DE102022116477A1

DE102022116477A1 - Prüfanordnung und Prüfverfahren zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensitiven Materialien

Info

Publication number: DE102022116477A1
Application number: DE102022116477.2A
Authority: DE
Inventors: Petra Schulz; Thorsten Pflüger; Bernd Brendler
Original assignee: IHD Institut fuer Holztechnologie Dresden gGmbH
Current assignee: IHD Institut fuer Holztechnologie Dresden gGmbH
Priority date: 2021-11-03
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2042-07-02
Also published as: DE102022116477B4

Abstract

Der Erfindung, welche eine Prüfanordnung (17, 27) und ein Prüfverfahren zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensitiven Materialien (4) betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für eine sichere und einfache Prüfung temperatursensitiver Materialien (4) anzugeben, welche einen Anteil an thermoplastischen Kunststoffen enthalten, wobei das thermische Verhalten bei einer HotSpot-Wärmestrahlung von oben auf das temperatursensitive Material (4) bestimmt wird. Die Aufgabe wird anordnungsseitig dadurch gelöst, dass über der Unterkonstruktion (18) ein Wärmestrahler (20) beabstandet zur Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) und eine über der Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) bewegbare Messvorrichtung (16) angeordnet sind. Die Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass ein Wärmestrahler (20) beabstandet zur Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) bereitgestellt wird, dass eine Erwärmung der Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) durch den bereitgestellten Wärmestrahler (20) innerhalb eines HotSpot-Felds (22) begrenzt erfolgt, dass eine über die Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) bewegbare Messvorrichtung (16) bereitgestellt wird und dass mittels der Messvorrichtung (16) Messungen der Verformung der Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) innerhalb eines Messfelds (23) erfolgen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfanordnung zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensitiven Materialien, welche eine Unterkonstruktion zur Aufnahme des zu bewertenden temperatursensitiven Materials, eine Wärmequelle und mindestens eine Messvorrichtung aufweist.
Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensitiven Materialien, bei welchem ein zu bewertendes temperatursensitives Material in einem ersten Schritt erwärmt, in einem zweiten Schritt einem entsprechend des Materials einzustellendem gleichbleibendem Leistungseintrag einer Wärmequelle ausgesetzt ist und in einem dritten Schritt vor dem Ermitteln der relevanten Messdaten abkühlen muss. Relevante Messdaten sind in erster Linie die in Z-Richtung auftretende thermisch bedingte Verformung des untersuchten Materials.
So genannte temperatursensitive Materialien neigen bei einer Wärmeeinwirkung beziehungsweise Wärmestrahlung zu einer Dimensionsänderung beziehungsweise Deformation, was bedeutet, dass sie ihre Abmessungen beziehungsweise ihre Form in X-Richtung, Y-Richtung oder Z-Richtung eines dreidimensionalen Koordinatensystems verändern können. Eine derartige Wärmeeinwirkung beziehungsweise Wärmestrahlung kann beispielsweise von oben oder schräg oben auf das temperatursensitive Material erfolgen, wie es in der Praxis durch eine Sonneneinstrahlung vorkommt. Hierbei hängt die Wärmestrahlung auf die temperatursensitiven Materialien unter anderem von einem Eintrittswinkel der Sonnenstrahlung wie auch von den von der Sonnenstrahlung zu durchdringenden Materialen eines Fenster- oder Türglases ab und variiert somit stark.
Derartige temperatursensitive Materialien können polymerbasierte Materialien sein, beispielsweise reine Kunststoffe, Fußbodenbeläge und Wandbeziehungsweise Deckenverkleidungen mit Kunststoffanteilen beziehungsweise aus homogenen oder heterogenen Kunststoffzusammensetzungen bestehen, wie Wood-Plastic-Composites (WPC), also Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe mit einem hohen Kunststoffanteil.
Werden temperatursensitive Materialien einer derartigen meist räumlich begrenzten Wärmeeinwirkung beziehungsweise Wärmestrahlung ausgesetzt, ist es bekannt, dass sogenannte räumliche und zeitliche Reaktionen der temperatursensitiven Materialien auftreten. Dies bedeutet, dass beispielsweise räumlich begrenzte Reaktionen wie Aufwölbungen oder Schüsselungen stattfinden, welche auch als Z-Deformationen oder Deformationen in Z-Richtung bezeichnet werden, da diese Aufwölbungen oder Schüsselungen in Z-Richtung des dreidimensionalen Koordinatensystems auftreten. Hierbei stellt eine Aufwölbung eine konvexe Verformung und eine Schüsselung eine konkave Verformung des temperatursensitiven Materials dar.
Darüber hinaus können Fugen eines mit Fugen verlegten temperatursensitiven Materials wie beispielsweise schwimmend verlegte Fußbodenbeläge in Paneelform ihre Abmessungen verändern. Dies bedeutet auch, dass zeitliche Reaktionen wie ein Ausdehnen bei einer Erwärmung oder eine Verformung und ein nachfolgendes Zusammenziehen der temperatursensitiven Materialien erfolgt, wobei es möglich ist, dass nach diesem Vorgang die temperatursensitiven Materialien nicht mehr vollständig in ihren ursprünglichen Zustand sowohl bezüglich ihrer Längserstreckung als auch ihrer Form zurückgehen. Unter einer Längserstreckung wird hierbei eine Dimensionsänderung beziehungsweise Deformation des temperatursensitiven Materials in seiner X-Richtung und/oder seiner Y-Richtung verstanden.
Nachfolgend bezieht sich die vorliegende Beschreibung insbesondere auf elastische homogene Materialien und heterogene Mehrschichtaufbauten, welche nachfolgend auch als E-MMF-Bodenbeläge bezeichnet werden. Derartige E-MMF-Bodenbeläge werden in einer Paneelform angeboten.
Zur Sicherung der Produktqualität in Bezug auf das thermische Verhalten von E-MMF-Materialien wird die Dimensionsstabilität nach EN ISO 23999 geprüft. Der Wärmedurchlasswiderstand nach EN 12667 wird beispielsweise bei einem Einsatz mit einer Fußbodenheizung angegeben. Die Fußbodenheizungsbeständigkeit von Parketten wird nach IHD-Werknorm IHD-W-473 [n.n.: Bestimmung der Fußbodenheizungsbeständigkeit von Fußbodenbelägen; Ausgabe 04/2016] untersucht. Systemaufbauten wie beispielsweise E-MMF-Fußbodenbeläge mit ihren Verlegeunterlagen werden nicht bewertet.
Ein Maß für die Temperaturbeständigkeit von Kunststoffen, die Hauptbestandteil beispielsweise der E-MMF-Bodenbeläge sind, ist die Wärmeformbeständigkeit (HDT - Heat Distortion Temperature) [DIN EN ISO 75-1]. Die Wärmeformbeständigkeit (HDT) für die polymeren Deckschichten solcher Beläge liegen für:

• PVC zwischen 75°C und 80°C,
• Polyolefine wie PP zwischen 82 °C und 115°C und
• PET zwischen sowie 80°C und 115 °C.

Ein Nachteil besteht darin, dass diese Werte jedoch noch keinen Hinweis über das Verhalten der polymerbasierten Systemaufbauten, wie einem schwimmend verlegten Fußbodenbelag mit elastischer Verlegeunterlage, bei Sonneneinstrahlung geben.
Wichtig Kriterien sind in einem solchen Fall:

• Erfolgt der Eintritt der Sonneneinstrahlung durch Fenster- oder Türglas (Einfachverglasung, Doppelverglasung) beziehungsweise geöffnete Fenster oder Türen → Gesamtenergiedurchlassgrad beziehungsweise Energieeintrag auf die Oberfläche des verlegten Fußbodenbelags
• Eintrittswinkel der Sonnenstrahlung → je größer der Winkel der Sonnenstrahlung, umso kleiner die Fläche (Bündelung der Strahlung) und damit höher die Oberflächentemperatur auf der Oberfläche des Fußbodenbelags
• Zeitdauer der Sonneneinstrahlung → Auswirkung auf Oberflächentemperatur und Materialermüdung (thermische Alterung)
• Farbgebung der Oberfläche → je dunkler, umso höher die Oberflächentemperatur
• thermische Längenausdehnung von Materialien (hier auch der Systemaufbau) → abhängig u. a. vom Temperaturgradient ΔT in den verschiedenen Produktschichten, Größe der Versuchsfläche, der Oberflächenbeschaffenheit der Verlegeunterlage (Gleitreibung)

Daraus wird ersichtlich, welchen Zwangsbedingungen beispielsweise ein solcher Systemaufbau (E-MMF-Bodenbelag und Verlegeunterlage) im verlegten Zustand unterliegt. Die genannten Faktoren tragen dazu bei, dass es bei Sonneneinstrahlung zur räumlichen und zeitlichen Reaktion des Gesamtsystems kommt. Die Auswirkungen können in Form von Aufwölbungen oder Schüsselungen begleitet von Fugenöffnungen der beispielsweise schwimmend verlegten Bodenbeläge beobachtet werden.
Welche räumlichen und zeitlichen Reaktionen beziehungsweise Veränderungen bei E-MMF-Bodenbelägen zulässig sind, wird in einer Norm ISO 23999 definiert.
In der Norm ISO 23999 ist das Verfahren zur Bestimmung der Maßhaltigkeit, also der Fähigkeit eines elastischen Bodenbelags, nach Wärmeeinwirkung unter festgelegten Bedingungen die Ausgangsmaße zu behalten, beschrieben.
Als Schüsselung beziehungsweise Aufwölbung ist eine messbare vertikale Verformung (konkav und konvex) des Materials nach Wärmeeinwirkung definiert.
Als Prüfanordnung wird ein belüfteter, thermostatisch gesteuerter Wärmeschrank eingesetzt, bei dem eine Temperatur von (80 ± 2) °C gehalten wird.
Das zugehörige Prüfverfahren hat den nachfolgend erläuterten Ablauf. Ein Prüfkörper wird auf eine mindestens 1,5 mm dicke massive Platte platziert. Diese Platte ist aus Stahl und oberflächenbehandelt. Zur Bestimmung der Maßänderung erfolgt die Vermessung des Prüfkörpers, mit den Abmaßen 610 mm × Paneelbreite, im Ausgangszustand sowie nach 6 h Wärmeeinwirkung von (80 ± 2°C) und anschließenden 24 h Konditionierung bei 23°C und 50 % relativer Luftfeuchte. Die Maßänderungen werden mit einer Messvorrichtung wie beispielsweise einer Messuhr, welche eine Fehlergrenze von 0,1 mm aufweisen kann, sowohl in X-Richtung als auch in Y-Richtung aufgenommen und die Änderungen in Bezug zum Ausgangszustand prozentual angegeben. Es werden jeweils 3 Prüfkörper pro Material vermessen.
Der Prüfkörper wie beispielsweise eine Probe aus einem E-MMF-Bodenbelag wird auf der Oberfläche einer Platte angeordnet und wird durch die Wärmestrahlung von allen Seiten erreicht. Mit diesem Prüfverfahren ist somit keine Simulation einer räumlich begrenzten intensiven Wärmeeinstrahlung, wie es beispielsweise durch die Sonne geschieht, möglich, da weder die Installation des Materials, die Zeitdauer des Prüfverfahrens noch die Einwirkung der Wärmeeinstrahlung auf die Probe einer Praxissituation, nämlich der der Sonneneinstrahlung nur von oben oder von schräg oben auf den Prüfkörper, entspricht.
Eine Schüsselung beziehungsweise eine Aufwölbung, also eine vertikale Verformung des gesamten Prüfkörpers, wird nach einer festgelegten Wärmeeinwirkung am Prüfkörper ermittelt. Zuerst erfolgt nach der Vorklimatisierung bei Normklima über 24 h die Ausgangsmessung an einer optischen Bank. Dabei wird die Auslenkung an den 4 Ecken jedes Probekörpers mit einer Genauigkeit von ± 0,5 mm gemessen und daraus ein Mittelwert berechnet. Zur anschließenden Lagerung im Wärmeschrank bei (80 ± 2°C) wird ebenfalls eine Platte wie eine Metallplatte gewählt.
Aus dem Stand der Technik ist auch ein Temperaturtest vom Verband der mehrschichtig modularen Fußbodenbeläge e.V. (MMFA) für kleine Proben bekannt, welcher in der Normversion der EN ISO 23 999-2018 enthalten ist.
Die Prüftemperatur kann gewählt werden, empfehlenswert ist aufgrund der Glasübergangstemperatur der Polymere eher 70°C als 80°C. Diese Möglichkeit wurde nach systematischen Untersuchungen, bezüglich Aussagekraft und Reproduzierbarkeit bei 60°C, 70°C und 80°C, getroffen. Diese Untersuchungen zur Norm laufen wie folgt ab:

• Es werden jeweils 3 Proben beziehungsweise Prüfkörper mit den Abmaßen 610 mm für eine X-Richtung und der Paneelbreite für eine Y-Richtung auf Platten beziehungsweise Stahlplatten gelegt.
• Es erfolgt eine initiale Messung der Abmessungen der Proben in der X-Richtung und der Y-Richtung nach 24-stündiger Lagerung bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchte.
• Anschließend werden die Proben über 6 h bei Prüftemperatur ± 2°C im Klimaschrank konditioniert. Nach dieser Zeit erfolgt innerhalb einer Minute eine weitere Messung der Abmessungen der Prüflinge in der X-Richtung und der Y-Richtung.
• Danach findet wiederum eine Klimatisierung der Proben über 24 h bei Normklima statt. Auch hier erfolgt anschließend die Messung der Abmessungen beziehungsweise Auslenkungen der Prüflinge in der X-Richtung und der Y-Richtung.
• Die jeweils zu einem Zeitpunkt ermittelten Messdaten der 3 Proben werden gemittelt und die Dimensionsänderung in der X-Richtung wie in der Y-Richtung in Bezug zur Ausgangsmessung ermittelt.

Ein weiteres bekanntes Verfahren ist der Gerfloor-Temperaturtest für kleine Proben mit einer zyklischen Wiederholung der Temperierung.
Der Gerfloor-Temperaturtest ist kein genormtes Verfahren. Er wird trotzdem bei Produzenten solcher E-MMF-Bodenbeläge durchgeführt, um die thermoplastischen Materialien auch in ihrem zyklischen Temperaturverhalten bewerten zu können. Die Untersuchungen finden wie folgt statt:

• Es werden jeweils 3 Proben beziehungsweise Prüfkörper mit den Abmaßen 160 mm bis 200 mm in einer X-Richtung und 160 mm bis 200 mm in einer Y-Richtung auf Platten beziehungsweise Stahlplatten gelegt.
• Es erfolgt eine Vorkonditionierung über 2 h bei 38°C. Anschließend werden die Abmessungen der 3 Proben in der X-Richtung und der Y-Richtung wird beispielsweise mit einer Messschraube (Genauigkeit ±0,1 mm) ermittelt.
• Es werden 3 Zyklen mit einem Temperaturregime 2 h bei 12°C, 2 h bei 38°C und Abkühlung absolviert, wobei nach jeder Temperatur die Abmessungen der 3 Proben in der X-Richtung und der Y-Richtung gemessen werden.
• Die Dimensionsänderung wird nach der folgenden Formel berechnet:

Thermische Expansion TE: $[Te in %] = ((Messung bei 38 ° C - Messung bei 12 ° C) / Messung bei 12 ° C) \times 100$
Zur Bewertung der Ergebnisse wurden Grenzen festgelegt:

TE < 0,15 % Dimensionsänderungen sind akzeptabel

0,15 < TE < 0,20 % Dimensionsänderungen sind an der Grenze

TE > 0,20 % Dimensionsänderungen sind zu groß
Ein weiterer Test, der das thermische Verhalten von beispielsweise Bodenbelägen bewertet, wird nach IHD-Werknorm 473 allerdings für Parkettfußböden durchgeführt.
Die Untersuchung findet in einer Prüfkammer statt. Der Fußbodenaufbau dieser Klimakammer besteht aus einem Betonestrichboden mit integrierter, steuerbarer Warmwasserheizung. Zur Bestimmung der Fugenöffnungen, Längen- und Breitenänderungen beziehungsweise Ebenheit wird eine Messapparatur (gemäß ISO 24339) eingesetzt sowie NiCrNi-Messfühler zur Erfassung der Oberflächentemperatur des Parkettfußbodens.
Die verfahrensgemäße Prüfung erfolgt an verlegten Flächen von 2.000 mm × 1.700 mm, wobei vor der Verlegung mindestens 48 h eine Vorkonditionierung erfolgt. Es findet ein Klimazyklus statt mit:

• 2 Wochen 85% rel. LF und 25°C
• 2 Wochen 20% rel. LF und 25°C und Fußbodenheizung
• 2 Wochen 85% rel. LF und 25°C
• 2 Wochen 20% rel. LF und 25°C und Fußbodenheizung

Es ist die festzulegende Oberflächentemperatur kontinuierlich zu messen. Die Messungen erfolgen wöchentlich mit je 10 Messwerten (Abweichungen davon werden durch die Paneelgröße bestimmt). Geprüft werden:

• Ebenheit über die Paneelbreite
• Quer- und Längsfugenüberstände
• Quer- und Längsfugenöffnungen und
• mit 2 Messwerten die Längen- und Breitenausdehnung der Gesamtfläche.

In der HD-Werknorm 473 sind für „andere Bodenbeläge“ außer Mehrschicht-Parkettfußböden keine Anforderungen festgelegt. Für thermoplastische Bodenbeläge ist dieser Test nicht geeignet, die Luftfeuchtevariation ist dafür nicht relevant.
Nachteilig am bekannten Stand der Technik ist es, dass eine Bewertung des Verhaltens der zu prüfenden Materialien beziehungsweise Prüfkörper bei thermischer Beeinflussung durch eine räumlich begrenzende Wärmequelle auf die Fußbodenoberfläche, wie sie durch eine Sonneneinstrahlung (HotSpot) hervorgerufen wird, mit den zuvor aufgeführten Prüfverfahren nicht erfolgen kann. Eine derartige räumlich begrenzte Wärmestrahlung auf einen Bodenbelag, wie eine sogenannte HotSpot-Erwärmung, führt jedoch in der Praxis zu Deformationen und Fugenöffnungen, die unerwünscht sind.
Die häufigste auftretende Schädigung, die zudem als stärkster und unmittelbarer Effekt wahrgenommen wird, ist die thermisch induzierte Deformation der Bodenbeläge durch die Wärmestrahlung, die sich als Aufwölbung oder Schüsselung in der Z-Richtung zeigt und unter anderem sowohl auf die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der beispielsweise einzelnen Materiallagen der E-MMF-Bodenbeläge als auch auf die Zwangsbedingungen der Verlegung der Bodenbeläge zurückzuführen ist. Die thermoplastischen Materialien verändern ihre Eigenschaften durch hohen Wärmeeinfluss, sie erweichen. Temperaturänderungen führen dann zu Spannungen und folglich daraus zu Deformationen. Den „worst case“ bei Sonneneinstrahlung auf beispielsweise solche Fußbodenbeläge, also den schlimmsten anzunehmenden Fall, stellt Sonneneinfall durch geöffnete Fenster beziehungsweise Türen dar.
Bekannt ist unter anderem, dass:

• bei dunklen Färbungen die Oberflächentemperaturen 65-80°C betragen können [N.N.: Merkblatt 18, Technische Richtlinien für Maler und Lackierer (Oberflächentemperaturen für deckende Beschichtungen]
• in der DIN EN 1121 (Differenzklimaprüfung Türen) wird die außenseitige Aufheizung mittels UV-Lampen auf 70°C Oberflächentemperatur gebracht. Dieses Klima soll die direkte Sonneneinstrahlung Südseite simulieren. Diese Prüfung ist erforderlich, da sich Außentüren oftmals aufgrund von Differenzklimaten verziehen.
• der Energieeintrag der Sonneneinstrahlung (55 % IR-Strahlung) durch Glas reduziert wird. Hier gehen durch eine Doppelverglasung beispielsweise 35 % verloren; bei einem Einfallswinkel von ca. 35°. [Nadler, N.: Thermische Belastung durch Sonneneinstrahlung in Glasbauten, Bauphysik 28; 2006; Heft 6]

Nachfolgend werden Nachteile des bekannten Standes der Technik aus eigenen Untersuchungen wiedergegeben:

Voruntersuchungen durch Nutzung einer HotSpot-Wärmestrahlung im Vergleich mit der beschriebenen normativen Prüfung DIN EN ISO 23 999 (MMFA-Test) sowie dem Gerfloor-Test führten zu abweichenden Ergebnissen. Die Materialien präsentierten ein unterschiedliches thermisches Verhalten.

Die aktuellen Prüfmethoden zur Bewertung der thermischen Dimensionsstabilität der E-MMF-Bodenbeläge führen aufgrund der Unterschiede in der Wärmeeinwirkung zu Interpretationsunterschieden des Materialverhaltens. Sie haben zusammengefasst folgende Defizite:

• Der Messaufbau mit einer Stahlplatte als Probeträger im Wärmeschrank (DIN EN ISO 23 999 beziehungsweise MMFA-Test) erwärmt das Material auch von unten und führt zu anderem Materialverhalten und damit anderen Schlussfolgerungen. Diese direkte „Wärmequelle“ widerspricht der Praxis bei einer HotSpot-Wärmeeinwirkung. Gerade bei thermoplastischen Materialaufbauten ist diese Tatsache nicht unerheblich, da die Art und Weise der Temperierung ein jeweils anderes thermisches Verhalten provoziert.
• Es erfolgt eine Bewertung des thermischen Verhaltens des E-MMF-Bodenbelags, jedoch nicht im Systemaufbau mit einer elastischen Verlegeunterlage. In Abhängigkeit der Oberflächenbeschaffenheit (beispielsweise Gleitreibung) der Verlegeunterlage kann jedoch die thermisch induzierte Aktivität des Bodenbelags mit beeinflusst werden.
• Die in den heute zur Verfügung stehenden Prüfverfahren einzusetzenden Prüfkörper haben nur geringere Abmaße. Aufgrund der eingeschränkten Probengröße wird nicht das thermische Verhalten der Verbunde, wie beispielsweise Paneele mit Verbindungselementen (Klickverbindung), bewertet. Die durch thermische Dimensionsänderungen induzierten Fugenöffnungen oder Fugenveränderungen können nicht identifiziert werden.

Schlussfolgernd daraus wird deutlich, dass bei Einwirkung der HotSpot-Wärme auf ein temperatursensitives Material wie beispielsweise einen E-MMF-Bodenbelag völlig andere Verhältnisse vorliegen. Dies betrifft sowohl das Material als auch die auftretenden und damit zu bewertenden Effekte.
Somit besteht ein Bedarf nach einer verbesserten und praxisnahen Prüfanordnung und einem verbesserten Prüfverfahren zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensiblen Materialien.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Prüfanordnung und ein Prüfverfahren zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensiblen Materialien anzugeben, womit eine sichere und einfache Prüfung temperatursensitiver Materialien ermöglicht wird, welche einen Anteil an thermoplastischen Kunststoffen enthalten, wobei das thermische Verhalten bei einer HotSpot-Wärmestrahlung von oben auf das temperatursensitive Material bestimmt wird.
Beschrieben wird die Bewertung der E-MMF-Bodenbeläge, bei welchen E-MMF-Paneele mit Verbindungselement in schwimmender Verlegung mit einer Verlegeunterlage angeordnet sind, die in der vorliegenden Prüfanordnung mit dem Prüfverfahren bewertet werden.
Anhand von festgelegten Grenzwerten soll eine Klassifizierung in thermisch stabile und instabile Materialqualitäten erfolgen.
Weiterhin soll die Prüfanordnung und das Prüfverfahren zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensiblen Materialien sowohl in einer Variante einer Prüfanordnung mit einer Testfläche von etwa 4 m² oder mehr als auch mit einer Testfläche von weniger als 1 m² bereitgestellt werden.
Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 5 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Vorgesehen ist es, dass temperatursensible Materialien wie beispielsweise Fußbodenbeläge, Wandverkleidungen, Terrassenbeläge, Schiffsdeckings oder andere Materialien, die sich durch eine Wärmestrahlung (von oben) in ihren Dimensionen oder ihrem visuellen Erscheinungsbild ändern können, verfahrensgemäß geprüft werden können.
Hierfür wird eine Prüfanordnung und ein Prüfverfahren zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensiblen Materialien vorgesehen, welche eine lokal begrenzte HotSpot-Wärmestrahlung auf das temperatursensible Material von oben bereitstellt, wobei das temperatursensible Material in der Prüfanordnung horizontal angeordnet wird.
Die lokal begrenzte Wärmestrahlung wird durch einen beispielsweise mittig über der Prüffläche platzierten Wärmestrahler erzeugt, welcher in einem einstellbaren Abstand zur Oberfläche des in der Prüfanordnung eingelegten temperatursensiblen Materials angeordnet ist.
Weiterhin ist die Temperatursteuerung so ausgelegt, dass die Temperatur-Zeit-Rampen zur Erzielung eines gleichbleibenden Leistungseintrages auf verschiedene Bedarfe eingestellt werden kann. So können verschiedene Testszenarien im Prüfverfahren realisiert werden.
Außerdem ist es vorgesehen, dass der Wärmestrahler schwenkbar ist, so dass die Wärmestrahlung die Oberfläche des temperatursensiblen Materials nicht nur lotsenkrecht erreicht. Derart kann im Prüfverfahren beispielsweise eine Sonneneinstrahlung durch ein Fenster simuliert werden.
Prinzipiell könnte auch ein Glas einer Fensterscheibe zwischen dem Wärmestrahler und der Oberfläche des temperatursensiblen Materials angeordnet werden, um derart reale Testbedingungen nachzubilden. Den „worst case“ stellt jedoch die direkte Wärmestrahlung auf das Material dar, ähnlich der Sonneneinstrahlung durch ein geöffnetes Fenster oder eine Tür.
Vorgesehen ist es auch, dass die Prüfanordnung in Ihrer Konstruktion sowohl das zu prüfende temperatursensible Material als auch einen beispielsweise ortsveränderbaren Wärmestrahler und Sensoren beziehungsweise Messvorrichtungen aufnimmt, welche eine verfahrensgemäße Erfassung und Verarbeitung von Messdaten zur Temperatur, Wärmemenge, Eintrittswinkel der Wärmestrahlung auf die Oberfläche des temperatursensiblen Materials und Ort der Wärmestrahlung über der Oberfläche des temperatursensiblen Materials ermöglichen. Außerdem sind Sensoren beziehungsweise Messvorrichtungen zur Bestimmung von Veränderungen der Abmessungen und/oder einer Verformung des temperatursensiblen Materials vorgesehen.
Nachfolgend wird die Prüfanordnung in Ihrer Konstruktion als Großaufbau-Prüfanordnung sowie als Tischaufbau-Prüfanordnung sowie ihre Funktion jeweils am Beispiel von E-MMF-Bodenbelägen beschrieben. Eine Einschränkung der mit der Prüfanordnung und dem Prüfverfahren zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensiblen Materialien untersuchbaren temperatursensiblen Materialien erfolgt durch diese beispielhafte Bezugnahme nicht.
Der technische Aufbau der Großaufbau-Prüfanordnung besteht aus einer Unterkonstruktion, die durch einen Rahmen wie einen Holzrahmen begrenzt ist. Durch entsprechende Ausgleichsschüttungen und Estrichplatten und den Einsatz von Spachtelmasse wird eine ebene Fläche bereitgestellt. Auf dieser Fläche kann das zu prüfende temperatursensible Material wie ein E-MMF-Fußbodenbelag mit seiner Verlegeunterlage entsprechend der Vorgaben des Herstellers verlegt werden.
Auf dieser Unterkonstruktion befindet sich ein Rahmenaufbau aus Aluminiumträgern. Diese Elemente dienen als Halterung für den Wärmestrahler wie beispielsweise einen Infrarot-Strahler. Außerdem führt ein auf diesem Rahmenaufbau horizontal installiertes Linearsystem einen Sensor, der über die zu erwärmende und zu vermessende Fläche des verlegten Fußbodenbelags bewegbar ist, um die sich wärmebedingt ergebenden Verformungen des Materials zu messen. Zu diesem Zweck kann der Sensor als Abstandssensor in einer X-Richtung und einer Y-Richtung über der Oberfläche des temperatursensiblen Materials mittels des Linearsystems verfahren werden und wärmebedingte Verformungen der Oberfläche des temperatursensitiven Materials in einer Z-Richtung messen.
Verfahrensgemäß wird die aktuelle Oberflächentemperatur auf dem zu prüfenden temperatursensitiven Material über einen Temperatursensor gesteuert, der sich beispielsweise auf der Oberfläche des zu prüfenden temperatursensitiven Materials, in der Mitte einer vom Wärmestrahler erwärmten räumlich begrenzten Fläche, befindet, welches nachfolgend als HotSpot-Feld bezeichnet wird.
Der verfahrensgemäße Messablauf ist beispielsweise 3-stufig und besteht aus den Teilschritten:

• Aufheizen des temperatursensitiven Materials im Bereich des HotSpot-Felds bei einem festgelegten Leistungseintrag oder bis zu einer festgelegten Oberflächentemperatur,
• Halten der festgelegten beziehungsweise erreichten Oberflächentemperatur über eine festgelegte Zeit, die abhängig vom temperatursensitiven Material festgelegt wird,
• Abkühlen, an dessen Ende die Deformation des temperatursensitiven Materials wie einem E-MMF-Bodenbelag im Bereich eines festgelegten Messfeldes mit der traversierenden Messvorrichtung (Sensor) am Linearsystem vermessen wird.

Abhängig von der Messaufgabe kann der Sensor auch nach dem Aufheizen und/oder dem Halten das HotSpot-Feld über die Prüffläche traversieren, also die Prüffläche überqueren, um eine oder mehrere Messungen linienförmig oder an festgelegten Messpunkten in einem Messfeld durchzuführen.
Beispielhafte technische Informationen zum Aufbau einer Großaufbau-Prüfanordnung sind:

• Fläche des Prüfmaterials ca. 4,8 m²
• Fläche der Erwärmung ca. 1 m²
• Die Prüffläche ist zu fixieren.
• Der Temperatursensor (NiCrNi) zur Steuerung der Temperaturrampe wird beispielsweise mittig auf dem HotSpot-Feld angeordnet.

Vorgesehen ist es weiterhin, dass aus den mittels des Sensors der Messanordnung gemessenen Daten ein maximaler Wert der thermisch induzierten Dimensionsänderung des Prüfmaterials beziehungsweise des temperatursensitiven Materials ermittelt wird. Dieser Maximalwert stellt die größte Abweichung eines Punktes auf der Oberfläche des temperatursensitiven Materials in der Z-Richtung dar.
Eine derartige Bestimmung des maximalen Werts der thermisch induzierten Dimensionsänderung des temperatursensitiven Materials erfolgt mindestens einmal am Ende des 3-stufigen Prozesses, welcher das Aufheizen, das Halten und das Abkühlen umfasst.
Vorgesehen ist es auch, dass die mittels des Sensors der Messanordnung aufgenommenen Daten des Messfelds grafisch dargestellt und ausgewertet werden. Derart wird ein visueller Eindruck der aufgetretenen wärmebedingten Materialverformungen erzeugt.
Der prinzipielle Aufbau der transportablen Tischaufbau-Prüfanordnung ähnelt dem bereits beschriebenen Aufbau der Großraum-Prüfanordnung.
Auch die Tischaufbau-Prüfanordnung besteht aus einer Unterkonstruktion, die jedoch transportabel ist.
Die Unterkonstruktion für die Tischaufbau-Prüfanordnung wird mittels eines oder mehrerer geeigneter Materialen derart bereitgestellt, dass der Wärmedurchgangswiderstand R (m²K/W) dem der Unterkonstruktion der Großraum-Prüfanordnung entspricht. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass verschiedene Estrichelemente (beispielsweise Gipskartonplatten) übereinander angeordnet werden. Es wird so ebenfalls eine ebene Fläche für das Installieren der zu untersuchenden Probe des temperatursensitiven Materials erzeugt.
Der transportable Tischaufbau wurde mit Aluträgern in einem Rahmenaufbau realisiert, die die Prüffläche der Tischaufbau-Prüfanordnung begrenzen. Die Tischaufbau-Prüfanordnung ist mit einem beispielsweise mittig zur Prüffläche angeordnetem Wärmestrahler ausgestattet, welcher ein IR-Strahler sein kann. Außerdem wird in der Tischaufbau-Prüfanordnung eine über die Prüffläche manuell oder automatisch bewegbare Messvorrichtung mit einem Sensor angeordnet, welcher auf einem mit dem Linearsystem der Großraum-Prüfanordnung vergleichbarem Schienensystem geführt wird. Mittels dieser manuell oder automatisch bewegbaren Messvorrichtung können die wärmeinduzierten Deformationen des temperatursensitiven Materials wie einem Bodenbelag gemessen werden.
Vorgesehen ist es, dass das temperatursensitive Material wie beispielsweise ein E-MMF-Bodenbelag mit Abstand zur Tischbegrenzung verlegt wird.
In der Tischaufbau-Prüfanordnung wird das temperatursensitive Material wie ein E-MMF-Bodenbelag beispielsweise mittels eines umlaufenden Rahmens fixiert, welcher an zwei gegenüberliegenden Seiten (parallel zur Querfuge) mit Spannhebeln befestigt wird. Zusätzlich werden auf den beiden anderen gegenüberliegenden Seiten jeweils Gewichte zur Fixierung aufgebracht.
Das Prüfverfahren zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensiblen Materialien umfasst auch bei der Tischaufbau-Prüfanordnung die Schritte Aufheizen, Halten und Abkühlen, an dessen Ende das temperatursensitive Material mit dem Sensor der Messvorrichtung zumindest innerhalb des Messfelds (manuell) vermessen wird.
Alternativ kann es verfahrensgemäß vorgesehen werden, in Abhängigkeit von der Messaufgabe mittels des Sensors der Messvorrichtung auch bereits nach dem Aufheizen erste Messungen im Messfeld durchzuführen und so eine erste Messreihe aufzunehmen. Ebenso können mittels des Sensors der Messvorrichtung auch nach dem Halten weitere Messungen im Messfeld durchgeführt werden und eine zweite Messreihe aufgenommen werden.
Vorgesehen ist es, dass bei der Tischaufbau-Prüfanordnung die Messvorrichtung mit ihrem Sensor mindestens manuell zu festgelegten Messpunkten bewegt wird. Um hier vergleichbare Messergebnisse zu ermitteln, werden Messpunkte in Form von Markierungen auf der Oberfläche des temperatursensitiven Materials, beziehungsweise der Prüffläche, innerhalb des festgelegten Messfelds, angebracht. Somit können die festgelegten Messpunkte einfach und reproduzierbar angefahren werden.
Technische Informationen für einen beispielhaften Aufbau einer Tischaufbau-Prüfanordnung sind:

• Fläche des Prüfmaterials (temperatursensitives Material) ca. 0,36 m²
• Fläche der Erwärmung (HotSpot-Feld) ca. 0,062 m²
• Die Prüffläche wird fixiert durch Rahmen und Spannmittel und mit beispielsweise je 10 kg Gewichten auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens
• Der Temperatursensor ist mittig im HotSpot-Feld auf der Oberfläche des temperatursensitiven Materials angeordnet.

Aus den mit dem Sensor der Messanordnung aufgenommenen beziehungsweise gemessenen Daten, welche in einer Messdatei gespeichert werden, wird mindestens am Ende des 3-stufigen Prozesses der maximale Wert der thermisch induzierten Dimensionsänderung des Prüfmaterials (temperatursensitiven Materials) in Z-Richtung ermittelt. Die vorliegenden Messdaten der Messfläche können ebenso grafisch ausgewertet werden und geben einen visuellen Eindruck der aufgetretenen wärmebedingten Materialverformungen.
Vorgesehen ist es auch, den 3-stufigen Prozesses mehrfach zu durchlaufen und damit mehrere Messreihen je Stufe zu erzeugen. Derart kann beispielsweise ein Durchschnitt der maximalen Werte der thermisch induzierten Dimensionsänderung erzeugt werden.
Vorgesehen ist es weiterhin, dass das HotSpot-Feld nur etwa 20 % der in der jeweiligen Prüfanordnung verfügbaren Oberfläche des zu prüfenden temperatursensitiven Materials einnimmt.
Vorgesehen ist es, dass die Unterkonstruktionen der Prüfanordnungen und insbesondere die Wärmeableitung der Unterkonstruktionen an die Praxis angepasst bereitgestellt werden, wobei der Wärmedurchgangswiderstand R (m²K/W) in einem Bereich zwischen 2,3 m²K/W und 2,7 m²K/W liegt.
Die Vorteile der hier beschriebenen Prüfanordnungen sowie des zugehörigen Verfahrens liegen insbesondere darin:

• Der jeweilige Aufbau ist so konstruiert, dass die Wärmeeinwirkung von oben auf das zu prüfende temperatursensitive Material erfolgt und damit mit einer durch Sonneneinstrahlung erfolgten Wärmeeinwirkung von oben („worst case“ heißt Sonne steht im Zenit und strahlt durch z. B. geöffnetes Fenster) verglichen werden kann.
• Es erfolgt das Verlegen des temperatursensitiven Materials (hier E-MMF-Bodenbelag) entsprechend der Vorgehensweise in der Praxis und nach den Verlegehinweisen der Hersteller. So werden praxisnahe System auf bauten bewertet.
• Die Prüffläche in der Großraum-Prüfanordnung kann mit den Verlegeflächen in der Praxis verglichen werden.

Die praxisnahe Prüfung von thermisch beeinflussbaren temperatursensitiven Materialien wie polymerbasierte Produkte bringt auch den Vorteil mit sich, dass Materialkombinationen schon in der Produktentwicklung entsprechenden Untersuchungen unterzogen werden können. So lassen sich in der Produktentwicklung bereits Ressourcen schonen. Auch das Vermeiden von Reklamationen durch Nichterfüllen von Materialparametern schont Ressourcen und bringt ökologische Vorteile.
Zu den E-MMF-Bodenbelägen gehören die Designbeläge LVT, SPC und EPC. Deren Hersteller zeigen ein hohes Innovationstempo, was sich letztlich in einer großen Produktvielfalt niederschlägt. In der Marktübersicht 2021 [N.n.: Designbeläge, Transparenz in einem dynamischen Markt; Marktübersicht Designbeläge LVT, 2021; Stand Oktober 2020, SN-Verlag Hamburg] werden von 51 Anbietern 10.702 Produktpositionen angeboten.
Laut Angaben des Branchenverbandes MMFA betrug der Gesamtabsatz seiner Mitglieder in 2020 insgesamt 94,5 Mio m², was einer Steigerung um über 5 % zum Vorjahr 2019 entsprach. Dabei entfielen auf die Qualitäten Wood (mit Polymer-Deckschicht) 15 Mio. m² (vornehmlich in DACH-Region), Polymere LVT 37 Mio. m², Polymer SPC 38 Mio. m² und Polymer EPC 5 Mio. m² [N.n.: MMFA: Absatzplus bei SPC-Belägen gleicht Rückgänge in anderen Produktkategorien aus; EUWID Holz und Möbel, 7.2021].
Trotz der aktuell verhaltenen Situation durch die Corona-Pandemie hat Dr. Philip Sauter von Pöyry Management Consulting Absatzmengen von ca. 260 Mio m² für Westeuropa prognostiziert. Möglicher Weise wird diese Menge etwas später erreicht, ebenso wie die 915 Mio m² für den Weltmarkt [N.N.: Designbeläge LVT - Eine Sonderpublikation, Marktübersicht 2022, 2022, SN-Verlag Hamburg]. Das ist ein Zuwachs von 87% seit 2018.
Diese Trends können und werden nur dann den Prognosen folgen, wenn die ausgelobten Produkte auch den Ansprüchen des praktischen Einsatzes genügen und dazu gehört gerade bei den Bodenbelägen mit polymeren Lagen zwingend deren thermisches Verhalten. D. h. die Hersteller müssen in die Lage versetzt werden, ihre Produkte entsprechend der Nutzung praxisnah zu prüfen, um mögliche Defizite bei thermischer Beanspruchung bereits vor der Markteinführung zu verifizieren und forciert Produktentwicklungen betreiben zu können. Durch die vorgestellte Prüfanordnung und das zugehörige Prüfverfahren zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensiblen Materialien in ihrem verlegten Zustand könnten die vermeintlichen Nachteile solcher Produkte forciert behoben und Produkteigenschaften optimiert werden. Dies hätte folgende Effekte in der Branche bei Produzenten solcher Beläge, den Herstellern von Verlegeunterlagen und den Bodenlegern zur Folge:

• Vermeidung von Reklamationen nach Einbau,
• auf Materialeinsatz und Eigenschaften optimierte Bodenbeläge und Verlegeunterlagen,
• Entwicklung neuer Materialkombinationen mit dem Ziel der Einsparung petrochemisch basierter Produkte (Ressourcenschonung, Kostenoptimierung).
• Weitere Steigerung der Marktanteile thermoplastischer Bodenbeläge.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung der HotSpot-Wärmestrahlung durch die Sonne auf einen Bodenbelag wie beispielsweise einen E-MMF-Bodenbelag mit einer Verlegeunterlage aus dem Stand der Technik,
2: eine schematische Darstellung der Effekte, welche bei einer thermischen Belastung von Systemaufbauten, wie beispielsweise E-MMF-Belägen mit einer Verlegeunterlage, durch Sonneneinstrahlung auftreten können aus dem Stand der Technik,
3: ein Prüfverfahren gemäß Norm ISO 23999 aus dem Stand der Technik,
4: die Lagerung des Prüfkörpers im Prüfverfahren,
5: zwei Beispiele von Aufwölbungen, welche im Prüfverfahren gemäß Norm ISO 23999 aus dem Stand der Technik ermittelt wurden,
6: eine beispielhafte erfindungsgemäße Großaufbau-Prüfanordnung,
7: schematisch ein in einer Großraum-Prüfanordnung auf einer Unterkonstruktion angeordnetes temperatursensitives Material während eines verfahrensgemäßen Scanvorgangs des Sensors,
8: eine visuelle Darstellung der aufgenommenen Daten der Z-Deformationen an einem Beispiel eines E-MMF-Bodenbelags,
9: eine erfindungsgemäße Tischaufbau-Prüfanordnung in einer schematischen Darstellung,
10: die Fixierung einer Probe des temperatursensitiven Materials wie einem E-MMF-Bodenbelag in der Tischaufbau-Prüfanordnung,
11: in einer Tischaufbau-Prüfanordnung zur Prüfung angeordnetes temperatursensitives Material mit festgelegten Messpunkten,
12: visuelle Darstellungen von aufgenommenen Daten zu Z-Deformationen an verschiedenen E-MMF-Belägen nach dem Abkühlen,
13: ein beispielhaftes Verlegeschema für das Verlegen von Paneelen des temperatursensitiven Materials auf der Unterkonstruktion einer Großraum-Prüfanordnung,
14: drei beispielhafte visuelle Auswertungen der Messungen von Z-Deformationen der temperatursensitiven Materialien im Messfeld der Großraum-Prüfanordnung,
15: ein beispielhaftes Verlegeschema für das Verlegen von Paneelen des temperatursensitiven Materials auf der Unterkonstruktion einer Tischaufbau-Prüfanordnung und
16: drei visuelle Darstellungen von zu verschiedenen Zeitpunkten (Aufheizen, Halten, Abkühlen) aufgenommenen Daten zu Z-Deformationen mit der Tischaufbau-Prüfanordnung an ein und derselben Probe des temperatursensitiven E-MMF-Bodenbelages

Die 1 und 2 können gemeinsam betrachtet werden. 1 zeigt die Einwirkung der HotSpot-Strahlung durch die Sonneneinstrahlung von oben auf den Systemaufbau, wie beispielsweise ein temperatursensitives Material 4 wie einen E-MMF-Belag 4 mit einer Verlegeunterlage 6 aus dem Stand der Technik. Die 2 zeigt daraus resultierende Deformationen des temperatursensitiven Materials 4 durch Aufwölbungen 12 oder Schüsselungen 13, was einer Z-Deformation beziehungsweise einer Deformation in der Z-Richtung entspricht.
Von einer Wärmequelle 1 wie beispielsweise der Sonne wird Wärmestrahlung 8 emittiert, welche beispielsweise durch eine Glasfläche 2 zu einer Oberfläche 3 eines temperatursensitiven Materials 4 wie dem E-MMF-Bodenbelag 4 gelangt. Das temperatursensitive Material 4 kann aus mehreren Teilflächen (Paneelen) bestehen, wie es in der 1 dargestellt ist, wobei die Teilflächen des Bodenbelags 4 üblicherweise mit Verbindern 5 fixiert sind. In der 1 ist nur ein Verbinder 5 zwischen zwei Teilflächen beispielhaft dargestellt.
Nach dem Stand der Technik werden die Teilflächen des Bodenbelags 4 auf einer sogenannten Verlegeunterlage 6 angeordnet, wobei diese Verlegeunterlage 6 auf einer natürlichen Unterkonstruktion 7 des Fußbodens angeordnet wird. Eine derartige natürliche Unterkonstruktion 7 besteht üblicherweise aus Beton oder Holz.
Die aktuelle thermische Belastung der Systemaufbauten ist insbesondere von der Dauer der emittierten Wärmestrahlung 8, dem Winkel der Wärmestrahlung 8 beim Auftreffen auf die Oberfläche 3 des Bodenbelags 4, dem Material, dem Vorhandensein einer Glasfläche 2 wie beispielsweise einem Fenster, der Dicke der zu durchdringenden Glasfläche 2 und der Farbgebung der Oberfläche 3 des Bodenbelags 4 abhängig und schwankt somit stark, was an eine praxisnahe Prüfanordnung und ein praxisnahes Prüfverfahren hohe Anforderungen stellt.
Unter dem Einfluss der auf das temperatursensitive Material 4 wie einen Bodenbelag 4 treffenden Wärmestrahlung 8 kommt es durch einen Wärmeeintrag 10 in das temperatursensitive Material 4 zu Veränderungen in den Dimensionen beziehungsweise den Abmaßen des temperatursensitiven Materials 4. Dies entspricht einer Wärmeausdehnung 9, was in der 1 mit den in eine X-Richtung und eine Y-Richtung zeigenden Doppelpfeilen angedeutet ist, wobei sich die Y-Richtung in der 1 horizontal in Tiefe der 1 erstrecken soll.
Zur Fixierung der Teilflächen des Bodenbelags 4 sind in der 1 auch Fixierungsmittel 11 dargestellt.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung von Effekten, welche bei einer thermischen Belastung von Systemaufbauten, wie beispielsweise E-MMF-Bodenbelägen mit einer Verlegeunterlage, durch Sonneneinstrahlung auftreten können aus dem Stand der Technik.
Unter dem Einfluss der auf das temperatursensitive Material 4 wie einen Bodenbelag treffenden Wärmestrahlung 8 kommt es durch den Wärmeeintrag 10 in die temperatursensitiven Materialien zu Veränderungen in ihren Dimensionen beziehungsweise ihren Abmaßen, also einer Wärmeausdehnung 9, was in der 2 mit den in eine X-Richtung zeigenden Doppelpfeilen dargestellt ist.
Innerhalb der Teilflächen des Bodenbelags 4 wirken sich unterschiedliche Längenausdehnungen je nach Materialzusammensetzung der Teilflächen des Bodenbelags 4 als konvexe Verformungen wie Aufwölbungen 12 oder als konkave Verformungen wie Schüsselungen 13 aus, was einer Z-Deformation in der mit dem in Z-Richtung in der 2 dargestellten Doppelpfeil entspricht. Weiterhin sind auch Veränderungen der Fugenabstände möglich.
Die 3 zeigt ein Prüfverfahren gemäß Norm ISO 23999 aus dem Stand der Technik. Ein Prüfkörper 14 beispielsweise aus einem E-MMF-Material wird auf eine massive Platte 15 mit den vorgegebenen Abmaßen 240 mm × 240 mm platziert. Die Bezeichnung Prüfkörper 14 wurde separat gewählt, da der Prüfkörper 14 nur einen kleinen Ausschnitt des temperatursensitiven Materials 4, wie beispielsweise eines E-MMF-Bodenbelags, darstellt, also beispielsweise nur ein kleiner Ausschnitt aus einem Paneel ist. Diese Platte 15 ist aus Stahl. Zur Bestimmung der Maßänderung erfolgt die Vermessung des Prüfkörpers 14 im Ausgangszustand sowie nach 6 h Wärmeeinwirkung von (80 ± 2°C) und anschließenden 24 h Konditionierung bei 23°C und 50 % relativer Luftfeuchte mit einer geeigneten Messvorrichtung 16 wie beispielsweise einer Messschraube.
Zur Beschwerung des Prüfkörpers 14 auf der Platte 15 ist in der 3 ein zylinderförmiges Gewicht 35 dargestellt.
Wie in der 3 beispielhaft dargestellt, erfolgt das Erfassen einer Maßänderung mit der Messvorrichtung 16, welche eine Fehlergrenze von 0,1 mm aufweisen kann, in der Y-Achse. Ebenso erfolgt eine in der 3 nicht dargestellte Aufnahme einer Maßänderung mit der Messvorrichtung 16 in der X-Achse. Die ermittelten Änderungen der Abmessungen sowohl in der X-Achse als auch in der Y-Achse werden prozentual angegeben. Eine derartige Messung wird mit drei Prüfkörpern pro Material gleichzeitig durchgeführt.
In der 4 ist die Lagerung des Prüfkörpers 14, aus einem temperatursensitiven Material 4, im Prüfverfahren gemäß Norm ISO 23999 dargestellt. Der Prüfkörper 14, wie beispielsweise eine Probe aus einem E-MMF-Bodenbelag, wird auf der Oberfläche einer Platte 15 angeordnet und wird derart durch die Wärmestrahlung 8 von allen Seiten erreicht, da sich auch die Stahlplatte 15 mit erwärmt. Die Wärmestrahlung 8 ist in diesem Fall die Umluftwärme des Wärmeschrankes, in der der Prüfkörper 14 auf der Platte 15 gelagert wird.
Die 5 zeigt zwei Beispiele von Aufwölbungen 12, welche im Prüfverfahren gemäß Norm ISO 23999 aus dem Stand der Technik ermittelt wurden.
In der 5 sind beispielhaft zwei Proben beziehungsweise Prüfkörper 14 aus einem temperatursensitiven Material 4 dargestellt, welche mittels des oben beschriebenen Prüfverfahrens auf einer Platte 15 gemäß Norm ISO 23999 behandelt worden sind. Wie es in der 5 zu erkennen ist, tritt je eine Wärmeausdehnung 9 an den Prüfkörpern 14 in einer Z-Achse auf. Die 5 zeigt zwei verschiedene Prüfkörper 14, bei denen gemäß dem Prüfverfahren nach Norm ISO 23999 verschiedene Aufwölbungen 12 verursacht worden sind.
Die 6 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Großaufbau-Prüfanordnung 17. Die Großaufbau-Prüfanordnung 17 besteht aus einer der in der 1 und 2 dargestellten natürlichen Unterkonstruktion 7 nachgebildeten Unterkonstruktion 18 der Prüfanordnung 17, die durch einen Rahmen wie einen Holzrahmen begrenzt ist. Durch entsprechende beispielsweise Estrichelemente, Ausgleichsschüttungen und/oder den Einsatz von Spachtelmasse wird eine ebene Fläche bereitgestellt. Auf dieser Fläche kann das zu prüfende temperatursensitive Material 4 wie ein Fußbodenbelag mit seiner in der 6 nicht dargestellten Verlegeunterlage 6 entsprechend der Vorgaben des Herstellers verlegt werden.
Auf dieser Unterkonstruktion 18 befindet sich ein Rahmenaufbau 19 aus Aluminiumträgern. Diese Elemente dienen als Halterung für den Wärmestrahler 20 wie einen IR-Strahler, welcher die in den 1 und 4 dargestellte Wärmestrahlung 8 erzeugt. Außerdem führt ein auf dem Rahmenaufbau 19 installiertes Linearsystem 21 eine Messvorrichtung 16 mit einem Sensor, welche über die zu erwärmende und zu vermessende Fläche des verlegten Fußbodenbelags 4 bewegbar ist, um die sich wärmebedingt ergebenden Verformungen des temperatursensitiven Materials 4 zu messen. Zu diesem Zweck kann der Sensor der Messvorrichtung 16 wie ein Abstandssensor in einer X-Richtung und einer Y-Richtung über der Oberfläche des temperatursensitiven Materials 4 mittels des Linearsystems 21 verfahren werden.
Die 7 zeigt schematisch ein in einer Großraum-Prüfanordnung 17 auf einer nicht dargestellten Unterkonstruktion 18 angeordnetes temperatursensitives Material 4 während eines verfahrensgemäßen Scanvorgangs.
Das verfahrensgemäß zu untersuchende temperatursensitive Material 4 ist in Form eines E-MMF-Bodenbelags mit mehreren Paneelen mit seinen in der 7 nicht dargestellten Verbindern 5 auf der Unterkonstruktion 18 einer Großraum-Prüfanordnung 17 angeordnet. Die 7 zeigt eine Ansicht von oben auf das temperatursensitive Material 4 mit den Erstreckungen in einer X-Richtung und einer Y-Richtung.
Zum Fixieren des temperatursensitiven Materials 4 sind Fixierungen 11 parallel zu den Querfugen des temperatursensitiven Materials 4 aufgelegt.
Durch den nicht dargestellten Wärmestrahler 20 wird ein HotSpot-Feld 22 erwärmt. Verfahrensgemäß wird mittels einer nicht dargestellten Messvorrichtung 16 wie einem Abstandssensor ein Bereich innerhalb eines Messfelds 23 vermessen.
Im Beispiel der in der 7 dargestellten verlegten Fläche des temperatursensitiven Materials 4 ist die Bewegung des Abstandssensors der Messvorrichtung 16 bei einem Messvorgang, bei welchem der Abstandssensor über der Oberfläche des temperatursensitiven Materials 4 in der Y-Richtung verfahren wird, parallel zu den Querfugen der verlegten Fläche des temperatursensitiven Materials 4 ausgerichtet.
Im Beispiel beginnt der Messvorgang im Startpunkt 24, von wo der Abstandssensor in der Y-Richtung in einer ersten Messbewegung über der Oberfläche des temperatursensitiven Materials 4 verfahren wird. Dieser Weg der ersten Messbewegung ist in der 7 mittels zweier Pfeile dargestellt. In einem ersten Umlenkpunkt 25 angekommen, ändert sich die Bewegungsrichtung des Abstandssensors, welcher in einer der ersten Messbewegung entgegengesetzten Y-Richtung und gleichzeitig in einer X-Richtung gemäß der dargestellten Punk-Punkt-Linie verfahren wird. Derart erreicht der Abstandssensor den Ausgangspunkt für eine nachfolgende zweite Messbewegung, parallel und beabstandet zur ersten Messbewegung. Der Ausgangspunkt für eine nachfolgende zweite Messbewegung liegt neben dem Startpunkt 24.
Derart wird der Abstandssensor der Messvorrichtung 16 mittels mehrerer parallel zueinander verlaufender Messbewegungen innerhalb des vorgegebenen Messfelds 23 bewegt, wobei der Abstandssensor der Messvorrichtung 16 Messdaten zu auftretenden Verformungen der Oberfläche des temperatursensitiven Materials 4 in Z-Richtung erzeugt, welche verfahrensgemäß erfasst und gespeichert werden. Der Messvorgang endet im Endpunkt 26.
Verfahrensgemäß ist es vorgesehen, dass aus den mittels des Sensors der Messvorrichtung 16 aufgenommenen beziehungsweise gemessenen Daten ein maximaler Wert der Z-Deformation der thermisch induzierten Dimensionsänderung des Prüfmaterials beziehungsweise des temperatursensitiven Materials 4 ermittelt wird.
Eine derartige Bestimmung des maximalen Werts der Z-Deformation der thermisch induzierten Dimensionsänderung des temperatursensitiven Materials 4 erfolgt mindestens einmal am Ende des 3-stufigen Prozesses, welcher das Aufheizen, das Halten und das Abkühlen umfasst.
Vorgesehen ist es auch, dass die mittels des Sensors der Messvorrichtung 16 aufgenommenen Daten des Messfelds 23 grafisch ausgewertet und dargestellt werden. Derart wird ein visueller Eindruck der aufgetretenen wärmebedingten Materialverformungen in der Z-Richtung vermittelt. Ein Beispiel für eine derartige grafische beziehungsweise visuelle Darstellung der aufgenommenen Daten der Z-Deformationen an einem Beispiel eines E-MMF-Bodenbelags 4 ist in der 8 gezeigt.
In der 8 ist der Bereich des Messfelds 23 mit seiner Erstreckung in der X-Richtung und seiner Erstreckung in der Y-Richtung abgebildet. Die gemessenen punktuellen Abweichungen beziehungsweise die auftretenden wärmebedingten Materialverformungen der Oberfläche des temperatursensitiven Materials 4 in Z-Richtung werden durch verschiedene Farbgebungen oder Schraffuren oder Punktdichten kenntlich gemacht.
Im Beispiel der 8 wurden die auftretenden wärmebedingten Materialverformungen der Oberfläche des temperatursensitiven Materials 4 am Ende des 3-stufigen Prozesses, der das Aufheizen, Halten und Abkühlen umfasst, ermittelt.
Die 9 zeigt eine erfindungsgemäße Tischaufbau-Prüfanordnung 27 in einer schematischen Darstellung.
Auch die Tischaufbau-Prüfanordnung 27 besteht aus einer Unterkonstruktion 18, welche auf einem Tischgestell 28 angeordnet ist. Das Tischgestell 28 kann wie im Beispiel der 9 dargestellt mit Rollen 29 ausgestattet sein. Derart wird eine verfahrbare Tischaufbau-Prüfanordnung 27 bereitgestellt. Auch in dieser Variante der Prüfanordnung besteht die Unterkonstruktion aus beispielsweise verschiedenen Estrichelementen, die so für das zu prüfende Material 4 eine ebene Prüffläche 31 bereitstellen.
Die Unterkonstruktion 18 für die Tischaufbau-Prüfanordnung 27 wird mittels eines oder mehrerer geeigneter Materialen derart bereitgestellt, dass der Wärmedurchgangswiderstand R (m²K/W) der Unterkonstruktion 18 mit dem Wärmedurchgangswiderstand R (m²K/W) der Großraum-Prüfanordnung 17 vergleichbar ist. Hierfür werden beispielsweise verschiedene Estrichelemente für die Unterkonstruktion 18 eingesetzt.
Die Tischaufbau-Prüfanordnung 27 weist einen Rahmenaufbau 30 auf, welcher die Prüffläche 31 der Tischaufbau-Prüfanordnung 27 begrenzt. Die Tischaufbau-Prüfanordnung 27 ist mit einem beispielsweise mittig zur Prüffläche 31 angeordneten Wärmestrahler 20 ausgestattet, welcher ein IR-Strahler sein kann und an einer geeigneten und über der Prüffläche 31 verschiebbaren U-förmigen Wärmestrahlerhalterung 32 angebracht ist.
Die Tischaufbau-Prüfanordnung 27 weist auch eine über die Prüffläche 31 manuell oder automatisch bewegbare Messvorrichtung 16 mit einem Sensor auf, welcher auf einem mit dem in der 6 dargestellten Linearsystem 21 der Großraum-Prüfanordnung 17 vergleichbarem Schienensystem 33 geführt wird. Mittels dieser manuell oder automatisch bewegbaren Messvorrichtung 16 wird die wärmeinduzierte Z-Deformationen des temperatursensitiven Materials 4 wie einem E-MMF-Bodenbelag gemessen.
Vorgesehen ist es, dass das temperatursensitive Material 4 wie ein E-MMF-Bodenbelag mit Abstand zur Tischbegrenzung der Tischaufbau-Prüfanordnung 27 im Rahmenaufbau 30 fixiert eingelegt wird.
Die 10 zeigt die Fixierung einer Probe des temperatursensitiven Materials 4 wie einem E-MMF-Bodenbelag in der Tischaufbau-Prüfanordnung 27.
In der Tischaufbau-Prüfanordnung 27 wird das temperatursensitive Material 4 wie ein aus Paneelen bestehender E-MMF-Bodenbelag beispielsweise mittels eines umlaufenden Rahmens 30 fixiert. Zur Fixierung der gegenüberliegenden Seiten, welche parallel zu den Längsfugen des E-MMF-Bodenbelags 4 ausgerichtet sind, können jeweils 10 kg-Gewichte 35 auf den Seiten des Rahmens 30 angeordnet werden. Die anderen Seiten des Rahmens 30, die parallel zu der Querfuge des E-MMF-Bodenbelags verlaufen, werden mit mehreren Spannhebeln 34 fixiert.
Die 10 zeigt auch die über dem temperatursensitiven Material 4 angeordnete Messvorrichtung 16 mit ihrem Abstandssensor zur Aufnahme von Daten zur Z-Deformation des temperatursensitiven Materials 4. Diese Messvorrichtung 16 ist an dem Schienensystem 33 angeordnet und kann über das Messfeld 23 bewegt werden.
Die 11 zeigt schematisch das in einer Tischaufbau-Prüfanordnung 27 zur Prüfung angeordnete temperatursensitive Material 4 mit festgelegten Messpunkten 36 in einem Messfeld 23.
Das Prüfverfahren zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensitiven Materialien 4 umfasst die Schritte Aufheizen, Halten und Abkühlen, wobei Messungen mit dem Sensor der Messvorrichtung 16 an beiden Prüfanordnungen 17 und 27 in Abhängigkeit von der Messaufgabe beispielsweise nach dem Aufheizen durchgeführt werden können, wobei eine erste Messreihe aufgenommen wird. Ebenso können mittels des Sensors der Messvorrichtung 16 auch nach dem Halten weitere Messungen im Messfeld 23 durchgeführt werden und eine zweite Messreihe aufgenommen werden. Nach dem Abkühlen kann eine dritte Messreihe aufgenommen werden.
Um reproduzierbare Messergebnisse zu festgelegten Messpunkten 36 innerhalb des festgelegten Messfelds 23 sicherzustellen, ist es bei der Tischaufbau-Prüfanordnung 27 vorgesehen, Messpunkte 36 in Form von Markierungen auf der Oberfläche des temperatursensitiven Material 4 anzubringen, zu welchen die nicht dargestellte Messvorrichtung 16 manuell bewegt werden kann.
Die 11 zeigt ein temperatursensitives Material 4 wie einen aus Paneelen bestehenden E-MMF-Bodenbelag, welcher auf der nicht dargestellten Unterkonstruktion 18 angeordnet ist. Beispielhaft wurden 16 Messpunkte 36 auf der Oberfläche innerhalb des Messfelds 23 angeordnet, wobei 10 Messpunkte 36 innerhalb des HotSpot-Felds 22 angeordnet sind.
Somit können die festgelegten Messpunkte 36 einfach und reproduzierbar angefahren werden. Zusätzlich wurde noch ein Referenzmesspunkt 37 am Rand des Messfelds 23 angeordnet. Derart können Messdaten sowohl innerhalb als auch außerhalb des HotSpot-Felds 22 bestimmt werden, wobei auch ein Vergleich mit einem Referenzmesspunkt 37, welcher möglichst wenig durch den nicht dargestellten Wärmeeintrag 10 beeinflusst wird, ermöglicht wird.
Die 12 zeigt drei visuelle Darstellungen von aufgenommenen Daten zu Z-Deformationen an verschiedenen Proben des temperatursensitiven Materials 4, aufgenommen an einer Tischaufbau-Prüfanordnung 27.
Die 12 zeigt drei Diagramme mit ihren jeweiligen X-, Y und Z-Koordinaten. In dem in der 12 links dargestellten dreidimensionalen Diagramm sind beispielhaft die für die Einzelmessungen festgelegten 16 Messpunkte 36 angegeben, welche auch für die restlichen Diagramme gelten.
Zur beispielhaften Visualisierung wurden die Werte der Z-Erstreckungen von jeweils vier Messpunkten 36, welche in einer Reihe der X-Erstreckung liegen, durch ein Band in der Darstellung der gemessenen Daten verbunden und derart 5 dieser Bänder je Diagramm dargestellt.
Beispielhaft wurden drei verschiedene temperatursensitive Materialien 4 nach dem Abkühlen auf der Tischaufbau-Prüfanordnung 27 vermessen und somit jeweils 16 Werte der Z-Erstreckung zu den Messpunkten 36 für jedes temperatursensitive Material 4 ermittelt.
In der Z-Richtung der Diagramme ist die ermittelte Z-Deformation der Oberfläche des temperatursensitiven Materials 4 zu den einzelnen Messpunkten 36 dargestellt.
Eine Ermittlung des Maximums kann beispielsweise optisch im Diagramm oder durch einen Vergleich der Daten zu den Messpunkten 36 erfolgen. Wie zu erkennen ist, zeigt das im linken Diagramm dargestellte temperatursensitive Material 4 nach Abkühlen ein kaum ablesbares Deformationsverhalten in der Z-Richtung, wohingegen das Deformationsverhalten des im rechten Diagramm dargestellten temperatursensitiven Materials 4 nach Abkühlen noch sehr stark ist.
Nachfolgendes Beispiel bezieht sich auf eine Großraum-Prüfanordnung 17 und ein zugehöriges Prüfverfahren zur Prüfung eines Bodenbelags der Produktgruppe SPC.
Es liegt ein Bodenbelag der Produktgruppe SPC (Solid Polymer Core) vor. Die Paneelenmaße betragen für die Länge 908 mm und für die Breite 450 mm.

1. Ein Verlegeschema für das Verlegen der Paneele des temperatursensitiven Materials 4 auf einer Prüffläche (2340 mm × 2050 mm) beziehungsweise auf der Unterkonstruktion 18 der Großraum-Prüfanordnung 17 wird angefertigt. Dabei ist darauf zu achten, dass sich 2 bis 5 Querfugen innerhalb des HotSpot-Feldes 22 befinden, wie es beispielhaft in der 13 gezeigt ist. In der 13 sind beispielhaft die Zuschnittabmessungen der Teilflächen des temperatursensitiven Materials 4 dargestellt.
2. Der Zuschnitt des temperatursensitiven Materials 4 wird auf der Unterkonstruktion 18 verlegt, so dass als Sicherheitsmaßnahme zu jeder Begrenzung mind. 10 mm als Dehnungsfuge vorliegen.
3. Parallel zu den Querfugen wird die Prüffläche dann mit je 1250 N fixiert, wobei eine Seite fest und die andere Seite schwimmend angeordnet ist. Im Beispiel wird keine Verlegeunterlage benutzt, da der Bodenbelag eine integrierte Unterlage aufweist. Zur Temperatursteuerung wird ein NiCrNi-Sensor mittig auf dem HotSpot-Feld 22 angeordnet.
4. Es wird eine Referenzmessung mit der Messvorrichtung 16 mit ihrem Sensor zur Erfassung von Daten, ausgehend vom Startpunkt 24, in einer Z-Richtung gestartet, wobei der Sensor so eingestellt wird, dass das Messfeld 23 ca. 10 cm an jeder Seite über das HotSpot-Feld 22 (1000 mm × 1000 mm) hinausgeht. Der Sensor misst beispielsweise 65 Zeilen mit je ca. 78 Messpunkten auf jeder Linie.
5. Die Temperatursteuerung des Wärmestrahlers 20 (IR-Strahler) ist so eingestellt, dass nach dem Aufheizen über 45 min eine Oberflächentemperatur zwischen 68 und 72°C erreicht wird.
6. Die erreichte Oberflächentemperatur wird über 30 min beibehalten.
7. Danach wird der Wärmestrahler 20 ausgeschalten und das System mindestens 12 h abgekühlt.

Die Messvorrichtung 16 mit ihrem Sensor kann nach dem Aufheizen, nach dem Halten und nach dem Abkühlen über das Messfeld 23 bewegt werden, um Messdaten in einer Z-Richtung aufzunehmen. Aus diesen ermittelten Messdaten wird das Maximum, also die jeweils maximale Deformation in der Z-Richtung, ermittelt, welche durch das Erwärmen des temperatursensitiven Materials 4 im HotSpot-Feld 22 aufgetreten ist.
In der 14 sind drei beispielhafte Messungen (nach Aufheizen, Halten, Abkühlen) von Z-Deformationen des temperatursensitiven Materials 4 (hier ein beispielhafter SPC-Bodenbelag) im Messfeld 23 dargestellt. Dargestellt sind die X- und Y-Erstreckungen des Messfeldes 23 in Millimeter sowie die bei der Prüfung des temperatursensitiven Materials 4 gemessenen Z-Erstreckungen der Oberfläche des temperatursensitiven Materials 4, welche in den jeweiligen Diagrammen in einer dreidimensionalen Darstellung in unterschiedlicher Farbgebung oder Punktdichte für unterschiedlich große Messwerte der Erstreckung in der Z-Richtung dargestellt sind.
In der 14 sind am Beispiel des Bodenbelags der Produktgruppe SPC als temperatursensitives Material 4 Messungen nach einem Aufheizen (linkes Diagramm), einem Halten (mittleres Diagramm) und nach dem Abkühlen (rechtes Diagramm) dargestellt.
Die dreidimensionalen Darstellungen zeigen nach einem Aufheizen einen Maximalwert von 16,4 mm, nach dem Halten einen Maximalwert von 12,1 mm und nach dem Abkühlen einen Maximalwert von 4,9 mm für die jeweils maximale Verformung des temperatursensitiven Materials 4 in der Z-Richtung.
Nachfolgendes Beispiel bezieht sich auf eine Tisch-Prüfanordnung 27 und ein zugehöriges Prüfverfahren zur Prüfung eines Bodenbelags der Produktgruppe LVT.
Im Beispiel mit der Tisch-Prüfanordnung 27 wird ein Bodenbelag der Produktgruppe LVT (Luxury Vinyl Tiles) geprüft. Die Paneelenmaße betragen Länge 1209 mm und Breite 219 mm.

1. Ein Verlegeschema für das Verlegen der Paneele des temperatursensitiven Materials 4 auf einer Prüffläche (600 mm × max. 600 mm) beziehungsweise auf der nicht dargestellten Unterkonstruktion 18 der Tisch-Prüfanordnung 27 wird angefertigt. Dabei ist darauf zu achten, dass sich die einzige Querfuge mittig unter dem HotSpot-Feld 22 befindet, wie es beispielhaft in der 15 dargestellt ist. In der 15 sind beispielhaft die Zuschnitte der Teilflächen (Paneele) des temperatursensitiven Materials 4 und das HotSpot-Feld 22 dargestellt.
2. Der Zuschnitt des temperatursensitiven Materials 4 wird auf der nicht dargestellten Unterkonstruktion 18 verlegt, so dass als Sicherheitsmaßnahme zu 2 Begrenzungen (im 90° Winkel liegend) mindestens 10 mm als Dehnungsfuge vorliegen. Im Beispiel wird eine sogenannte Standard-Verlegeunterlage, die nicht in der 15 zu sehen ist, genutzt.
3. Auf die Prüffläche wird dann ein Rahmen 30 gelegt, der an beiden Seiten parallel zur Querfuge mit Spannhebeln 34 befestigt wird. Die anderen beiden sich gegenüberliegenden Seiten werden mit je 10 kg beaufschlagt. Die genannten Elemente sind in der 15 nicht dargestellt.
4. Zur Temperatursteuerung wird ein NiCrNi-Sensor mittig auf dem HotSpot-Feld 22 platziert.
5. Es wird eine Referenzmessung der nicht dargestellten Messvorrichtung 16 mit ihrem Sensor zur Erfassung von Daten zu den festgelegten Messpunkten 36 in Z-Richtung gestartet, wobei der Sensor so eingestellt wird, dass das Messfeld 23 ca. 5 cm an jeder Seite über das HotSpot-Feld 22 (250 mm × 250 mm) hinausgeht. Die mit dem Sensor zu messenden, in der 15 nicht dargestellten, Messpunkte 36 befinden sich im Messfeld 23, wobei sich die im HotSpot-Feld 22 an der Querfuge befindlichen Messpunkte 36 mit 10 mm Abstand zur Querfuge befinden.
6. Die Temperatursteuerung des nicht dargestellten Wärmestrahlers 20 (IR-Strahler) ist so eingestellt, dass nach dem Aufheizen über 45 min eine Oberflächentemperatur zwischen 68 und 72 °C erreicht wird.
7. Die erreichte Oberflächentemperatur wird über 30 min beibehalten.
8. Danach wird der Wärmestrahler 20 ausgeschalten und das System mindestens 12 h abgekühlt.

Die in der 15 nicht dargestellte Messvorrichtung 16 mit ihrem Sensor kann nach dem Aufheizen, nach dem Halten und nach dem Abkühlen über das Messfeld 23 zu den festgelegten Messpunkten 36 bewegt werden, um Messdaten zu den Messpunkten 36 in Z-Richtung aufzunehmen. Aus diesen zu den Messpunkten 36 ermittelten Messdaten wird das Maximum, also die jeweils maximale Deformation in der Z-Richtung, ermittelt, welche durch das Erwärmen des temperatursensitiven Materials 4 im Messfeld 23 aufgetreten ist.
Die 16 zeigt drei visuelle Darstellungen von zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommenen Daten zu Deformationen in Z-Richtung an einer Probe des temperatursensitiven Materials 4 der Produktgruppe LVT.
Die 16 zeigt drei Diagramme mit ihren jeweiligen X-, Y- und Z-Koordinaten beziehungsweise Erstreckungen. In dem in der 16 links dargestellten dreidimensionalen Diagramm sind beispielhaft die für die Einzelmessungen festgelegten 16 Messpunkte 36 angegeben, welche auch für die restlichen Diagramme gelten.
Zur Visualisierung wurden die Werte der Z-Erstreckungen von jeweils vier Messpunkten 36, welche in einer Reihe der X-Erstreckung liegen, durch ein Band in der Darstellung der gemessenen Daten verbunden und derart 5 dieser Bänder je Diagramm dargestellt. Alternativ können die Daten zu den Messpunkten 36 mit ihrer Z-Erstreckung auch anders dargestellt werden, wie beispielsweise als ein 3D Säulendiagramm.
Beispielhaft wurden Messwerte zu drei verschiedenen Zuständen, nach einem Aufheizen (linkes Diagramm), nach einer Haltezeit (mittleres Diagramm) und nach dem Abkühlen (rechtes Diagramm) des temperatursensitiven Materials 4 erfasst und somit jeweils 16 Werte der Z-Erstreckung zu den Messpunkten 36 für jeden Zustand des temperatursensitiven Materials 4 ermittelt.
In der Z-Richtung der Diagramme ist die ermittelte Verformung der Oberfläche des temperatursensitiven Materials 4 zu den einzelnen Messpunkten 36 dargestellt.
Eine Ermittlung des Maximums kann beispielsweise optisch im Diagramm oder durch einen Vergleich der Daten zu den Messpunkten 36 erfolgen.
Vorgesehen ist es, dass die Unterkonstruktionen der Prüfanordnungen und insbesondere die Wärmeableitung der Unterkonstruktionen an die Praxis angepasst bereitgestellt werden, wobei der Wärmedurchgangswiderstand R (m²K/W) in einem Bereich zwischen 2,3 m²K/W und 2,7 m²K/W liegt.
Bezugszeichenliste

1: Wärmequelle
2: Glasfläche
3: Oberfläche
4: temperatursensitives Material / Bodenbelag
5: Verbinder
6: Verlegeunterlage
7: natürliche Unterkonstruktion
8: Wärmestrahlung
9: Wärmeausdehnung
10: Wärmeeintrag
11: Fixierung
12: Aufwölbung
13: Schüsselung
14: Prüfkörper
15: Platte
16: Messvorrichtung
17: Großraum-Prüfanordnung
18: Unterkonstruktion der Prüfanordnung
19: Rahmenaufbau
20: Wärmestrahler
21: Linearsystem
22: HotSpot-Feld
23: Messfeld
24: Startpunkt
25: Umlenkpunkt
26: Endpunkt
27: Tischaufbau-Prüfanordnung
28: Tischgestell
29: Rolle
30: Rahmenaufbau
31: Prüffläche
32: Wärmestrahlerhalterung
33: Schienensystem
34: Spannmittel
35: Gewicht
36: Messpunkt
37: Referenzmesspunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 75-1 [0009]
EN ISO 23 999-2018 [0020]
DIN EN ISO 23 999 [0034, 0035]
ISO 23999 [0081]

Claims

Prüfanordnung (17, 27) zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensitiven Materialien (4), welche eine Unterkonstruktion (18) zur Aufnahme des zu bewertenden temperatursensitiven Materials (4), eine Wärmequelle und mindestens eine Messvorrichtung (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass über der Unterkonstruktion (18) ein Wärmestrahler (20) beabstandet zur Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) und eine über der Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) bewegbare Messvorrichtung (16) angeordnet sind.
Prüfanordnung (17, 27) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (16) einen Abstandssensor aufweist, mittels welchem wärmebedingte Verformungen der Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) zu festgelegten Messpunkten (36) als Abweichungen in der Z-Richtung gemessen werden.
Prüfanordnung (17, 27) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle ein Infrarot-Strahler ist.
Prüfanordnung (17, 27) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) ein Temperatursensor angeordnet ist.
Prüfverfahren zur Bewertung des thermischen Verhaltens von temperatursensitiven Materialien (4), bei welchem das temperatursensitive Material (4) in einem ersten Schritt erwärmt, in einem zweiten Schritt einer konstant bleibenden Temperatur ausgesetzt und in einem dritten Schritt abgekühlt wird, wobei mindestens nach dem Abkühlen eine Messung erfolgt, bei welcher Verformungen der Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmestrahler (20) beabstandet zur Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) bereitgestellt wird, dass eine Erwärmung der Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) durch den bereitgestellten Wärmestrahler (20) innerhalb eines HotSpot-Felds (22) begrenzt erfolgt, dass eine über die Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) bewegbare Messvorrichtung (16) bereitgestellt wird und dass mittels der Messvorrichtung (16) Messungen der wärmebedingten Verformung der Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) innerhalb eines Messfelds (23) erfolgen, und dass die zu den Messungen erzeugten Messwerte gespeichert werden.
Prüfverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Messfeld (23) mehrere Messpunkte (36) festgelegt werden und dass Messungen nach dem ersten Schritt des Erwärmens und/oder nach dem zweiten Schritt mit einer konstanten Temperatur und/oder nach dem dritten Schritt des Abkühlens durchgeführt werden, bei welchen die wärmebedingten Verformungen der Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) zu den festgelegten Messpunkten (36) in einer Z-Richtung bestimmt und in einer zugehörigen Messreihe gespeichert werden.
Prüfverfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Messfeld (23) größer als das HotSpot-Feld (22) ist.
Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die innerhalb des Messfelds (23) erzeugten Messwerte ein Maximum der Messwerte der in der Z-Richtung auftretenden wärmebedingten Verformungen der Oberfläche des temperatursensitiven Materials (4) ermittelt und ausgegeben wird.