ITMI20110144A1 - Filamento per erba artificiale. - Google Patents

Description

FILAMENTO PER ERBA ARTIFICIALE

DESCRIZIONE

La presente invenzione à ̈ relativa ad un filo sintetico termoplastico da impiegarsi nella realizzazione di tappeti di erba artificiali o simili. Più in particolare, l’invenzione à ̈ relativa ad un filo sintetico termoplastico costituente i fasci o ciuffi che sporgono, in uso, dal lato superiore di uno strato di supporto in tappeti, particolarmente tappeti di erba artificiale.

I tappeti di erba artificiale, o prati artificiali, costituiscono una valida alternativa ai prati di erba naturale in molteplici casi, segnatamente nel settore degli impianti sportivi. Diversamente dai prati di erba naturale, i tappeti di erba artificiale, o sintetica, non richiedono costose e costanti operazioni di manutenzione, né sono soggetti al facile deterioramento conseguente alle intense sollecitazioni meccaniche associate all’uso sportivo. Questo tipo di tappeti, sia per uso come erba artificiale o come zerbino o come rivestimento di superfici calpestabili in ambito domestico, urbano e simile, comprende solitamente un supporto flessibile piano costituito da uno o più strati di materiale sintetico, al quale à ̈ fissata una pluralità di fasci o ciuffi che sporgono dal lato superiore del supporto e ne ricoprono tutta la superficie, per costituire uno strato calpestabile resiliente e relativamente morbido. Nel caso di tappeti con funzione di prato artificiale, i fasci o ciuffi suddetti simulano i ciuffi d’erba e ne svolgono la stessa funzione. Tali ciuffi sono a loro volta costituiti da fasci di fili o bandelle in materiale plastico, prodotti separatamente dal supporto piano e fissati ad esso con tecniche note all’esperto del ramo. I fili o le bandelle destinati a costituire tali ciuffi devono possedere caratteristiche di resistenza meccanica, flessibilità e resilienza adatte all’applicazione cui sono destinati.

Il crescente utilizzo di tappeti di erba sintetica ha creato la necessità di ottenere delle superfici con caratteristiche paragonabili a quelle dei tradizionali tappeti di erba naturale. Tali caratteristiche sono conferite principalmente dalla forma e dalla dimensione del filamento di cui si compongono i tappeti stessi, nonché dai materiali impiegati. Le caratteristiche peculiari del filamento sintetico devono rispecchiare le caratteristiche naturali del filo d’erba.

Nella letteratura brevettuale sono descritte varie realizzazioni di fili o bandelle per erba artificiale.

EP 2143834 descrive un filamento di erba artificiale la cui sezione presenta una forma allungata che resta sostanzialmente costante lungo l'asse longitudinale. Il documento descrive inoltre un tappeto di erba artificiale costituito da fibre che presentano una sezione come sopra descritta.

EP 1739233 descrive un filamento per un prato artificiale che presenta una forma a nastro di sezione piatta. Tale filamento à ̈ costituito da uno strato centrale e da due strati esterni di materiale diverso da quello centrale.

US 6432505 descrive un filamento per tappeti di erba artificiale con una sezione a forma di diamante con una porzione centrale più spessa e due porzioni laterali simmetriche di spessore inferiore rispetto alla porzione centrale.

WO 2005/005730 descrive un filamento di erba artificiale che presenta una sezione trasversale provvista di una porzione centrale e due ali laterali simmetriche integrate alla porzione centrale e disposte secondo un orientamento divergente.

I filamenti descritti nei documenti sopra citati, come anche altri filamenti utilizzati nella produzione di tappeti erbosi sintetici, presentano alcuni svantaggi dovuti alla loro forma e dimensione. In particolare le forme delle sezioni dei filamenti utilizzati non garantiscono una elasticità elevata al filamento che, quando viene calpestato, non à ̈ in grado di ritornare alla sua posizione originale. Ciò comporta una diminuzione delle prestazioni del campo da gioco. Certi filamenti noti non sono pertanto conformi ai requisiti imposti da enti sportivi federali (FIFA) per l’omologazione dei manti di erba sintetica ai fini dello svolgimento di gare internazionali.

Inoltre i filamenti sopra citati sono fragili e poco resistenti all’usura in quanto la loro forma prevede angoli vivi che possono facilmente innescare rotture che compromettono la resistenza e l’elasticità.

Altro svantaggio dei filamenti noti deriva dalla notevole quantità di materiale necessario per la loro produzione. Infatti per ottenere dei filamenti con una elevata resistenza ed elasticità le forme che normalmente vengono adottate prevedono porzioni molto grosse, tali da sopportare elevati carichi senza deformarsi o rompersi. Per fare ciò si impiega una quantità di materiale elevata che incide sui costi di produzione del filamento e dei relativi tappeti.

Sarebbe pertanto desiderabile disporre di un filamento di erba artificiale in grado di resistere all’usura causata dall’utilizzo intenso ma che al contempo consenta di utilizzare meno materiale dei filamenti comunemente utilizzati.

Sarebbe altresì desiderabile disporre di un manto erboso artificiale costituito da una pluralità di filamenti che risponda ai criteri federali (FIFA) per poter essere utilizzato in competizioni internazionali.

Scopo della presente invenzione à ̈ pertanto quello di fornire un filamento di erba artificiale in grado di resistere a forti sollecitazioni senza diminuire le sue caratteristiche di elasticità e deformabilità.

Altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un filamento di erba artificiale prodotto con una quantità ridotta di materiale rispetto ai filamenti noti, in modo tale da diminuire i costi di produzione mantenendo degli standard qualitativi elevati.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un tappeto erboso artificiale, costituito da una pluralità di filamenti, che soddisfi le specifiche internazionali e possa quindi essere utilizzato come copertura dei campi da gioco in competizioni internazionali.

In accordo con la presente invenzione, gli scopi sopra menzionati vengono raggiunti mediante un filamento per erba artificiale la cui sezione trasversale comprende una porzione centrale dalla quale si estendono un primo braccio ed un secondo braccio, caratterizzato dal fatto che detti bracci si estendono per lunghezze diverse e sono divergenti.

Con un filamento di erba sintetica secondo la presente invenzione si possono produrre tappeti di erba artificiale in grado di soddisfare le specifiche imposte dalle federazioni internazionali per l’utilizzo di tappeti erbosi sintetici in competizioni ufficiali. Tali manti erbosi risultano altresì resistenti all’usura così da consentire un utilizzo prolungato mantenendo inalterate le caratteristiche del manto stesso.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione di forme realizzative preferite, illustrate a titolo esemplificativo e non limitativo nelle allegate figure, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista della sezione trasversale di un filamento secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 2 Ã ̈ una vista della sezione trasversale di un filamento secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 3 Ã ̈ una vista della sezione trasversale di un filamento secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 4 Ã ̈ una vista delle sezioni trasversali di filamenti utilizzati negli esempi di confronto;

- la figura 5 Ã ̈ una rappresentazione schematica del test di resilienza;

- la figura 6 illustra un grafico riportante i risultati del test “ball-roll†effettuato su di un tappeto composto con filamenti secondo la presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1, il filamento per erba artificiale 1 comprende una porzione centrale 10 dalla quale si estendono un primo braccio 20 ed un secondo braccio 30.

I due bracci 20 e 30 si estendono dalla porzione centrale 10 con orientazioni opposte e divergenti. Nella prima forma di realizzazione del filamento secondo la presente invenzione, illustrato in figura 1, il primo braccio 20 ed il secondo braccio 30 sono divergenti e rettilinei.

La lunghezza del secondo braccio 30 à ̈ maggiore della lunghezza del primo baraccio 20. Preferibilmente il rapporto tra la lunghezza del secondo braccio 30, indicata genericamente con l2, e la lunghezza del primo braccio 20, indicata genericamente con l1, à ̈ compreso tra 1,5 e 9,5 (1,5≥ l2/ l1≤9,5).

Lo spessore del primo braccio 20 Ã ̈ maggiore dello spessore del secondo braccio 30. Preferibilmente il rapporto tra lo spessore del secondo braccio 30, indicato genericamente con la lettera D, rispetto allo spessore di detto primo braccio 20, indicato genericamente con la lettera C, Ã ̈ compreso tra 0,1 e 1 (D/C compreso tra 0,1 e 1).

In un’ulteriore forma di realizzazione del filamento secondo la presente invenzione, non illustrata nelle allegate figure, il primo braccio 20 e il secondo braccio 30 si estendono dalla porzione centrale 10 presentando un profilo curvilineo. Il profilo curvilineo del primo braccio 20 e/o del secondo braccio 30 presenta un raggio di curvatura compreso tra 2 e 8 mm, ovvero la circonferenza su cui viene calcolata la porzione li nel caso del profilo curvilineo interno, o le nel caso del profilo curvilineo esterno, ha un raggio compreso tra 2 e 8 mm.

Nel caso in cui detto primo braccio 20 e/o detto secondo braccio 30 presentino una forma curva, la lunghezza del braccio, definita genericamente l, sia esso il primo braccio 20 o il secondo braccio 30, viene calcolata come la media tra la lunghezza del profilo curvilineo interno li, e la lunghezza del profilo curvilineo esterno le, quindi l = (li le)/2.

In figura 2 viene illustrata una forma di realizzazione preferita in cui il secondo braccio 30 presenta un profilo curvilineo con una porzione 31 rastremata. In figura 2 sono altresì indicate la lunghezza del profilo curvilineo interno li e del profilo curvilineo esterno le.

Nella realizzazione del filamento descritta in figura 2, la curvatura di detto secondo braccio 30 e la rastrematura posta sulla sua estremità garantiscono al filamento stesso una elasticità elevata che si traduce in una elevata resistenza al piegamento, garantendo performance ottimali nei tappeti di erba artificiale costituiti da una pluralità di filamenti così realizzati. In figura 3 viene illustrata una terza forma di realizzazione del filamento per erba artificiale in cui il primo braccio 20 ed il secondo braccio 30 divergono tra loro con un angolo acuto rispetto all’angolo di divergenza delle realizzazioni illustrate in figura 1 ed in figura 2. Anche in questo caso il secondo braccio 30 presenta un profilo curvilineo ed un porzione rastremata. Con un filamento secondo la presente invenzione à ̈ possibile realizzare un tappeto di erba artificiale comprendente una struttura di base sulla quale viene fissato il filamento descritto, ad esempio con tecnica tufting o di maglieria, così da ottenere un tappeto di erba artificiale costituito da una pluralità di filamenti il più possibile simile ai manti erbosi naturali. Tale tappeto può essere impiegato per la realizzazione di campi da gioco ove si disputano partite a livello internazionale senza ridurre o alterare il movimento della palla e le sensazioni di gioco. Il filamento di erba artificiale secondo la presente invenzione à ̈ preferibilmente realizzato in un materiale termoplastico, ancor più preferibilmente un materiale scelto nel gruppo comprendente poliolefine e poliammidi, in particolare può essere vantaggiosamente realizzato in polietilene, polipropilene, nylon, ovvero un materiale polimerico di origine vegetale, quindi rinnovabile, scelto nel gruppo dei biopolimeri, in particolare acido polilattico, PLA.

Il filamento di erba artificiale secondo l’invenzione può contenere additivi necessari per migliorare la stabilità ai raggi UV, la stabilità del colore, le proprietà anti-statiche e simili. Al fine di valutare al meglio le caratteristiche del filamento secondo la presente invenzione sono stati effettuati alcuni test relativi alle caratteristiche strutturali sia del filamento singolo sia di un manto erboso costituito da una pluralità di filamenti.

TEST 1

Sul filamento singolo à ̈ stato effettuato un test di resilienza ovvero à ̈ stata valutata la forza necessaria per effettuare il piegamento del filamento stesso. Il test à ̈ stato effettuato utilizzando il metodo descritto in “Monofilaments for artificial turf applications†di G.

Schoukens e S. Rambour, Ghent University [http://biblio.ugent.be/input/download?func=downloadFile&fileOId=767612] utilizzando un’apparecchiatura favimatR (Textechno).

Metodo: Un singolo filamento à ̈ sottoposto ad una serie di 300 piegamenti mantenendo un capo fissato.

Un’estremità del singolo filamento à ̈ bloccata, mentre l'altra estremità libera à ̈ sottoposta ad un ciclo di 300 piegamenti tramite l’applicazione di una forza perpendicolare.

La forza necessaria per effettuare il piegamento viene registrata sia in un verso che nel verso opposto del ciclo (isteresi).

La resilienza à ̈ espressa come il rapporto tra la forza rilevata al 300 ciclo e la forza del primo piegamento.

100% di resilienza indica che la forza necessaria per effettuare il piegamento dopo 300 cicli à ̈ la stessa forza necessaria per effettuare il piegamento nel primo ciclo.

Parametri: Vedi figura 5

Estensione del filamento: 17,5 mm

Punto di flessione: 2,8 mm dal punto di ancoraggio

Velocità: 100 mm/min

Precarico: 0,01 cN

Limite di isteresi: piegatura minima 2 mm

Piegatura massima 8 mm

Numero di test: 4

Condizioni: 23 ± 2 °C

RISULTATI

Il test à ̈ stato effettuato su filamenti con sezioni differenti al fine di valutare la differenza di resilienza in funzione della forma del filamento, nonché per valutare l’elasticità iniziale dei diversi filamenti. Le sezioni dei filamenti confrontati sono raffigurate in figura 4.

I risultati sono espressi come la media (average) delle prove effettuate.

Filamento secondo l’invenzione (Figura 2).

Dimensioni (cfr. Figura 2): l1= 0,4mm ; le= 0,9mm ; li= 0,6mm ; R1= 7mm ; R2= 5mm. Materiale di composizione: Polietilene.

RESILIENZA

Forza impiegata per

il primo Ciclo 100 Ciclo 300 piegamento (cN) (%) (%) Media 3,0 43,2 40,1

Dev. standard 0,8 5,3 5,5

Filamenti di confronto (Figure 4I, 4L, 4G, 4A, 4M)

Filamento di figura 4I

RESILIENZA

Forza impiegata per

il primo Ciclo 100 Ciclo 300 piegamento (cN.) (%) (%) Media 2,1 42,2 38,3

Dev. standard 0,4 4,5 5,2

Filamento di figura 4L

RESILIENZA

Forza impiegata per

il primo Ciclo 100 Ciclo 300 piegamento (cN.) (%) (%) Media 2,4 40,9 37,6 Dev. standard 0,9 3,1 3,8 Filamento di figura 4G

RESILIENZA

Forza impiegata per

il primo Ciclo 100 Ciclo 300

piegamento (cN.) (%) (%)

Media 3,7 28,4 26,1

Dev. standard 1,5 5,6 5,3

Filamento di figura 4A

RESILIENZA

Forza impiegata per

il primo Ciclo 100 Ciclo 300

piegamento (cN.) (%) (%)

Media 1,8 45,3 42,7

Dev. standard 0,5 3,8 3,2

Filamento di figura 4M

RESILIENZA

Forza impiegata per

il primo Ciclo 100 Ciclo 300

piegamento (cN.) (%) (%)

Media 0,87 52,8 49,2

Dev. standard 0,19 4,3 4,4

Come si può notare dai risultati espressi nelle tabelle sopra riportate, la forza necessaria per effettuare il piegamento del filamento secondo l’invenzione à ̈ elevata. Al termine dei primi 100 cicli di piegamento la forza necessaria per effettuare il piegamento del filamento analizzato si riduce di circa la metà, più precisamente la forza impiegata per effettuare il piegamento à ̈ il 43,2% della forza impiegata per effettuare il primo piegamento. Al termine dei 300 cicli di piegamento la forza necessaria à ̈ del 40,1% della forza iniziale. Questi dati indicano che dopo un assestamento nei primi 100 cicli di piegamento, il filamento non subisce alterazioni rilevanti riguardanti l’elasticità e la resilienza, ed in assoluto indicano una performance elevata di resilienza dopo 300 cicli se paragonata con i valori di resilienza de filamenti confrontati.

Il filamento G presenta una forza di piegamento iniziale più elevata del filamento secondo l’invenzione, ma la forza necessaria per effettuare il piegamento dopo 100 cicli si riduce enormemente fino ad arrivare ad un valore del 28% rispetto al valore ottenuto nel primo piegamento. La forza impiegata dopo 300 cicli si riduce ulteriormente fino ad arrivare ad un valore del 26%. Questo indica che questo tipo di filamento, pur essendo rigido e strutturato, non mantiene le dovute caratteristiche dopo l’utilizzo.

I filamenti I e L, che presentano valori di resilienza intorno al 40 %, quindi paragonabili ai valori del filamento secondo l’invenzione, presentano però una forza iniziale minore che indica un’elasticità minore rispetto al filamento in esame.

I filamenti A ed M mantengono eccellenti prestazioni dopo i cicli di sollecitazione ovvero presentano delle resilienze che superano il 50 %. Questi filamenti presentano però delle forze di piegamento iniziale molto modeste, che si traducono in una prestazione non ottimale del manto erboso costituito con questa tipologia di filamenti e quindi una scarsa efficienza del campo da gioco.

TEST 2

Sul tappeto à ̈ stato eseguito un test di resilienza pre e post usura, cioà ̈ à ̈ stata valutata la capacità del filo, tessuto in una struttura dalla densità di filo definita, di rallentare fino a fermare lo scorrimento di una palla da gioco.

Il test à ̈ stato compiuto seguendo le direttive legate ai seguenti metodi:

- STANDARD EN 15306 “Exposure of synthetic turf to simulated wear†;

- FIFA EN 12234 “Ball roll test†.

Metodo: Un tappeto, realizzato tessendo su un supporto di tessuto termoplastico il solo filo oggetto della prova, viene intasato con 9kg/m2 di gomma e 24,8kg/m2 di sabbia e sottoposto, per una lunghezza utile di 12m, ad una serie di cicli con uno strumento detto Lisport.

Il Lisport lavora traslando due rulli (liberi anche di ruotare intorno al proprio asse di ancoraggio alla macchina) sul tappeto percorrendo sullo stesso una lunghezza di 12metri. Il test si ritiene terminato al raggiungimento di 12.200cicli (si definisce ciclo l’attraversamento in andata e ritorno dei cilindri sul tappeto).

Dopo ogni step costituito da 1.000cicli, il Lisport viene fermato e sul tappeto in esame viene fatta rotolare una palla (secondo le direttive della norma EN 12234), misurando la distanza che la palla percorre sul tappeto prima di fermarsi. L’ente certificatore FIFA indica come idoneo alla certificazione denominata FIFA* un tappeto che risponde al test con un Ball roll medio compreso tra 4 – 10 m, e ancora idoneo alla certificazione FIFA** un tappeto con Ball roll medio tra 4 – 8 m.

RISULTATI

Il test à ̈ stato effettuato su un tappeto i cui parametri costitutivi sono:

Massa per unità di area 2262 g/m<2>

Densità di tessitura (turf density) 7274/m<2>(inserzioni/m<2>)

Lunghezza della fibra 57,8 mm

Denaratura ciuffo 14385 dtex

Peso del filato 1341 g/m<2>

I risultati sono espressi come la media delle prove (5 per misurazione) effettuate:

Ball roll

<Cicli>Media Direzione di Tufting Direzione trasversale al Tufting (m) (m) (m)

0 6,71 6,02 6,4

1000 6,83 6,8 6,8

2000 6,96 6,6 6,8

3000 7,11 6,57 6,8

4000 7,35 6,74 7

5000 7,23 6,66 6,9

6000 7,47 6,76 7,1

7000 7,65 6,64 7,1

8000 7,68 6,89 7,3

9000 7,65 6,91 7,3

10000 7,82 7,02 7,4

11000 7,82 6,78 7,3

12000 8,06 6,84 7,5

12200 7,92 6,82 7,4

Come si può notare dai risultati riportati in tabella, e dal grafico di figura 6, il tappeto rispetta pienamente i requisiti di certificazione FIFA* e FIFA**; inoltre la sezione studiata ha permesso di realizzare una situazione di isotropia tale da garantire elevate prestazioni di gioco in tutte le direzioni di marcia sul tappeto stesso, infatti i valori di ball roll non subiscono variazioni di rilievo se misurati lungo la direzione di tufting ovvero lungo la direzione trasversale allo stesso

Il test ha inoltre evidenziato che nel tempo le prestazioni del tappeto non subisce un decadimento accelerato, infatti rispetto al valore medio di ball roll registrato a 0 cicli (tappeto intatto) il decadimento della prestazione al termine del test di usura (12.200cicli) Ã ̈ solo del 15%.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Filamento per erba artificiale la cui sezione trasversale (1) comprende una porzione centrale (10) dalla quale si estendono un primo braccio (20) ed un secondo braccio (30), caratterizzato dal fatto che detti bracci (20, 30) si estendono per lunghezze diverse e sono divergenti.
2. 2. Filamento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il rapporto tra la lunghezza (l2) di detto secondo braccio (30) e la lunghezza (l1) di detto primo braccio (20) Ã ̈ compreso tra 1,5 e 9,5.
3. 3. Filamento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto primo braccio (20) o detto secondo braccio (30) hanno forma curva con un profilo curvilineo interno di lunghezza lied un profilo curvilineo esterno di lunghezza le, detta lunghezza (l) di detto braccio di forma curva essendo definita come l = (li+ le)/2.
4. 4. Filamento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il rapporto tra lo spessore di detto primo braccio (20) rispetto allo spessore di detto secondo braccio (30) à ̈ compreso tra 0,1 e 1.
5. 5. Filamento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo braccio (20) e/o detto secondo braccio (30) presentano un profilo curvilineo con un raggio di curvatura compreso tra 2 e 8mm
6. 6. Filamento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto secondo braccio (30) presenta un porzione rastremata (31).
7. 7. Filamento secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere realizzato in materiale polimerico termoplastico.
8. 8. Filamento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto materiale termoplastico à ̈ scelto nel gruppo comprendente: polietilene, polipropilene, poliammide.
9. 9. Filamento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto di essere realizzato un materiale polimerico di origine vegetale, preferibilmente acido polilattico (PLA).
10. 10. Tappeto di erba artificiale comprendente una struttura di base e caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di filamenti secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.