ES2585236B1 - Composites no tóxicos de alta densidad para caza, tiro, pesca y otros usos deportivos compuestos por matriz biodegradable o reciclada y carga cerámica - Google Patents
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Abstract
La presente invención titulada "Composites no tóxicos de alta densidad para caza, tiro, pesca y otros usos deportivos compuestos por matriz biodegradable o reciclada y carga cerámica" dispone una serie de materiales compuestos de alta densidad diseñados para la sustitución del plomo en la caza, el tiro, la pesca y otros usos deportivos. Estos materiales están compuestos por matriz polimérica, preferiblemente biodegradable o reciclada y carga cerámica, concretamente partículas de carburo de wolframio. La matriz polimérica puede estar constituida a partir de cualquier polímero ecológico conocido o incluso mezclas entre varios de ellos. A diferencia del plomo, estos compuestos son completamente respetuosos con el medio ambiente, carecen de toxicidad y sus propiedades mecánicas son variables dependiendo del polímero empleado como matriz, el porcentaje de carga y el tamaño de las partículas de esta. Por lo tanto las propiedades del material podrán ajustarse fácilmente en función del uso que vaya a desempeñar.
Description
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D E S C R I P C I O N
COMPOSITES NO TOXICOS DE ALTA DENSIDAD PARA CAZA, TIRO, PESCA Y OTROS USOS DEPORTIVOS COMPUESTOS POR MATRIZ BIODEGRADABLE O RECICLADA Y CARGA CERAMICA
SECTOR DE LA TECNICA
La presente invention se encasilla entre el sector de la industria metal-ceramica y la de procesos de trasformacion de compuestos plasticos y pertenece al campo de aquellos materiales de alta densidad empleados en el mundo cinegetico y del deporte, en especial aquellos materiales que experimentan durante su vida util un vertido o exposition prolongada al medio ambiente inherente a la naturaleza de utilization, concretamente materiales empleados en la fabrication de munition ecologica para actividades como la caza o tiro y en la fabricacion de pesos ecologicos para la pesca entre otros usos deportivos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Actualmente el plomo es el material mayormente empleado en la fabricacion de municion de caza o tiro, al igual que en la de pesos para la pesca. Su alta densidad y ductilidad hacen que haya sido el material idoneo para este fin. Sin embargo, presenta una alta toxicidad que implica cierta contamination del medio ambiente y la muerte de multitud de especies, principalmente aves.
Algunas patentes han apostado por la sustitucion del plomo realizando compuestos mediante mezclas de diferentes metales y aleaciones de alta densidad como es el caso de la patente ES2223305A1.
Otras, como la patente US006101949A incorporan polvos de metales y aleaciones de metales no toxicos como son el wolframio y el ferrowolframio en matrices polimericas con caracter biodegradable. De esta forma los inventores consiguen una municion que se desintegrara por completo tras permanecer expuesta al medio durante un tiempo determinado y sin contaminarlo, aunque su fabricacion suponga la incorporation de
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dicho metal virgen o aleacion metalica fabricada exclusivamente con este fin.
La recientemente solicitada patente ES2540789A1 describe la fabrication de munition de caza en su totalidad, tanto la vaina o carcasa como los proyectiles a partir de pollmeros biodegradables como la policaprolactona y cargas minerales inertes y no toxicas del grupo de los carbonatos y sales minerales, tales como el carbonato calcico, bicarbonato sodico o sulfato de bario. Dada la baja densidad de los materiales utilizados como carga, el rango de densidades que esta patente propone para sus proyectiles no excede de 6 g/cm3, densidad inferior a la del acero y por tanto altamente ineficaz en terminos de ballstica.
La US5859090A es la principal patente en conflicto con la anterior ES2540789A1. Esta describe unicamente la fabricacion de la vaina o carcasa de proyectiles para caza a partir de pollmeros biodegradables como la policaprolactona, por lo que no tiene mayor relevancia ante la presente invention.
EXPLICACION DE LA INVENCION
La presente invencion tiene como objeto el desarrollo y la fabricacion de materiales compuestos ecologicos alternativos al plomo principalmente para municion de caza o tiro y para pesos de pesca, empleando materiales polimericos y ceramicos no toxicos, reciclados o biodegradables, totalmente respetuosos con el medio ambiente. Tambien el diseno y fabricacion de dicha municion o pesos a partir del nuevo material compuesto desarrollado.
La presente invencion dispone materiales compuestos ecologicos que comprenden una matriz polimerica biodegradable o reciclada y partlculas ceramicas incorporadas en su seno como refuerzo o carga. El principal uso de la invencion es la sustitucion del plomo y/o otros materiales de alta densidad en la fabricacion de los proyectiles contenidos en la municion de caza o tiro, ya sean balas, postas, perdigones, etc. Tambien en la fabricacion de todo tipo de pesos empleados en la pesca.
La composition de estos materiales compuestos varla en funcion de las propiedades finales deseadas.
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En su fabrication particular se emplean como matriz pollmeros reciclados (poliolefinas, poliesteres, poliamidas, poliuretanos, etc.) y/o biodegradables (derivados de los poliesteres alifaticos, almidones, etc.), no obstante cualquier pollmero termoplastico comercial o mezclas de varios pueden ser empleadas, siempre que no experimenten toxicidad o problemas ambientales derivados de su vertido al medio. Tambien es posible la adicion de plastificantes, lubricantes, antioxidantes y cualquier otro aditivo en la matriz polimerica, siempre y cuando estos no supongan un riesgo medioambiental.
En su fabrication particular se emplea como carga o refuerzo polvo de carburo de wolframio reciclado de la industria metal-ceramica, este puede contener pequenos porcentajes de cobalto con poca influencia sobre el resultado final. Tambien puede emplearse polvo de carburo de tungsteno virgen, aunque de esta forma el producto final pierde parte de su caracter sostenible. La granulometrla del polvo de carburo de tungsteno a emplear es variable entre 0,1-500 pm, incluso se pueden combinar diferentes tamanos de polvo. La incorporation de estas partlculas ceramicas de alta densidad (en torno a 14,5 g/cm3) en el seno de la matriz polimerica, permite la obtencion de un material compuesto con una densidad y propiedades aptas para su uso como munition o peso en aplicaciones cinegeticas y deportivas.
En la fabrication particular del material compuesto de la invention, las fracciones volumetricas de polvo de carburo de wolframio empleado como carga o refuerzo oscilan entre 0,10 y 0,70. Las fracciones masicas de polvo de carburo de wolframio empleado como carga o refuerzo oscilan entre 0,60 y 0,98. La densidad final del material compuesto puede oscilar entre 2 y 11 g/cm3, en funcion de la proportion de material ceramico de refuerzo y de la densidad del pollmero empleado como matriz.
REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION
EJEMPLO 1. (Datos exactos, fabrication de referencia)
Se ha fabricado granza del material de la invention empleando matriz biodegradable, concretamente PLA Ingeo® 3260HP con densidad 1,24 g/cm3. Como carga se ha empleado carburo de wolframio en polvo (diametro aprox. 17-23 pm), grado
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WCCT1850 suministrado por la empresa Ceratizit S.A. Su densidad real es de 14,5 g/cm3.
Los compuestos han sido procesados a aproximadamente 200 °C mediante una extrusora de doble husillo corrotativa de laboratorio Prism Eurolab 16 con relacion L/D 25:1. Dosificando los componentes a las proporciones deseadas se han obtenido los compuestos preferidos de la Tabla 1.
Tabla 1: Compuestos preferidos obtenidos.
- Muestra
- Pollmero Matriz Fraccion masica refuerzo WC Fraccion volumetrica refuerzo WC Densidad real (g/cm3)
- PLA+70WC
- PLA 70 17 3,35
- PLA+80WC
- PLA 80 25 4,62
- PLA+90WC
- PLA 90 43 6,98
- PLA+95WC
- PLA 95 62 8,83
La granza del material compuesto obtenido con las diferentes proporciones de refuerzo fue obtenida cortando el hilo de compuesto a la salida de la extrusora mediante una pelletizadora. Esta granza fue empleada en la fabricacion de probetas para caracterizar el material mediante diferentes tipos de ensayos: densidad, resistencia a impacto y traccion, bio-desintegracion, SEM, etc.
Ensayos de desintegracion llevados a cabo segun normativa europea (UNE-EN ISO 20200:2006) han determinado que existe una considerable perdida de masa a lo largo del tiempo lo cual indica que existe una tendencia a la desintegracion total de las muestras si son expuestas durante periodos de tiempo mas largos. El polvo de carburo de wolframio permanecera en el medio como unico residuo sin presentar ningun riesgo para la flora ni la fauna ya que carece de toxicidad y posee una alta estabilidad qulmica.
EJEMPLO 2. (Datos exactos, fabricacion de referencia)
Se ha fabricado granza del material de la invencion empleando matriz reciclada, concretamente polietileno de alta densidad (HDPE) reciclado grado de inyeccion con densidad de 0,97 g/cm3. Como carga se ha empleado carburo de wolframio en polvo
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(diametro aprox. 17-23 pm), grado WCCT1850 suministrado por la empresa Ceratizit S.A. Su densidad real es de 14,5 g/cm3.
Los compuestos han sido procesados a aproximadamente 200 °C mediante una extrusora de doble husillo corrotativa de laboratorio Prism Eurolab 16 con relacion L/D 25:1. Dosificando los componentes a las proporciones deseadas se han obtenido los compuestos preferidos de la Tabla 2.
Tabla 2: Compuestos preferidos obtenidos.
- Muestra
- Pollmero Matriz Fraccion masica refuerzo WC Fraccion volumetrica refuerzo WC Densidad real (g/cm3)
- HDPE+70WC
- HDPE 70 14 2,68
- HDPE+80WC
- HDPE 80 21 3,77
- HDPE+90WC
- HDPE 90 38 5,86
- HDPE+95WC
- HDPE 95 56 8,04
La granza del material compuesto obtenido con las diferentes proporciones de refuerzo fue obtenida cortando el hilo de compuesto a la salida de la extrusora mediante una pelletizadora. Esta granza fue empleada en la fabricacion de probetas para caracterizar el material mediante diferentes tipos de ensayos: densidad, resistencia a impacto y traccion, bio-desintegracion, SEM, etc.
Ademas se conformo granza parcialmente esferica del compuesto de mayor densidad (HDPE+95WC con 8,04 g/cm3) con la cual se rellenaron algunos cartuchos de caza con exactamente 32 g y fueron disparados a modo de prueba para confirmar que la maleabilidad e integridad del material era similar a la de los proyectiles de plomo.
En una fabricacion preferida en la que se desea obtener granza esferica para emplearla directamente como perdigones o postas para la caza/tiro, o pesos para la pesca, se incluira tras el proceso de extrusion un sistema periferico de corte en cabeza (Underwater Pelletizing System) que permite el corte del material compuesto bajo un flujo constante de agua. Mediante una serie de ajustes, este proceso de corte permite obtener granza practicamente esferica de diametro variable segun el tamano de los orificios de extrusion.
Claims (10)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Material compuesto de alta densidad no toxico disenado para la fabrication de munition y pesos para caza/tiro y pesca ecologicos, caracterizado por disponer de una matriz polimerica y partlculas ceramicas distribuidas en su seno actuando como carga o refuerzo.
- 2. Material compuesto caracterizado segun reivindicacion 1, caracterizado porque la matriz polimerica esta constituida por cualquier tipo de pollmero o mezcla siempre que no experimenten toxicidad o problemas ambientales derivados de su vertido al medio, siendo preferible la utilization de pollmeros biodegradables o reciclados.
- 3. Material compuesto segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las partlculas ceramicas de carga o refuerzo que lo constituyen son de carburo de wolframio.
- 4. Material compuesto caracterizado segun reivindicacion 3, caracterizado porque las partlculas de carburo de wolframio empleadas como carga o refuerzo han sido obtenidas a partir de material reciclado de la industria metal-ceramica conteniendo por tanto cantidades de cobalto comprendidas entre 1-15%. Tambien cabe la posibilidad de emplear partlculas de carburo de wolframio virgen, es decir fabricado expresamente con este fin, lo cual reducira parcialmente la sostenibilidad del material obtenido en este caso.
- 5. Material compuesto segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porque las partlculas ceramicas de carga o refuerzo tiene un diametro medio de 0,1-500 pm.
- 6. Material compuesto segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porque la fraction volumetrica de polvo de carburo de wolframio empleado como carga o refuerzo oscila entre 0,10-0,70, y la fraccion masica de polvo de carburo de wolframio empleado como carga o refuerzo oscila entre 0,60- 0,98.
- 7. Material compuesto segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porque su densidad oscila entre 2-11 g/cm3.
- 8. Material compuesto segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por ser fabricado mediante la tecnica de compounding, empleando procesos de extrusion de plastico.5
- 9. Municion de tiro/caza y pesos de pesca ecologicos fabricados a partir del material compuesto de las reivindicaciones anteriores.
- 10. Municion de tiro/caza y pesos de pesca ecologicos segun cualquiera de las10 reivindicaciones anteriores, caracterizada porque podra ser fabricada mediantetecnicas de corte en cabeza en el mismo momento de su extrusion. Tambien mediante otras tecnicas de postprocesado del plastico como inyeccion o compresion.15
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2585236 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20171011 |