Erba Sintetica: qualità superiore per qualsiasi utilizzo

Il segreto dei nostri filamenti

Nell’erba sintetica ad uso sportivo, i risultati più interessanti, considerando l’aspetto relativo alle fibre utilizzate, sono quelli ottenuti con i cosiddetti monofilamenti o monofili. In particolare, i monofili che hanno offerto i risultati più apprezzabili, sono quelli con le geometrie più performanti in termini di usura. Il vantaggio dei monofili, in fase di progettazione e di produzione, è dato dalla libertà di scelta della geometria o sezione: questa libertà consente di optare per una fibra con il miglior comportamento possibile, sia in termini di resilienza sia di resistenza al fenomeno della fibrillazione, fenomeno che è di fatto il meccanismo che causa la torsione delle fibre stesse.

Resilienza

La resilienza della fibra è la principale forza di opposizione alla torsione, che è all’origine della fibrillazione dei monofili. Nei nostri laboratori stiamo lavorando per comprendere quale sia la struttura geometrica o la sezione ideale che consenta di impedire o attenuare il fenomeno della torsione/fibrillazione. I nostri sforzi si concentrano sullo studio di un modello di calcolo che permetta di arrivare alla migliore relazione tra sezione o geometria del filato e resistenza allo schiacciamento.

Infatti, a causa di questo processo, insieme con l’utilizzo e di conseguenza il consumo del manto in erba sintetica, si arriva all’effetto torsione del monofilamento.

Quindi, la geometria dei monofili è alla base degli studi sulla durata, che hanno per obiettivo finale, protrarre il più possibile l’utilizzo dei campi sportivi in erba sintetica. L’obbiettivo finale è però duplice. Da un lato progettare sezioni ottimizzanti la fase produttiva del filato stesso, più in dettaglio la fase di estrusione delle fibre. Dall’altro lato, aumentare la resistenza all’usura per allungare sempre di più la vita utile degli impianti in prato sintetico.

Con il progredire dei risultati degli studi sulle ricerche in questo campo, si arriverà a comprendere quale è il miglior compromesso tra la struttura delle fibre e la resilienza e resistenza alla fibrillazione.

Polimeri

Tutto questo potrà portare a interrogarsi su come sviluppare ed elaborare polimeri con proprietà migliori per questo scopo. Le proprietà macromolecolari dei polimeri e le loro condizioni di lavorazione sono importanti per l’orientamento finale nella fase amorfa. Fase che è a sua volta importante per la resistenza alla fibrillazione e per la sua resilienza. Che è, di fatto, la vera sfida per l’erba sintetica per lo sport del futuro.

La domanda fondamentale che ci siamo fatti è: è possibile combinare buoni valori del coefficiente di attrito e la resistenza all’impatto di alcuni polimeri, come ad esempio il polietilene ad alta densità, con la buona resilienza e resistenza alla fibrillazione di altri polimeri, come ad esempio il poliammide? È possibile ottenere una combinazione di tutte queste proprietà in un polimero o in miscele di polimeri o è necessario utilizzare fibre multistrato per realizzare un prato artificiale?

Multilayer

Dalle nostre ultime risultanze l’uso di fibre multistrato sembra essere la più promettente. Abbiamo quindi progettato fibre in cui lo strato esterno è caratterizzato da un basso valore del coefficiente di attrito, una buona resistenza all’impatto e un basso valore di orientamento amorfo, proprio per evitare una possibile fibrillazione della fibra.

Lo strato interno invece, o nucleo della fibra, viene scelto per resilienza e resistenza all’urto. Siamo quindi arrivati a progettare una combinazione di poliammide 6, 66 o miscele di queste due poliammidi come materiale del nucleo e un polietilene ad alta densità come strato esterno.

Ma i problemi da risolvere sono stati più di uno. Il primo l’adesione interfacciale tra i due strati deve essere sufficiente a resistere alla deformazione per un periodo di anni. Il secondo riguarda le temperature di lavorazione che devono essere ottimizzate per i due polimeri. Questo al fine di ottenere una struttura orientata ben indotta nelle poliammidi con l’obiettivo di minimizzare l’orientamento nello strato di polietilene.

Se si arriverà a risolvere questi problemi, le strutture multilayer possono essere sviluppate e diventare il futuro per essere applicate negli impianti sportivi dove serve un tappeto di erba sintetica. Ma naturalmente questo è solo un esempio: si possono immaginare altre combinazioni di polimeri prodotti industrialmente, che abbiano la possibilità di essere sviluppati in monofili multilayer.

No infilling

Le ricerche che riguardano lo sviluppo di campi sportivi con prati in erba sintetica senza riempimento, sono uno dei principali temi di studio dei nostri laboratori. Molte delle soluzioni di questo genere, sono costituite da strutture con due diversi tipi di fibre: un monofilo ed un filo di root. Le fibre ricce sono in genere caratterizzate da un valore piuttosto elevato del coefficiente di attrito per evitare che i giocatori scivolino. Per far questo si è orientati verso la scelta della poliammide come polimero perché sembra essere la più logica.

Ma, i recenti sviluppi indicano di orientarsi verso l’uso di fibre sintetiche con caratteristiche di maggior grip o più viscose, dovute al relativo elevato assorbimento di acqua, paragonabile all’assorbimento di acqua naturale erba.

Polimeri ramificati

Un altro sviluppo futuro per i polimeri utilizzati per l’erba sintetica può essere l’uso di polimeri con un grado controllato di ramificazione a catena lunga. In questo caso, combinando, ad esempio, nel campo delle poliolefine le buone proprietà del LDPE e la tipica struttura cristallina delle poliolefine lineari. Un corretto controllo della lunghezza dei rami a catena lunga e il loro numero possono diventare una base per lo sviluppo futuro di polimeri con proprietà interessanti in questo campo.

Si otterrà un ottimo risultato per fibre con una deformazione completamente reversibile in fase di flessione e nessuna deformazione irreversibile dovuta a trasformazioni della struttura a temperature normali e senza fibrillazione. La domanda per il futuro sviluppo delle fibre o dei filati per impianti in erba sintetica è: possono le diverse proprietà richieste essere ottenute con una struttura monostrato o sarà necessario spostarsi su una struttura multistrato?

Co-estrusione

La struttura geometrica multistrato è la più facile da ottenere con la tecnica della co-estrusione. La sezione dell’erba sintetica multistrato nella più semplice geometria rettangolare può riunire:

• l’estrema morbidezza al tatto
• il basso coefficiente di attrito
• l’assorbimento d’acqua all’esterno dei filamenti insieme alla resistenza dello strato interno.

La combinazione più semplice di polimeri è, ad esempio, PE a bassa densità / PE ad alta densità / PE a bassa densità. In questo esempio, la presenza del polietilene a bassa densità sulla superficie esterna, crea un ottimo link con lo strato di supporto e funge da ammortizzatore insieme ad un bassissimo coefficiente di attrito.

Il nostro centro di ricerca sta lavorando per arrivare alla combinazione di un polimero morbido all’esterno e di un polimero più rigido per lo strato interno. Soluzione che sarà probabilmente la più interessante e innovativa per la prossima generazione di prato finto per campi in erba sintetica. Lo sviluppo futuro di fibre utilizzate per campi in erbetta finta sarà probabilmente fornito da ulteriori ricerche e sviluppi sulle sezioni ottenute dalla co-estrusione di monofili multistrato.

È pertanto molto probabile, che il futuro degli impianti con tappeto erboso sintetico, siano tanto nella sezione dei filati ma altrettanto e soprattutto nella possibilità offerta di produrre monofili con un anima di un polimero, ad esempio un poliammide, rivestito con un polimero morbido all’esterno.