Ziel der Entwicklung
Die Mikrokratzbeständigkeit ist ein wichtiges Qualitätskriterium für Fußboden- und Möbeloberflächen und daher Gegenstand mehrerer Prüfnormen (DIN EN 16094, DIN EN 438-2, DIN EN 16611). Zur Bestimmung der Mikrokratzbeständigkeit kommt das Martindale-Gerät zur Anwendung, bei der die zu prüfende Oberfläche durch ein Scheuermaterial mit einem bestimmten Druck und mit einer festgelegten Frequenz für eine festgelegte Zykluszahl beansprucht wird.
Kritisch im Kontext des Prüfverfahrens ist, dass es keine standardisierten Scheuermaterialien gibt. Anpassungen im Herstellungsprozess handelsüblicher, prinzipiell geeigneter Scheuervliese können jedoch mit Eigenschaftsänderungen des Scheuermaterials einhergehen und zu nicht reproduzierbaren Prüfergebnissen und resultierenden Fehlbewertungen führen. Ähnlich gelagert sind die Schwierigkeiten mit Referenzmaterialien bzw. Oberflächen, welche der Überprüfung des Verfahrens und zur Chargenkontrolle der Scheuervliese dienen. Bedingt durch sich ändernde Trends und Materialanpassungen sind eine ständige Verfügbarkeit ein- und desselben Materials hier ebenfalls nicht gewährleistet und schränkt die Möglichkeiten einer zuverlässigen Überprüfung der Scheuermaterialien enorm ein.
Ziel des Forschungsvorhabens war die Bestimmung der Mikrokratzbeständigkeit unter Einsatz neuartiger standardisierter Scheuermaterialien und eines zu entwickelnden objektiven Prüfverfahrens auf Basis der Martindale-Methodik. Im Einzelnen wurden folgende Forschungsschwerpunkte und Teilziele verfolgt: 1) Entwicklung neuartiger Scheuermaterialien mit definierten Materialeigenschaften, die als standardisiertes normatives Prüfmittel im zu entwickelnden Prüfverfahren eingesetzt werden; 2) Entwicklung eines Hochglanzmaterials mit festgelegten physikalischen Eigenschaften für den Einsatz als Referenzmaterial in der Prüfmittelentwicklung sowie als zukünftiger Standard zur Prüfmittelkalibrierung; 3) Entwicklung von Auswertealgorithmen auf Basis digitaler Bilderfassungsmethoden und Adaption von Klassifizierungskriterien für die Bildauswertung; 4) Weiterentwicklung des Prüfverfahrens zur Bestimmung der Mikrokratzbeständigkeit unter Verwendung der neuen Scheuermaterialien, der neuen Referenz und der digitalen Bildauswertung.
Vorteile und Lösungen
Ein neues Scheuermaterial konnte auf Basis der Tuftingtechnologie, die in der Praxis für die Herstellung textiler Bodenbeläge genutzt wird, entwickelt werden. Sie erzielen bei der Prüfung der Mikrokratzbeständigkeit vergleichbare Ergebnisse zu den bisherigen Prüfmitteln, zeichnen sich aber durch eine verbesserte Gleichmäßigkeit und eine geringere Streuung der Ergebnisse aus.
Zur Kalibrierung der Prüfmittel, d. h. der in der Prüfung eingesetzten Scheuermaterialien, konnten zwei neue Referenzmaterialien entwickelt und bereitgestellt werden. Eines der neuen Materialien ist für den Anwender außerdem sofort verfügbar. Beide Produkte können die bisherige, aber nicht mehr verfügbare Referenz ersetzen. Bei Durchführung der Kalibrierung werden die gleichen Kratzbildklassen und gleichliegende Glanzgradänderung erzielt. Die neuen Referenzmaterialien wurden umfassend in ihren Oberflächen- und Materialeigenschaften, z. B. mittels optischer Methoden wie der Weißlichtinterferometrie, charakterisiert. Dadurch konnten Zusammenhänge zwischen Kratzbeanspruchung und Größen wie Kratzerbreite und -tiefe erhalten werden.
Zur Validierung der Prüfmethode, insbesondere zur Beurteilung der neuen Materialien, wurde ein Ringversuch mit Industriepartnern erfolgreich durchgeführt. Hier konnte der Eignungsnachweis für die Referenz-Hochglanzoberfläche und ein neues Scheuermaterial erbracht werden.
Weiterhin wurde ein Software-Tool zur Konvertierung von Scans der schwarzen Referenz-Hochglanzoberfläche programmiert. Die Software wandelt die auf den Bildern sichtbaren Kratzer in eine Grauwertdarstellung um und berechnet die Kratzbildklasse anhand des Anteils an zerkratzter Oberfläche. Dem Anwender kann dadurch ein Tool zur Dokumentation und Nachweisführung bei Verwendung der Referenz-Hochglanzoberflächen zur Verfügung gestellt werden.
Zielgruppe und Zielmarkt
Von den neuen Prüf- und Kalibriermitteln und der Prüfvorschrift profitieren Teilnehmer entlang der gesamten Wertschöpfungskette, d. h. beginnend von Fußboden- und Möbelherstellern einschließlich deren Zulieferbranche, über Prüfinstitute bis zum Endkunden, der mikrokratzbeständige Produkte erwirbt.
Bei den Fußboden- und Möbelherstellern liegt der Mehrwert bei den zuverlässig geprüften Produkten, die zu einer besseren Marktpositionierung und Umsatzzuwachs führen. Die Verringerung von Unklarheiten begünstigt und vereinfacht die Auswertung der Prüfergebnisse. Davon partizipieren Endkunden, Produkthersteller und die nachgeordnete Zulieferbranche gleichermaßen.
Die Vorteile für Prüfinstitute sind belastbarere Prüfergebnisse, die mit einer Verringerung von Wiederholungsprüfungen und Beanstandungen einhergehen.
Der Transfer erfolgt durch die eigene Herstellung und den Vertrieb der neuen Scheuermaterialien und des Referenzmaterials. Zudem resultieren darauf aufbauende Beratungs- und Dienstleistungen sowie industrielle Forschungs- und Entwicklungsprojekte.
