PT825917E

PT825917E - Revestimento de pavimento anti-derrapante e processo para a sua preparacao

Info

Publication number: PT825917E
Application number: PT96909975T
Authority: PT
Inventors: Gunter Wiedemann; Thomas Sievers; Udo Sturmer
Original assignee: Fraunhofer Ges Zur Ford Der An; Thomas Sievers
Priority date: 1995-05-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 2000-06-30
Also published as: CA2221497C; ATE188899T1; DK0825917T3; EP0825917A1; CA2221497A1; DE19518270C1; GR3032952T3; CN1107579C; DE59604243D1; JPH11505185A; JP4237254B2; PL180913B1; MX9708806A; CN1191505A; US6167879B1; EP0825917B1; US6434897B1; ES2144231T3; PL323299A1; WO1996036469A1

Description

3!

DESCRIÇÃO

"REVESTIMENTO DE PAVIMENTO ANTI-DERRAPANTE E PROCESSO PARA A SUA PREPARAÇÃO" A invenção refere-se a um revestimento anti-derrapante e a um processo para a sua fabricação. Um domínio de utilização especial da invenção refere-se a pavimentos polidos de alto brilho, especialmente de materiais minerais, como por exemplo rochas (por exemplo, granito), como se utilizam frequentemente em edifícios públicos ou acessíveis ao público, ou também de cerâmica. O escorregamento é uma das causas mais frequentes de acidentes na Alemanha. A gravidade desses acidentes é na maior parte dos casos menosprezada. Para aumentar a segurança, as solas dos sapatos e os pavimentos devem ser realizados de maneira a evitar o escorregamento. Isso é sobretudo necessário no caso em que, no pavimento, existem meios que fomentam o deslizamento. Em muitas áreas da vida em público mas também na vida privada é usual utilizar placas de rocha natural polidas brilhantes como revestimentos representativos dos pavimentos não só em zonas secas como, também em zonas molhadas assim como em zonas de transição (átrios). Neste caso acontece que as propriedades de inibição do escorregamento estão de acordo com a estética arquitetónica. A avaliação da inibição do escorregamento realiza-se de acordo com [ DIN 51097 - Bestimmung der rutschemmenden Eigenschaft -NaPbelastete Barfúpbereiche - Begehungsverfahren - Schiefe Ebene ("Determinação da propriedade de inibição do escorregamento - Áreas de passagem molhadas com os 2 & pés descalços - Processo de execução - Planos inclinados") e DIN 51130 - Bestimmung der rutschhemmenden Eigenschaf - Arbeitsrãume und Arbeitsbereiche mit erhõhter Rutschgefahr - Begehungsverfahren - Schiefe Ebene ("Determinação da propriedade de inibição do escorregamento - Escritórios e oficinas com elevado perigo de escorregamento - Processo de execução - Planos inclinados")] por meio de um plano inclinado.

Mas existem também instrumentos de medida para a medição instantânea do coeficiente de atrito [ Fb 701 - Vergleichsuntersuchung zur instantimãren Reibzahlmessung auf FuPbõden (Schriftenreihe der Bundesanstalt íur Arbeitsschutz) ("Ensaio de comparação para a medição instantânea do coeficiente de atrito em pavimentos Série de Documentos do Instituto Federal para a Protecção no Trabalho")].

Para a obtenção ou o aumento das propriedades anti-derrapantes de pavimentos de rochas naturais existem diferentes processos. A sua utilização depende principalmente do sítio em que o revestimento do pavimento deve ser colocado ou já foi colocado (área interior, área exterior, grau de sujidade a esperar, etc.). Em seguida, descrevem-se resumidamente os processos mais importantes.

Com um jacto com alta pressão arremessa-se sobre a superfície um material de aço que corresponde à rugosidade pretendida. O material de aço mais ou menos duro origina uma rugosidade irregular e forte despolimento da superfície [DE -A-31 39 427].

Na aplicação de jacto com um maçarico produzem-se chamas de gás combustível - oxigénio de elevada energia com as quais se aquece fortemente as superfícies a tratar durante um curto intervalo de tempo. Pela actuação das chamas, na zona superior das rochas realiza-se um rebentamento do quartzo assim como uma fusão 3 r. de partes de rocha que em seguida solidificam de maneira semelhante a vidro e aderem à superfície de maneira relativamente solta [ DE-A-35 45 064]. A cariação realiza-se com a utilização de uma ferramenta de cariação (martelo de cariar) que é dotada com várias pontas de cinzel colocadas uniformemente. Durante um deslocamento contínuo da peça a trabalhar, o martelo de cariar bate com uma determinada frequência sobre a superfície [DE-A-39 33 843].

Os processos descritos ou semelhantes que utilizam agente abrasivo ou ferramentas semelhantes a cinzel originam na realidade o aumento da segurança de passagem mas também por exemplo as superfícies menos polidas do lado da preparação com uma considerável perda de brilho e por consequência uma diminuição do valor estético. O recobrimento de superfícies para aumentar a resistência anti-derrapante tem como consequência que as superfícies tratadas sejam dotadas com borbotos [DE-A-33 42 266]. Este método na realidade não provoca alteração das propriedades ópticas mas apenas se pode conservar limitadamente porque não se pode evitar o desgaste.

No tratamento de corrosão química de superfícies de rochas naturais ataca-se sobretudo o componente de feldspato pela actuação de substâncias que contêm ácido fluorídrico [Folha Informativa da Bundesverbandes Trittsicherheit, Abteilung Õffentlichkeitsarbeit ( " Associação Federal da Segurança de Peões, Departamento de Obras Públicas " )]. A danificação monta apenas a alguns micrómetros, que poupa o mais possível o quartzo. A perda de brilho depende da duração da actuação, a alteração da óptica total tem de ser ensaiada numa superfície de amostra. Este processo é actualmente o mais conveniente para aumentar a segurança da passagem de peões em .1. <r pavimentos de rocha natural polidos. Evidentemente ele encontra-se consideravelmente limitado à utilização de revestimentos minerais do pavimento. A composição química e a concentração devem adaptar-se aos diferentes tipos de revestimentos. Devido aos longos tempos de actuação assim como à conservação exacta das concentrações, este processo não se pode integrar ou apenas se pode integrar com muito elevado custo no processo de preparação dos ladrilhos. Para os revestimentos de plástico este processo não é apropriado de nenhuma forma. Por utilização imprópria e descarga para o esgoto da substância que contém ácido fluorídrico existe um elevado perigo de contaminação do meio ambiente e a necessidade de protecção no trabalho. E a partir de agora objectivo da invenção um revestimento do pavimento anti-derrapante, cuja superfície pode ser polida com elevado brilho e um processo para a sua obtenção que não apresenta nenhuns dos inconvenientes do estado da técnica.

Por consequência, é objectivo da invenção reivindicar um revestimento de pavimento anti-derrapante do tipo mencionado no qual no entanto a resistência ao escorregamento não deve provocar nenhuns riscos na superfície polida com elevado brilho e que pode ser obtido de maneira simples e sem efeitos nocivos para o meio ambiente.

Além disso, é objectivo da invenção desenvolver um processo do tipo mencionado com o qual se obtém a resistência ao escorregamento não só como tratamento posterior no local de utilização do revestimento do pavimento mas igualmente no sítio da sua preparação, o qual é simples e não é nocivo para o meio ambiente e que conserva o aspecto óptico e estético da superfície do revestimento do pavimento em toda a sua área. 5

De acordo com a presente invenção, estes objectivos são atingidos pelo revestimento do pavimento anti-derrapante de acordo com uma ou mais das reivindicações 1 a 8 e com um processo de acordo com uma ou mais reivindicações 9 a 11. O revestimento do pavimento anti-derrapante especialmente de materiais minerais, como por exemplo rocha, granito, com superfície polida de alto brilho, é de acordo com a presente invenção, adicionalmente anti-derrapante na sua superfície polida com alto brilho. Isto consegue-se com depressões (microcrateras) com acção de sucção sobre a superfície do revestimento do pavimento polido com elevado brilho que preferivelmente têm a forma de lentes, possuem as arestas vivas, são o mais possível planas e invisíveis aos olhos humanos, estão distribuídas estatisticamente mas de preferência se encontram colocadas de maneira irregular, invisível significa neste caso que as microcrateras não são reconhecidas visualmente como tal a partir de um determinado afastamento por causa da capacidade de resolução óptica dos olhos humanos. O limiar da resolução é no caso de observador de vista normal sob condições de iluminação óptimas considerado como cerca de um minuto de ângulo [Wamecke, H.J.; Dutschke, W.:FertigungsmeOtechnik, Handbuch ftir Industrie und Wissenschaft, Springer-Verlag Berlim Heidelberga Nova Torque Tóquio 1984]. Quer dizer que, a uma distância de observação mínima de 1,5 m (homem adulto de pé), uma cratera com uma dimensão lateral máxima de 0,44 mm ainda pode ser vista. De preferência, essas microcrateras possuem o diâmetro de 0,03 - 0,4 mm e uma profundidade de 0,01 - 0.2 mm. Nas chapas do pavimento encontram-se vantajosamente mais do que 100 (nas placas de pavimento de granito favoravelmente mais do que 250) microcrateras por 6 6

cm".

Obtém-se este revestimento anti-derrapante do pavimento de acordo com a presente invenção com a superfície polida com elevado brilho por meio de bombardeamento com impulsos de laser. De acordo com a presente invenção, a acção pretendida de obtenção de microcrateras com a forma de lente e de arestas vivas provocada por irradiação de impulsos de laser que são invisíveis para o olho humano e possuem uma acção de sucção estão distribuídas estatisticamente e em distribuição não uniforme. Os parâmetros de radiação laser, como por exemplo intensidade de energia, duração do impulso, etc. são escolhidos em função do material do revestimento do pavimento de modo que a eliminação do material para obtenção da microcratera se realize essencialmente por vaporização.

No caso de tratamento das superfícies polidas de elevado brilho de um revestimento do pavimento de rocha natural como por exemplo granito a energia dos impulsos está compreendida entre 0,4 mJ e 1,5 mJ, a duração dos impulsos de 50 ns a 250 ns, o diâmetro da mancha de trabalho entre 0,05 mm e 0,2 mm e a distância das microcrateras individuais em relação umas às outras entre 0,25 e 0,8 mm.

Ao contrário do processo com o maçarico, cariação e jacto, na estruturação por laser trata-se de um processamento fino da superfície sem contactos. A estrutura pode tanto ser uniforme como também não uniforme e caracteriza-se por um pequeno prejuízo da superfície total. A dureza e a composição do material não tem qualquer importância. O processo caracteriza-se por uma boa controlabilidade dos parâmetros, ♦» por exemplo, densidade, espessura e diâmetro das microcrateras podem variar de qualquer maneira. Por consequência, o efeito de inibição do escorregamento pode 7

realizar-se mais ou menos fortemente. Com base nos resultados da investigação nacional e internacional, pode actualmente garantir-se um valor do coeficiente de atrito de μ = 0,43 entre a sola do sapato ou sola do pé e o pavimento como sendo suficientemente seguro e por consequência é válido como anti-derrapante [Fb 701 -Vergleichsuntersuchung zur instationãren Reibzahlmessung auf FuPbõden (Schriftenreihe Bundesanstalt fur Arbeitsschutz) ]. Este valor em cada caso é atingindo ou ultrapassado. Por consequência, é possível realizar uma avaliação e depois uma classificação [DIN 51130 - Bestimmung der rutschhemmenden Eigenschaft -Arbeitsrãume und Arbeitsbereiche mit erhõhter Rutschgefahr - Begehungsverfahren -Schiefe Ebene. ZH 1/571 - Merkblatt fiir Fupbõden in Arbeitsrãumen und Arbeitsbereichen mit Rutschgefahre GUV 26.17 - Merkblatt des Bundesverbandes der Unfallversicherungstrãger der õffentlichen Hand - BAGUV - iiber Bodenbelâge fur napbelastete Barfupbereiche ].

Pode eliminar-se com segurança uma destruição no aspecto óptico macroscópico da superfície de revestimento do pavimento, por exemplo da pedra. Por consequência, encontra prioritariamente utilização em superfícies polidas ou lisas, brilhantes. A vantagem do processamento com laser em relação ao tratamento químico de revestimentos do pavimento minerais com uma substância que contém ácido fluorídrico consiste no facto de se deixar integrar directamente na obtenção de revestimentos do pavimento directamente incluindo placas de rocha natural (segurança dos degraus à saída da oficina). Quer dizer, o arquitecto ou o construtor pode convencer-se das suas propriedades antes da colocação por exemplo de um 8 8

revestimento de pedra natural. Não é necessário um tratamento posterior nem a alteração óptica do pavimento com ele ligada. O tratamento com laser é compatível com o meio ambiente porque não se utilizam quaisquer substâncias químicas. No caso dos produtos de descarga obtidos, trata-se de substancias de composição definida correspondentes ao material de partida que podem ser aspiradas e descarregados sem problemas. O método é utilizável em todos os revestimentos de pavimento não suficientemente anti-derrapantes.

Em relação aos processos de revestimento existentes para melhorar o efeito anti-deslizante, a estruturação por laser caracteriza-se por uma estabilidade mais demorada. O desgaste é essencialmente menor do que no caso de um revestimento adicional que não possui a dureza da pedra de base.

Com a invenção realiza-se um processo que evita os inconvenientes mencionados; além disso, é utilizável para diferentes revestimentos do pavimento e pode ser integrado no próprio processo de obtenção.

De acordo com a invenção, realiza-se a obtenção de microcrateras com a acção de aspiração por actuação de impulsos de laser. Os parâmetros essenciais para obtenção do efeito são os seguintes • diâmetro da mancha de trabalho (extensão lateral determinada das zonas de aspiração), • tempo de actuação e energia do impulso (profundidade determinada das crateras e em ligação com o comprimento de onda do laser o tipo de acção de actuação (vaporização/fusão) assim como a • distância dos pontos de actuação (número e distribuição das crateras)

são facilmente controláveis e podem por consequência ser adaptados à respectiva matéria prima e aos efeitos a atingir relativamente ao aspecto óptico e ao coeficiente de atrito.

Os parâmetros mencionados antes são controlados também de tal maneira que a remoção do material se realize essencialmente por vaporização para se obter protuberâncias de fusão e evitar rebordos não aguçados porque, dessa forma, o efeito de aspiração é influenciado. Deve-se conseguir praticamente aplicar uma elevada energia em intervalos de tempo muito curtos em que se atende à dependência da substancia utilizada.

Além disso, regula-se a forma, profundidade e largura de tal modo que de preferência se obtenha uma depressão com a forma de lente ou plana cuja profundidade monta no máximo a metade de dimensão lateral máxima da cratera e a profundidade não ultrapasse a dimensão lateral máxima da cratera de modo que não se verifique a adesão permanente da sujidade. O desvio do raio laser sobre a superfície realiza-se com dispositivos construtivos conhecidos que não pertencem ao âmbito da invenção como por exemplo são conhecidos na utilização de laser para a inscrição de legendas ou para a inspecção da superfície ("Scanner" ou o espelho poligonal em ligação com óptica de campo plano). A disposição das crateras pode realizar-se regularmente ou irregularmente em que, por exigência de ainda maior segurança do degrau é vantajosa a distribuição regular e, para prejuízo óptico ainda menor da superfície polida, é vantajosa a distribuição regular das microcrateras com aspiração. O processo pode ser melhorado no sentido de que, mediante um conjunto sensorial apropriado (por exemplo, exploração fototo-óptica), as propriedades superficiais (por exemplo, cor) e/ou a composição local do material (por exemplo, por absorção e/ou reflexão especifica da substância) são abrangidas no sitio a processar e estes sinais são utilizados para um comando do raio laser (por exemplo, energia do impulso). Dessa maneira, seria realizável também a interrupção do processamento no caso de superfícies com valores obtidos opticamente (por exemplo, determinados tipos de cristais na rocha natural). A solução de acordo com a presente invenção contém um processo flexível que não prejudica o meio ambiente para a fabricação de revestimento do pavimento liso com acabamento anti-derrapante de acordo com as exigências postas pela necessidade (por exemplo, chapas de pavimento de minerais polidas, revestimentos de plástico, etc.) com manutenção das propriedades ópticas c representativas, em que sobre a superfície se produz um número de microdepressões para aspiração não visíveis ao olho humano, preferivelmente com a forma de lentes, com geometria e distribuição sobre a superfície de acordo com as exigências, por actuação de radiação laser de impulsos. Este acabamento anti-derrapante de acordo com os requisitos ou provocado pelas necessidades, inclusive a adaptação à matéria-prima, é conseguido pela variação pretendida e/ou pela escolha dos parâmetros da radiação laser, diâmetro da mancha de trabalho, comprimento de onda. energia dos impulsos, tempo de actuação e distância das microdepressões da aspiração. Neste caso, os parâmetros devem ser escolhidos de tal maneira que a acção de desgaste se realize de preferencia por vaporização do material de base nos locais de actuação. Por meio de sensores apropriados pode

realizar-se detecção das propriedades superficiais (por exemplo, a cor de componentes individuais do pavimento que formam a superfície e/ou a composição química local, por exemplo de cristais de revestimentos minerais) e podem-se utilizar estas informações para o controlo dos parâmetros do laser e/ou da disposição geométrica dos sítios da actuação do laser, incluindo zonas rebaixadas de áreas parciais da superfície.

Uma grande vantagem do processo de acordo com a invenção é o facto de ser integrável no processo de ser acabamento do revestimento do pavimento.

Todos os inconvenientes do estado da técnica podem ser resolvidos com a invenção. O revestimento do pavimento de acordo com a presente invenção e o processo de acordo com a invenção são descritos no exemplo de realização seguinte. A Figura 1 mostra a introdução das microcrateras e a Figura 2 representa as microcrateras.

Exemplo de realização

Exigência: · Ladrilhos de pavimento de granito da Lusácia polido • Anti-derrapante por actuação de água • Colocação na zona de entrada de um hotel —» manutenção o melhor possível da qualidade óptica

Realização: · Processamento por meio de :YAG-Laser • Densidade de energia 17 J/cm2, duração do impulso 130 ns, distância 12 12

focal 150 mm • Focagem sobre a superfície da peça a trabalhar • Deslocação relativa entre o foco do laser e a peça a trabalhar realiza-se preferencialmente por meio de uma óptica de desvio na direcção y e por transporte da peça de trabalho na direcção x • 1 impulso serve para produzir uma cratera • Diâmetro das crateras produzidas dvv 0,04 - 0,45 mm • Distância a das crateras na direcção x e na direcção y 0,5 mm • Profundidade produzida 10,1 mm

Resultado: · Coeficiente de atrito médio: μ = 0,47 ( medido com FSC 2000, deslizador de plástico, agente deslizante: água sem pressão) • Perda de brilho <11% • Perturbação óptica total muito pequena

Lista das designações utilizadas e termos 1. Feixe laser 2. Espelho de focagem 3. Peça de trabalho / placa do pavimento t *' Profundidade da microcratera produzida a Distância mútua das microcrateras 13 dw Diâmetro das microrateras produzidas = diâmetro da mancha de trabalho Vy Velocidade de desvio do raio laser

Vx Velocidade de avanço da placa de pavimento / peça de trabalho na direcção x

Lisboa, 14 de Março de 2000

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Revestimento de pavimento anti-derrapante, especiaimente de matérias primas minerais, caracterizado pelo facto de a superfície do revestimento do pavimento ser adicionalmente resistente à derrapagem, no qual são dispostas distribuídas estatisticamente depressões com a forma de microcrateras com acção de aspiração.
2. Revestimento de pavimento anti-derrapante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de as depressões, que são dispostas estatisticamente distribuídas sob a forma de microcrateras com acção de aspiração, serem o mais possível planas.
3. Revestimento de pavimento anti-derrapante de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de as depressões serem invisíveis para os olhos humanos.
4. Revestimento de pavimento anti-derrapante de acordo com uma ou mais reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de as depressões terem as arestas vivas.
5. Revestimento de pavimento anti-derrapante de acordo com uma ou mais reivindicações 1 a 4, caractizado pelo facto de as depressões terem uma geometria com a forma de lente. 7% 2
6. Revestimento de pavimento anti-derrapante de acordo com uma ou mais reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de estas depressões terem uma extensão lateral máxima de 0.4 mm e uma profundidade de 0,01 / 0,2 mm.
7. Revestimento de pavimento anti-derrapante de acordo com uma ou mais reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto de, nas placas do pavimento anti-derrapante, serem introduzidas mais do que 100 depressões por cm2 sobre a sua superfície.
8. Revestimento de pavimento anti-derrapante de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de em placas do pavimento anti-derrapante de granito, serem dispostas mais do que 250 depressões por cm2 sobre a sua superfície.
9. Processo para a fabricação de revestimentos de pavimento anti-derrapantes, especialmente de materiais minerais, como por exemplo pedra ou granito ou cerâmica, de acordo com uma ou mais reivindicações 1 a 8 pelo meio da aplicação de impulsos laser, caracterizado pelo facto de, sobre a superfície do revestimento do pavimento, serem produzidas de maneira estatisticamente distribuída mediante a actuação de impulsos de laser, microcrateras com acção de aspiração que são invisíveis para os olhos humanos.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de os parâmetros da radiação laser, como por exemplo densidade de energia, duração dos 3 impulsos, etc., serem escolhidos em função do material do revestimento do pavimento de tal modo que a retirada do material para a produção das microcrateras se realizar essencialmente por vaporização.
11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de, no caso do tratamento da superfície polida de elevado brilho de um revestimento do pavimento de rocha natural, como por exemplo granito, a energia dos impulsos montar a 0,4 mJ até 1,5 mJ, a duração dos impulsos variar entre 50 ns e 250 ns, o diâmetro da mancha de trabalho variar entre 0,05 mm e 0,2 mm e a distancia mútua das microcrateras individuais estar compreendida entre 0,25 mm e 0,8 mm.

1 RESUMO "REVESTIMENTO DE PAVIMENTO ANTI-DERRAPANTE E PROCESSO PARA A SUA PREPARAÇÃO" A invenção refere-se a um revestimento de pavimento não deslizante. especialmente de materiais minerais como por exemplo pedra ou granito ou cerâmica, assim como a um processo para a fabricação desse revestimento do pavimento anti-derrapante. De acordo com a presente invenção, a superfície do revestimento do pavimento é adicionalmente anti-derrapante, sendo colocadas sobre ela estatisticamente distribuídas depressões (microcrateras com acção de sucção). Estas microcrateras com acção de sucção são obtidas de acordo com a presente invenção por meio de actuação pretendida e definida de impulsos de laser. 2

Lisboa, 14 de Mar