezcla polimérica al menos un sistema de dos fases, comprendiendo una primera de las fases un polímero LLDPE y un polímero LDPE, comprendiendo la segunda fase un polímero adicional que es inmiscible con la primera fase, formando el polímero adicional perlas de polímero dentro de la primera fase; comprendiendo además el método extruir la mezcla polimérica para obtener un monofilamento; enfriar rápidamente el monofilamento; recalentar el monofilamento; y estirar el monofilamento recalentado para conformar el monofilamento en la fibra de césped artificial.
Compendio de la invención
La invención proporciona fibras de césped artificial con propiedades biomiméticas mejoradas, así como césped artificial producido a partir de estas fibras de césped artificial.
En un aspecto, la invención se refiere a una fibra de césped artificial que comprende al menos un monofilamento, comprendiendo cada uno de los al menos un monofilamento un núcleo cilíndrico y un revestimiento, comprendiendo el núcleo un polímero de núcleo y zonas filiformes, que están formadas por un polímero de hilo y embutidas en el polímero de núcleo, rodeando el revestimiento el núcleo y teniendo el revestimiento un perfil no circular y estando formado el revestimiento por un polímero de revestimiento que es miscible con el polímero de núcleo.
En general, la estructura de núcleo-revestimiento puede tener la ventaja de que el núcleo se puede optimizar para proporcionar propiedades, tales como un cierto grado de elasticidad o rigidez, que son deseables para cada brizna de césped artificial en su conjunto, mientras que el revestimiento se puede diseñar con propiedades superficiales específicas, tales como blandura y apariencia visual. Particularmente, el núcleo puede comprender un polímero de núcleo y/o un polímero de hilo que proporcione suficiente rigidez a la fibra de césped artificial para lograr la resiliencia deseada de las briznas de césped artificial fabricadas a partir de estas fibras de césped artificial. Para el caso particular de que se seleccione un polímero de revestimiento blando y el polímero de núcleo sea el mismo polímero que el polímero de revestimiento, la resiliencia de la fibra de césped artificial surge solo de las zonas filiformes y el polímero de hilo debería elegirse en consecuencia.
La miscibilidad del polímero de núcleo y el polímero de revestimiento puede hacer innecesarios los materiales de interconexión adicionales para proporcionar una cantidad suficiente de cohesión entre el núcleo y el revestimiento. Durante la fabricación a partir de un estado fluido, el polímero de núcleo y el polímero de revestimiento pueden mezclarse entre sí, formando una zona de transición cuasimonolítica entre el núcleo y el revestimiento, que proporciona una estabilidad mecánica comparable a la de las fibras monocomponente.
El perfil no circular del revestimiento puede aumentar la relación superficie/masa para cada fibra de césped artificial en comparación con las fibras puramente cilíndricas circulares si se selecciona una geometría no circular adecuada. Un césped artificial fabricado a partir de estas fibras de césped artificial puede presentar así una cobertura mejorada por unidad de área, que convencionalmente se conseguiría fabricando el césped artificial con una mayor densidad de briznas. Según algunas realizaciones de la invención, la cobertura mejorada se puede lograr con un menor consumo de polímero, lo que puede dar como resultado costes de fabricación reducidos. Según algunas realizaciones, la fibra de césped artificial bicomponente acabada tiene un peso de hilo entre 1200 y 2300 dtex.
Cada monofilamento es una fibra polimérica cilíndrica, donde el término "cilíndrico" indica un cilindro recto general, es decir, que tiene su eje principal orientado perpendicularmente a su plano de base o sección transversal. Específicamente, cada fibra producida puede ser un cilindro no circular, es decir, que tenga una sección transversal no circular. Los ejemplos de una sección transversal no circular incluyen una elipse o un polígono. Se entiende que las secciones transversales del núcleo y el revestimiento pueden seleccionarse independientemente entre sí, y que el núcleo y el revestimiento pueden tener cada uno una sección transversal no circular. En un ejemplo no limitativo, un núcleo elíptico está rodeado por un revestimiento en forma de alubia. En otro ejemplo no limitativo, la fibra tiene un núcleo circular y un revestimiento con dos salientes que se extienden alejándose del núcleo con una longitud de al menos el diámetro del núcleo.
Según algunas realizaciones, el perfil de al menos uno de los salientes comprende una sección ondulada que abarca al menos el 60 % de un lado de dicho al menos un saliente. Una sección ondulada se entiende aquí como una parte del perfil de fibra que comprende un elemento repetitivo que es pequeño en comparación con las dimensiones totales de la fibra. Para el alcance de la presente invención, se considera que este es el caso si al menos dos instancias (es decir, una repetición) del elemento repetitivo están colocadas en cada uno de los al menos un saliente ondulado, y su amplitud, para cada uno de los al menos un saliente ondulado, no es más del 25 por ciento de un espesor máximo de dicho saliente.
La ondulación puede aumentar aun más la relación superficie/masa y, por lo tanto, contribuir a los beneficios mencionados anteriormente. Otro efecto ventajoso puede ser un aumento en la dispersión de luz difusa del césped artificial producido a partir de fibras de césped artificial con el perfil ondulado en comparación con fibras que tengan una superficie lisa. Además, la ondulación puede aumentar la resiliencia de la fibra. La ondulación también puede disminuir la adhesión de líquidos (por ejemplo, agua de lluvia) a la fibra proporcionando bordes de guía a las gotas, es decir, la ondulación puede aumentar la superficie de la fibra disminuyendo al mismo tiempo la superficie de contacto con el líquido. Por lo tanto, el césped artificial producido a partir de fibras de césped artificial con el perfil ondulado se puede producir de manera más eficiente y tener un tiempo de secado más corto durante el uso.
Según algunas realizaciones, la sección ondulada se extiende por un lado del perfil no circular y el perfil no circular no comprende más secciones onduladas aparte del lado ondulado. En un ejemplo, la fibra es de doble cara, comprendiendo una cara lisa (lado liso del perfil, por ejemplo, recto o cóncavo) y una cara acanalada (lado ondulado). Además de las ventajas generales de la ondulación antes mencionadas, una ondulación de un solo lado puede ser una aproximación más cercana a las estructuras de briznas que se encuentran en la hierba natural, lo que puede contribuir beneficiosamente a las propiedades de un césped artificial fabricado con tales fibras. En tal césped artificial, una parte de la cara acanalada de cada fibra puede salir a la superficie del césped en una distribución estocástica. Esto puede dar al césped una apariencia menos homogénea y apelmazada. Además, el uso de tal césped, por ejemplo, para actividades atléticas puede dar localmente a las briznas de hierba artificial una orientación definida, de modo que el área de contacto orientada se haga fácilmente distinguible de su entorno orientado estocásticamente.
Un "polímero de hilo" se entiende aquí como cualquier polímero que se pueda usar para formar zonas filiformes dentro del núcleo de un monofilamento bicomponente estirado de acuerdo con realizaciones de la invención. El polímero de hilo se elige preferiblemente de modo que presente una alta rigidez a la flexión después de ser estirado para obtener zonas filiformes como se describe en la presente memoria. La rigidez a la flexión puede ser lo suficientemente alta como para que no se necesiten medios adicionales para proporcionar el nivel deseado de resiliencia a una fibra de césped artificial fabricada a partir del monofilamento. En forma sólida, el polímero de hilo puede diferir del polímero de núcleo y/o del polímero de revestimiento con respecto a la rigidez, la polaridad y/o la densidad.
Un "polímero de núcleo" puede ser cualquier polímero que se pueda usar para embutir perlas o zonas filiformes de un polímero de hilo para formar el núcleo de un monofilamento de acuerdo con realizaciones de la invención. El polímero de núcleo preferiblemente no es miscible con el polímero de hilo, pero es al menos parcialmente miscible con el polímero de revestimiento. Si se elige una combinación inmiscible de polímero de hilo y polímero de núcleo, el polímero de núcleo se selecciona preferiblemente de manera que el polímero de hilo se pueda embutir en el polímero de núcleo usando un polímero compatibilizador que interconecte el polímero de hilo y el polímero de núcleo. Preferiblemente, se elige un polímero económico como polímero de núcleo, ya que se supone que forma la parte más grande del núcleo en masa y/o volumen.
La expresión "polímero de revestimiento" se usa aquí para referirse a cualquier polímero que pueda usarse para rodear una hebra de núcleo formada por un polímero de núcleo y un polímero de hilo para formar un monofilamento de acuerdo con realizaciones de la invención. El polímero de revestimiento debería ser miscible con el polímero de núcleo en estado fluido. El polímero de revestimiento se elige preferiblemente de modo que presente propiedades hápticas de blandura y lisura, ya que se supone que forma la capa exterior, o revestimiento, de una fibra de césped artificial de acuerdo con realizaciones de la invención. Además, un polímero de revestimiento preferido es adecuado para la coextrusión con un segundo componente formado por una mezcla de polímero de núcleo y polímero de hilo. Preferiblemente, el polímero de revestimiento es un polímero económico, ya que se supone que forma una parte muy importante de la masa o el volumen totales de un monofilamento de acuerdo con realizaciones de la invención.
El núcleo de la fibra de césped artificial, o la mezcla polimérica de núcleo a partir de la cual se forma el núcleo durante la fabricación, es al menos un sistema de dos fases que comprende el polímero de hilo, como una primera de las al menos dos fases, y el polímero de núcleo, como una segunda de las al menos dos fases. El polímero de hilo y el polímero de núcleo son dos polímeros químicamente diferentes. En cualquier caso, el polímero de núcleo y el polímero de revestimiento forman cada uno una fase, es decir, un volumen continuo macroscópico lleno de una pluralidad de moléculas del polímero respectivo. En consecuencia, cualesquiera perlas o zonas filiformes formadas a partir del polímero de hilo son fases macroscópicas embutidas en la fase de polímero de núcleo macroscópica. Más precisamente, la expresión "zona filiforme" no debe entenderse como una sola molécula de polímero estirada.
El polímero de núcleo y el polímero de revestimiento pueden ser polímeros diferentes o idénticos. Según algunas realizaciones, el polímero de núcleo y el polímero de revestimiento pueden ser formas diferentes del mismo polímero. Más particularmente, una opción preferida tanto para el polímero de núcleo como para el polímero de revestimiento es el polietileno. En una realización, el polímero de núcleo es polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) y el polímero de revestimiento es polietileno lineal de baja densidad (LLDPE, por sus siglas en inglés). En forma licuada, esta combinación puede presentar una alta miscibilidad entre sí, así como propiedades reológicas optimizadas para formar una unión firme entre el núcleo y el revestimiento por medio de coextrusión. Cuando se conforman en un monofilamento para producir una fibra de césped artificial de acuerdo con realizaciones de la invención, los dos polímeros solidificados pueden proporcionar ventajas adicionales: el HDPE es más denso y más rígido que el LLDPE, lo que puede aumentar la resiliencia de la fibra de césped artificial, mientras que el LLDPE es blando y resistente al desgaste, lo que puede reducir el riesgo de lesiones y aumentar la durabilidad.
La invención reconoce que un césped artificial puede tener propiedades técnicas y/o cualitativas ventajosas (tales como su apariencia visual o háptica o su comportamiento durante el uso deportivo) si las fibras que componen su pelo están dotadas de características biomiméticas, es decir, si imitan los componentes estructurales y/o las características de la hierba natural, en particular el contorno de una sección transversal normal de una brizna de hierba. En una realización, el perfil representa la sección transversal de una brizna de hierba del género Lolium.
Según algunas realizaciones, el revestimiento forma dos salientes que se extienden desde el núcleo en direcciones opuestas. Los dos salientes del revestimiento pueden dar a la fibra de césped artificial un mayor parecido con las briznas de hierba natural. Esto puede dar como resultado una apariencia más natural, así como características para el césped artificial que imiten las características físicas de un césped natural durante el uso de forma más realista.
Según algunas realizaciones, el perfil de al menos uno de los salientes comprende un lado cóncavo. En comparación con los salientes con lados rectos, esto puede reducir el área de la sección transversal de la fibra, aumentando al mismo tiempo ligeramente su perímetro. Por lo tanto, los salientes que comprenden un lado cóncavo pueden aumentar aun más la relación superficie/masa, con los efectos beneficiosos descritos anteriormente. Preferiblemente, la curvatura del lado cóncavo está limitada de tal manera que el espesor del al menos un saliente que se estrecha de manera cóncava sea el menor en el borde de la fibra, es decir, los salientes no deberían contener "cuellos de botella" que puedan reducir la estabilidad mecánica de la fibra.
Según algunas realizaciones, el revestimiento es un polímero hidrófobo. Esto puede producir un tiempo de secado más corto para el césped artificial resultante después de condiciones meteorológicas húmedas (por ejemplo, lluvia o rocío) o limpieza, lo que a su vez puede mejorar su aptitud para el juego.
Según algunas realizaciones, el revestimiento se une al núcleo mediante una capa de contacto, y la capa de contacto consiste en una mezcla del polímero de núcleo y el polímero de revestimiento. Durante la producción de la fibra de césped artificial, un polímero de núcleo y el polímero de revestimiento se calientan hasta un estado líquido. Cuando estos dos polímeros miscibles entren en contacto, se mezclarán entre sí en una zona de interconexión denominada en la presente memoria "capa de contacto". Cuando el precursor de monofilamento así formado se enfría, los dos polímeros se solidifican de modo que la capa de contacto forma una conexión sólida entre ambos componentes, que carece de cualquier superficie de contacto. La capa de contacto forma una estructura tridimensional que comprende una transición gradual de tipos de polímeros. En algunas realizaciones, la densidad numérica de las moléculas de polímero de núcleo disminuye gradualmente desde el núcleo hacia el exterior y la densidad numérica de las moléculas de polímero de revestimiento disminuye de forma análoga desde el revestimiento hacia el interior. En el caso especial de polímeros de núcleo y revestimiento idénticos, la densidad numérica de las moléculas de polímero permanece constante, mientras que solo la concentración de aditivos que pueden estar presentes en solo uno de los componentes interconectados forma un gradiente hacia el otro componente respectivo.
Por lo tanto, el núcleo y el revestimiento están conectados por un enlace de sustancia a sustancia formado por una mezcla polimérica que se mantiene unida por fuerzas intermoleculares que pueden ser más fuertes que las fuerzas puramente adhesivas que actúan a través de dos polímeros diferentes adyacentes, pero no entremezclados. Los dos polímeros se unen entre sí de forma similar a las fuerzas intermoleculares presentes en una fibra monocomponente. Por lo tanto, será menos probable que el esfuerzo de cizallamiento que se produce durante el uso de un césped artificial fabricado a partir de tales fibras delamine el revestimiento del núcleo. Por lo tanto, un césped artificial según algunas realizaciones de la invención puede presentar una resistencia al desgaste mejorada.
Una conexión más fuerte entre el núcleo y el revestimiento también puede contribuir de manera beneficiosa a los diferentes medios descritos en la presente memoria para aumentar la relación superficie/masa de las fibras de césped artificial según algunas realizaciones y/o el césped artificial según algunas realizaciones. Una fibra con una mayor superficie o relación superficie/masa puede ser más sensible a las fuerzas externas, un efecto que puede aumentar el riesgo de delaminación. Sin embargo, la capa de contacto según algunas realizaciones de la invención puede contrarrestar este efecto y, por lo tanto, permitir un aumento mayor en la relación superficie/masa de lo que sería posible sin ella.
Además, no se necesita ningún polímero compatibilizador para que el núcleo y el revestimiento entren en contacto cohesivo. Algunas realizaciones de la invención pueden lograr una cohesión igual o más fuerte entre el núcleo y el revestimiento que las fibras de césped artificial de tres componentes donde el tercer componente es un compatibilizador que interconecta el núcleo y el revestimiento. Por esta razón, la producción de fibras de césped artificial según algunas realizaciones de la invención también puede tener como resultado una configuración de producción simplificada, ya que solo deben ponerse en contacto dos componentes.
Según algunas realizaciones, el polímero de hilo es inmiscible con el polímero de núcleo, el núcleo comprende además un compatibilizador que rodea cada una de las zonas filiformes y que interconecta el polímero de hilo y el polímero de núcleo. El polímero de hilo, que es responsable de la resiliencia de la fibra de césped artificial, puede seleccionarse de una gama de materiales que aseguren un grado suficiente de rigidez sin tener en cuenta la miscibilidad con el polímero de núcleo. Por lo tanto, se puede usar ventajosamente un compatibilizador para estabilizar la emulsión de las perlas de polímero de hilo en el polímero de núcleo en estado fluido durante la producción. El compatibilizador es un polímero con una estructura microscópica específica que permite la cohesión del polímero de hilo y el polímero de núcleo, que de otro modo serían inmiscibles. En lugar de ello, la resiliencia deseada se puede lograr por medio del compatibilizador que hace que las zonas filiformes, que se pueden formar a partir de las perlas estabilizadas estirando el monofilamento después de la coextrusión, permanezcan fijas en la matriz polimérica del núcleo, formando una estructura embutida.
Según algunas realizaciones, el polímero de núcleo es un polímero no polar.
Según algunas realizaciones, el polímero de hilo es inmiscible con el polímero de revestimiento, el revestimiento se fija al núcleo mediante una capa de contacto, la capa de contacto comprende una mezcla del polímero de núcleo y el polímero de revestimiento, y la capa de contacto comprende localmente además el compatibilizador, como tercer componente de la mezcla. Durante la fabricación de la fibra de césped artificial, las zonas filiformes pueden disponerse en posiciones radiales aleatorias del núcleo. En particular, puede suceder que algunas de las zonas filiformes estén dispuestas local o completamente en el límite del núcleo. Por lo tanto, las zonas filiformes del límite del núcleo pueden introducirse en la capa de contacto durante el proceso de mezcla descrito.
Si el polímero de hilo es inmiscible con el polímero de núcleo, el compatibilizador que rodea las zonas filiformes también puede introducirse en la capa de contacto. Si el polímero de hilo también es inmiscible con el polímero de revestimiento, el compatibilizador puede tener el efecto beneficioso de que la fuerza de unión entre el núcleo y el revestimiento no disminuya localmente en zonas donde parte de las zonas filiformes, que no pueden mezclarse con el revestimiento, se introducen en la capa de contacto. Sin embargo, puede ser necesario seleccionar un material compatibilizador adecuado que sea capaz de proporcionar una cohesión del polímero de hilo con el polímero de núcleo y también con el polímero de revestimiento.
Según algunas realizaciones, el polímero de hilo es un polímero polar. Según algunas realizaciones, el polímero de hilo es un polímero hidrófilo.
Según algunas realizaciones, el polímero de hilo es uno de los siguientes: poliamida, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, poliéster y tereftalato de adipato de polibutirato, y/o el polímero de núcleo y/o el polímero de revestimiento son cualquiera de los siguientes: polietileno, polipropileno y una mezcla de los mismos.
La resiliencia de la fibra de césped artificial se puede lograr usando simplemente pequeñas porciones de un polímero de hilo con una alta resistencia a la flexión. Por lo tanto, en comparación con las fibras en las que el núcleo se fabrica a partir del polímero de hilo como un todo, se puede usar una cantidad menor de los polímeros mencionados, que son comparativamente caros, pero que pueden producir el nivel deseado de rigidez a la flexión. Por el contrario, el revestimiento y la mayor parte del núcleo pueden estar formados por los polímeros mencionados anteriormente, que son blandos y comparativamente económicos. Esto puede proporcionar una superficie de césped artificial blanda y lisa, lo que puede ser beneficioso para reducir el riesgo de lesiones por contacto con la piel a alta velocidad durante el uso.
Según algunas realizaciones, las primeras de las zonas filiformes están formadas por el polímero de hilo y las segundas de las zonas filiformes están formadas por un polímero de hilo adicional, siendo el polímero de hilo adicional diferente del polímero de hilo de las primeras zonas filiformes y siendo el polímero de hilo adicional uno cualquiera de los siguientes: poliamida, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, poliéster, y tereftalato de adipato de polibutirato. Esto puede proporcionar un medio preciso para controlar el tamaño y la distribución de las zonas filiformes usando dos polímeros diferentes.
Según algunas realizaciones, el polímero de hilo adicional es un polímero polar.
Según algunas realizaciones, la fibra de césped artificial comprende:
- las zonas filiformes en una cantidad de un 1 a un 30 por ciento en peso del núcleo, comprendiendo las zonas filiformes el polímero de hilo y, opcionalmente, un polímero de hilo adicional; y/o
- el compatibilizador en una cantidad de un 0 a un 60 por ciento en peso de la mezcla polimérica de núcleo; y/o
- el polímero de núcleo en una cantidad de un 20 a un 50 por ciento en peso de la fibra de césped artificial; y/o
- el polímero de revestimiento en una cantidad de un 50 a un 80 por ciento en peso de la fibra de césped artificial.
Los intervalos de porcentaje mencionados pueden permitir elegir una combinación óptima de materiales donde, por ejemplo, los requisitos para la resiliencia de la fibra, la lisura de la superficie y la relación económica entre superficie y masa estén equilibrados.
Según algunas realizaciones, el núcleo tiene un diámetro de 50 a 600 micrómetros, el revestimiento tiene un espesor mínimo de 25 a 300 micrómetros en todas las direcciones que se extienden radialmente desde el núcleo, y cada uno de los salientes tiene una extensión radial en un intervalo de 2 a 10 veces el radio del núcleo. Los intervalos mencionados para el diámetro del núcleo y el espesor mínimo del revestimiento pueden permitir un dimensionamiento optimizado de la fibra de césped artificial para proporcionar el grado deseado de rigidez y una cantidad suficiente de material de revestimiento que rodee el núcleo para formar la capa de contacto mecánicamente robusta. Dicha relación de la extensión radial de los salientes con respecto al radio del núcleo puede elegirse para mejorar las propiedades biomiméticas del césped artificial y la relación superficie/masa de las fibras de césped artificial.
Según algunas realizaciones, las zonas filiformes tienen un diámetro inferior a 50 gm y/o una longitud inferior a 2 mm. Un dimensionamiento adecuado de las zonas filiformes puede permitir personalizar la resiliencia de la fibra de césped artificial para las condiciones de uso previstas. Si las zonas filiformes se fabrican con un diámetro demasiado grande, un césped artificial fabricado con las fibras de césped artificial podría tener una superficie inadecuadamente rígida o dura. Otro parámetro es la longitud de las zonas filiformes: aunque el polímero de hilo puede elegirse para que proporcione una gran rigidez a la flexión en comparación con los otros polímeros presentes en la fibra de césped artificial, pueden volverse flexibles con un gran radio de flexión si son demasiado largas. En un diseño optimizado, las zonas filiformes pueden ser sustancialmente más cortas que la longitud total de una brizna de césped artificial y/o el círculo de flexión completo de un cilindro de polímero de hilo de un diámetro dado, pero ser aún lo suficientemente largas como para que la baja elasticidad del polímero de núcleo no sea dominante.
Según algunas realizaciones, el núcleo está libre de al menos uno de los siguientes componentes del revestimiento: una cera, un agente opacificante, un estabilizador UV, un retardante de llama, un antioxidante, un fungicida, un pigmento y combinaciones de los mismos. Puede ser beneficioso usar uno o más de los aditivos mencionados sólo en el revestimiento, donde realmente se necesitan. Esto puede permitir una producción más rentable, ya que se consumen menos aditivos por unidad de longitud de la fibra de césped artificial.
Según algunas realizaciones, el al menos un monofilamento es un producto de coextrusión de un primer componente de coextrusión y un segundo componente de coextrusión, comprendiendo el primer componente de coextrusión al menos el polímero de núcleo y el polímero de hilo, comprendiendo el segundo componente de coextrusión al menos el polímero de revestimiento. La formación de los monofilamentos por extrusión puede permitir una fabricación en serie comparativamente económica de las fibras de césped artificial. El uso de la tecnología de coextrusión, es decir, unir entre sí el núcleo y el revestimiento mientras se encuentran en la fase fluida al mismo tiempo, puede producir un monofilamento con una protección mejorada contra la delaminación o el empalme debidos al esfuerzo de cizallamiento y/o influencias ambientales adversas.
Por ejemplo, la fibra de césped artificial bicomponente se puede fabricar coextruyendo los dos componentes poliméricos a través de canales separados, por ejemplo, un canal interior que reciba el componente de polímero de núcleo fundido y un canal exterior que reciba el componente de polímero de revestimiento fundido que unan los componentes. Al salir de los canales separados, los dos componentes se conformarían en una hebra, que se presiona a través de una abertura de extrusión.
En este escenario, el proceso de unión es sensible a las características del flujo aguas abajo con respecto a los canales. Los parámetros del proceso, principalmente la temperatura y los caudales de alimentación, pueden elegirse de modo que se logre un equilibrio entre el flujo laminar y el flujo turbulento durante la unión. Un flujo puramente laminar podría tener como resultado una unión adhesiva comparativamente débil entre el núcleo y el revestimiento, ya que las moléculas de ambos componentes no se mezclarían de manera significativa. Por otro lado, un flujo marcadamente turbulento podría causar inestabilidades que destruirían la estructura de núcleo-revestimiento al menos localmente. Los parámetros del proceso se equilibraron preferiblemente de modo que se creara una turbulencia a pequeña escala en la que las moléculas del núcleo y del revestimiento pudieran mezclarse dentro de una fina capa de contacto de anchura casi constante alrededor del núcleo.
La capa de contacto constituye una zona de transición donde las densidades numéricas de las moléculas de polímero de núcleo y de polímero de revestimiento forman un gradiente. De esta forma, se puede obtener una fuerza de unión entre el núcleo y el revestimiento que supera las fuerzas de unión que se pueden lograr mediante la unión adhesiva.
La hebra así formada de los componentes unidos se presiona luego a través de una abertura de extrusión. El contorno de la abertura corresponde al perímetro del monofilamento de fibra de césped artificial que se ha de producir. Preferiblemente, la abertura de extrusión comprende dos secciones circulares o elipsoidales que están ubicadas en dos lados opuestos desde el centro y que están conectadas entre sí a través de dos huecos salientes largos y estrechos ubicados en otros dos lados opuestos desde el centro. Por lo tanto, el centro de la hebra unida presionada a través de la abertura puede comprender el núcleo rodeado por secciones circulares o elipsoidales del revestimiento, mientras que los huecos salientes se llenarían únicamente con el componente de polímero de revestimiento. Por lo tanto, la geometría de la abertura descrita puede producir un monofilamento que se asemeje más a una brizna de hierba natural que, por ejemplo, un monofilamento cilíndrico circular.
Después de salir, por ejemplo, del dispositivo de coextrusión, el monofilamento puede enfriarse rápidamente, por ejemplo, pasando por un enfriamiento rápido por agua, y luego recocerse en línea, pasando, por ejemplo, por un horno de calentamiento y/o un juego de godets calentados. Mediante este procedimiento, las perlas o gotitas del polímero de hilo, rodeadas por el compatibilizador, pueden estirarse en una dirección axial del monofilamento y formar pequeñas estructuras lineales similares a fibras, que pueden permanecer completamente embutidas en la matriz polimérica del polímero de núcleo o migrar localmente a la capa de contacto.
Otro aspecto de la invención se refiere a un césped artificial que comprende un refuerzo textil y múltiples fibras de césped artificial según realizaciones de la invención, incorporándose las fibras de césped artificial al refuerzo textil del césped artificial.
En algunos ejemplos, el monofilamento estirado puede usarse directamente como fibra de césped artificial. En otros ejemplos, la fibra de césped artificial puede ser un haz o grupo de varias fibras de monofilamento estiradas, que pueden conformarse en un cordón, retorcerse o agruparse juntas. En algunos casos, el haz se envuelve con un, así llamado, hilo de envolvimiento, que mantiene unido el haz de hilos y lo prepara para el posterior proceso de tejedura o disposición en mechones (tufting).
Según algunas realizaciones, la fibra de césped artificial forma un pelo en un lado del refuerzo del césped artificial, en el que cada una de las fibras de césped artificial se extiende una longitud predeterminada en el pelo y las zonas filiformes tienen una longitud inferior a la mitad de la longitud predeterminada.
Según algunas realizaciones, cada uno de los monofilamentos y/o las fibras de césped artificial se fijan al refuerzo con una orientación radial aleatoria. Una orientación aleatoria puede producir un césped artificial con características de flexibilidad mejoradas. Como ejemplo, la formación de una superficie resbaladiza por las briznas de césped artificial es más probable para un césped artificial donde todas las briznas tengan la misma orientación radial. Tal césped artificial puede por lo tanto proporcionar un mayor agarre al pisar y, además, una apariencia más natural.
Un método ejemplar para producir la fibra de césped artificial comprende:
- preparar una mezcla polimérica de núcleo, comprendiendo la mezcla polimérica de núcleo al menos el polímero de hilo y el polímero de núcleo, formando el polímero de hilo perlas dentro del polímero de núcleo;
- coextruir la mezcla polimérica de núcleo con un componente de polímero de revestimiento para obtener un monofilamento, formando la mezcla polimérica de núcleo un núcleo cilíndrico, comprendiendo el componente de polímero de revestimiento el polímero de revestimiento y formando el componente de polímero de revestimiento un revestimiento que rodea el núcleo, teniendo el revestimiento un perfil no circular;
- enfriar rápidamente el monofilamento;
- recalentar el monofilamento enfriado rápidamente;
- estirar el monofilamento recalentado con el fin de deformar las perlas para obtener zonas filiformes; y
- proporcionar uno o más de los monofilamentos estirados como una fibra de césped artificial.
El método ejemplar comprende la etapa de preparar una mezcla polimérica de núcleo. La mezcla polimérica de núcleo, tal como se usa en la presente memoria, abarca una mezcla de diferentes tipos de polímeros y también posiblemente con diversos aditivos añadidos a la mezcla polimérica de núcleo. La expresión 'mezcla polimérica' también puede reemplazarse por la expresión 'carga madre' o 'carga compuesta'. La mezcla polimérica de núcleo puede ser al menos un sistema de tres fases. Un sistema de tres fases, tal como se usa en la presente memoria, abarca una mezcla que se separa en al menos tres fases distintas. La mezcla polimérica de núcleo comprende un polímero de hilo, un polímero de núcleo y un compatibilizador. Estos tres elementos forman las fases del sistema de tres fases. Si se agregan polímeros o compatibilizadores adicionales al sistema, entonces el sistema de tres fases se puede aumentar a un sistema de cuatro, cinco o más fases. El polímero de hilo y el polímero de núcleo son inmiscibles. El polímero de hilo forma perlas de polímero rodeadas por el compatibilizador dentro del polímero de núcleo.
El método ejemplar comprende además la etapa de coextruir la mezcla polimérica de núcleo con un componente de polímero de revestimiento para obtener un monofilamento. Para realizar esta extrusión, los componentes de coextrusión pueden calentarse, por ejemplo. El método ejemplar comprende además la etapa de enfriar rápidamente el monofilamento. En esta etapa se enfría el monofilamento. El método ejemplar comprende además la etapa de recalentar el monofilamento. El método ejemplar comprende además la etapa de estirar el filamento recalentado con el fin de deformar las perlas de polímero para obtener zonas filiformes y para conformar el monofilamento en una fibra de césped artificial. En esta etapa se estira el monofilamento. Esto hace que el monofilamento se alargue y, en el proceso, las perlas de polímero se estiren y se alarguen. Dependiendo de la cantidad de estiramiento, las perlas de polímero se alargan más. El estiramiento no afecta a la cohesión entre el núcleo y el revestimiento, ya que no introduce una velocidad diferencial entre estos.
La expresión "perla de polímero" o "perlas" puede referirse a una pieza localizada, tal como una gotita, de un polímero que es inmiscible en el polímero de núcleo. Las perlas de polímero pueden ser, en algunos casos, redondas, esféricas u ovaladas, pero también pueden tener una forma irregular. En algunos casos, las perlas de polímero tendrán típicamente un tamaño de aproximadamente 0.1 a 3 micrómetros, preferiblemente de 1 a 2 micrómetros de diámetro. En otros ejemplos, las perlas de polímero serán más grandes. Pueden tener, por ejemplo, un tamaño con un diámetro de un máximo de 50 micrómetros.
Los monofilamentos formados por coextrusión de la mezcla polimérica de núcleo con el componente de polímero de revestimiento ya pueden presentar una unión sólida entre el núcleo y el revestimiento. Sin embargo, el monofilamento coextruido aún no es resiliente, porque el polímero de hilo sólo está presente como perla dentro del polímero de núcleo después del enfriamiento rápido. La alta elasticidad que ofrece un polímero de hilo rígido sólo puede alcanzarse si las perlas se extienden para obtener zonas filiformes, cuya elasticidad sigue el mismo principio que el de un resorte de lámina flexible. Esta extensión puede lograrse recalentando el monofilamento y estirándolo en una relación de longitud controlada. Como resultado, se forma una fibra de césped artificial que puede presentar una alta resiliencia debido a un núcleo altamente elástico, propiedades superficiales optimizadas debido a una elección adecuada del polímero de revestimiento, y protección inherente contra el empalme o la delaminación debido a una capa de contacto altamente estable, donde el polímero de núcleo está mezclado con el polímero de revestimiento.
En otro ejemplo, el método ejemplar incluye formar la fibra de césped artificial con características geométricas particulares del perfil no circular. Esto se puede hacer presionando la hebra bicomponente o el precursor a través de una abertura de extrusión que tenga el perfil no circular, permitiendo que el componente de polímero de revestimiento líquido llene el perfil no circular. Según otro ejemplo, la coextrusión comprende además formar el revestimiento con dos salientes que se extiendan desde el núcleo en direcciones opuestas. Según otro ejemplo, el perfil de al menos uno de los salientes comprende un lado cóncavo. Según otro ejemplo, el perfil de al menos uno de los salientes comprende una sección ondulada que abarca al menos el 60 % de un lado de dicho al menos un saliente. Las posibles ventajas de las respectivas geometrías de perfil se han analizado anteriormente.
Según otro ejemplo, la abertura de extrusión está ubicada aguas abajo con respecto a un canal donde se permite que la hebra de polímero bicomponente avance en un flujo laminar. Esto puede mejorar la estabilidad geométrica de los bordes de la fibra de césped artificial creados por esquinas o secciones estrechas del perfil no circular.
Según otro ejemplo, la coextrusión comprende además poner en contacto entre sí la mezcla polimérica de núcleo y el componente de polímero de revestimiento, de modo que se forme una capa de contacto entre la mezcla polimérica de núcleo y el componente de polímero de revestimiento, comprendiendo la capa de contacto una mezcla de la mezcla polimérica de núcleo y el componente de polímero de revestimiento. Esto se puede lograr controlando las características de flujo (patrón de flujo, distribución de velocidades, viscosidades, módulos de cizallamiento, temperatura, índices de flujo de fusión, etc.) durante la unión de modo que se cree una turbulencia estable a pequeña escala que haga que los dos componentes, que se supone que se distribuyen por separado aguas arriba, se percolen en una zona delgada que interconecte la mezcla polimérica de núcleo y el componente de polímero de revestimiento.
Los posibles efectos beneficiosos del método ejemplar de acuerdo con los ejemplos dados, que incluyen una cohesión reforzada entre el núcleo y el revestimiento de la fibra de césped artificial acabada, se analizan a lo largo de la presente descripción.
Según otro ejemplo, la puesta en contacto comprende presionar la mezcla polimérica de núcleo y el componente de polímero de revestimiento concéntricamente a lo largo de un trayecto de unión, permitiéndose que la mezcla polimérica de núcleo y el componente de polímero de revestimiento se mezclen a lo largo del trayecto de unión para formar la capa de contacto, formándose la capa de contacto dentro de una longitud axial del trayecto de unión de 3 a 7 veces el diámetro de la mezcla polimérica de núcleo en el extremo aguas arriba del trayecto de unión. Según otro ejemplo, el diámetro de la mezcla polimérica de núcleo en el extremo aguas arriba del trayecto de unión está entre 0.5 y 1.5 mm y preferiblemente es de 1.25 mm.
Esto puede permitir ajustar la longitud del trayecto de unión a las propiedades específicas, tales como la viscosidad, el índice de flujo de fusión o el módulo de cizallamiento, de los componentes poliméricos que se han de poner en contacto y a los parámetros específicos del proceso, como la temperatura o la presión, para proporcionar propiedades reológicas beneficiosas para establecer una unión firme entre el núcleo y el revestimiento de la fibra bicomponente. El flujo en el trayecto de unión debería mantenerse en una turbulencia estable a pequeña escala. Si la longitud del trayecto de unión se elige demasiado larga, la turbulencia puede ser suprimida por la retroalimentación de una mayor interacción pared-polímero. Por otro lado, un trayecto de unión demasiado corto puede destruir la estabilidad de la turbulencia, de modo que la capa de contacto se vuelva variable, por ejemplo, en espesor y posición. Una fibra bicomponente producida con una zona de unión demasiado corta puede no mostrar ya propiedades superficiales beneficiosas que se supone surgen de una clara distinción entre el núcleo y el revestimiento.
Según otro ejemplo, el método ejemplar comprende además formar el núcleo con un diámetro de 50 a 600 micrómetros, formar el revestimiento con un espesor mínimo de 25 a 300 micrómetros en todas las direcciones que se extienden radialmente desde el núcleo, y formar cada uno de los salientes con una extensión radial en un intervalo de 2 a 10 veces el radio del núcleo. Como se ha explicado anteriormente, los intervalos mencionados para el diámetro del núcleo y el espesor mínimo del revestimiento pueden ser beneficiosos para proporcionar el grado deseado de rigidez y una cantidad suficiente de material de revestimiento que rodee el núcleo para formar la capa de contacto mecánicamente robusta. Dicha relación de la extensión radial de los salientes con respecto al radio del núcleo puede elegirse para mejorar las propiedades biomiméticas del césped artificial y la relación superficie/masa de las fibras de césped artificial.
Según otro ejemplo, el método ejemplar se realiza de manera que las zonas filiformes adopten un diámetro de menos de 50 pm y/o una longitud de menos de 2 mm. Como se analizó anteriormente, un dimensionamiento apropiado de las zonas filiformes puede permitir personalizar la resiliencia de la fibra de césped artificial para las condiciones de uso previstas.
Según otro ejemplo, la mezcla polimérica de núcleo se prepara libre de al menos uno de los siguientes componentes del revestimiento: una cera, un agente opacificante, un estabilizador UV, un retardante de llama, un antioxidante, un fungicida, un pigmento, y combinaciones de los mismos. Puede ser beneficioso usar uno o más de los aditivos mencionados sólo en el revestimiento, donde realmente se necesitan. Esto puede permitir una producción más rentable, ya que se consumen menos aditivos por unidad de longitud de la fibra de césped artificial.
Según otro ejemplo, el polímero de núcleo es polietileno de alta densidad (HDPE) y el polímero de revestimiento es polietileno lineal de baja densidad (LLDPE). En forma licuada, esta combinación puede presentar una alta miscibilidad entre sí, así como propiedades reológicas optimizadas para formar una unión firme entre el núcleo y el revestimiento por medio de coextrusión. Cuando se conforman en un monofilamento para producir una fibra de césped artificial según algunas realizaciones de la invención, los dos polímeros solidificados pueden proporcionar ventajas adicionales: el HDPE es más denso y más rígido que el LLDPE, lo que puede aumentar la resiliencia de la fibra de césped artificial, mientras que El LLDPE es blando y resistente al desgaste, lo que puede reducir el riesgo de lesiones y aumentar la durabilidad.
Según otro ejemplo, la mezcla polimérica de núcleo es al menos un sistema de tres fases, la mezcla polimérica de núcleo comprende además un compatibilizador, y la preparación de la mezcla polimérica de núcleo da como resultado que las perlas estén rodeadas por el compatibilizador y sumergidas en el polímero de núcleo. Como se explicó con más detalle anteriormente, se puede usar ventajosamente un compatibilizador para estabilizar la emulsión de las perlas de polímero de hilo en el polímero de núcleo en estado fluido durante la producción.
Según otro ejemplo, el polímero de hilo es inmiscible con el polímero de revestimiento, comprendiendo la coextrusión además poner en contacto entre sí la mezcla polimérica de núcleo y el componente de polímero de revestimiento de modo que se forme una capa de contacto entre la mezcla polimérica de núcleo y el componente de polímero de revestimiento, comprendiendo la capa de contacto una mezcla del polímero de núcleo y el polímero de revestimiento, comprendiendo además la capa de contacto localmente el compatibilizador como tercer componente de la mezcla. Esto puede tener el efecto beneficioso de que la fuerza de unión entre el núcleo y el revestimiento no disminuya localmente como efecto de la falta de miscibilidad del polímero de revestimiento y el polímero de hilo.
Según otro ejemplo:
- la mezcla polimérica de núcleo comprende el polímero de hilo y el polímero de hilo adicional combinados en una cantidad de un 1 a un 30 por ciento en peso; y/o
- la mezcla polimérica de núcleo comprende el compatibilizador en una cantidad de un 0 a un 60 por ciento en peso; y/o
- el monofilamento comprende el polímero de revestimiento en una cantidad de un 50 a un 80 por ciento en peso.
Los intervalos de porcentaje mencionados pueden permitir elegir una combinación óptima de materiales donde, por ejemplo, los requisitos para la resiliencia de la fibra, la lisura de la superficie y la relación económica entre superficie y masa estén equilibrados.
Según otro ejemplo, la preparación de la mezcla polimérica de núcleo comprende:
- formar una mezcla polimérica base mezclando el polímero de hilo con el compatibilizador;
- calentar la mezcla polimérica base;
- extruir la mezcla polimérica base;
- granular la mezcla polimérica base extruida;
- mezclar la mezcla polimérica base granulada con el polímero de núcleo; y
- calentar la mezcla polimérica base granulada con el polímero de núcleo para formar la mezcla polimérica de núcleo.
Este método ejemplar particular para preparar la mezcla polimérica puede ser ventajoso porque permite un control muy preciso sobre cómo se distribuyen el polímero de hilo y el compatibilizador dentro del polímero de núcleo. Por ejemplo, el tamaño o la forma de la mezcla polimérica base extruida pueden determinar el tamaño de las perlas de polímero en la mezcla polimérica de núcleo.
En el método ejemplar mencionado anteriormente para preparar la mezcla polimérica de núcleo, por ejemplo, se puede usar un, así llamado, método de extrusión de un solo tornillo. Como alternativa a esto, la mezcla polimérica también se puede crear juntando todos los componentes que la componen a la vez. Por ejemplo, el polímero de hilo, el polímero de núcleo y el compatibilizador podrían agregarse todos juntos al mismo tiempo. También se podrían juntar al mismo tiempo otros ingredientes tales como polímeros adicionales u otros aditivos. La cantidad de mezclado de la mezcla polimérica de núcleo podría aumentarse entonces, por ejemplo, utilizando una alimentación de dos tornillos para la extrusión. En este caso, la distribución deseada de las perlas de polímero se puede lograr utilizando una velocidad o cantidad adecuadas de mezclado.
Según otro ejemplo, la coextrusión se realiza a temperaturas de trabajo entre 180 y 270 °C. Este puede ser un intervalo de temperatura con propiedades reológicas beneficiosas para muchos polímeros, tales como el polietileno y/o la poliamida, que normalmente se utilizan para la producción de fibras de césped artificial. Dicho intervalo de temperatura puede ser particularmente beneficioso para crear una turbulencia estable a pequeña escala en un trayecto de unión en el que la mezcla polimérica de núcleo y el componente de polímero de revestimiento se ponen en contacto entre sí, provocando así que la mezcla polimérica de núcleo y el componente de polímero de revestimiento se mezclen en una capa de contacto delgada que interconecta el núcleo y el revestimiento. Dicho intervalo de temperatura también puede ser beneficioso para permitir que el componente de polímero de revestimiento fundido llene todo el perfil no circular de la fibra de césped artificial coextruida, incluidas las zonas estrechas y/o las zonas límite con una alta resistencia al flujo, de manera completa y uniforme sin que se produzcan inestabilidades en los bordes causadas por una turbulencia indeseable.
Los caudales de alimentación de la mezcla polimérica de núcleo y del componente de polímero de revestimiento se pueden controlar de forma independiente entre sí. Dependiendo de las viscosidades y/o los índices de flujo de fusión de los dos polímeros líquidos que se ponen en contacto, las características de flujo de los dos polímeros se pueden controlar con precisión ajustando la diferencia de velocidad de flujo de los dos polímeros en el trayecto de unión. El flujo puede volverse turbulento si la diferencia de velocidad excede un umbral que es característico de las viscosidades particulares y/o los índices de flujo de fusión de los dos fluidos que interactúan. Alimentar la mezcla polimérica de núcleo con un caudal de alimentación mayor que el componente de polímero de revestimiento puede tener por lo tanto el efecto de que el flujo se mantenga en una turbulencia estable a pequeña escala. Esto puede dar como resultado la formación de una delgada capa de contacto de espesor constante entre el núcleo y el revestimiento, donde el polímero de núcleo y el polímero de revestimiento estén entremezclados. Finalmente, el método ejemplar puede producir una fibra de césped artificial con mayor estabilidad al cizallamiento.
Según otro ejemplo, la mezcla polimérica de núcleo es al menos un sistema de tres fases, formando el polímero de hilo unas primeras perlas dentro del polímero de núcleo, comprendiendo la mezcla polimérica de núcleo además un polímero de hilo adicional, siendo el polímero de hilo adicional diferente del polímero de hilo y siendo el polímero de hilo adicional uno cualquiera de los siguientes: poliamida, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, poliéster, y tereftalato de adipato de polibutirato, y formando el polímero de hilo adicional unas segundas perlas dentro del polímero de núcleo, deformando el estiramiento las primeras perlas para producir unas primeras zonas filiformes y deformando el estiramiento las segundas perlas para producir unas segundas zonas filiformes. La producción de las zonas filiformes a partir de dos polímeros diferentes puede proporcionar un medio preciso para controlar el tamaño y la distribución de las zonas filiformes.
Como alternativa, el polímero de hilo podría usarse para preparar un granulado con el compatibilizador por separado de la producción del polímero de hilo adicional con el mismo compatibilizador o un compatibilizador diferente. A continuación, los granulados podrían mezclarse con el polímero de núcleo para preparar la mezcla polimérica de núcleo. Como otra alternativa a esto, la mezcla polimérica de núcleo podría prepararse añadiendo el polímero de hilo, el polímero de núcleo, el polímero de hilo adicional y el compatibilizador todos juntos al mismo tiempo y luego mezclándolos más vigorosamente. Por ejemplo, se podría usar una extrusora con una alimentación de dos tornillos.
Según otro ejemplo, la acción de proporcionar comprende conformar el monofilamento estirado en un hilo y/o tejer, hilar, retorcer, envolver y/o agrupar el monofilamento estirado para obtener la fibra de césped artificial. Esto puede permitir producir un césped artificial en el que cada una de las fibras de césped artificial sea un monofilamento o, como alternativa, esté formada por una pluralidad de monofilamentos de acuerdo con realizaciones de la invención. La producción de fibras de césped artificial a partir de más de un monofilamento puede proporcionar beneficiosamente un césped artificial de alta durabilidad con un pelo más grueso y rígido.
Un método ejemplar para producir un césped artificial comprende:
- generar una fibra de césped artificial realizando el método ejemplar para producir una fibra de césped artificial descrito en la presente memoria,
- incorporar las secciones a un refuerzo de césped artificial, y
- cortar la fibra de césped artificial en secciones, creando superficies cortadas que exponen una capa de contacto entre el núcleo y el revestimiento.
El método ejemplar para producir un césped artificial comprende la etapa de incorporar la fibra de césped artificial a un refuerzo de césped artificial. En algunos ejemplos, el refuerzo de césped artificial es un material textil o una estera textil. La incorporación de la fibra de césped artificial al refuerzo de césped artificial se podría realizar, por ejemplo, disponiendo mechones de la fibra de césped artificial en un refuerzo de césped artificial y uniendo los mechones de fibras de césped artificial al refuerzo de césped artificial. Por ejemplo, la fibra de césped artificial puede insertarse con una aguja en el refuerzo y disponerse en mechones como se puede hacer con una alfombra. Si se forman bucles de fibra de césped artificial, se pueden cortar durante la misma etapa.
La incorporación puede comprender la etapa de unir las fibras de césped artificial al refuerzo de césped artificial. En esta etapa, la fibra de césped artificial se une o se sujeta al refuerzo de césped artificial. Esto se puede realizar de diversas formas, tales como pegar o revestir la superficie del refuerzo de césped artificial para mantener la fibra de césped artificial en su posición. Esto, por ejemplo, se puede hacer revistiendo una superficie o una parte del refuerzo de césped artificial con un material tal como látex o poliuretano.
Como alternativa, la incorporación de la fibra de césped artificial al refuerzo de césped artificial podría realizarse, por ejemplo, tejiendo la fibra de césped artificial en el refuerzo de césped artificial (o la estera de fibra) durante la fabricación de la alfombra de césped artificial. Esta técnica de fabricación de césped artificial es conocida por la solicitud de patente de los Estados Unidos US 2012/0125474 A1.
El método ejemplar para producir un césped artificial comprende la etapa de cortar la fibra de césped artificial en secciones. Cada corte tiene una sección transversal a la superficie de la fibra de césped artificial que está expuesta a influencias externas tales como el desgaste, la radiación UV o sustancias reactivas que pueden disolverse, por ejemplo, en agua de lluvia. El uso de fibras de césped artificial de acuerdo con realizaciones de la invención para producir el césped artificial puede dar como resultado una mayor resistencia contra tales influencias externas perjudiciales. Esto, a su vez, puede producir un césped artificial con una protección mejorada contra la delaminación o el empalme de las fibras de césped artificial bicomponente. Otro efecto beneficioso puede ser una protección mejorada contra la pérdida de resiliencia, ya que las zonas filiformes muestran solo una pequeña parte de la superficie cortada como superficie de trabajo para influencias perjudiciales.
Se entiende que una o más de las realizaciones de la invención antes mencionadas pueden combinarse siempre que las realizaciones combinadas no sean mutuamente excluyentes.
Breve descripción de las figuras
A continuación, se explican con mayor detalle realizaciones de la invención, únicamente a modo de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos, en los que:
la Figura 1 muestra una sección transversal radial de un monofilamento para producir una fibra de césped artificial;
la Figura 2 visualiza la composición de una mezcla polimérica de núcleo de tres componentes;
la Figura 3 muestra una sección transversal axial esquemática de un monofilamento antes del estiramiento; la Figura 4 muestra una sección transversal axial esquemática de un monofilamento después del estiramiento;
la Figura 5 muestra un monofilamento, siendo transparente el revestimiento de modo que la capa de contacto entre el núcleo y el revestimiento se haga visible;
la Figura 6 es un diagrama en sección transversal de un césped artificial que comprende fibras de césped artificial hechas de monofilamentos;
la Figura 7 es un perfil en sección transversal de una fibra de césped artificial con salientes que comprenden una sección ondulada y una sección recta; y
la Figura 8 es un perfil en sección transversal de una fibra de césped artificial con salientes que comprenden una sección ondulada y una sección cóncava.
Descripción detallada
Los elementos con la misma numeración en estas figuras son elementos equivalentes o realizan la misma función. Los elementos que se hayan analizado previamente no necesariamente se analizarán en figuras posteriores si la función es equivalente.
Las fibras de césped artificial bicomponente tienen cada uno de sus componentes diseñado para cumplir los requisitos opuestos de proporcionar briznas de hierba artificial que sean blandas pero resilientes al mismo tiempo. Mientras que la resiliencia de una fibra de césped artificial puede proporcionarse seleccionando un material rígido para la hebra del núcleo, su revestimiento puede proporcionar una superficie blanda más adecuada para reducir el riesgo de lesiones e imitar el comportamiento háptico y visual de la hierba natural. Sin embargo, hasta la fecha no se conoce ninguna combinación de materiales de polímeros de núcleo y revestimiento que satisfaga estas demandas, pero que también sea miscible en estado líquido durante la fabricación, de modo que los dos materiales puedan laminarse juntos. Por esta razón, el núcleo y el revestimiento de las fibras de césped artificial bicomponente normalmente se unen entre sí mediante una capa de interacción de un tercer polímero que sea cohesivo con los dos componentes que de otro modo serían inmiscibles. Sin embargo, las fuerzas de cohesión entre las capas adyacentes no son lo suficientemente fuertes como para proporcionar suficiente protección contra el empalme de las tres capas. En este contexto, la invención busca proporcionar una fibra de césped artificial bicomponente que sea menos propensa a la delaminación y proporcione una relación superficie/masa más rentable, así como una mayor semejanza con el césped natural.
La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de un corte a través de un monofilamento 100 según algunas realizaciones de la invención, estando orientado el corte perpendicularmente con respecto al eje central del monofilamento 100. Comprende un núcleo cilíndrico 110 y un revestimiento no circular 102 que rodea el núcleo 110. El núcleo 110 comprende un polímero 112 de núcleo y zonas filiformes que están embutidas en el polímero 112 de núcleo. Las zonas filiformes están formadas a partir de un polímero 202 de hilo, que es preferiblemente un polímero con una alta rigidez o resistencia a la flexión, tal como la poliamida. Las zonas filiformes penetran el polímero 112 de núcleo en direcciones axiales y en posiciones y/u orientaciones radiales aleatorias.
El polímero 112 de núcleo constituye la mayor parte del volumen del núcleo y puede ser cualquier polímero que sea miscible con el polímero de revestimiento que forma el revestimiento 102. Como el polímero 112 de núcleo constituye la mayor parte del núcleo 110, se elige preferiblemente para que sea un material comparativamente económico, tal como el polietileno. El polímero 112 de núcleo puede ser inmiscible con el polímero 202 de hilo. En este caso, las zonas filiformes están rodeadas por un compatibilizador 204, que es otro material polimérico con la capacidad de emulsionar el polímero 202 de hilo con el polímero 112 de núcleo líquido. Después de la fabricación, las zonas filiformes permanecen cohesivamente acopladas al polímero 112 de núcleo en el monofilamento 100 solidificado.
El núcleo 110 puede comprender de un 1 a un 30 por ciento en peso del polímero 202 de hilo y, si lo hay, un polímero de hilo adicional combinados. En particular, el polímero 202 de hilo y, si lo hay, el polímero de hilo adicional combinados pueden ser de un 1 a un 20 por ciento en peso del núcleo 110. Más particularmente, el núcleo 110 puede comprender de un 5 a un 10 por ciento en peso del polímero 202 de hilo y, si lo hay, el polímero de hilo adicional combinados. El núcleo 110 puede tener, por ejemplo, un diámetro de 50 a 600 micrómetros de tamaño. Por lo general, puede alcanzar un peso de hilo de 50 a 3000 dtex.
Las zonas filiformes pueden tener un diámetro de menos de 50 micrómetros. Particularmente, las zonas filiformes pueden tener un diámetro de menos de 10 micrómetros. Más particularmente, las zonas filiformes pueden tener un diámetro de entre 1 y 3 micrómetros.
El revestimiento 102 está formado por un polímero de revestimiento que se elige para que sea miscible con el polímero 112 de núcleo en estado fluido. El polímero de revestimiento puede ser idéntico al polímero 112 de núcleo. La zona o área cilíndrica anular donde el polímero de revestimiento entra en contacto con el polímero 112 de núcleo es una capa 114 de contacto donde ambos polímeros se mezclan entre sí. Por lo tanto, la capa 114 de contacto puede unir entre sí el núcleo 110 y el revestimiento 102 con fuerzas más intensas que las fuerzas de largo alcance que se dan típicamente dentro de las disposiciones con una unión puramente cohesiva.
El revestimiento 102 rodea completamente el núcleo 110 con dos secciones circulares en dos lados opuestos del núcleo 110 y dos salientes planos, delgados y largos 104 en otros dos lados opuestos del núcleo 110. El revestimiento 102 está formado preferiblemente por un polímero tal como el polietileno que puede proporcionar una característica de superficie blanda y lisa. El revestimiento 102 puede comprender aditivos que apoyen su función de interfaz con el medio ambiente y/o un usuario. Los aditivos típicos para el revestimiento 102 pueden ser, por ejemplo, pigmentos que proporcionen un color específico, un agente opacificante, un estabilizador UV, materiales retardantes de llama tales como fibras de aramida o aditivos intumescentes, un antioxidante, un fungicida, y/o ceras que aumenten la blandura del revestimiento 102.
Dotar de aditivos el revestimiento 102 puede tener la ventaja de que estos pueden quedar fuera del núcleo 110. De esta manera, se requiere un contenido menor de material aditivo costoso por unidad de masa. Como ejemplo, no es necesario agregar pigmentos al núcleo 110, porque solo el revestimiento 102 es visible desde el exterior. A modo de ejemplo más específico, puede ser beneficioso añadir un pigmento verde, un agente colorante y una cera al revestimiento 102 para lograr una mayor semejanza con las briznas de hierba natural.
El perfil no circular del revestimiento 102 puede ser simétrico o irregular; poligonal, elíptico, lenticular, plano, puntiagudo o alargado. Preferiblemente, el revestimiento 102 se parece a una brizna de hierba al rodear el núcleo cilíndrico circular 110 con dos segmentos convexos que se extienden en dos direcciones opuestas desde el centro geométrico del monofilamento y dos salientes planos 104 que se extienden en otras dos direcciones opuestas desde el centro geométrico del monofilamento, estando los segmentos convexos y los salientes planos 104 unidos alternativamente mediante segmentos cóncavos. Los dos salientes planos 104 también pueden contribuir a las propiedades biomiméticas del monofilamento 100 y pueden aumentar la relación superficie/masa para cada monofilamento 100 y, en consecuencia, pueden proporcionar una cobertura de superficie mejorada para un césped artificial fabricado a partir de fibras de césped artificial sobre la base de tales monofilamentos 100.
Un monofilamento 100 como se muestra en la Figura 1, que también se puede denominar filamento, se puede producir alimentando una mezcla polimérica 200 de núcleo y un componente de polímero de revestimiento a una línea de coextrusión de producción de fibras. Los dos componentes poliméricos fundidos se preparan por separado y luego se reúnen en el útil de coextrusión, es decir, una placa de hilera, conformando los dos flujos de fusión en un filamento que se enfría rápidamente o se enfría en un baño de hilatura de agua, se seca y se estira pasando por unos godets rotatorios calentados con diferente velocidad de rotación y/o un horno de calentamiento.
El polímero 202 de hilo se prepara mezclándolo primero con el compatibilizador 204. Esto puede dar como resultado un material granular que consiste en un sistema de dos fases en el que el polímero 202 de hilo está rodeado por el compatibilizador 204.
Luego, se forma un sistema de tres fases agregando el polímero 112 de núcleo a la mezcla, siendo en este ejemplo la cantidad de polímero 112 de núcleo de aproximadamente un 80-90 por ciento en masa del sistema de tres fases y siendo las cantidades del polímero 202 de hilo de un 5 % a un 10 % en masa y del compatibilizador 204 de un 5 % a un 10 % en masa. El uso de tecnología de extrusión da como resultado una mezcla de gotitas o perlas 210 del polímero 202 de hilo rodeadas por el compatibilizador 204 que está dispersada en la matriz polimérica del polímero 112 de núcleo. En una implementación práctica, se forma una, así llamada, carga madre, que incluye granulado del polímero 202 de hilo y el compatibilizador 204. La carga madre también puede denominarse "mezcla polimérica" en la presente memoria. La mezcla de granulado se funde, y se forma por extrusión una mezcla del polímero 202 de hilo y el compatibilizador 204. Las hebras resultantes se trituran para obtener un granulado. El granulado resultante y el granulado del polímero 112 de núcleo se utilizan luego como la mezcla polimérica 200 de núcleo en el proceso de coextrusión que se describe posteriormente.
La Figura 2 muestra un diagrama que ilustra una sección transversal de una mezcla polimérica 200 de núcleo. La mezcla polimérica comprende un polímero 202 de hilo, un polímero 112 de núcleo y un compatibilizador 204. El polímero 202 de hilo y el polímero 112 de núcleo son inmiscibles. El polímero 202 de hilo es menos abundante que el polímero 112 de núcleo. El polímero 202 de hilo se muestra rodeado por compatibilizador 204 y dispersado dentro del polímero 112 de núcleo. El polímero 202 de hilo rodeado por el compatibilizador 204 forma una serie de perlas 210 de polímero. Las perlas 210 de polímero pueden tener forma esférica u ovalada o también pueden tener una forma irregular dependiendo de cómo de bien se mezcle la mezcla de polímero y de la temperatura.
La mezcla polimérica 200 de núcleo que se muestra en la Figura 2 es un ejemplo de un sistema de tres fases. La mezcla polimérica 200 de núcleo está libre de pigmentos de color, estabilizadores UV y térmicos, adyuvantes de proceso y otras sustancias aditivas conocidas como tales en la técnica. Sin embargo, el polímero 112 de núcleo puede contener más de tres fases, tal como, por ejemplo, un sistema de cuatro fases que comprenda el polímero 202 de hilo, el polímero 112 de núcleo, un polímero de hilo adicional y el compatibilizador 204. En tal sistema de cuatro fases, el polímero 202 de hilo y el polímero de hilo adicional pueden no ser miscibles con el polímero 112 de núcleo. El compatibilizador 204 separa entonces el polímero 202 de hilo del polímero 112 de núcleo y el polímero de hilo adicional del polímero 112 de núcleo. En este ejemplo, se usa el mismo compatibilizador 204 tanto para el polímero 202 de hilo como para el polímero de hilo adicional. En otros ejemplos, el compatibilizador 204 usado para el polímero 202 de hilo puede ser diferente del compatibilizador 204 usado para el polímero de hilo adicional. En una mezcla polimérica 200 de núcleo de cuatro fases, las perlas 210 de polímero pueden estar formadas tanto por el polímero 202 de hilo como por el polímero de hilo adicional.
A pesar de lo anterior, se enfatiza que la mezcla polimérica 200 de núcleo, y de manera equivalente el núcleo 110 formado a partir de la mezcla polimérica 200 de núcleo durante la fabricación, es al menos un sistema de dos fases que comprende el polímero 202 de hilo como una primera de las al menos dos fases y el polímero 112 de núcleo como una segunda de las al menos dos fases. El polímero 202 de hilo y el polímero 112 de núcleo son dos polímeros químicamente diferentes. En cualquier caso, el polímero 112 de núcleo y el polímero de revestimiento forman cada uno una fase, es decir, un volumen continuo macroscópico lleno de una pluralidad de moléculas del polímero respectivo. En consecuencia, cualesquiera perlas 210 o zonas filiformes 400 formadas a partir del polímero 202 de hilo son fases macroscópicas embutidas en la fase macroscópica del polímero 112 de núcleo. Más precisamente, ninguna de las zonas filiformes 400 debe entenderse como una única molécula de polímero estirada.
El compatibilizador 204 puede ser uno cualquiera de los siguientes: un ácido maleico injertado en polietileno o poliamida; un anhídrido maleico injertado en un copolímero de injerto, iniciado por radicales libres, de polietileno, SEBS, EVA, EPD, o polipropileno con un ácido insaturado o su anhídrido tal como ácido maleico, metacrilato de glicidilo, maleinato de ricinoloxazolina; un copolímero de injerto de SEBS con metacrilato de glicidilo, un copolímero de injerto de EVA con ácido mercaptoacético y anhídrido maleico; un copolímero de injerto de EPDM con anhídrido maleico; un copolímero de injerto de polipropileno con anhídrido maleico; una poliamida o poliamidapolietileno de injerto de poliolefina; y un compatibilizador de tipo ácido poliacrílico.
El componente de polímero de revestimiento se prepara mezclando el granulado de polímero de revestimiento puro con los aditivos deseados para las fibras de césped artificial resultantes. Los aditivos adecuados pueden ser uno o más de los siguientes: una cera, un agente opacificante, un estabilizador UV, un retardante de llama, incluidas las fibras de aramida y/o un aditivo intumescente, un antioxidante, un fungicida, un agente antimicrobiano, tal como una sal de plata, y/o un pigmento, incluido un pigmento reflectante de infrarrojos (IR), o combinaciones de los mismos.
La mezcla polimérica 200 de núcleo y el componente de polímero de revestimiento se funden luego en dos unidades de extrusión de un solo componente y se alimentan a un cabezal o matriz de coextrusión, una hilera o un dispositivo de coextrusión similar. La temperatura de fusión utilizada durante la extrusión depende de los tipos de polímero y compatibilizador 204 que se utilicen. La temperatura de fusión está típicamente entre 230 °C y 280 °C. Una elección preferible de parámetros de proceso para la combinación en la que el polímero de hilo es poliamida y tanto el polímero de núcleo como el polímero de revestimiento son polietileno es una presión de 80 bares y una temperatura de 240 °C.
La Figura 3 muestra una sección transversal de un pequeño segmento de un monofilamento 300 enfriado rápidamente antes del estiramiento. El monofilamento 300 se muestra de nuevo como que comprende el polímero 112 de núcleo, con las perlas 210 de polímero mezcladas con el mismo, y el polímero de revestimiento que rodea el polímero 112 de núcleo. Las perlas 210 de polímero están separadas del polímero 112 de núcleo por el compatibilizador 204, que no se muestra. Para formar las zonas filiformes, una sección del monofilamento 300 se calienta y luego se estira a lo largo de una dirección axial del monofilamento 300. Esto se ilustra mediante las flechas que muestran la dirección de estiramiento 310.
La Figura 4 ilustra el efecto de estirar el monofilamento 300 con un ejemplo de una sección transversal de un monofilamento 100 estirado. Las perlas 210 de polímero de la Figura 3 se han estirado formando zonas filiformes. La cantidad de deformación de las perlas 210 de polímero dependerá de cuánto se haya estirado el monofilamento 300.
Las perlas 210 de polímero pueden comprender partes cristalinas y partes amorfas. Estirar las perlas 210 de polímero para obtener zonas filiformes puede causar un aumento en el tamaño de las partes cristalinas en relación con las partes amorfas.
El núcleo 110 y el revestimiento 102 están unidos entre sí por una capa 114 de contacto donde el polímero 112 de núcleo y el polímero de revestimiento están mezclados. Como puede verse en la Figura 5, las zonas filiformes comprendidas por el núcleo 110 pueden extenderse localmente a la capa 114 de contacto como consecuencia de la mezcla turbulenta durante la unión y del estiramiento. Preferiblemente, el polímero 202 de hilo supone no más del 30 % en peso del núcleo, de manera que la cohesión proporcionada por la capa 114 de contacto permanece igual o más fuerte que en las fibras de césped artificial convencionales de tres componentes con una capa de compatibilización que interconecta el núcleo y el revestimiento, incluso si el polímero 202 de hilo y el polímero de revestimiento no son miscibles entre sí. La capa 114 de contacto puede extenderse radialmente hasta el 50 por ciento del espesor mínimo del revestimiento 102 en todas las direcciones que se extienden radialmente desde el núcleo 110.
La Figura 6 muestra una sección transversal esquemática de una pieza ejemplar de césped artificial 600. El césped artificial 600 comprende un refuerzo o alfombra 602 de césped artificial. La fibra 604 de césped artificial se ha dispuesto en mechones en el refuerzo 602 de césped artificial para formar un pelo 608. En la parte inferior del refuerzo 602 de césped artificial se muestra un revestimiento 606. El revestimiento puede servir para unir la fibra 604 de césped artificial al refuerzo 602 de césped artificial o asegurarla en el mismo. El revestimiento 606 puede ser opcional. Por ejemplo, como alternativa, las fibras 604 de césped artificial se pueden tejer en el refuerzo 602 de césped artificial. Se podrían usar para el revestimiento 606 diversos tipos de colas, revestimientos o adhesivos. Las fibras 604 de césped artificial se muestran formando el pelo 608 extendiéndose cierta distancia 610 por encima del refuerzo 602 de césped artificial.
La distancia 610 es esencialmente la altura del pelo 608 de las fibras 604 de césped artificial. La longitud de las zonas filiformes dentro de las fibras 604 de césped artificial es preferiblemente la mitad de la distancia 610 o menos.
Proporcionar la fibra 604 de césped artificial puede comprender tejer, hilar, torcer, envolver y/o agrupar uno o más de los monofilamentos estirados 100 para obtener la fibra 604 de césped artificial. La incorporación puede comprender tejer o disponer en mechones la fibra 604 de césped artificial en el refuerzo 602 de césped artificial.
El efecto de diseñar los salientes con una ligera curvatura cóncava puede demostrarse mediante una comparación de las Figuras 7 y 8. La Figura 7 muestra un perfil en sección transversal normal de una fibra de césped artificial ondulada que comprende una protuberancia redonda 700 en el centro y dos salientes con puntas redondeadas. El perfil se extiende sobre un espesor total t entre la protuberancia central delantera 700 y la punta trasera de los salientes. La distancia entre las dos puntas es el ancho total w de la fibra. Ambos salientes tienen un perfil con un lado recto 704 y, opuesto al lado recto 704, un lado ondulado 702 con cuatro muescas a lo largo de una línea de base recta. Teniendo en cuenta la extensión axial de la fibra, este perfil corresponde a salientes con una cara plana y una cara acanalada. Los salientes pueden incluir un ángulo entre 100 y 180 grados. En el ejemplo no limitativo mostrado, los salientes encierran un ángulo de aproximadamente 135 grados hacia el lado ondulado 702 del perfil. Ambos salientes tienen una extensión radial de aproximadamente tres veces el espesor de la protuberancia 700. Únicamente con fines de demostración, suponiendo un ancho de perfil total ejemplar w = 1.35 mm y un espesor total t = 0.45 mm, el perfil de la Figura 7 tendría un área de sección transversal de 0.216 mm2. Con una densidad media ejemplar de 0.92 g/mm2, esto corresponde a un peso de hilo de aproximadamente 2000 dtex.
La Figura 8 muestra un perfil en sección transversal normal de una fibra de césped artificial ondulada similar a la que se muestra en la Figura 7, con la diferencia de que los lados rectos 704 del perfil están reemplazados por lados cóncavos 804, correspondientes a salientes con una cara cóncava y una cara acanalada. La curvatura se ha diseñado de manera que el espesor de los salientes (medido entre el lado cóncavo 804 y la línea de base del lado ondulado 702) va disminuyendo gradualmente hacia su punta respectiva. A modo de comparación con el ejemplo no limitativo anterior, con un ancho total w = 1.35 mm y un espesor total t = 0.45 mm como los anteriores, el perfil de la Figura 8 tendría un área de sección transversal de 0.180 mm2. Con la densidad media supuesta de 0.92 g/mm2, esto corresponde a un peso de hilo de aproximadamente 1650 dtex. Una fibra con el perfil cóncavo de la Figura 8 tendría por lo tanto una reducción de peso de alrededor del 17 % en comparación con una fibra con el perfil recto de la Figura 7. Como el perfil cóncavo tiene un perímetro ligeramente mayor que el perfil recto, una fibra con el perfil cóncavo también tendría una mayor relación superficie/masa en comparación con una fibra con el perfil recto.
Lista de números de referencia
100 monofilamento estirado
102 revestimiento
104 saliente
110 núcleo
112 polímero de núcleo
114 capa de contacto
200 mezcla polimérica de núcleo
202 polímero de hilo
204 compatibilizador
210 perlas de polímero
300 monofilamento en bruto
310 dirección de estiramiento
400 zonas filiformes
600 césped artificial
602 refuerzo de césped artificial
604 fibra de césped artificial
606 revestimiento
pelo
altura de pelo
protuberancia central
lado ondulado
lado recto
lado cóncavo

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una fibra (604) de césped artificial que comprende al menos un monofilamento (100), comprendiendo cada uno de los al menos un monofilamento (100) un núcleo cilíndrico (110) y un revestimiento (102),
comprendiendo el núcleo (110) un polímero (112) de núcleo y zonas filiformes (400) formadas por un polímero (202) de hilo, estando las zonas filiformes (400) embutidas en el polímero (112) de núcleo,
estando formado el revestimiento (102) por un polímero de revestimiento, rodeando el revestimiento (102) el núcleo (110) y teniendo el revestimiento un perfil no circular, siendo el polímero de revestimiento miscible con el polímero (112) de núcleo.
2. La fibra de césped artificial de la reivindicación 1, formando el revestimiento (102) dos salientes (104) que se extienden desde el núcleo (110) en direcciones opuestas.
3. La fibra de césped artificial de la reivindicación 2, comprendiendo el perfil de al menos uno de los salientes (104) un lado cóncavo (804).
4. La fibra de césped artificial de la reivindicación 2 o 3, comprendiendo el perfil de al menos uno de los salientes (104) una sección ondulada (702) que abarca al menos el 60 % de un lado de dicho al menos un saliente (104).
5. La fibra de césped artificial de la reivindicación 4, abarcando la sección ondulada un lado del perfil no circular, no comprendiendo el perfil no circular más secciones onduladas aparte del lado ondulado.
6. La fibra de césped artificial de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el núcleo (110) además un compatibilizador (204) que rodea cada una de las zonas filiformes (400) y que interconecta el polímero (202) de hilo y el polímero (112) de núcleo.
7. La fibra de césped artificial de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, estando el revestimiento (102) unido al núcleo (110) por una capa (114) de contacto, comprendiendo la capa (114) de contacto una mezcla del polímero (112) de núcleo y el polímero de revestimiento.
8. La fibra de césped artificial de la reivindicación 7, siendo el polímero (202) de hilo inmiscible con el polímero de revestimiento, comprendiendo la capa (114) de contacto además localmente el compatibilizador (204) como un tercer componente de la mezcla.
9. La fibra de césped artificial de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde:
el polímero (202) de hilo es uno cualquiera de los siguientes: poliamida, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, poliéster, y tereftalato de adipato de polibutirato; y/o el polímero (112) de núcleo y/o el polímero de revestimiento son uno cualquiera de los siguientes: polietileno, polipropileno y una mezcla de los mismos; y/o el núcleo (110) está libre de al menos uno de los siguientes componentes del revestimiento (102): una cera, un agente opacificante, un estabilizador UV, un retardante de llama, un antioxidante, un fungicida, un pigmento, y combinaciones de los mismos; y/o
el núcleo (110) es al menos un sistema de dos fases que comprende el polímero (202) de hilo como una primera de las al menos dos fases y el polímero (112) de núcleo como una segunda de las al menos dos fases, comprendiendo cada una de las al menos dos fases una pluralidad de moléculas del polímero respectivo.
10. La fibra de césped artificial de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende:
- las zonas filiformes (400) en una cantidad de un 1 a un 30 por ciento en peso del núcleo (110), comprendiendo las zonas filiformes (400) el polímero (202) de hilo y, opcionalmente, un polímero de hilo adicional; y/o
- el compatibilizador (204) en una cantidad de un 0 a un 60 por ciento en peso de la mezcla polimérica (200) de núcleo; y/o
- el polímero (112) de núcleo en una cantidad de un 20 a un 50 por ciento en peso de la fibra (604) de césped artificial; y/o
- el polímero de revestimiento en una cantidad de un 50 a un 80 por ciento en peso de la fibra (604) de césped artificial.
11. La fibra de césped artificial de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde:
el núcleo (110) tiene un diámetro de 50 a 600 micrómetros, teniendo el revestimiento (102) un espesor mínimo de 25 a 300 micrómetros en todas las direcciones que se extienden radialmente desde el núcleo (110), teniendo cada uno de los salientes (104) una extensión radial en un intervalo de 2 a 10 veces el radio del núcleo (110); y/o las zonas filiformes (400) tienen un diámetro inferior a 50 gm y/o una longitud inferior a 2 mm.
12. La fibra de césped artificial de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, siendo el al menos un monofilamento (100) un producto de coextrusión de un primer componente de coextrusión y un segundo componente de coextrusión, comprendiendo el primer componente de coextrusión al menos el polímero (112) de núcleo y el polímero (202) de hilo, comprendiendo el segundo componente de coextrusión al menos el polímero de revestimiento.
13. La fibra de césped artificial de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, siendo el polímero (112) de núcleo polietileno de alta densidad, HDPE, y siendo el polímero de revestimiento polietileno lineal de baja densidad, LLDPE.
14. Un césped artificial (600) que comprende un refuerzo textil (602) y múltiples fibras (604) de césped artificial según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, estando incorporadas las fibras (604) de césped artificial al refuerzo textil (602) de césped artificial.
15. El césped artificial de la reivindicación 14, en donde:
las fibras (604) de césped artificial forman un pelo (608) en un lado del refuerzo (602) de césped artificial, extendiéndose cada una de las fibras (604) de césped artificial una longitud predeterminada (610) dentro del pelo (608), teniendo las zonas filiformes (400) una longitud inferior a la mitad de la longitud predeterminada (610); y/o
cada uno de los monofilamentos (100) y/o las fibras (604) de césped artificial se fija al refuerzo (602) con una orientación radial aleatoria.
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