JP4237254B2 - 滑らない床被覆材及びこの被覆材の製造方法 - Google Patents

滑らない床被覆材及びこの被覆材の製造方法 Download PDF

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Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、滑らない床被覆材及びこの被覆材の製造方法に関する。この発明の特に優れた応用分野は、公共の建物又は大衆の出入りする建物にしばしば使用されるように、例えば石材（例えば花崗岩）のような特に鉱物材料又はセラミックスから成る非常に磨かれた床に関連する。
【背景技術】
【０００２】
滑って転ぶことはドイツで最も多出する事故の原因である。このような事故の深刻さは大抵過小評価されている。歩行の安全性を高めるため、靴底や床を滑らないように設計する必要がある。これば、何よりも滑らかさを助成する媒体を床に付けるとこには必要である。公衆の多くの領域や個人的な領域でも、代表的な床被覆材として磨いたすべすべの天然石板を乾燥したところや湿ったところでも、及び移行領域（ロビー）に使用することが普通である。この場合、滑り止め特性を建築美学と調和させている。滑り止めの評価は、傾いた面を用いて［ドイツ工業規格DIN 51097・滑り止め特性の測定・湿気を加える素足の領域・巡視方法、傾斜面及びDIN 51130・滑り止め特性の測定、滑りの恐れが大きい作業空間と作業領域、巡視方法、傾斜面］により実施される。
【０００３】
一定しない摩擦係数を測定する測定装置［研究報告書Fb 701，床上の一定しない摩擦係数を測定する比較研究（労災防止に対するドイツ連邦機関の叢書）］も存在する。
天然石の床に滑り止め特性を与えたり高めるために種々の方法がある。これらの方法を採用することは、主に床被覆材を敷き詰めるべき又は既に敷き詰めてある場所に依存する（内部領域、外部領域、予測される汚れ度合等）。以下では、最も重要な方法を簡単に説明する。
【０００４】
ビームジェットの場合、望ましい粗さに合った高圧のビームジェット材を表面に当てる。多かれ少なかれ硬いビームジェット材は、表面に不規則な粗さと強い艶消しを与える［ドイツ連邦共和国特許第31 39 427号明細書］。
【０００５】
火炎ビームジェットの場合、高エネルギの燃料ガスと酸素の火炎を発生させ、この火炎で処理すべき表面を短時間に強く加熱する。火炎の作用により、石材の最上部で石英の爆発や石材の一部の溶融が生じる。次いでこれ等の石材の一部が、ガス状に凝固し、比較的穏やかに表面に付着する［ドイツ連邦共和国特許第35 45 064号明細書］。
【０００６】
打砕は、一様に配置された多数の尖ったのみのある打砕器具（打砕ハンマー）を使用して行われる。この打砕器具が連続的に移動する間に、この打砕ハンマーが、一定の周期で表面上に打ち付けられる［ドイツ連邦共和国特許第39 33 843号明細書］。
【０００７】
研磨手段又はのみ状の工具を使用する説明した方法等は、歩行の安全性を高め、例えば製造側で僅かに磨いた面のように、著しく光沢がなくなり、美観を低減する。
【０００８】
滑らない特性を高めるため表面に被覆を施す場合、扱う表面にケバを付けることになる［ドイツ連邦共和国特許第33 42 266号明細書］。この方法は、外観上の特性に何ら変化を与えないが、磨耗を避けることができないので、ただ長持ちには限界がある。
【０００９】
天然石材の表面を化学腐食処理する場合、弗酸を含む物質の作用により、とりわけ長石成分が侵される［ドイツ連邦機関の情報提供パンフレット、歩行の安全性、広報活動部門］。損傷は、僅かに数ミクロンに過ぎず、石英は、大部分損傷しない。光沢のなくなるのは、作用期間に依存し、全体の見栄えの変化は、試料面に付いて検査される必要がある。この方法は、現在、磨いた天然石の床の歩行の安全性を高めるの最も優れている。もっとも、これは、鉱物の床被覆材の応用に大部分限定されている。化学組成と濃度は異なったタイプの被覆材に合わせる必要がある。長い作用時間及び濃度の正確な維持に起因して、この方法は、流れ作業の製造工程に統合できないか又は非常に高い経費と伴うときだけ統合できる。この方法は、プラスチックの被覆材に対して特に適さない。弗酸を含む物質の不適切な使用及び廃棄の場合、環境及び労災防止に関して危険が増す。
【特許文献１】
ドイツ連邦共和国特許第31 39 427号明細書
【特許文献２】
ドイツ連邦共和国特許第35 45 064号明細書
【特許文献３】
ドイツ連邦共和国特許第39 33 843号明細書
【特許文献４】
ドイツ連邦共和国特許第33 42 266号明細書
【非特許文献１】
ドイツ工業規格DIN 51097・滑り止め特性の測定・湿気を加える素足の領域・巡視方法、傾斜面及びDIN 51130・滑り止め特性の測定、滑りの恐れが大きい作業空間と作業領域、巡視方法、傾斜面
【非特許文献２】
研究報告書Fb 701，床上の一定しない摩擦係数を測定する比較研究（労災防止に対するドイツ連邦機関の叢書）
【非特許文献３】
ドイツ連邦機関の情報提供パンフレット、歩行の安全性、広報活動部門
【非特許文献４】
Warnecke, H. J.；Dutschke, W.：Fertigungs-me technik, Handbuch f r Industrie und Wissenschaft, Springer-Verlag,Berlin, Heiderberg, New York, Tokio, 1984
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、従来の技術の全ての欠点を有さずに表面を十分滑らかに磨くことができる滑らない床被覆材及びこの床被覆材を製造する方法を提示することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の課題は、滑り止め特性があるにもかかわらず、十分滑らかに磨かれた表面に対して外観を損なうことなく、簡単で環境に優しく製造できる、冒頭で述べた種類の滑り止め床被覆材を提案することにある。
さらに本発明の課題は、滑り止め特性が床被覆材の使用場所で後処理として初めて生じるのでなく、製造時でも同じように発生し、簡単で、環境に優しく、床被覆材の表面の見栄え及び美学が完全に得られる冒頭で述べた種類の方法を改良することにある。
【００１２】
これらの課題は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の滑り止め床被覆材及び請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法によって解決される。
【００１３】
十分滑らかに磨かれた表面を持つ、例えば石材、花崗岩のような特に鉱物材料の滑らない床被覆材は、本発明により、十分滑らかに研磨されている表面に付いてさらに滑らないようになっている。これは、床被覆材の十分滑らかに研磨された表面上に、主にレンズ状で、鋭い角で、できる限り平坦で、そして肉眼で見えない吸盤作用を持つ窪み（マイクロクレータ）が規則的に又は不規則的に配置されていることによって達成される。この場合、見えないことは、人間の目の分解能に起因して、マイクロクレータが、一定の距離からそのように認識されないことを意味する。この分解能のしきい値は、通常の観測者にとって最適照明状況の下で約１分の角度となる［Warnecke, H. J.；Dutschke, W.：Fertigungs-me technik, Handbuch f r Industrie und Wissenschaft, Springer-Verlag,Berlin, Heiderberg, New York, Tokio, 1984］。すなわち、1.5mの最短の観察距離（まっとうに成長した人の）により0.44mmの横方向の最大の延びを持つクレータを識別できる。好ましくはこれらのマイクロクレータは、その直径が0.03〜0.4mmで、その深さが0.01〜0.2mmである。床板の場合、好ましくはcm2当たり100個以上のマクロクレータが存在すると有利である（花崗岩の床板の場合、250個以上であることが望ましい）。
【００１４】
十分滑らかに研磨された表面を有する本発明による滑らない床被覆材は、パルスレーザー照射により製造される。この発明によれば、パルスビームを適切に作用させて、肉眼で見えない吸盤作用を示すレンズ状で鋭角のマイクロクレータが、規則的に又は不規則的に配置され形成されている。マイクロクレータを形成する材料剥離が、基本的に蒸発で行われるように、例えばエネルギ密度、パルス期間等のようなレーザービームパラメータが、床被覆材の材料に応じて選択される。
例えば花崗岩のような天然石の床被覆材の高度に研磨された表面を処理する場合、パルスエネルギは、0.4mJ〜1.5mJで、パルス期間は、20ns〜250nsで、処理個所の直径は、0.05mm〜0.2mmで、マイクロクレータ間の間隔は、0.25〜0.8mmである。
【００１５】
前記の方法、つまり火炎、打砕及びビームとは異なり、このレーザーパターン構造処理は、表面の無接触微細処理である。パターン構造は、規則的か又は不規則でもあり、全表面を僅かに傷付けることに特徴がある。材料の硬度や組成は問題ではない。この方法は、パラメータを良好に制御できることに特徴がある。つまり、マイクロクレータの密度、深さ及び直径を任意に可変できる点にある。したがって、滑り防止作用は多かれ少なかれ強く現れる。国内及び国際的な研究結果は現在のところ靴底又は足底と床の間でμ＝0.43の摩擦係数は、十分安全であるために滑りのないものになる［Fb 701・床上の一定しない摩擦係数測定に対する比較研究（労災防止に対するドイツ連邦の研究報告の叢書）］。この値は何れにしても達成されているか、それ以上になっている。したがって［DIN 51130・滑り防止特性の測定・滑りの恐れの大きい作業空間と作業領域・巡視方法・傾斜面・ZH1/571・滑りの恐れのある作業空間と作業領域での床に対する注意書およひGUV 26.17・濡れた素足領域に対する床被覆材に付いて政府の事故保険所持者のドイツ連邦連盟］により評価と格付けが行える。
【００１６】
例えば石材の床被覆材の表面の巨視的な光特性の破壊は確実に排除できる。それ故、この応用は、磨かれた又はすべすべする光沢のある面に優先的に関連する。
弗酸を含む物質を有する鉱物の床被覆材を化学処理するのに比べて、レーザー処理の利点は、この処理が天然石材の板を含めて、床被覆材の製造に直接組み込める点にある（工場渡しの歩行の安全性）。つまり、建築家又は建築主は、例えば天然石材の被覆材を敷設する前にその特性を納得する。後処理とそれに関連する床を外観上可変することは不要である。
【００１７】
化学物質を使用しないので、レーザー加工は環境に好ましい。発生した後産物は、組成に関して初期材料に対応する一定の材料であり、この材料を問題なく吸引して排除できる。この方法は、十分滑り止めされていない全ての床被覆材に利用できる。滑り止め作用を改善する既存の付着方法に反して、レーザーパターン構造処理は、長期間の保持特性で優れている。磨耗は、基礎石材の硬度を有さない付加的な被覆がある場合よりも著しく少ない。
【００１８】
この発明により、前記の欠点を排除し、さらに異なった床被覆材に対して採用でき、その製造処理中に組み込める方法が実現される。
この発明によれば、吸盤作用を持つマイクロクレータの形成は、レーザーパルスの作用で実施される。この効果に達するのに重要なパラメータ、
・加工スポット径（吸盤の横方向の伸びを決める）
・パルスエネルギの作用時間（クレータの深さ及びレーザーの波長に関連して相互作用のタイプ（蒸発／溶融）を決める）及び
・作用個所の間隔（クレータの数と配置）
は、容易に調節できるので、その時の材料と外観上の印象や摩擦係数に関して達成されるべき作用とに合わせることができる。
【００１９】
上述したパラメータは、溶融体の膨らみや鈍角の角部分の発生を防止するため、好ましくは材料の剥離が、基本的に蒸発で実施されるようにも調整すべきである。何故なら、それ以外で吸盤作用が影響を受けないからである。高エネルギーを非常に短時間に取り入れることが実際できるべきである。この場合、材料依存性が考慮される。
【００２０】
さらに、形状、深さ及び幅は、好ましくはレンズ状の又は平らな窪みが発生し、この窪みの深さが、大きくともクレータの横方向の最大の広がりの半分であるように調整すべきであり、この深さが、クレータの横方向の最大の広がりの半分を越えないので、汚れは恒久的に付着しない。表面上でのレーザービームの偏向は、この発明の対象に属さない周知の構造群、例えば記入や表面検査のためにレーザーの使用で知られているような構造群で行われる（平坦場の光特性に関連したスキャナーとポリゴンミラー）。
【００２１】
この方法は、適当なセンサ回路（例えば光走査）により表面特性（例えばカラー）及び／又は局部的な材料組成（例えば材料固有な吸収及び／又は反射により）を処理すべき場所で検出し、この信号をレーザー源（例えばパルスエネルギー）を制御するために利用することにより改善できる。こうして、外観上得られる（例えば天然石で一定の結晶のタイプの）面で加工を中断することも実現できる。
【００２３】
本発明による解決手段では、外観上の特性とどっしりとした特性を維持して滑らかな床被覆材（例えば研磨された鉱物質の床板、合成樹脂の被覆材等）の需要に即し、必要に応じた滑り止めの装備を行う環境に優しく柔軟な方法がある。この場合、パルス化されたレーザービームの作用で、必要に応じた個数の主としてレンズ状の肉眼で見えないマイクロ吸盤が、表面上に必要な幾何学配置と分布を伴って発生する。材料に合わせることを含め、必要に応じた又は需要に即した滑り止め装備は、レーザー照射のパラメータ、加工ビーム径、波長、パルスエネルギ、作用時間及びマイクロ吸盤の間隔を適切に可変及び／又は選択することによって達成される。この場合、これらのパラメータは、剥離作用が作用個所の材料を主として蒸発させて実施されるように選択されるべきである。局部的な表面特性（例えば表面を形成する床の個々の構成要素の色合い及び／又は局部的な化学組成、例えば鉱物質の被覆材の場合の結晶の組成）が、適当なセンサ回路によって検出され、これらの情報が、レーザーパラメータ及び／又はレーザーの作用個所の幾何学配置を調整するために利用できる。
【００２４】
本発明による方法の大きな利点は、床被覆材の製造処理に問題なく組み込める点にある。
従来の技術の全ての欠点が、この発明によって排除できる。
【発明を実施するための最少の形態】
【００２５】
本発明による床被覆材及びこの発明による方法を以下の実施例で説明する。
実施例
要求：・ラウジッツ（ドイツの地名）の花崗岩から成る床タイルの研磨
・水の作用で滑り止めする
・ホテルの入口のところに敷設する→外観上の品位を最良に維持する
実施：・Ｎd:ＹＡＧレーザーで加工
・エネルギ密度17J/cm2，パルス期間130ns,，焦点距離150mm
・加工品の表面へ集束させる
・主にｙ方向の偏向光学系と加工品のｘ方向の送りによりレーザーの集束点と加工品の間の相対運動を行う
・形成すべきクレータ当たりに１個のパルス
・形成されたクレータの直径ｄw 0.04〜0.45mm
・クレータのｘ及びｙ方向の間隔ａ 0.5mm
・形成された深さ0.1mm
結果 ・得られた摩擦係数：μ＝0.47（FSC 2000で測定、合成樹脂の摺動子、潤滑剤：界面活性化された水）
・光沢の損失＜11％
・全体の外観上の影響 非常に少ない
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロクレータを付ける様子を示す。
【図２】マクロクレータ自体を示す。
【符号の説明】
１ レーザービーム
２ 集束ミラー
３ 加工品／床板
ｔ マイクロクレータの形成された深さ
ａ マイクロクレータ間の間隔
ｄw マイクロクレータの形成された直径＝加工スポット径
Ｖy レーザービームの偏向速度
Ｖx 床板／加工品のｘ方向の送り速度１

Claims (9)

  1. 鉱物材料から成る滑らない床被覆材において、
    マイクロクレータの形の複数の窪みが、前記床被覆材の十分滑らかに研磨された表面上に規則的に又は不規則的に分布して配置されていることによって、前記床被覆材の表面が、滑り止めされていること、前記窪みの深さが、大きくとも前記窪みの直径の半分であること、及び、これらの窪みの直径は、0.03-0.4mmであり、その深さは、0.01-0.2mmであることを特徴とする滑り止め床被覆材。
  2. 前記窪みは、肉眼で目視できないようにするため0.03-0.4mmの直径及び0.01-0.2mmの深さを有することを特徴とする請求項１に記載の滑り止め床被覆材。
  3. 前記窪みは、レンズ状の幾何学形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の滑り止め床被覆材。
  4. 前記窪みは、0.4mmの直径及び0.01-0.2mmの深さを有することを特徴とする請求項１〜３項のいずれか１項に記載の滑り止め床被覆材。
  5. 前記滑り止め床被覆材は、滑らない床板であって、cm 2 当たり100個以上の窪みが、前記滑らない床板の表面上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の滑り止め床被覆材。
  6. 前記滑り止め床被覆材は、花崗岩の滑らない床板であって、cm 2 当たり250個以上の窪みが、前記花崗岩の滑らない床板の表面上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の滑り止め床被覆材。
  7. パルスレーザー照射を用いて請求項１〜６のいずれか１項に記載の石材又は花崗岩又はセラミックスのような鉱物材料から成る滑らない床被覆材を製造する方法において、
    マイクロクレータの形の複数の窪みが、レーザパルスの作用によって前記床被覆材の十分滑らかに研磨された表面上に規則的に又は不規則的に分布して形成され、これらの窪みは、肉眼で目視できないようにするため0.03-0.4mmの直径及び0.01-0.2mmの深さを有し、この場合、これらの窪みの深さが、大きくとも前記窪みの直径の半分であることを特徴とする方法。
  8. 前記マイクロクレータを形成する材料の剥離が、基本的に蒸発によって実施されるように、エネルギ密度又はパルス期間というレーザービームパラメータが、前記床被覆材の材料に応じて選択されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 花崗岩のような天然石から成る前記床被覆材の十分滑らかに研磨された表面を処理する場合、パルスエネルギーは、0.4mJ〜1.5mJであり、パルス期間は、50ns〜250nsであり、加工スポット径は、0.05mm〜0.2mmであり、個々のマイクロクレータの間隔は、0.25mm〜0.8mmであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
JP53443796A 1995-05-18 1996-04-18 滑らない床被覆材及びこの被覆材の製造方法 Expired - Fee Related JP4237254B2 (ja)

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