專利名稱：防滑地板覆蓋物及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防滑地板覆蓋物，以及一種生產(chǎn)防滑地板覆蓋物的工藝。本發(fā)明的一個特別的應(yīng)用領(lǐng)域涉及高度拋光的地板覆蓋物尤其是采用礦物材料，諸如巖石(例如花崗巖)還有陶瓷制做的地板覆蓋物，比如它們通常在公共的或向公眾開放的建筑中的應(yīng)用。
在德國，滑倒是最常見的事故原因之一。這種事故的嚴(yán)重性通常被低估。為了提高走步的安全性，必須使鞋底與地板覆蓋物能夠阻滑。當(dāng)促滑媒介出現(xiàn)在地板覆蓋物上時，這尤其必要。在許多社會生活領(lǐng)域，即使是在私人領(lǐng)域內(nèi)，常見被磨光的、發(fā)亮的天然石板作為體面的地板覆蓋物面層，它既可在干燥環(huán)境，又可在潮濕環(huán)境、以及在走廊(大廳)內(nèi)拼裝使用。在這種情況下要把阻滑性能與建筑美學(xué)相協(xié)調(diào)。阻滑性能的評價借助于一個斜面按照下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，即“DIN 51097-阻滑性能的確定-濕加載的裸足區(qū)域-行走過程-斜面”以及“DIN 51130-阻滑性能的確定-滑倒危險性更高的工作間與工作區(qū)-行走過程-斜面”。
還有用于測量不穩(wěn)定的摩擦系數(shù)的儀表(見“F b701用于在地板覆蓋物上測量不穩(wěn)定的摩擦系數(shù)的對比試驗(yàn)(聯(lián)邦勞動保護(hù)所文件系列))”。
為了形成與提高由天然石材制做的地板覆蓋物的阻滑性能，有各種不同的方法。其使用主要取決于，地板覆蓋物應(yīng)鋪裝在哪里或已鋪到了哪里(室內(nèi)、室外、預(yù)計的污染度及其它)。下面簡述最重要的方法。
采用噴射方法時，將對應(yīng)于所要述粗糙度的射流物料以高壓拋射到表面上。硬度或大或小的射流物料使表面形成不規(guī)則粗糙與嚴(yán)重磨毛(DE 3139427)。
采用火焰噴射時，產(chǎn)生高能量的可燃?xì)怏w與氧氣火焰，這樣待處理表面被急劇加熱。通過火焰的作用，在最表層的石料區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生石英崩裂以及部分巖石的熔比，它接著凝固為玻璃狀態(tài)，并且相對松散地粘附在表面上(DE 3545064)。
使用鑿石工具(鑿石錘)進(jìn)行鑿擊，工具上有幾個均勻分布的鑿尖。在石料連續(xù)運(yùn)動期間，鑿石錘以固定的頻率在表面上敲擊(DE3933843)。
所述或類似的方法，都利用了剝蝕方法以及鑿擊類工具，雖然能夠使走步的安全性提高，但在生產(chǎn)方面，導(dǎo)致較差的拋光表面，導(dǎo)致顯著的光澤損失，并因而降低美觀程度。
用于提高防滑性能的表面涂層導(dǎo)致被處理表面起粒結(jié)(DE3342266)。這種辦法雖然沒有帶來光學(xué)性能的改變，但僅能有限度地保持其有效性，因?yàn)槟p不可避免。
當(dāng)對天然石材表面進(jìn)行化學(xué)腐蝕時，通過含氫氟酸物質(zhì)的作用，首先侵蝕長石組分(公共工作部、聯(lián)邦行走安全性聯(lián)合會信息刊物)。損傷總計僅幾微米，而石英在最大程度上被保護(hù)了。光澤損失取決于作用持續(xù)時間，整體光學(xué)效果的改變必須在一個測試面上進(jìn)行檢測。這種方法是目前提高拋光天然石材地板覆蓋物行走安全性最合理的方法，不過它完全局限于礦物地板覆蓋物上?；瘜W(xué)成分與濃度必須與不同的地板覆蓋物種類相適應(yīng)。由于作用時間長以及保持濃度精確，因而這種方法不能、或者只有在成本很高時才能與地板覆蓋物的生產(chǎn)工藝融為一體。對于塑料地板覆蓋物來說，這種方法根本不適用。當(dāng)不恰當(dāng)?shù)厥褂没驔]有認(rèn)真管理含氫氟酸的物質(zhì)時，那末對環(huán)保與勞保就存在更大的危害。
現(xiàn)在，本發(fā)明的任務(wù)在于，介紹一種防滑地板覆蓋物，其表面可以被高度拋光，同時介紹一種用于這種地板覆蓋物的方法，它沒有現(xiàn)有技術(shù)的各種缺點(diǎn)。
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，推薦一種上述類型的防滑地板覆蓋物，對于它來說盡管具有防滑性能，但必須不會對高度拋光表面造成外觀損失，并且可以簡單地生產(chǎn)，對環(huán)境無污染。
此外，本發(fā)明的任務(wù)還在于，開發(fā)一種上述種類的方法，使用這種方法，不僅用在地板覆蓋物鋪裝地點(diǎn)作為后處理，而且也用在其生產(chǎn)地點(diǎn)形成防滑性能。這種方法簡單而且不損害環(huán)境，地板覆蓋物表面的光學(xué)與美學(xué)效果全部保持。
按照本發(fā)明，上述任務(wù)涉及到防滑地板覆蓋物，按照權(quán)利要求1至8中的一條或幾條，并且采用按照權(quán)利要求9至11中一條或幾條規(guī)定的方法得以解決。
防滑地板覆蓋物，尤其是采用礦物材料，例如巖石、陶瓷等制做、具有高度拋光表面的地板覆蓋物，按照本發(fā)明，在其高度拋光的表面上具有防滑性能。實(shí)現(xiàn)這種防滑性能是由于在高度拋光的地板覆蓋物表面上，隨機(jī)地分布著，但主要是不規(guī)則布置地存在著具有吸盤效果的凹坑(微型凹坑)，它以主要是透鏡狀、尖角狀的、盡可能平整并且用人眼是看不見的。在這種情況下，看不清意味著是從規(guī)定距離看，由于人眼的分辨能力，使微型凹坑不能被辨別。對于正常視力的觀察者來說，在最佳的照明條件下，假定大約1分角度為分辨界限(Warnecke，H.J.；Dutsehke，W.工業(yè)與科學(xué)手冊，生產(chǎn)計量技術(shù)Springer Verlag BerlinHeidelbeg New York Tokio 1984)。這意味著，從最小為1.5m的觀察距離出發(fā)(直立行走的成年人)，最大橫向延伸尺寸為0.44mm的微型凹坑，剛好還能被看到。這些微型凹坑的直徑優(yōu)先為0.03-0.4mm，深度為0.01-0.2mm。對于地板覆蓋物來說，最好是每cm2擁有100個以上微型凹坑(對于用花崗石制做的地板覆蓋物塊來說，250個以上更為有利)。
借助于脈沖激光照射生產(chǎn)這種按照本發(fā)明，具有高度拋光表面的防滑地板覆蓋物。按照本發(fā)明，通過脈沖激光照射的對準(zhǔn)目標(biāo)的的作用，使透鏡狀與尖角形的微型凹坑隨機(jī)分布，并且以不規(guī)則的順序產(chǎn)生出來。這種凹坑對于人眼來說看不清，并且具有吸盤效應(yīng)，激光射線的參數(shù)，例如能量密度，脈沖寬度等，按照地板覆蓋物的材料進(jìn)行選擇，因此為形成微型凹坑所造成的材料去除，基本上是通過蒸發(fā)來實(shí)現(xiàn)的。
如果處理用天然石材例如花崗巖制做的地板覆蓋物的高度拋光的表面，脈沖能量為0.4至0.5mg，脈沖寬度為50至250m，加工斑直徑0.05至0.2mm，各微型凹坑互相間距0.25至0.8mm。
與火焰法、鑿巖法、射流法相反，用激光進(jìn)行構(gòu)造加工時，涉及到表面的無接觸精油加工。構(gòu)造既可以有規(guī)則，又可以是對準(zhǔn)目標(biāo)的的無規(guī)則，而且以整體表面的微小損壞尤而出眾。材料的硬度與成份不起作用。這種方法的另一個特點(diǎn)是參數(shù)的良好可控制性，即微型凹坑的密度、深度與直徑能夠隨意變動。所以阻滑效果能夠或多或少明顯地反映出來。根據(jù)國內(nèi)與國際上研究成果，目前，在鞋底或腳底與地板覆蓋物之間的摩擦系數(shù)μ＝0.43，可以被看作足夠安全并因此而防滑，見“Fb701用于在地板覆蓋物上測量不穩(wěn)定的摩擦系數(shù)的對比試驗(yàn)(聯(lián)邦勞動保護(hù)所文件系列)”。該值無論如何都被達(dá)到和超過。這樣按照下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價與分級是可能的，見“DIN 51130-阻滑性能的測定，滑倒危險性較高的工作間與工作區(qū)-行走過程-斜面；ZH 1/571-有滑倒危險性的工作間與工作區(qū)內(nèi)地板覆蓋物須知；GUV 26.17聯(lián)邦在社會方面的事故保險人協(xié)會須知-BAGUV-關(guān)于用于濕加載裸足領(lǐng)域的地板覆蓋物面”。
對地板覆蓋物表面，例如巖石的外觀破壞肯定是可以避免的。因此其應(yīng)用優(yōu)先涉及到拋光的、或者光滑的、有光澤的表面。
與用含氫氟酸的物質(zhì)對礦物材料地板覆蓋物進(jìn)行化學(xué)處理相比，激光加工的優(yōu)點(diǎn)在于，它能夠直接歸入地板覆蓋物的制做，包括用天然石材制做石板的過程中(從工廠起保證行走安全性)。這就是說，建筑師或業(yè)主能夠在鋪裝例如天然石材板之前，對其性能進(jìn)行確認(rèn)。不再必要對地板覆蓋物進(jìn)行事后的處理，與此相關(guān)聯(lián)的外觀也不改變。
由于沒有化學(xué)物質(zhì)加入，激光加工對環(huán)境沒有影響。就產(chǎn)生的廢品來說，與化學(xué)成分有關(guān)，涉及到相當(dāng)于初始原料的材料，它以能夠被毫無問題地吸走并且不必再操心。這種方法可以用于所有防滑性不足的地板覆蓋物。
現(xiàn)現(xiàn)有用于改善防滑效果的涂層方法相比，激光改變結(jié)構(gòu)的方法在長期牢固性方面更出色。磨損明顯小于附加涂層的磨損，涂層畢竟不具有基材石料的硬度。
按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了這樣一種方法，它克服了上述缺點(diǎn)，此外可用于不同的地板覆蓋物，并能配合到相同的生產(chǎn)過程中。
按照本發(fā)明，借助于激光脈沖的作用，產(chǎn)生了具有吸盤效果的微型凹坑。實(shí)現(xiàn)該效果的基本參數(shù)包括·工作斑直徑(確定吸盤的橫向延伸尺寸)，·作用時間與脈沖能量(確定凹坑的深度并與激光的波長相關(guān)、相互作用的類型(蒸發(fā)/熔比)以及·作用位置的距離凹坑的數(shù)量與布置它們可方便地控制，并因此能夠適應(yīng)各自的材石料以及要達(dá)到的效果，這關(guān)系到外觀印象及摩擦系數(shù)。
上述參數(shù)最好按下述方法控制，即基本上通過蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)材料剝落，目的是避免產(chǎn)生熔比斑痕和模糊的棱邊，因此否則的話吸盤效果將受到損失。實(shí)踐中應(yīng)該達(dá)到，高能量在極短的時間內(nèi)被產(chǎn)生出現(xiàn)，這時還要考慮到石料的相關(guān)性。
形狀、深度與寬度很大程度上被這樣調(diào)整，以形成一種最好是透鏡狀的、或者平緩的凹坑，其深度最高為凹坑的最大橫向延伸尺寸的一半，而且深度不超過凹坑的最大橫向延伸尺寸，從而不會出現(xiàn)持久的污垢吸附。借助于熟悉的、不屬于本發(fā)明內(nèi)容的移動裝置，例如眾所周知，采用激光裝置，它們已用于刻字或用于表面檢查(掃描器或多棱鏡與平面透鏡系統(tǒng)相結(jié)合)，實(shí)現(xiàn)激光射線在表面上的偏轉(zhuǎn)。
凹坑的布置可以規(guī)則地或無規(guī)則地進(jìn)行，這樣在要術(shù)更高的步行安全性時，微型凹坑的規(guī)則分布，以及在拋光表面有更小的光學(xué)影響時，微型凹坑的不規(guī)則分布都對吸盤效應(yīng)有好處。
該方法可作如下改進(jìn)，即借助于合適的傳感器(例如影像式光學(xué)掃描裝置)，檢查待加工位置上的表面性質(zhì)(例如顏色)，以及/或者局部材料成分(例如借助于材料特有的吸收和/或反射)，而這些信號則用于控制激光源(例如脈沖能量)。這樣還可能對于外觀有保存價值的表面(例如天然石材某種晶體種類)，實(shí)現(xiàn)中斷加工。
按照本發(fā)明的解決辦法包括一種靈活的、對環(huán)境沒有影響的制作光滑地板覆蓋物(例如拋光的礦物地板覆蓋物塊、塑料覆蓋物或同類物)的防滑設(shè)施的方法。在保留外觀與典型性能的情況下，又符合需求和要求，這樣借助于脈沖激光射線的作用，就在表面上產(chǎn)生了按照要求數(shù)量的最好是透鏡狀、對于人眼來說不能分辨的微型吸盤、它具有要求的幾何形狀及在表面的分布。這些按照要求并且適合需求的防滑設(shè)施包括對材料的適應(yīng)，通過有目的地改變與/或選擇激光射線參數(shù)，包括工作斑直徑、波長、脈沖能量、作用時間和微型吸盤的間距來實(shí)現(xiàn)。因此參數(shù)應(yīng)這樣選擇，即剝離作用最好借助于在作用位置上物料的蒸發(fā)來實(shí)現(xiàn)。通過合適的傳感器能夠?qū)植康谋砻嫘再|(zhì)進(jìn)行檢測(例如，地板覆蓋物構(gòu)成表面的各組分的顏色，和/或?qū)τ诘V物面層來說，局部化學(xué)組分，例如晶體)，而且這些信息可以被用于控制激光參數(shù)以及/或者激光作用位置、包括表面局部空白區(qū)域的幾何分布。
本發(fā)明方法的一大優(yōu)點(diǎn)是，這種方法可以毫無問題地融合到地板覆蓋物塊的加工過程中。
現(xiàn)有技術(shù)的全部缺點(diǎn)，都可在本發(fā)明克服。
按照本發(fā)明的地板覆蓋物與制造方法將在下述實(shí)施例中介紹。


圖1在這里表示了微型凹坑的布設(shè)，以及圖2表示了微型凹坑本身。
實(shí)施例要求*拋光用Lausitzer花崗石制得的地板覆蓋物塊*在有水作用時阻滑*鋪裝在飯店的走廊區(qū)域內(nèi)一盡可能保持外觀質(zhì)量實(shí)現(xiàn)*借助NdYAG-激光*能量密度17J/cm2，脈沖持續(xù)時間130ns，焦距150mm*在物料表面聚焦*最好借助于在y方向上的偏轉(zhuǎn)透鏡系統(tǒng)，和x方向上的物料繼續(xù)運(yùn)輸，在激光焦距與物料之間實(shí)現(xiàn)相對移動，*每個待生凹坑1脈沖*產(chǎn)生的凹坑直徑dw 0.04～0.45mm*凹坑在x和y方向上的間距a0.5mm*產(chǎn)生的深度t 0.1mm結(jié)果*求得摩擦系數(shù)μ＝0.47(用FSC 2000測量，塑料滑動器，潤滑劑軟化水)*光澤損失＜11％*總的外觀影響很微小標(biāo)號及含義清單1激光射線2聚焦反射鏡3物料/地板覆蓋物塊t所產(chǎn)生的微型凹坑深度a微型凹坑相互間距dw所產(chǎn)生的微型凹坑直徑＝工作斑直徑Vy激光射線偏轉(zhuǎn)器速度Vx地板覆蓋物塊/物料在x方向上的移動速度。
權(quán)利要求
1.防滑地板覆蓋物，尤其是采用擴(kuò)物材料的防滑地板覆蓋物，其特征在于，地板覆蓋物的表面附加有防滑性能，這是由于在地板覆蓋物上隨機(jī)分布著具有吸盤效果的微型凹坑。
2.如權(quán)利要求1所述的防滑地板覆蓋物，其特征在于，隨機(jī)分布的具有吸盤效果的微型凹坑盡可能平緩。
3.如權(quán)利要求1或2所述的防滑地板覆蓋物，其特征在于，凹坑對于人眼來說不可分辨。
4.如權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的防滑地板覆蓋物，其特征在于，凹坑是尖棱狀的。
5.如權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的防滑地板覆蓋物，其特征在于，凹坑具有透鏡狀的幾何外形。
6.如權(quán)利要求1至5中一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的防滑地板覆蓋物，其特征在于，凹坑具有的最大橫向延伸尺寸為0.4mm，深度為0.01-0.2mm。
7.如權(quán)利要求1至6中一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的防滑地板覆蓋物，其特征在于，防滑地板覆蓋物塊在其表面上每cm2布置一百多個凹坑。
8.如權(quán)利要求7所述的防滑地板覆蓋物，其特征在于，對于在花崗巖制的防滑地板覆蓋物塊來說，其表面上每cm2布置二百五個多個凹坑。
9.借助于脈沖激光照射，用于生產(chǎn)按照權(quán)利要求1至8中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)、尤其是用礦物材料、例如巖石或花崗石或陶瓷制做的防滑地板覆蓋物的方法，其特征在于，借助于激光脈沖對準(zhǔn)目標(biāo)的的作用，在地板覆蓋物的表面上，產(chǎn)生具有吸盤效果、對于人眼來說不可分辨、隨機(jī)分布的微型凹坑。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，激光射線參數(shù)，諸如能量密度、脈沖持續(xù)時間等，應(yīng)根據(jù)地面材料這樣選擇，即基本上借助于蒸發(fā)，在產(chǎn)生微型凹坑時使材料剝落。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，如果對于諸如由花崗巖天然石料制成的地板覆蓋物的高度拋光表面進(jìn)行處理，脈沖能量達(dá)0.4mJ至1.5mJ，脈沖持續(xù)時間50ns至250ns，光斑直徑0.05mm至0.2mm，各微型凹坑相互間距0.25至0.8mm
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防滑地板覆蓋物,尤其是采用礦物材料,例如巖石或花崗巖或陶瓷制做的地板覆蓋物,還涉及一種用于生產(chǎn)該防滑地板覆蓋物的工藝。按照本發(fā)明在地板覆蓋物表面上隨機(jī)分布看凹坑(具有吸盤效應(yīng)的微型凹坑),從而使表面具有防滑性能。本發(fā)明通過激光脈沖對準(zhǔn)目標(biāo)的明確作用,獲得這種具有吸盤效應(yīng)的微型凹坑。
文檔編號E04F15/08GK1191505SQ96195659
公開日1998年8月26日 申請日期1996年4月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月18日
發(fā)明者托馬斯·西弗斯, G·維德曼, U·斯吐梅 申請人:弗勞恩霍弗實(shí)用研究促進(jìn)協(xié)會, 托馬斯·西弗斯