ES2206341T3 - Platos de arcilla para el deporte de tiro al plato. - Google Patents
Platos de arcilla para el deporte de tiro al plato.Info
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Abstract
Un método para fabricar platos de arcilla para el deporte del tiro al plato mediante la etapa de compactar un polvo seco, que comprende una carga inorgánica y un aglutinante, comprendiendo la carga inorgánica más de 50% en peso de partículas de carbonato de calcio, caracterizado porque el aglutinante comprende un compuesto de lignosulfonato, y porque, antes de la compactación a temperatura ambiente, la carga inorgánica y el compuesto de lignosulfonato se mezclan en forma de suspensión acuosa y se secan por pulverización para formar un polvo uniforme que fluye fácilmente, en el que la lignina se encuentra unida a la superficie de las partículas de carbonato de calcio formando una capa uniforme, para que las superficies adyacentes cubiertas de lignina tengan una elevada afinidad entre ellas.
Description
Platos de arcilla para el deporte de tiro al
plato.
Este invento se refiere a platos de arcilla para
el deporte del tiro al plato.
En el deporte del tiro al plato los objetivos
(conocidos como "platos de arcilla" o "arcillas") se
lanzan al aire mediante un dispositivo de lanzamiento (conocido
como "lanzaplatos") y el deportista intenta disparar al
objetivo en movimiento empleando un arma de fuego. Se pretende que
el objetivo se rompa al impactar el disparo.
Los platos de arcilla se fabrican de manera
convencional mediante un proceso de moldeado en caliente, en el
que la caliza molida y la brea se moldean juntas, comprendiendo la
brea aproximadamente 20-40% en peso. La manipulación
de la brea caliente presenta consecuencias desde el punto de vista
de la salud y la seguridad de los trabajadores que fabrican los
platos de arcilla.
Un problema que existe en el tiro al plato de
competición es que en ocasiones el impacto procedente de un único
disparo no es suficiente para que el objetivo se rompa por
completo y esto puede conducir a disputas sobre si se ha alcanzado o
no el plato de arcilla. De manera ideal, el plato de arcilla debe
desintegrarse, incluso cuando es alcanzado por un único disparo.
Normalmente esta situación ideal no se logra. Al mismo tiempo, el
plato de arcilla debe ser lo suficientemente consistente como para
no desintegrarse durante el transporte o cuando es lanzado por el
lanzaplatos.
Otro problema es la cantidad de material que
sobra después de un gran evento de tiro al plato. Cada plato de
arcilla que se lanza cae al suelo en alguna parte, bien intacto o
en trozos. Sólo en el Reino Unido se comercializan cada año 350
millones de platos de arcilla aproximadamente, y esto representa
una gran cantidad de material esparcido por el suelo (equivalente
a 3.500 toneladas al año aproximadamente). El hecho de que los
platos de arcilla, si no son alcanzados o lo son de manera parcial,
dejen restos de gran tamaño supone que el material de los platos
de arcilla resista la degradación durante cierto tiempo. Además,
la brea presente en los platos de arcilla impide la
degradación.
De manera adicional, la brea ha sido clasificada
como agente cancerígeno potencial o real en algunas
jurisdicciones, y en aquellas zonas donde hay gran cantidad de
restos de platos de arcilla, por ejemplo en los campos de tiro,
existe riesgo de contaminación de las aguas subterráneas debido a
la escorrentía.
La solicitud de patente de EE.UU. Nº. 5649807
describe la fabricación de platos de arcilla que comprenden al
menos 50% en peso de arcilla, y 5-50% de un aditivo
que contiene calcio (que puede ser polvo de caliza) que reduce la
contracción por secado de la arcilla (húmeda). También puede
utilizarse un componente que mejora la plasticidad tal como
lignosulfonato. Los platos de arcilla se preparan a partir de esta
mezcla sometiendo la mezcla a presión en un molde y sacándola
cuando todavía se encuentra en un estado plástico (húmeda). Debido
a que el plato de arcilla se encuentra todavía húmedo, se requiere
cierto cuidado en el manejo a la hora de sacar el plato de arcilla
del molde. Aún así, dicho proceso causa problemas en cuanto a la
reproducibilidad de la forma, dimensiones, peso y textura de los
platos de arcilla producidos, con la consiguiente variabilidad en
sus características de vuelo. Esto no resulta deseable.
El objetivo del presente invento es resolver el
problema de la manipulación de los platos de arcilla en estado
plástico (húmedos) mediante la formación de platos de arcilla por
compactación de un polvo seco.
El documento
FR-A-2575818 describe un plato de
arcilla formado por compresión en seco de una arcilla e
incorporación de un agente estabilizador (cemento de fraguado
rápido o lignosulfito). La función del lignosulfito es proporcionar
estabilidad mecánica al plato sometido a presión. Los solicitantes
han encontrado que los platos de arcilla producidos con arcilla y
dicho aglutinante son demasiado frágiles.
El presente invento pretende solucionar el
problema de la fragilidad de los platos de arcilla proporcionando
un sistema de enlace mejorado.
El documento
GB-A-2337003 describe un plato de
arcilla que comprende azufre, una carga, y un agente modificador
de azufre que puede ser sulfonato de lignina. El sulfonato de
lignina modifica el comportamiento del azufre. No obstante, tales
platos de arcilla son caros de producir, precisan la fundición del
azufre, el asentamiento por acción de la temperatura y el
posterior moldeado.
El presente invento pretende solucionar el
problema del elevado coste formando rutas mediante la utilización
de un proceso de compresión de polvos en seco.
Por consiguiente, el presente invento proporciona
un método para preparar platos de arcilla mediante la compactación
de un polvo seco, que comprende una carga inorgánica y un
aglutinante, comprendiendo la carga inorgánica más de 50% en peso de
carbonato de calcio.
Si se desea, la carga inorgánica puede comprender
más de 60%, 70% u 80% en peso de carbonato de calcio.
En el contexto de esta solicitud, el término
"seco" no necesariamente significa totalmente libre de agua
sino que significa que comprende menos de 10% en peso de agua,
basado en la cantidad de polvo inorgánico.
La carga inorgánica puede comprender arcilla.
El aglutinante puede comprender un compuesto de
lignosulfonato. Los lignosulfonatos son materiales que se obtienen
a partir de la madera y que se encuentran disponibles a partir de
maderas tanto blandas como duras. Los lignosulfonatos pueden
modificarse y pueden incluir cationes alterados. Para el presente
invento pueden utilizarse todos los lignosulfonatos, modificados o
no modificados, y pueden incluir cualquier catión o cationes
apropiados, por ejemplo, calcio, magnesio, amonio y sodio.
El plato de arcilla puede prepararse mediante un
proceso en el que la carga inorgánica y el aglutinante se mezclan
en forma de engobe y se secan por pulverización para formar el
polvo seco.
El invento se ilustra a modo de ejemplo a
continuación.
Se mezclaron carbonato de calcio, arcilla,
lignosulfonato y un agente plastificante con agua suficiente para
formar un engobe, de forma que el secado no suponga costes
energéticos excesivos, y se trituraron en un molino de bolas durante
cuatro horas.
El carbonato de calcio (suministrado por Omya UK,
Dorking, Surrey, Inglaterra [calidades similares a las de Gurney
Slade Lime and Stone Company Limited, Bath, Inglaterra]) era de
98,4% de pureza, con un peso específico de 2,7 y un tamaño de
partícula lo suficientemente fino como para que 0,1% fuese retenido
en un tamiz de 125 micrómetros.
La arcilla (suministrada por ECC International
Ltd. Cornwall England) presentaba la composición (en % en
peso):
| SiO_{2} | 54% |
| Fe_{3}O_{4} | 1,4% |
| TiO_{2} | 1,2% |
| K_{2}O | 3,1% |
| Al_{2}O_{3} | 40,3% |
| Área superficial (BET) | 41 |
El lignosulfonato utilizado era un lignosulfonato
de madera blanda modificado con iones calcio (disponible en
Borregaard UK Ltd. of Warrington, Cheshire, Inglaterra).
El plastificante era un poliglicol que tenía un
peso molecular de 1500 (disponible en Hoechst con número de
producto JOPF205605).
Una composición típica en peso del engobe es:
| Agua | 37,4% |
| Carbonato de calcio | 45% |
| Arcilla | 11% |
| Lignosulfonato | 5,5% |
| Plastificante | 1,1% |
que corresponde a unas proporciones en peso seco
de:
| Carbonato de calcio | 71,88% |
| Arcilla | 17,57% |
| Lignosulfonato | 8,79% |
| Plastificante | 1,76% |
El engobe se secó por pulverización a una
temperatura de entrada de 395ºC y a una temperatura de salida de
110ºC. El polvo resultante tenía la capacidad de fluir fácilmente y
presentaba las propiedades:
| Contenido de humedad | 0,76% |
| Densidad aparente | 95,9 gm/cc |
| Tamaño medio de partícula | 9 micrómetros |
Para el lector experto en la técnica resultará
evidente que pueden utilizarse otros procesos para producir un
polvo uniforme de esta naturaleza que fluya fácilmente, por
ejemplo, molienda por vibración para mezclar y dispersar los
ingredientes y secado por congelación para eliminar el agua. El
invento no está limitado por la trituración en molino de bolas y
el secado por pulverización.
El polvo se comprimió en una prensa mecánica a
temperatura ambiente y a una presión de 120 MPa. El polvo puede
comprimirse tanto mecánica como hidráulicamente mediante una
prensa matrizadora o una prensa isostática o cualquier otro
mecanismo que aplique una presión de enlace suficiente.
El aglutinante de lignosulfonato reacciona con el
carbonato de calcio para formar un sistema de enlace. El mecanismo
concreto no se comprende, pero puede deducirse una buena
aproximación haciendo referencia a las propiedades conocidas de la
lignina y a sus efectos sobre los diferentes sustratos. Los
lignosulfonatos presentan una elevada afinidad por determinados
sustratos minerales como la caliza y los mantiene unidos mediante
enlace de hidrógeno a la superficie de las partículas. Una
suspensión acuosa de caliza dispersa con un polielectrolito como
el lignosulfonato de calcio no flocula debido a dos mecanismos
complementarios:
(i) Fuerzas electrostáticas repulsivas generadas
por la presencia de una capa eléctrica doble en la interfase
partícula/disolución.
(ii) Repulsión estérica, debida a la expansión
aparente de la partícula causada por el dispersante adsorbido.
Si a continuación se elimina el agua de dicho
sistema (por ejemplo mediante secado por pulverización), la
lignina permanece enlazada de manera firme a las superficies
minerales, formando una capa fina uniforme. No obstante, la lignina
no actúa más como dispersante de polielectrolito, y las superficies
adyacentes cubiertas de lignina presentarán una elevada afinidad
entre ellas. El efecto observado es un aumento en la densidad de
empaquetado de los minerales.
También se ha sugerido que dado que el efecto
defloculante previo hace que el mineral se encuentre finamente
dividido, cuando éste se recristaliza, estas partículas más
discretas quedan retenidas. (Aunque está claro que las condiciones
de recristalización tienen un efecto importante sobre el
fenómeno). La aplicación posterior de una fuerza de compactación
permite que la lignina forme aglomerados duros debido al sistema de
enlace de película inactivo. Por supuesto, también pueden utilizarse
otros agentes de enlace que logren el mismo resultado final.
El plato de arcilla resultante puede empaquetarse
(o utilizarse) de manera inmediata nada más extraerlo del
dispositivo matrizador. Este tipo de compresión da lugar a platos
de arcilla que tienen una uniformidad extremadamente alta en cuanto
a forma, dimensiones, peso y textura, presentando por tanto
características de vuelo relativamente uniformes. La tabla
siguiente compara las dimensiones de un "mini" plato de
arcilla convencional (diámetro nominal de 60 mm y peso nominal de
35 gramos) con las de los preparados por el invento. Puede
observarse que el resultado es un producto mucho más uniforme.
| Normal | Del invento | Invento como | |
| porcentaje del | |||
| normal | |||
| Diámetro (mm) | |||
| Media | 59,92 | 60,59 | |
| Desviación estándar | 0,054 | 0,042 | 77,78% |
| Espesor del borde (mm) | |||
| Media | 11,15 | 11,11 | |
| Desviación estándar | 0,18 | 0,043 | 23,89% |
| Espesor del centro (mm) | |||
| Media | 2,66 | 1,78 | |
| Desviación estándar | 0,15 | 0,055 | 36,67% |
| Deformación (mm) | |||
| Media | 0,09 | 0,052 | |
| Desviación estándar | 0,039 | 0,037 | 57,78% |
| Masa (g) | |||
| Media | 33,86 | 35,99 | |
| Desviación estándar | 0,71 | 0,33 | 46,48% |
Al contrario que en la formación a partir de
materiales húmedos, no existe contracción durante el secado que
pueda conducir a cambios en las dimensiones o en la deformación.
Además, los platos de arcilla se producen hasta obtener una forma y
un tamaño deseados en una sola etapa.
Los platos de arcilla producidos de esta forma,
cuando son alcanzados por un disparo, se estallan en vez de
romperse, desintegrándose por completo. Al estallar, los restos de
los platos de arcilla se esparcen finamente mejorando así su
incorporación al suelo.
El agente de lignosulfonato se degrada en agua y
mediante la acción biológica hasta que desaparece, permitiendo de
esta forma que los restos en forma de polvo del plato de arcilla
se incorporen al suelo.
El plastificante de poliglicol se biodegrada con
el tiempo y, aunque presente cierto grado de toxicidad a
concentraciones elevadas, resulta poco probable que se alcancen
los límites tóxicos en el suelo.
La variedad de agentes de relleno inorgánicos y
agentes de enlace que pueden utilizarse es amplia y las
proporciones a utilizar constituyen una cuestión de tipo
experimental para cualquier combinación dada de agentes de relleno y
agentes de enlace.
Claims (4)
1. Un método para fabricar platos de arcilla para
el deporte del tiro al plato mediante la etapa de compactar un
polvo seco, que comprende una carga inorgánica y un aglutinante,
comprendiendo la carga inorgánica más de 50% en peso de partículas
de carbonato de calcio, caracterizado porque el aglutinante
comprende un compuesto de lignosulfonato, y porque, antes de la
compactación a temperatura ambiente, la carga inorgánica y el
compuesto de lignosulfonato se mezclan en forma de suspensión acuosa
y se secan por pulverización para formar un polvo uniforme que
fluye fácilmente, en el que la lignina se encuentra unida a la
superficie de las partículas de carbonato de calcio formando una
capa uniforme, para que las superficies adyacentes cubiertas de
lignina tengan una elevada afinidad entre ellas.
2. Un método para fabricar platos de arcilla
según la reivindicación 1, en el que la carga inorgánica también
comprende arcilla.
3. Un método para fabricar platos de arcilla
según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que
un plastificante forma parte del polvo.
4. Un plato de arcilla que no contiene brea
prensado y seco que siempre se produzca por el método de la
reivindicación 1.
Applications Claiming Priority (2)
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| GB9929359A GB2363722B (en) | 1999-12-10 | 1999-12-10 | Clay pigeons |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00985537T Expired - Lifetime ES2206341T3 (es) | 1999-12-10 | 2000-12-11 | Platos de arcilla para el deporte de tiro al plato. |
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