AT506176B1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen der abriebfestigkeit - Google Patents

Description

2 AT 506 176 B1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Abriebwiderstandes von Gegenständen mit im Wesentlichen ebener Oberfläche mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.

Beim Erzeugen von Fußböden werden in zunehmendem Maße anstelle von Vollholzparkett Holzwerkstoffe eingesetzt. Diese Holzwerkstoffe sind mit einem Dekorpapier laminiert, das den Eindruck von Parkett nachahmt.

Der Aufbau solcher Fußbodenelemente aus Holzwerkstoffen ist ein schichtförmiger Aufbau mit in der Regel den Elementen Trägerplatte 1, Dekorpapier 2, Overlaypapier 3 und Gegenzugpapier 4. Fig. 1a zeigt den typischen Aufbau einer Fußbodenplatte vor dem Verpressen und Fig. 1b den Aufbau nach dem Verpressen.

Die verwendeten Papiere sind mit einem Melaminharz imprägniert, das es einerseits erlaubt, den Verbundwerkstoff ohne weitere Verwendung von Bindemitteln allein durch einen Heißver-pressungsschritt zu erzeugen und das andererseits das technologische Eigenschaftsprofil, wie chemische, thermische und mikrobiologische Beständigkeit sowie mechanische Eigenschaften, wie Härte, Kratzfestigkeit und Abriebbeständigkeit, der fertigen Oberfläche definiert.

Zum Erhöhen der Abriebbeständigkeit von solchen Laminat-Fußbodenelementen wird dem Melaminharz, mit dem das Overlaypapier beschichtet ist, Korund unterschiedlicher Körnung und Menge zugemischt, um die gewünschte Abriebbeständigkeit zu erreichen.

Das Bestimmen oder Charakterisieren der Abriebfestigkeit eines Werkstoffes ist für viele Produkte von Bedeutung. Das Bestimmen des Abriebwiderstands wurde dementsprechend bereits nach verschiedenen Verfahren durchgeführt. Die meisten derartigen Verfahren nutzen dabei physikalische Kenngrößen, die direkt mit der Abriebfestigkeit in Beziehung stehen, und durch Messen von Eigenschaften des abgeriebenen Materials oder der abgeriebenen Materialoberfläche über verschiedenartige physikalische Messmethoden erhalten werden können.

In der US-A-5 533 382 ist die kontinuierliche Messung der Dielektrizitätskonstante eines Materials während eines Abriebtests beschrieben. Durch das Abreiben wird das Material "dielektrisch dünner" und es lässt sich eine objektive Schwelle definieren, bei der das Material für die betreffende Anwendung unbrauchbar wird. Optische Verfahren, welche die Oberflächengüte mittels der Eigenschaften von reflektiertem Licht zu beurteilen erlauben, wurden beispielsweise eingesetzt, um bestimmte Materialien, insbesondere hoch reflektierende Oberflächen, auf ihre Abriebfestigkeit hin zu untersuchen (JP 2007057372). Andere Verfahren wiederum bestimmen nicht eigentlich den Abriebwiderstand, sondern messen Kratzfestigkeit (US-A-4 791 807) oder Oberflächenrauigkeit (BE 1 000 458), insbesondere von Metalloberflächen. Alle derartigen Methoden sind für die Qualitätsbeurteilung von dekorativen Schichtstoffen (hinsichtlich der Abriebeigenschaften) nicht von Bedeutung. Als Anwendungstests für spezifische Produkte bestimmt, reflektieren sie lediglich die konkreten Anforderungen an das jeweilige Produkt und stützen sich auf ganz bestimmte physikalische Materialeigenschaften, wie etwa hohes Reflexionsvermögen oder gute Leitfähigkeit.

Die Abriebfestigkeit (= Abriebwiderstand) von dekorativen Schichtstoffen wird derzeit nach der Norm EN 13 329 nach der so genannten Taber-Abraser-Methode bestimmt.

Bei dem genannten Verfahren zum Bestimmen der Abriebfestigkeit wird ein Prüfkörper in Rotation versetzt und während dieser Rotation mit einem Abriebkörper in Kontakt gebracht, der die Oberfläche des Prüfkörpers abreiben und damit schädigen soll. Als Abriebkörper wird ein um die Auflagerolle gewickeltes Schleifpapier verwendet. Die Anzahl der Rotationen, nach der ein gewisses Abreiben, d.h. ein gewisses Ausmaß der Zerstörung der Oberfläche eingetreten ist, gilt als Grundlage für die Beurteilung der Abriebbeständigkeit des Prüfkörpers. Je größer die Zahl an Rotationen des Prüfkörpers während des Kontakts mit dem Schleifpapier ist, die durch- 3 AT 506 176 B1 geführt werden können, bis ein gewisses Schädigungsmaß eingetreten ist, um so größer ist die Abriebbeständigkeit. Je nach der ohne Schädigung der Oberfläche durchgeführten Anzahl der Rotationen wird dem Prüfkörper eine bestimmte Abriebklasse zugeordnet. Die Vorgangsweise sowie die Definition der bekannten Abriebklassen nach Anwendungsgebieten sind in der Norm EN 13 329 beschrieben (siehe dazu Tabelle 1). Die höchsten Anforderungen an die Abriebfestigkeit werden bei Anwendungen in öffentlichen Räumen gestellt, die geringsten an nur schwach frequentierte, private Räumlichkeiten, wie etwa Schlafzimmer.

Aus der Anwendung dieser Prüfmethode ergibt sich jedoch eine Reihe von Problemen. Insbesondere ist die Bestimmung nach der genannten Norm nicht objektiv, sehr aufwändig, sehr zeitraubend, sehr teuer und ergibt keine exakt reproduzierbaren Werte.

Bei der derzeit üblichen Normprüfung wird der so genannte "Initial Wear Point" (IP) als Beurteilungskriterium für den Abrieb herangezogen. Dieser ist definiert als "point at which the first clearly recognisable wear-through of the print appears and the sub-layer becomes exposed in three quadrants. The initial wear point is reached when there are areas of at least 0,60 mm2 wear-through in two quadrants and an area of 0,60 mm2 wear-through becomes visible in a third quadrant. The sub-layer for printed patterns is the background on which the pattern is printed. For plain colours it is the first layer of different colour" (EN 13 329). Der IP ist also definiert als derjenige Zeitpunkt, an dem zum ersten Mal ein klar erkennbarer Durchrieb des Dekordrucks erscheint und der Untergrund in drei (der vier) Quadranten des Probenkörpers sichtbar wird. Unter "Untergrund" ist in diesem Fall nicht die Spanplatte zu verstehen, sondern die Dekorpapierschicht, die zum Vorschein kommt, nachdem der an der Oberfläche, aufgebrachte, zuoberst liegende Dekordruck abgerieben wurde. Dieses Abbruchkriterium ist gleichbedeutend mit einem Durchreiben der den Abriebschutz gewährenden obersten Schicht, dem Overlaypapier.

Das Ausmaß der durch den Abriebkörper an der Oberfläche des Probenkörpers hervorgerufenen Schädigung wird visuell und damit subjektiv durch Beurteilung des optischen Erscheinungsbildes der Dekoroberfläche beurteilt. Die Beurteilung erfolgt dabei anhand von indirekten Vergleichsmustern, d.h. anhand von Farbfotografien durchgeriebener bzw. teilweise durchgeriebener Probenkörper auf einem Poster. Diese rein visuelle Beurteilung des Abriebwiderstandes ist ein massiver Mangel des Verfahrens. Es wird kein objektiver Zahlenwert ermittelt, sondern der die Prüfung ausführende Laborant bricht die Messung ab und notiert die Anzahl an Umdrehungen, sobald er meint, ein Zerstören des unter dem Overlaypapier liegenden Dekordrucks zu erkennen. Dies ist problematisch, da der Endpunkt nicht immer eindeutig erkennbar ist und es damit zu Fehlbewertungen kommen kann. So kann ein Laborant die Oberfläche eines Prüfkörpers als bereits angegriffen bewerten, obwohl für einen anderen die Oberfläche durchaus noch intakt ist.

Diese Art der Beurteilung ist weiterhin problematisch, da zur Überprüfung des Durchriebs der Test zwischenzeitlich abgebrochen werden muss, um die Oberfläche zu bewerten. Diese zwischenzeitliche Prüfung wird praktischerweise nur in bestimmten, vorher festgelegten Intervallen durchgeführt. Daraus ergibt sich für die Bewertung der Prüfkörperqualität eine sehr grobe zeitliche Auflösung. Da laut Norm Bewertungen alle 100 Umdrehungen durchgeführt werden, kann der den Test Ausführende nach 1000 Umdrehungen keine Aussage darüber treffen, ob die Oberfläche nach der tausendsten oder bereits nach der neunhundertersten Umdrehung geschädigt wurde. Diese diskrete Beurteilungsform ist daher eine weitere Quelle für Unsicherheiten und Fehlbeurteilungen durch die genannte Messmethode.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass als Abriebkörper ein Schleifpapier aus abrasivem Material verwendet wird, dessen Härte nicht wesentlich über der Härte des Overlaypapiers des Probenkörpers liegt. Daher nutzt sich das im Abriebkörper verwendete Schleifpapier während der Messung rasch ab und schon nach wenigen Umdrehungen muss die Abriebmessung unterbrochen und der Abriebkörper (das Schleifpapier) ausgetauscht werden. Laut Norm soll das Schleifpapier nach jeweils 200 Umdrehungen ausgetauscht werden. Dies bedingt zum Einen 4 AT 506 176 B1 eine diskontinuierliche Messung, da der Abriebkörper (das Schleifpapier) während einer einzigen Bestimmung mehrfach ausgetauscht werden muss. Im realistischen Fall geschieht das bei der durch die Norm vorgegebenen Umdrehungszahl von 60 Umdrehungen pro Minute ca. alle drei bis vier Minuten. Das Durchführen des Tests erfordert daher die permanente Anwesenheit eines Labormitarbeiters, der neben der Tätigkeit der Abriebmessung keine anderen Tätigkeiten ausführen kann. Außerdem beeinträchtigt die rasche Abnutzung des Schleifpapiers die Messung selbst. Das Schleifpapier büßt während der Messung seine Schleifkraft ein und beansprucht dadurch den Probenkörper über die Zeit nicht gleichmäßig, d.h. nicht linear. Außerdem legt sich das Schleifpapier während des Messvorgangs mit abgeriebenem Material zu und wird durch den Abrieb verstopft, sodass sehr rasch kein eigentlicher Abrieb mehr erfolgt, sondern nur abgeriebenes Material verrieben wird. Daraus ergibt sich gemeinsam mit dem sägezahnartigen Verlauf der Beanspruchung ein komplizierter Zusammenhang für das Messsignal, während ein einfacher, direkter (linearer) Zusammenhang messtechnisch wesentlich vorteilhafter (und auch schneller) wäre. Weiters beeinflusst das Zulegen in nicht-kontrollierbarem Ausmaß das Ergebnis der Abriebmessung. Nicht zu vernachlässigen sind auch die durch den häufigen Austausch des Schleifpapiers (Abriebkörpers) entstehenden, erheblichen Materialkosten, die die derzeit übliche Methode sehr kostspielig machen. Bei der höchsten Abriebklasse AC5, bei der ein Probenkörper mehr als 6,000 Umdrehungen unbeschadet standhalten muss, muss beispielsweise das Schleifpapier für eine einzige Messung mindestens 30 Mal gewechselt werden. Da laut Norm ein aussagekräftiger Mittelwert aus mindestens 3 Messungen pro Probenkörper bestimmt werden muss, ist also mit mindestens 90 Schleifpapieren für eine einzige Messung zu rechnen. Das nach dem derzeitigen Stand der Technik angewendete Verfahren ist also ein sehr teures Messverfahren.

Weiters ist zum Durchführen des Verfahrens ein großer Zeitaufwand nötig. Die Rotation des Probenkörpers erfolgt mit einer Drehzahl von 60 ± 2 Umdrehungen pro Minute. Die Bestimmung an Platten mit üblichen Abriebklassen von AC3 bis AC5 dauert also, einschließlich der Zeit, die für die zwischenzeitliche Beurteilung und das Wechseln der Schleifpapiere notwendig ist, normalerweise zwischen ca. einer Stunde (AC3) und zwei (AC5) Stunden.

Das bekannte Verfahren ist also vor allem deshalb nachteilig, weil es sehr zeitaufwändig ist und während der Bestimmung beaufsichtigt werden muss und daher also Ressourcen bindet; es ist teuer, da das Schleifpapier alle 200 Umdrehungen gegen ein neues ersetzt werden muss; und es liefert auch nicht reproduzierbare, ungenaue Ergebnisse, da die Beurteilung hochgradig subjektiv und mit großen Unschärfen behaftet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem der Abrieb zuverlässig und unabhängig von individuellen Einflüssen quantitativ und damit objektiv bestimmt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren, das die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe erfolgt vornehmlich dadurch, dass während der Bestimmung des Abriebwiderstands kontinuierlich eine quantitative Messung objektiver mechanischer oder elektrischer Kenngrößen des Messaufbaus erfolgt, die in direkter Weise den im Probenkörper induzierten Veränderungen in der Oberflächenqualität proportional sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert nur wenige Minuten und ist damit wesentlich schneller in der Durchführung. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert auch keine wiederholten Wechsel von Schleifpapieren und ist damit wesentlich kostengünstiger und wirtschaftlicher. 5 AT 506 176 B1

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere der Abriebswiderstand von dekorativen Schichtstoffen, wie sie zur Herstellung von Fußbodenelementen Verwendung finden, bestimmt werden. Das Verfahren der Erfindung ist jedoch keinesfalls auf diese Produktgruppe beschränkt und kann ohne weiteres auch für strukturell oder funktional ähnliche Werkstoffe eingesetzt werden, sofern es sich um weitestgehend ebene Bauteile handelt.

Dies kann in bevorzugter Weise entweder über die Erfassung des veränderlichen Drehmoments, das zum Aufrechterhalten einer konstanten Umdrehungszahl eines Abriebkörpers während der Abriebmessung erforderlich ist, oder auch über die durch Veränderungen im Abriebwiderstand induzierten Änderungen der Umdrehungszahl bei konstant auf den Abriebkörper wirkendem Drehmoment erfolgen.

Das Verfahren der Erfindung eliminiert die subjektive Bewertung durch einen Mitarbeiter indem eine objektiv und automatisch erfassbare Messgröße bestimmt wird. Im Unterschied zum subjektiven Bewertungskriterium des „Initial Wear Points“ (IP) wird nun im vorliegenden Verfahren die abrupte und überaus deutliche Veränderung einer geeigneten quantitativen Messgröße wie beispielsweise der Stromaufnahme des Antriebsmotors für den Abriebkörper, der Kraftänderung einer Kraftmessdose, der Drehmomentänderung der Antriebswelle oder einer ähnlichen Messgrößen einer geeigneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt, die als Ergebnis des Durchriebs der Laminatbeschichtung eintritt. Dieser Durchrieb ist vergleichbar mit dem nach dem derzeitigen Stand der Technik gemessenen „Initial Wear Point“, stellt aber im Unterschied zu diesem keine subjektive Bewertungsgröße mehr dar.

Die Erfindung wird nun anhand der angeschlossenen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt: Fig. 1a und 1b eine Fußbodenplatte vor und nach dem Verpressen, Fig. 2 schematisch das Taber-Abraser-Prinzip, Fig. 3a schematisch eine Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 3b eine alternative Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 4 in einem Diagramm die Ergebnisse von Abriebmessungen an jeweils 3 AC3-Platten mit unterschiedlichem Subtyp (BAK23 und BAK21), Fig. 4b in einer Tabelle Abriebklassen nach der gängigen Norm zum Prüfen von Fußbodenelementen, Fig. 5a in Seitenansicht eine Ausführungsform einer Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 5b eine Draufsicht zu Fig. 5a, Fig. 6a in Schrägansicht eine andere Ausführungsform einer Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 6b die Anordnung von Fig. 6a von vorne, Fig. 6c die Anordnung von Fig. 6a von der Seite und Fig. 6d die Anordnung von Fig. 6a von oben.

Das Prinzip der Erfindung ist in den Fig. 3a und 3b anhand möglicher Verfahrensausführungen der derzeit üblichen Normmethode (Fig. 2) gegenübergestellt.

Bei der in Fig. 2 gezeigten üblichen Normmethode wird eine mitlaufende, mit Schleifpapier bespannte, Walze 11 in Richtung des Pfeiles 13 ohne Messung und ohne Antriebsvorgabe in Drehung versetzt. Die Walze 11 wird von einer Anpressfeder mit konstantem Anpressdruck [N/cm2] in Richtung des Pfeiles 12 gegen einen Probenkörper 15 gedrückt. Der Probenkörper 15 wird mit nicht einstellbarer Rotationsgeschwindigkeit [rpm] in Richtung des Pfeiles 17 in Drehung versetzt.

Der wesentliche und entscheidende Unterschied gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik (Fig. 2) besteht in der quantitativen Erfassung des Abriebwiderstandes eines flachen Oberflächenelements während der Abriebmessung durch Aufzeichnung einer elektrischen Messgröße wie etwa des Stromverbrauchs oder der Leistung eines elektrischen Motors, wobei die erfasste Messgröße dem gemessenen Abriebwiderstand proportional ist. Bei der erfindungsgemäßen Messmethode handelt es sich also um einen Test auf Basis einer quantitativen Bewertung im Gegensatz zur qualitativen Bewertung nach der derzeit üblichen Vorschrift. Dies zeigen die Fig. 3a und 3b. Es wird für den in Richtung des Pfeiles 13 drehangetriebenen Abriebkörper 21 6 AT 506 176 B1 aus Hartstoff eine Kraft-, Strom- oder Spannungsmessung vorgenommen. Der Abriebkörper 21 wird in Richtung des Pfeiles 12 mit einstellbarem Anpressdruck [N/cm2] gegen einen fixierten Probenkörper 15 gedrückt.

Ein anderer entscheidender Unterschied besteht in der Verwendung eines sehr viel widerstandsfähigeren Abriebkörpers, der sich während der Durchführung eines einzelnen Abriebtests praktisch nicht ändert. Derartige Materialien sind im Prinzip bekannt. Es stehen verschiedene Schleifmaterialien zur Verfügung, etwa auf Basis von Diamant, Korund, Silicid, Karbid oder anderen anorganischen Hartstoffen, die in für die Erfindung geeigneter Form hergestellt und in Form eines „Schleifsteines“ in die für verschiedene Ausführungsformen der Erfindung geeigneten Geometrien in eine Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens integriert werden können. Die Verwendung derartiger Hartstoffe ermöglicht einen kontinuierlichen Test im Gegensatz zur diskontinuierlichen Vorgangsweise nach der derzeit üblichen Vorschrift.

Weitere Unterschiede des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber der derzeit üblichen Normmethode bestehen in der Möglichkeit, variable, definierte Anpressdrücke des Abriebkörpers auf den Probenkörper einzustellen sowie die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle für den Abriebkörper in geeigneter Form zu wählen. Diese Variabilität der Verfahrensparameter ermöglicht prinzipiell die Anwendung des Messverfahrens auf andere Werkstoffe als die für Laminatböden vorgesehenen Papierlaminate.

Als Abriebkörper wird ein wesentlich härteres Material als das nach derzeitigem Stand der Technik übliche Schleifpapier verwendet. Dadurch wird eine Verminderung des Verschleißes des Abriebkörpers erreicht. Der Abriebkörper muss wesentlich seltener getauscht und die einzelne Messung nicht mehr unterbrochen werden.

Durch die Konstruktion der zur Durchführung des Verfahrens vorteilhaften Vorrichtung (Anordnung) wird ein regelmäßiger Austrag des abgeriebenen Materials herbeigeführt, sodass es zu einer weitgehend linearen Abnutzung der Probenkörperoberfläche während der Messzeit kommt. Da sich der Abriebkörper während der Durchführung der Messung nicht signifikant abnutzt, entfällt auch der häufige Ersatz des Abriebkörpers. Das Maschinenbauteil „Schleifstein“ ist daher länger verwendbar und kann - im Gegensatz zum nach derzeitigem Stand der Technik üblichen Schleifpapier - durch Abziehen mit einem Kalibrierstein nach Bedarf nachgeschliffen und in seiner Oberfläche erneuert werden. Durch die Verwendung härterer Materialien und höherer Drehzahlen ist der Zeitaufwand des Verfahrens wesentlich geringer und liegt im Bereich einiger Minuten. Weiters ist es durch den Wegfall von Schleifpapiertausch und zwischenzeitlichen visuellen Beurteilungen des Fortschritts) nicht mehr nötig, während der Messung einzugreifen und die Kapazitäten des verantwortlichen Labormitarbeiters können anderweitig genutzt werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird während der Probe abgetragenes Probenmaterial durch die bei der Rotationsbewegung auftretende Fliehkraft automatisch aus dem System ausgetragen. In einer anderen, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das durch das Abreiben des Probenkörpers abgehobene Material durch eine spezielle Ausblasvorrichtung kontinuierlich während der Messung mit Druckluft ausgeblasen. Dazu wird kalte Druckluft unmittelbar neben der Kontaktfläche auf den Probenkörper aufgeblasen. Durch die Ausführungsform mit Druckluft wird ferner eine permanente Kühlung des Probenkörpers erreicht, der sich durch den Kontakt mit dem rotierenden Abriebkörper in Abhängigkeit von den angewendeten Verfahrensbedingungen erhitzen kann. Um eine Staubbelastung der Umgebung zu vermeiden, kann in einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der anfallende Schleifstaub mittels Vakuum aus dem System abgesaugt werden.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der durch den Motor verbrauchte Strom (die Stromaufnahme des Motors) bei konstanter Aufrechterhaltung eines definierten Drehmoments während der Abriebmessung aufgezeichnet. 7 AT 506 176 B1

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Kraft abgenommen, die zur Aufrechterhaltung eines konstanten Drehmoments des Abriebkörpers notwendig ist.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Leistung (der Stromverbrauch) der Antriebwelle für das Abriebelement aus Hartstoff konstant gehalten und Veränderungen in der Drehzahl während der Durchführung des Abriebtests werden quantitativ mittels Drehzahlmesser (in Umdrehungen pro Minute) erfasst.

Daneben sind noch andere Ausführungsformen denkbar, die sich einer elektrischen oder mechanischen Messgröße zur kontinuierlichen quantitativen Erfassung der Veränderungen des Abriebwiderstands bedienen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich der Probenkörper in Ruhe und der Abriebkörper wird relativ zum Probenkörper definiert in Rotation versetzt, wobei die physikalischen Parameter dieser Rotationsbewegung quantitativ verfolgt und aufgezeichnet werden. Die Rotationsgeschwindigkeit des Abriebkörpers kann dabei für die erfolgreiche Vermessung von Laminatfußbodenproben grundsätzlich zwischen 10 und 10,000 Umdrehungen pro Minute, vorteilhaft zwischen 50 und 5,000 Umdrehungen pro Minute und besonders vorteilhaft 200 und 2,000 Umdrehungen pro Minute gewählt werden. Der Anpressdruck des Abriebkörpers kann zur erfolgreichen Durchführung des Verfahrens zwischen 0.1 und 100 N/mm2, vorteilhaft aber zwischen 0.5 und 50 N/mm2, besonders vorteilhaft zwischen 1 und 30 N/mm2 eingestellt werden. Aussagekräftige Ergebnisse zum Vergleich unterschiedlicher Proben werden jedoch immer nur dann erhalten, wenn für die unterschiedlichen Proben jeweils dieselben Geräteparameter eingestellt werden.

Allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass die kontinuierlich erfasste Messgröße elektronisch aufgezeichnet und zur Erstellung einer Kurve des erfassten Messwerts, insbesondere der Stromaufnahme, gegen die Zeit verwendet wird. Die Auswertung des Abriebtests erfolgt anhand dieser Kurve. Für die Bewertung der Abriebfestigkeit entscheidend ist der Verlauf der Kurve, insbesondere eine abrupte zeitliche Veränderung in der charakteristischen quantitativen Messgröße in Abhängigkeit von der Zeit. Beispielhafte Ergebnisse mit einer derartigen Vorrichtung sind für einige Fußbodenelemente verschiedener Abriebklassen in Fig. 4a zusammengefasst, die Durchführung der Messungen ist in Beispiel 1 beschrieben.

Die Erfindung bedient sich der überraschenden Erkenntnis, dass sich die gemessene Energie zur Aufrechterhaltung eines Drehmoments ab dem Zeitpunkt des Durchreibens der abriebfesten Oberflächendeckschicht plötzlich sehr stark ändert, und zwar insbesondere die Stromaufnahme steil ansteigt. Der Zeitpunkt dieser sprunghaften Änderung ist aus der Kurve am Onset des steilen Anstiegs erkennbar und wird als Durchrieb bezeichnet. Der Onset dient als Beurteilungsgröße für die Bewertung der Abriebfestigkeit von flachen Probenkörpern, insbesondere von Laminatfußbodenpaneelen.

Beispiel 1

Getestet wurden zwei kommerziell erhältliche, verschiedene Laminatproben der Abriebklasse AC3. Das eine Laminatpaneel ist innerhalb der Abriebklasse AC3 weniger abriebfest und mit der Bezeichnung BAK 23 klassifiziert, das andere weist eine höhere Abriebbeständigkeit auf und ist mit der Bezeichnung BAK 31 klassifiziert. Die Abriebklassen nach der gängigen Norm zur Prüfung von Fußbodenelementen sind in Fig. 4b zusammengefasst. Während Laminate der Abriebklasse AC3-BAK23 für den stark beanspruchten privaten Bereich Anwendung finden, werden Laminate der Abriebklasse AC3-BAK31 im schwach beanspruchten gewerblichen Bereich eingesetzt. Die beiden AC3-Qualitäten sind nicht äquivalent. Jeweils 3 quadratische Probenkörper wurden aus den beiden Laminatfußbodenpaneelen analog der Normvorschrift EN 13 329 in Dimensionen von 100 x 100 mm an drei verschiedenen Positionen des Paneels (vorne, Mitte, hinten) geschnitten und über Nacht unter Normklimabedingungen gelagert.

Claims (13)

1. 8 AT 506 176 B1 Die Plattenproben wurden in die Abriebvorrichtung mit einer Belastung von 2000 g eingespannt und der Abriebtest wurde durchgeführt. Während der Durchführung wurde die Stromaufnahme zur Aufrechterhaltung des konstanten Drehmoments von 1000 Umdrehungen pro Minute gemessen und elektronisch aufgezeichnet. Nach wenigen Minuten ist in jedem Falle die Messung beendet. Aus dem zeitlichen Verlauf der Stromaufnahme während der Abriebmessung sieht man, dass, nachdem sie über einen längeren Zeitraum nahezu konstant verläuft, die Stromaufnahme zu einem bestimmten Zeitpunkt sprunghaft ansteigt. Betrachtet man die Probe zu diesem Zeitpunkt, so erkennt man visuell ein Durchscheuern der obersten Schicht sowie der Dekorschicht und der Spanplattenuntergrund scheint durch. Der Zeitpunkt des Durchscheuerns ist für die drei mit BAK 23 klassifizierten Proben früher erreicht als mit den als BAK 31 klassifizierten. Aus Fig. 4a ist daher deutlich erkennbar, dass sich die beiden Fußbodenlaminate sehr unterschiedlich verhalten, obwohl beide derselben übergeordneten Abriebklasse zuzuordnen sind. Das zeigt, dass die Methode empfindlich genug ist, um feine Unterschiede in den Abriebfestigkeiten verschiedener Probenkörper zu detektieren. Weiters verhalten sich alle drei zum selben Paneel gehörigen Proben sehr ähnlich, was zeigt, dass die Methode ein und dasselbe Fußbodenpaneel ausreichend reproduzierbar beschreibt. Nachstehend werden mit Bezug auf Fig. 5a und 5b sowie Fig. 6a bis 6d zwei Ausführungsformen von Vorrichtungen zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Ausführungsform von Fig. 5a und 5b: In einer sehr einfachen Ausführungsform wird die zu untersuchende Probe 2 in einer Probenhalterung 1 über dem mit einem Motor 5 angetriebenen Abriebkörper 4 in Form eines profilierten Schleifsteins, ebene Ausführung, fix justiert und mit Gewichten 3 beschwert. Die Abriebmessung wird durchgeführt und während der Versuchsdauer wird die Stromaufnahme des Antriebsmotors 5 über die Zeit aufgenommen. Es können mehrere Proben 2 simultan untersucht werden, die Probengeometrien können unterschiedlich sein, je nachdem, wie die Probenhalterung 1 ausgelegt/eingestellt ist. Ausführungsform der Fig. 6a bis 6d: Bei dieser Ausführungsform wird der quadratische Probenkörper 2 in einer Probenhalterung 1 festgehalten und mit der profilierten Schleifscheibe 4 wird der Test von der Unterseite her durchgeführt. Die Schleifscheibe 4 wird über einen regelbaren Motor 5 angetrieben, der über eine elektronische Schnittstelle mit einem Computer 6 verbunden ist. Dort werden die Stromabnahme-Werte über die Zeit aufgezeichnet, gespeichert und zur weiteren Auswertung zur Verfügung gehalten. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Bestimmen des Abriebwiderstandes an einem Probenkörper unter Verwendung eines sich drehenden Abriebkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Drehmoments, das zur Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen und konstanten Drehbewegung des Abriebkörpers gegen den Probenkörper erforderlich ist, kontinuierlich erfasst wird, dass der Durchrieb des Probenkörpers durch eine abrupte und deutliche Änderung des Drehmoments erfasst wird und dass die Zeit bis zum Erreichen des Durchriebs als Maß zum Festlegen des Abriebwiderstandes des Probenkörpers herangezogen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Änderung des Drehmoments über die Änderung der Stromstärke erfolgt. 9 AT 506 176 B1
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Drehmoments erfasst wird, indem die Kraft erfasst wird, die zum Aufrechthalten der Drehbewegung erforderlich ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Änderung des Drehmoments über die Verformung einer Kraftmessdose erfolgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck zwischen Abriebkörper und Probenkörper im Bereich zwischen 0.1 und 100 N/mm2, vorzugsweise zwischen 0.5 und 50 N/mm2, insbesondere zwischen 1 und 30 N/mm2 eingestellt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abriebkörper relativ zu dem Probenkörper mit einer Geschwindigkeit im Bereich zwischen 10 und 10,000 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise zwischen 50 und 5,000 Umdrehungen pro Minute und insbesondere zwischen 200 und 2,000 Umdrehungen pro Minute gedreht wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der während des Durchführens des Verfahrens anfallende Materialabrieb durch Anwendung von Druckluft aus dem Messsystem ausgeblasen wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der während des Durchführens des Verfahrens anfallende Materialabrieb durch Anwendung von Vakuum aus dem Messsystem abgesaugt wird.
9. 9. Verfahren zum Bestimmen des Abriebwiderstandes an einem Probenkörper unter Verwendung eines sich drehenden Abriebkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass bei konstantem Drehmoment die sich einstellende und je nach Abriebwiderstand der untersuchten Probe verändernde Drehzahl kontinuierlich erfasst wird, dass der Durchrieb des Probenkörpers durch eine abrupte und deutliche Änderung der Drehzahl erfasst wird und dass die Zeit bis zum Erreichen des Durchriebs als Maß zum Festlegen des Abriebwiederstandes des Probenkörpers herangezogen wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck zwischen Abriebkörper und Probenkörper im Bereich zwischen 0.1 und 100 N/mm2, vorzugsweise zwischen 0.5 und 50 N/mm2, insbesondere zwischen 1 und 30 N/mm2 eingestellt wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abriebkörper relativ zu dem Probenkörper mit einer Geschwindigkeit im Bereich zwischen 10 und 10,000 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise zwischen 50 und 5,000 Umdrehungen pro Minute und insbesondere zwischen 200 und 2,000 Umdrehungen pro Minute gedreht wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der während des Durchführens des Verfahrens anfallende Materialabrieb durch Anwendung von Druckluft aus dem Messsystem ausgeblasen wird.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der während des Durchführens des Verfahrens anfallende Materialabrieb durch Anwendung von Vakuum aus dem Messsystem abgesaugt wird. Hiezu 7 Blatt Zeichnungen