MMFA étudie le comportement thermique des différents sols multicouches

Températures du sol sur la piste de Formule 1 d’Abou Dabi…

(Version : 10/2016) Tout artisan sait que les sols flottants ont besoin d’un certain « jeu », par exemple, au niveau des murs, des conduites ou des chambranles. Les revêtements recouvrant de grandes surfaces doivent tenir compte des joints de dilatation. Mais la valeur correspondante est-elle choisie au hasard, sur la base d’estimations approximatives ? Ou bien est-elle le résultat de recherches intensives et d’un développement de produit pleinement conscient de la difficulté ? La MMFA se considère comme responsable des recherches approfondies et a mis au point, en collaboration avec l’IHD (Institut für Holztechnologie Dresden – Institut des techniques du bois de Dresde, www.ihd-dresden.de) un projet sur le thème de la « Résistance thermique ». Une section aborde les changements dimensionnels dus aux variations de température.

L’essor du marché mondial des sols multicouches et modulaires flottants avec couches de service et de support thermoplastiques (également connus sous le nom de LVT ou de sols design) a conduit à la création de l’Association européenne MMFA en 2012. Ce groupe d’un peu moins de 50 entreprises, qui regroupe des fabricants, des importateurs et des fournisseurs, s’est fixé pour objectif de mettre au point des exigences de qualité contraignantes par une recherche approfondie. Les installateurs et utilisateurs bénéficieront ainsi d’une sécurité durable avec ces sols séduisants.

Les revêtements de sol multicouches et modulaires sont disponibles en diverses versions. La plupart du temps, la couche d’usure est constituée de thermoplastiques, tout comme le matériau de support dans une large mesure. Les thermoplastiques portent bien leur nom : sous l’influence de la température, ils peuvent théoriquement se déformer. Le « jeu » à prendre en compte dans la pratique lors de la pose respecte les changements dimensionnels possibles.

Mais comment les variations de température « augmentent-elles » ou « rétrécissent-elles » un sol selon sa construction ? Quelles différences existe-t-il ?

En la matière, les températures habituelles des chauffages par le sol sont relativement insignifiantes, car le « grand classique », à savoir un jour d’été au niveau d’une grande fenêtre exposée sud, peut facilement, sous l’effet des rayons du soleil, conduire à des températures de surface du sol plus chaudes que celles de l’asphalte des circuits de Formule 1 à Abou Dabi ou en Malaisie tropicale.

Un éventuel rétrécissement en tant que changement permanent des revêtements de sol après une sollicitation thermique est constatée après le contrôle réalisé conformément à la norme EN ISO 23999. Cependant, une dilatation temporaire pendant la sollicitation thermique n’a pas encore été prise en compte.

À présent, les examens systématiques menés à différentes températures constituent la base d’une proposition visant à prendre en compte ce type de changement dimensionnel. Cette proposition a été vérifiée lors d’un essai circulaire.

La structure de l’essai, le cycle de températures et les points de mesure déterminent la pertinence

Trois sols MMF à la structure différente ont été sélectionnés pour l’essai circulaire dans six laboratoires différents :
(1) Éléments de 5 mm d’épaisseur avec armature en fibres de verre dans la couche médiane en vinyle,
(2) Éléments de 4 mm d’épaisseur avec couche médiane en vinyle sans armature en fibres de verre
(3) Éléments de 4,5 mm d’épaisseur avec couche médiane thermoplastique non composée de vinyle.

Les échantillons ont été découpés uniformément à des dimensions de 160 x 160 mm auprès de l’IHD en charge, et trois échantillons de chacune des trois versions ont été mis à la disposition de chaque laboratoire.

Lors de cet essai circulaire, chaque échantillon a été soumis à deux cycles de contrôle différents, composés de six sous-étapes.

Un cycle a atteint un maximum de 60 °C, l’autre cycle a même atteint 80 °C.

Chaque cycle de test de 72 heures (60 ou 80 °C) comprend les étapes suivantes :
(1) Au moins 24 heures de conditionnement des corps de test à 23 °C et 50 % d’humidité relative,
(2) Mesure et capture des dimensions initiales de chaque échantillon pour les dimensions X et Y,
(3) Six heures de stockage des échantillons sur des plaques en acier définies à la température maximale du cycle en question (60 ou 80 °C), mesure réalisée après six heures,
(4) 18 heures de stockage des échantillons à 23 °C et 50 % d’humidité relative sur la même plaque en acier, mesure après 18 heures,
(5) Nouveau stockage des échantillons pendant six heures à la température maximale du cycle (60 ou 80 °C) sur la même plaque en acier, mesure après six heures et enfin
(6) 18 heures de stockage des échantillons à 23 °C et 50 % d’humidité relative et mesure des dimensions après 18 heures.

Pour chaque cycle, on a ainsi obtenu cinq valeurs de mesure pour la dimension X ou Y.

Un laboratoire a utilisé comme instruments de mesure numériques un cadre avec sonde (fig. de gauche). Les cinq autres laboratoires ont utilisé un cadre avec des pieds à coulisse (fig. de droite), chacun d’une précision de mesure de 0,01 mm.

Le caractère significatif des résultats rend les limites plausibles

L’essai circulaire réalisé dans six laboratoires a conduit à des plages de valeurs pertinentes pour les changements de dimensions relatifs des trois structures de matériaux testées par des températures maximales de 60 °C ou 80 °C.

Sans vouloir entrer ici dans les détails, une première conclusion s’impose à part de l’ensemble de ces mesures :

Pour les trois versions du matériau, les résultats des premier et deuxième sous-cycles de chauffage et de refroidissement (étapes 3/4 et 5/6) varient si peu que la question se pose de savoir si le chauffage, suivi d’un refroidissement ne suffit pas pour obtenir des résultats fiables. Cela raccourcirait considérablement l’ensemble du contrôle et permettrait dans la pratique d’économiser sur les coûts correspondants.

La structure de matériau 2 (éléments de 4 mm d’épaisseur sans armature en fibres de verre) affiche des changements de dimensions dans la tranche basse d’un pour mille après chauffage. La différence entre les dilatations relatives dans le sens de la longueur et de la largeur semble intéressante. En ce qui concerne les modifications après refroidissement, quasiment aucune différence n’est perceptible entre les trois structures de matériau. La valeur moyenne de l’ensemble des laboratoires pour la structure de matériau 2 dans le cycle à 80 °C suggère que la proposition de limite supérieure de 1,5 pou mille pour le changement de dimensions après refroidissement est plausible.

Récapitulatif

Pour résumer, les spécialistes tirent les conclusions suivantes de l’essai circulaire :

  • Contrairement aux sols en vinyle collés, il est important de mesurer les éléments flottants après réchauffement. Cette mesure fournit des informations importantes sur la manière dont les raccordements par clic sont sollicités. Il en va de même concernant la question de savoir si la dilatation relative présente des différences dans le sens longitudinal et transversal.
  • Les exigences en matière de test doivent inclure une limite de temps pour la mesure directe après le chauffage.
  • La reproductibilité des résultats de test à 60 °C est meilleure qu’à 80 °C.
  • Il reste à déterminer si le test à 60 °C ne suffirait pas, d’autant plus que cette température semble plus réaliste.
  • Aucun impact systémique des différents appareils de mesure (sonde avec cadre/pied à coulisses) n’est perceptible. Il n’existe par conséquent aucune objection à l’utilisation des deux méthodes avec une précision de 0,01 mm sur des corps de test posés définis.
  • Les éventuels écarts dans les résultats des tests peuvent être causés par les variations de température pendant la mesure et les différences au niveau du temps requis jusqu’à la mesure. Il en va de même pour la différence de durée du processus de mesure à chaud.
  • Par conséquent, un délai maximal pour la mesure après l’exposition thermique doit être déterminé pour les futures procédures de test. Le groupe de travail propose une limite supérieure d’une minute.

De ces constatations découle la nécessité de prendre des décisions concernant les exigences à définir :

(1) Valeurs maximales de dilatation X et Y immédiatement après la phase d’échauffement de six heures à 60 °C,
(2) Valeurs maximales pour le rétrécissement X et Y immédiatement après la phase de refroidissement de 24 heures à 23 °C et à 50 % d’humidité relative.

Reste à savoir comment, outre les changements bidimensionnels dans les sens X et Y, les éventuelles déformations convexes ou concaves dans le sens Z dues à la température peuvent être prises en compte. Lors de l’essai circulaire décrit ici, seules les modifications bidimensionnelles ont été prises en compte.

Objectif : sécurité au quotidien

Du point de vue de la MMFA, le comportement dimensionnel en cas de variations des températures doit d’autant plus être étudié et normalisé pour les sols modulaires à pose flottante, dotés de raccordements par clic. Les dilatations et rétrécissements peuvent développer des forces qui deviennent pertinentes lors du projet élaboré en parallèle par la MMFA « Solidité du verrouillage ».

Volker Kettler (MeisterWerke), ancien président adjoint de la MMFA et président du groupe de travail Technologie, affirme à ce sujet : « En raison de la structure des éléments de sol et de la solidité du verrouillage des planches, il convient de veiller à ce que, outre les facteurs mécaniques, les variations de température affectent le moins possible les sols à pose flottante. »

Les résultats de la recherche de l’essai circulaire décrit ici constituent des informations essentielles. À présent, la MMFA a pour objectif de mettre au point des méthodes de test indépendantes pour les sols flottants de différentes structures, dotés de surfaces thermoplastiques avec raccordements à clic et de les intégrer aux efforts de normalisation internationaux pour améliorer la sécurité des consommateurs, des utilisateurs commerciaux, des planificateurs, du commerce et des installateurs.