MMFA verricht onderzoek naar temperatuurgedrag bij uiteenlopende meerlaags vloeren

Grondtemperaturen zoals op de formule-1-piste in Abu Dhabi…

(Status: 10/2016) Iedere vakman weet dat zwevend gelegde vloeren „speling“ nodig hebben – bijvoorbeeld bij wanden, leidingdoorvoeren of deurkozijnen. Bij grote legoppervlakken moet rekening worden gehouden met expansievoegen. Maar hoe bepalen we hoeveel dat precies is – is het „nattevingerwerk“? Of is het gebaseerd op intensief onderzoek en gerichte productontwikkeling? De MMFA beschouwt zichzelf verantwoordelijk voor grondig onderzoek en heeft middels het Institut für Holztechnologie Dresden (IHD, www.ihd-dresden.de) een project over „temperatuurbestendigheid“ aangepakt. Een afdeling houdt zich bezig met maatveranderingen veroorzaakt door temperatuurschommelingen.

De wereldwijd groeiende markt in zwevend gelegde, meerlaags opgebouwde modulaire vloeren met thermoplastische gebruiks- en draaglagen (ook wel aangeduid als LVT of als designvloeren) heeft in 2012 gezorgd voor de oprichting van de binnen Europees verband actieve MMFA. Een groep van een kleine 50 ondernemingen – fabrikanten, importeurs, leveranciers – heeft zichzelf o.a. tot doel gesteld om door middel van intensief onderzoek algemeen bindende kwaliteitseisen te ontwikkelen. Leggers en gebruikers moeten op die manier langdurige zekerheid verkrijgen voor deze aantrekkelijke vloeren.

Meerlaags opgebouwde modulaire vloeren zijn verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen. Meestal bestaat de nuttige laag uit thermoplastische kunststoffen; bij een hoog percentage geldt dit ook voor het draagmateriaal. Thermoplasten zijn aan hun naam herkenbaar: onder invloed van temperatuur kunnen ze in theorie vervormen. De „speling“, waarmee tijdens het leggen rekening moet worden gehouden, gaat uit van mogelijke maatveranderingen.

Maar hoe laten temperatuurschommelingen een vloer, afhankelijk van zijn bouwwijze, nu precies „uitzetten“ of „krimpen“? Welke verschillen bestaan er?
Hierbij zijn normale temperaturen van vloerverwarmingen relatief onbelangrijk, want de „klassieker“ – een zomerdag op het zuiden – kan als gevolg van zonnestraling gemakkelijk temperaturen op het vloeroppervlak veroorzaken die hoger zijn dat het asfalt op Formule 1-circuits in Abu Dhabi of in het tropische Maleisië.

Een mogelijk krimpen als blijvende verandering van de vloeren na een thermische belasting, wordt door de volgende test volgens EN ISO 23999 vastgelegd. Met een tijdelijk uitzetten tijdens de thermische belasting werd tot dusver echter geen rekening gehouden.

Nu vormen systematische onderzoeken bij verschillende temperaturen een basis waarmee dit soort maatveranderingen kunnen worden vastgelegd. In een ringanalyse werd deze mogelijkheid geverifieerd.

Testopbouw, temperatuurcyclus en meettijdstippen bepalen de relevantie

Er zijn drie verschillend opgebouwde MMF-vloeren geselecteerd in zes verschillende laboratoria:
(1) 5 mm dikke elementen met glasvezelversteviging in het vinyl-middenstuk,
(2) 4 mm dikke elementen zonder glasvezelversteviging en
(3) 4,5 mm dikke elementen met thermoplastisch niet van vinyl vervaardigd middenstuk

De monsters zijn bij de veergeleidende IHD gelijkmatig over een zijmaat van 160 x 160 mm gesneden. Aan elk laboratorium zijn van elk van de drie uitvoeringen drie monsters beschikbaar gesteld.

Tijdens de ringanalyse werd elk monster aan twee verschillende testcycli bestaande uit zes deelstappen onderworpen.

Een cyclus bereikte een temperatuur van maximaal 60 °C, de andere cyclus haalde zelfs 80 °C.

Elke 72-urige testcyclus (60, alternatief 80 °C) bestond uit de volgende stappen:
(1) Ten minste 24 uur conditionering van de testelementen bij een temperatuur van 23 °C en een relatieve luchtvochtigheid van 50%,
(2) Meten en registreren van de beginmaten van elk monster in de X- und Y-afmeting,
(3) Opslag gedurende zes uur van de monsters op gedefinieerde staalplaten bij een maximumtemperatuur van de betreffende cyclus (60 of 80 °C), meting na zes uur,
(4) Opslag gedurende 18 uur van de monsters bij een temperatuur van 23 °C en een relatieve luchtvochtigheid van 50% op dezelfde staalplaat, meting na 18 uur,
(5) Nieuwe opslag van de monsters gedurende zes uur op de maximumtemperatuur van de betreffende cyclus (60 of 80 °C) op dezelfde staalplaat, meting na zes uur en ten slotte
(6) Afsluitende opslag gedurende 18 uur van de monsters bij een temperatuur van 23 °C en een relatieve luchtvochtigheid van 50% en maatmeting na 18 uur.

Elke cyclus resulteert derhalve in vijf meetwaarden voor de X- resp. Y-maat.

Als digitale meetapparaten dienden in een laboratorium een knoppenframe (afb. links), in de andere vijf laboratoria frames met schuifmaten (afb. rechts), elk met een meetnauwkeurigheid van 0,01 mm.

Het belang van de resultaten maakt grenswaarden plausibel

De ringanalyse met zes laboratoria leverde voor de drie geteste, uiteenlopende materiaalconstructies bij de piekbelastingen van 60 °C resp. 80 °C relevante waardereeksen voor de relatieve maatveranderingen.

Zonder hierbij in te gaan op bijzonderheden, levert de som van alle metingen om te beginnen het volgende inzicht op:

Voor alle drie de materiaaluitvoeringen verschillen de resultaten van de eerste en de tweede verwarmings- en koelcyclus (stap 3/4 versus 5/6) dermate minimaal, dat de vraag zich voordoet of een eenmalig verwarmen en weer afkoelen niet voldoet voor betrouwbare resultaten. Hierdoor zou de totale test aanzienlijk kunnen worden verkort en zou er op testkosten kunnen worden bespaard.

De materiaalconstructie 2 (4 mm dikke elementen zonder glasvezelversteviging) toont na verhitting maatveranderingen van minder dan tien promille, waarbij het verschil tussen de relatieve expansies in lengte- en breedterichting interessant schijnt. M.b.t. veranderingen na het afkoelen zijn er nauwelijks verschillen tussen de drie materiaalconstructeis waarneembaar. De gemiddelde waarde van alle laboratoria bij materiaalconstructie 2 in een 80 °C-cyclus maakt een voorgestelde bovengrens van 1,5 promille voor de maatverandering na het afkoelen plausibel.

Samenvatting

Samenvattend trekken de professionals op basis van de ringanalyse de volgende conclusies:

  • Anders dan bij verlijmde vinylvloeren is het van belang dat er bij zwevend gelegde elementen na opwarming een meting plaatsvindt. Deze geeft belangrijke informatie over de wijze waarop de klikverbindingen belast worden. Hetzelfde geldt voor de vraag, of de relatieve expansie in lengte- en dwarsrichting verschillen laat zien.
  • De eisen aan de tests moeten een tijdgrens voor metingen direct na verhitting bevatten.
  • De reproduceerbaarheid van de testresultaten bij een temperatuur van 60 °C is beter dan bij 80 °C.
  • Er moet steeds worden overwogen,of de 60 °C-test niet voldoet, aangezien deze temperatuur praktisch gezien relevanter lijkt.
  • Systemische effecten van de verschillende meetapparaten (knoppenframe versus schuifmaat) kunnen niet worden vastgesteld. Daarom kunnen beide types met een nauwkeurigheid van 0,01 mm zonder meer op gedefinieerd gelegde testelementen worden toegepast.
  • Mogelijke afwijkingen van de testresultaten kunnen het gevolg zijn van temperatuurschommelingen tijdens het meten en uiteenlopende tijdbehoeften tot aan het meten. Hetzelfde geldt voor de uiteenlopende duur van de meetprocedure in verhitte toestand.
  • Tijdens tests moet daarom een maximumtijd voor het meten na de betreffende temperatuurblootstelling worden vastgelegd. De werkgroep stelt een bovengrens van één minuut voor.

Deze inzichten maken duidelijk dat er een behoefte bestaat om eisen vast te leggen:

(1) Maximumwaarden voor de X-en Y-expansie direct na de opwarmfase van 60 °C gedurende zes uur,
(2) Maximumwaarden voor de X-en Y-krimp direct na de afkoelfase naar 23 °C na een periode van 24 uur en een relatieve luchtvochtigheid van 50%.

Voor de verdere discussie blijft de vraag open staan, hoe naast tweedimensionale veranderingen in X- en Y-richting convexe of concave vervormingen in Z-richting kunnen worden vastgelegd, die eveneens door temperatuurinwerkingen kunnen ontstaan. Tijdens de hier beschreven ringanalyse zijn slechts tweedimensionale veranderingen vastgelegd.

Het doel: zekerheid in het dagelijkse gebruik

Vanuit het perspectief van de MMFA moet het afmetingsgedrag juist bij zwevende, modulaire gelegde vloeren met klikverbindingen bij schommelende temperaturen worden onderzocht en genormaliseerd. Bij uitzetting en krimping kunnen er krachten vrijkomen die bij het parallelle MMFA-project „vergrendelkracht“ relevant worden.

Volker Kettler (MeisterWerke), voormalig plaatsvervangende voorzitter van de MMFA en coördinator van de werkgroep Techniek, zegt hierover het volgende: „De constructie van de vloerelementen en de stevigheid van de planken moeten ervoor zorgen, dat behalve mechanische invloeden ook temperatuurschommelingen zo min mogelijk kwaad kunnen doen aan de zwevend gelegde vloeren.“

De onderzoeksresultaten van de hier beschreven ringanalyse leveren veel nieuwe inzichten op. De MMFA beoogt autonome testmethodes voor zwevend gelegde, verschillend geconstrueerde vloeren met thermoplastische oppervlakken met klikverbindingen te ontwikkelen en deze binnen de internationale normalisatie te verankeren – voor de zekerheid en het nut van consumenten en gebruikers op het gebied van projectontwikkelaars, planners, handelaren en vloerenleggers.