专利名称：防滑地板覆盖物及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防滑地板覆盖物，以及一种生产防滑地板覆盖物的工艺。本发明的一个特别的应用领域涉及高度抛光的地板覆盖物尤其是采用矿物材料，诸如岩石(例如花岗岩)还有陶瓷制做的地板覆盖物，比如它们通常在公共的或向公众开放的建筑中的应用。
在德国，滑倒是最常见的事故原因之一。这种事故的严重性通常被低估。为了提高走步的安全性，必须使鞋底与地板覆盖物能够阻滑。当促滑媒介出现在地板覆盖物上时，这尤其必要。在许多社会生活领域，即使是在私人领域内，常见被磨光的、发亮的天然石板作为体面的地板覆盖物面层，它既可在干燥环境，又可在潮湿环境、以及在走廊(大厅)内拼装使用。在这种情况下要把阻滑性能与建筑美学相协调。阻滑性能的评价借助于一个斜面按照下述标准进行，即“DIN 51097-阻滑性能的确定-湿加载的裸足区域-行走过程-斜面”以及“DIN 51130-阻滑性能的确定-滑倒危险性更高的工作间与工作区-行走过程-斜面”。
还有用于测量不稳定的摩擦系数的仪表(见“F b701用于在地板覆盖物上测量不稳定的摩擦系数的对比试验(联邦劳动保护所文件系列))”。
为了形成与提高由天然石材制做的地板覆盖物的阻滑性能，有各种不同的方法。其使用主要取决于，地板覆盖物应铺装在哪里或已铺到了哪里(室内、室外、预计的污染度及其它)。下面简述最重要的方法。
采用喷射方法时，将对应于所要述粗糙度的射流物料以高压抛射到表面上。硬度或大或小的射流物料使表面形成不规则粗糙与严重磨毛(DE 3139427)。
采用火焰喷射时，产生高能量的可燃气体与氧气火焰，这样待处理表面被急剧加热。通过火焰的作用，在最表层的石料区域内产生石英崩裂以及部分岩石的熔比，它接着凝固为玻璃状态，并且相对松散地粘附在表面上(DE 3545064)。
使用凿石工具(凿石锤)进行凿击，工具上有几个均匀分布的凿尖。在石料连续运动期间，凿石锤以固定的频率在表面上敲击(DE3933843)。
所述或类似的方法，都利用了剥蚀方法以及凿击类工具，虽然能够使走步的安全性提高，但在生产方面，导致较差的抛光表面，导致显著的光泽损失，并因而降低美观程度。
用于提高防滑性能的表面涂层导致被处理表面起粒结(DE3342266)。这种办法虽然没有带来光学性能的改变，但仅能有限度地保持其有效性，因为磨损不可避免。
当对天然石材表面进行化学腐蚀时，通过含氢氟酸物质的作用，首先侵蚀长石组分(公共工作部、联邦行走安全性联合会信息刊物)。损伤总计仅几微米，而石英在最大程度上被保护了。光泽损失取决于作用持续时间，整体光学效果的改变必须在一个测试面上进行检测。这种方法是目前提高抛光天然石材地板覆盖物行走安全性最合理的方法，不过它完全局限于矿物地板覆盖物上。化学成分与浓度必须与不同的地板覆盖物种类相适应。由于作用时间长以及保持浓度精确，因而这种方法不能、或者只有在成本很高时才能与地板覆盖物的生产工艺融为一体。对于塑料地板覆盖物来说，这种方法根本不适用。当不恰当地使用或没有认真管理含氢氟酸的物质时，那末对环保与劳保就存在更大的危害。
现在，本发明的任务在于，介绍一种防滑地板覆盖物，其表面可以被高度抛光，同时介绍一种用于这种地板覆盖物的方法，它没有现有技术的各种缺点。
因此，本发明的任务在于，推荐一种上述类型的防滑地板覆盖物，对于它来说尽管具有防滑性能，但必须不会对高度抛光表面造成外观损失，并且可以简单地生产，对环境无污染。
此外，本发明的任务还在于，开发一种上述种类的方法，使用这种方法，不仅用在地板覆盖物铺装地点作为后处理，而且也用在其生产地点形成防滑性能。这种方法简单而且不损害环境，地板覆盖物表面的光学与美学效果全部保持。
按照本发明，上述任务涉及到防滑地板覆盖物，按照权利要求1至8中的一条或几条，并且采用按照权利要求9至11中一条或几条规定的方法得以解决。
防滑地板覆盖物，尤其是采用矿物材料，例如岩石、陶瓷等制做、具有高度抛光表面的地板覆盖物，按照本发明，在其高度抛光的表面上具有防滑性能。实现这种防滑性能是由于在高度抛光的地板覆盖物表面上，随机地分布着，但主要是不规则布置地存在着具有吸盘效果的凹坑(微型凹坑)，它以主要是透镜状、尖角状的、尽可能平整并且用人眼是看不见的。在这种情况下，看不清意味着是从规定距离看，由于人眼的分辨能力，使微型凹坑不能被辨别。对于正常视力的观察者来说，在最佳的照明条件下，假定大约1分角度为分辨界限(Warnecke，H.J.；Dutsehke，W.工业与科学手册，生产计量技术Springer Verlag BerlinHeidelbeg New York Tokio 1984)。这意味着，从最小为1.5m的观察距离出发(直立行走的成年人)，最大横向延伸尺寸为0.44mm的微型凹坑，刚好还能被看到。这些微型凹坑的直径优先为0.03-0.4mm，深度为0.01-0.2mm。对于地板覆盖物来说，最好是每cm2拥有100个以上微型凹坑(对于用花岗石制做的地板覆盖物块来说，250个以上更为有利)。
借助于脉冲激光照射生产这种按照本发明，具有高度抛光表面的防滑地板覆盖物。按照本发明，通过脉冲激光照射的对准目标的的作用，使透镜状与尖角形的微型凹坑随机分布，并且以不规则的顺序产生出来。这种凹坑对于人眼来说看不清，并且具有吸盘效应，激光射线的参数，例如能量密度，脉冲宽度等，按照地板覆盖物的材料进行选择，因此为形成微型凹坑所造成的材料去除，基本上是通过蒸发来实现的。
如果处理用天然石材例如花岗岩制做的地板覆盖物的高度抛光的表面，脉冲能量为0.4至0.5mg，脉冲宽度为50至250m，加工斑直径0.05至0.2mm，各微型凹坑互相间距0.25至0.8mm。
与火焰法、凿岩法、射流法相反，用激光进行构造加工时，涉及到表面的无接触精油加工。构造既可以有规则，又可以是对准目标的的无规则，而且以整体表面的微小损坏尤而出众。材料的硬度与成份不起作用。这种方法的另一个特点是参数的良好可控制性，即微型凹坑的密度、深度与直径能够随意变动。所以阻滑效果能够或多或少明显地反映出来。根据国内与国际上研究成果，目前，在鞋底或脚底与地板覆盖物之间的摩擦系数μ＝0.43，可以被看作足够安全并因此而防滑，见“Fb701用于在地板覆盖物上测量不稳定的摩擦系数的对比试验(联邦劳动保护所文件系列)”。该值无论如何都被达到和超过。这样按照下述标准进行评价与分级是可能的，见“DIN 51130-阻滑性能的测定，滑倒危险性较高的工作间与工作区-行走过程-斜面；ZH 1/571-有滑倒危险性的工作间与工作区内地板覆盖物须知；GUV 26.17联邦在社会方面的事故保险人协会须知-BAGUV-关于用于湿加载裸足领域的地板覆盖物面”。
对地板覆盖物表面，例如岩石的外观破坏肯定是可以避免的。因此其应用优先涉及到抛光的、或者光滑的、有光泽的表面。
与用含氢氟酸的物质对矿物材料地板覆盖物进行化学处理相比，激光加工的优点在于，它能够直接归入地板覆盖物的制做，包括用天然石材制做石板的过程中(从工厂起保证行走安全性)。这就是说，建筑师或业主能够在铺装例如天然石材板之前，对其性能进行确认。不再必要对地板覆盖物进行事后的处理，与此相关联的外观也不改变。
由于没有化学物质加入，激光加工对环境没有影响。就产生的废品来说，与化学成分有关，涉及到相当于初始原料的材料，它以能够被毫无问题地吸走并且不必再操心。这种方法可以用于所有防滑性不足的地板覆盖物。
现现有用于改善防滑效果的涂层方法相比，激光改变结构的方法在长期牢固性方面更出色。磨损明显小于附加涂层的磨损，涂层毕竟不具有基材石料的硬度。
按照本发明实现了这样一种方法，它克服了上述缺点，此外可用于不同的地板覆盖物，并能配合到相同的生产过程中。
按照本发明，借助于激光脉冲的作用，产生了具有吸盘效果的微型凹坑。实现该效果的基本参数包括·工作斑直径(确定吸盘的横向延伸尺寸)，·作用时间与脉冲能量(确定凹坑的深度并与激光的波长相关、相互作用的类型(蒸发/熔比)以及·作用位置的距离凹坑的数量与布置它们可方便地控制，并因此能够适应各自的材石料以及要达到的效果，这关系到外观印象及摩擦系数。
上述参数最好按下述方法控制，即基本上通过蒸发实现材料剥落，目的是避免产生熔比斑痕和模糊的棱边，因此否则的话吸盘效果将受到损失。实践中应该达到，高能量在极短的时间内被产生出现，这时还要考虑到石料的相关性。
形状、深度与宽度很大程度上被这样调整，以形成一种最好是透镜状的、或者平缓的凹坑，其深度最高为凹坑的最大横向延伸尺寸的一半，而且深度不超过凹坑的最大横向延伸尺寸，从而不会出现持久的污垢吸附。借助于熟悉的、不属于本发明内容的移动装置，例如众所周知，采用激光装置，它们已用于刻字或用于表面检查(扫描器或多棱镜与平面透镜系统相结合)，实现激光射线在表面上的偏转。
凹坑的布置可以规则地或无规则地进行，这样在要术更高的步行安全性时，微型凹坑的规则分布，以及在抛光表面有更小的光学影响时，微型凹坑的不规则分布都对吸盘效应有好处。
该方法可作如下改进，即借助于合适的传感器(例如影像式光学扫描装置)，检查待加工位置上的表面性质(例如颜色)，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)，而这些信号则用于控制激光源(例如脉冲能量)。这样还可能对于外观有保存价值的表面(例如天然石材某种晶体种类)，实现中断加工。
按照本发明的解决办法包括一种灵活的、对环境没有影响的制作光滑地板覆盖物(例如抛光的矿物地板覆盖物块、塑料覆盖物或同类物)的防滑设施的方法。在保留外观与典型性能的情况下，又符合需求和要求，这样借助于脉冲激光射线的作用，就在表面上产生了按照要求数量的最好是透镜状、对于人眼来说不能分辨的微型吸盘、它具有要求的几何形状及在表面的分布。这些按照要求并且适合需求的防滑设施包括对材料的适应，通过有目的地改变与/或选择激光射线参数，包括工作斑直径、波长、脉冲能量、作用时间和微型吸盘的间距来实现。因此参数应这样选择，即剥离作用最好借助于在作用位置上物料的蒸发来实现。通过合适的传感器能够对局部的表面性质进行检测(例如，地板覆盖物构成表面的各组分的颜色，和/或对于矿物面层来说，局部化学组分，例如晶体)，而且这些信息可以被用于控制激光参数以及/或者激光作用位置、包括表面局部空白区域的几何分布。
本发明方法的一大优点是，这种方法可以毫无问题地融合到地板覆盖物块的加工过程中。
现有技术的全部缺点，都可在本发明克服。
按照本发明的地板覆盖物与制造方法将在下述实施例中介绍。
图1在这里表示了微型凹坑的布设，以及图2表示了微型凹坑本身。
实施例要求*抛光用Lausitzer花岗石制得的地板覆盖物块*在有水作用时阻滑*铺装在饭店的走廊区域内一尽可能保持外观质量实现*借助NdYAG-激光*能量密度17J/cm2，脉冲持续时间130ns，焦距150mm*在物料表面聚焦*最好借助于在y方向上的偏转透镜系统，和x方向上的物料继续运输，在激光焦距与物料之间实现相对移动，*每个待生凹坑1脉冲*产生的凹坑直径dw 0.04～0.45mm*凹坑在x和y方向上的间距a0.5mm*产生的深度t 0.1mm结果*求得摩擦系数μ＝0.47(用FSC 2000测量，塑料滑动器，润滑剂软化水)*光泽损失＜11％*总的外观影响很微小标号及含义清单1激光射线2聚焦反射镜3物料/地板覆盖物块t所产生的微型凹坑深度a微型凹坑相互间距dw所产生的微型凹坑直径＝工作斑直径Vy激光射线偏转器速度Vx地板覆盖物块/物料在x方向上的移动速度。
权利要求
1.防滑地板覆盖物，尤其是采用扩物材料的防滑地板覆盖物，其特征在于，地板覆盖物的表面附加有防滑性能，这是由于在地板覆盖物上随机分布着具有吸盘效果的微型凹坑。
2.如权利要求1所述的防滑地板覆盖物，其特征在于，随机分布的具有吸盘效果的微型凹坑尽可能平缓。
3.如权利要求1或2所述的防滑地板覆盖物，其特征在于，凹坑对于人眼来说不可分辨。
4.如权利要求1至3中一项或几项所述的防滑地板覆盖物，其特征在于，凹坑是尖棱状的。
5.如权利要求1至4中一项或几项所述的防滑地板覆盖物，其特征在于，凹坑具有透镜状的几何外形。
6.如权利要求1至5中一项或几项所述的防滑地板覆盖物，其特征在于，凹坑具有的最大横向延伸尺寸为0.4mm，深度为0.01-0.2mm。
7.如权利要求1至6中一项或几项所述的防滑地板覆盖物，其特征在于，防滑地板覆盖物块在其表面上每cm2布置一百多个凹坑。
8.如权利要求7所述的防滑地板覆盖物，其特征在于，对于在花岗岩制的防滑地板覆盖物块来说，其表面上每cm2布置二百五个多个凹坑。
9.借助于脉冲激光照射，用于生产按照权利要求1至8中的一项或几项、尤其是用矿物材料、例如岩石或花岗石或陶瓷制做的防滑地板覆盖物的方法，其特征在于，借助于激光脉冲对准目标的的作用，在地板覆盖物的表面上，产生具有吸盘效果、对于人眼来说不可分辨、随机分布的微型凹坑。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，激光射线参数，诸如能量密度、脉冲持续时间等，应根据地面材料这样选择，即基本上借助于蒸发，在产生微型凹坑时使材料剥落。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，如果对于诸如由花岗岩天然石料制成的地板覆盖物的高度抛光表面进行处理，脉冲能量达0.4mJ至1.5mJ，脉冲持续时间50ns至250ns，光斑直径0.05mm至0.2mm，各微型凹坑相互间距0.25至0.8mm
全文摘要
本发明涉及一种防滑地板覆盖物,尤其是采用矿物材料,例如岩石或花岗岩或陶瓷制做的地板覆盖物,还涉及一种用于生产该防滑地板覆盖物的工艺。按照本发明在地板覆盖物表面上随机分布看凹坑(具有吸盘效应的微型凹坑),从而使表面具有防滑性能。本发明通过激光脉冲对准目标的明确作用,获得这种具有吸盘效应的微型凹坑。
文档编号E04F15/08GK1191505SQ96195659
公开日1998年8月26日 申请日期1996年4月18日 优先权日1995年5月18日
发明者托马斯·西弗斯, G·维德曼, U·斯吐梅 申请人:弗劳恩霍弗实用研究促进协会, 托马斯·西弗斯