MMFA: Verbindungen sollen halten

MMFA-Ingenieure erforschen Messmethoden und Kriterien zur Verbindungsfestigkeit von Fußbodenelementen.

Sogenannte Klick-Verbindungen mit ihren unterschiedlichen Pro­filierungen als moderne Weiterentwicklung der Nut-und-Feder-Leimverbindungen sollen ein möglichst leichtes und leimfreies schwimmendes Verlegen der Fußbodenelemente ermöglichen. Aber was einfach mit­ein­ander verriegelt wird, darf sich bei normalem Gebrauch nicht unkontrolliert lösen. Deshalb spielt die mecha­nische Verbindungsfestigkeit sowohl für die Produktentwicklung als auch für die zukünftige Normung eine entscheidende Rolle.

LVT- oder Designböden in Form mehrschichtig ­aufgebauter, schwimmend verlegter Planken (= Module) sind seit Jahren am Markt und generieren kontinuierliches Wachstum. Die Gründung des europaweit ­tätigen MMFA (Verband der mehrschichtig modularen Fuß­bodenbeläge) hat dazu geführt, dass man sich mit allgemeinverbind­lichen Qualitätsanforderungen und der notwendigen Forschung dazu auseinandersetzt. Einer dieser Komplexe betrifft die Verbindungsfestigkeit zwischen den einzelnen Planken.

Die ursprünglich für Laminatböden entwickelten Klick-Verbindungen unter Verwendung von Holzwerkstoff-Trägermaterial (meist HDF oder MDF) haben sich bei Milliarden von Quadratmetern dauerhaft bewährt.

Bei einem bedeutenden Anteil der mehrschichtig modularen Böden  (MMF-Böden) besteht aber nicht nur die Oberfläche aus elastischen Thermoplasten – also unter Wärmeeinwirkung verformbaren Kunststoffen –, auch die Trägerschichten weisen eine gewisse Elastizität auf. Im täglichen Einsatz muss die Verbindung der Planken an jeder Stelle standhalten.

Labortests simulieren die Ansprüche
Ziel des MMFA ist es, für Verleger wie Verwender langjährige Sicherheit im Umgang mit diesen Böden zu gewährleisten. Gemeinsam mit dem Institut für Holztechnologie Dresden (IHD) ­erarbeitete man als Auftakt das notwendige Grundlagenwissen, um bei diesen halbelastischen Böden die Qualität der Verbindungen verlässlich zu bewerten und weiterentwickeln zu können. Die erste Herausforderung war die Gestaltung eines anforderungs­gerechten Versuchsaufbaus.

Dieser orientiert sich an vergleich­baren Tests für Laminatfußböden gemäß ISO 24334 (Bestimmung der Ver­bindungsfestigkeit bei mechanisch zusammengefügten Laminatfußboden-Elementen). Eine Prüfmaschine zum Ermitteln der Verbindungsfestigkeit wird so eingestellt, dass die Klauen bzw. Klemmbacken die definiert montierten Prüfkörper mit einer Geschwindigkeit von 5 mm/min auseinander­ziehen. Die Verbindungsfestigkeit ­starrer Klick-Verbindungen etwa bei HDF-Trägern wird mit 0,5 mm/min geprüft, geschweißte Verbindungen bei voll­flächig zu verklebenden PVC-Bo­den­­belägen mit 100 mm/min. Parallele Testreihen zeigten nämlich, dass für halbstarre Klick-Verbindungen die eine Prüfgeschwindigkeit zu niedrig, aber die andere zu hoch war. Bei zu hoher Testgeschwindigkeit ist es unmöglich, die Fugenöffnung zu bestimmen und die Prüfgenauigkeit lässt nach. Daher erscheinen 5 mm/min als die optimale Versuchsgeschwindigkeit.

Klick-Verbindungen können sich unter Zugkräften öffnen, gut konstruiert aber auch wieder schließen, wenn die Zugkraft nachlässt. Deshalb wird die zur Öffnung der Fugen aufgewandte Zugkraft zweimal gemessen: einmal bei einer Fugenöffnung von 0,2 mm und dann beim Erreichen der maxi­malen Kraft, bei der die Verbindung auseinanderreißt. Nur so lässt sich ­einschätzen, ob die Verbindung der Planken bei normalem Gebrauch stabil ist und über lange Zeit hält.

Je 20 Prüfkörper von vier unterschiedlich aufgebauten Fußbodenbelägen wurden in acht verschiedenen Laboren der Testprozedur unterzogen. Die vier unterschiedlichen Materialien waren:

(1) 5 mm dicke Elemente mit Glasfaser­armierung in der Vinyl-Mittellage
(2) 4 mm dicke Elemente mit Vinyl-Mittel­lage ohne Glasfaserarmierung
(3) 4,5 mm dicke Elemente mit thermoplastischer Nicht-Vinyl-Mittellage
(4) 4,5 mm dicke Elemente mit Kom­posit-Kern.

Diese wurden auf 100 mm Länge und zweimal 110 mm Breite zugeschnitten sowie auf ein Raumklima von 22 bis 23 Grad Celsius bei 50 Prozent relativer Luftfeuchte konditioniert. Der Einbau der nach Herstellervorgaben zusammengefügten Prüfkörper im Testgerät ­hatte so zu erfolgen, dass keine ­Spannungskräfte entstehen durften. Danach wurde der externe Dehnungssensor angebracht. Um für alle Prüfmuster eine identische Ausgangslage zu fixieren, presste man eingangs die Prüfkörper mit 10 N leicht zusammen. Die Prüfvorgänge erfolgten dann sowohl an den Verbindungen der Längsseiten als auch an den Kopfseiten.

2015/2016 fand ein erster Ringversuch statt. Sieben Labore lieferten verwertbare Prüfergebnisse mitsamt einer statistisch fundierten Ausreißer-Korrektur (Dean-Dixon-Methode bei einem Signifikanzniveau von α = 0,1 bei den Einzelwerten). Pro Labor wurden zu den Prüfreihen die statistischen Variationskoeffizienten ermittelt, welche die ausreichende Kohärenz der Ergebnisse bestätigten.

Zukünftig eigene Testparameter
Zusammenfassend ziehen die Fach­leute aus dem Ringversuch die folgenden Schlüsse: Die Handhabung der Prüfmuster ist ähnlich wie bei der Laminatboden-Prüfung. Es ist technisch möglich, die jeweils aufgewendete Kraft bei 0,2 mm Fugenöffnung zu ­bestimmen. Die ausgewählte Test­methode gemäß ISO 24334 führt bei den verschieden aufgebauten Varianten zu plausiblen Ergebnissen. Hat die Verbindung zwischen den Elementen eine hohe Spielpassung, so ergeben sich bei den Prüfreihen vor allem für die auf­gewendeten Kräfte zum Er­reichen der Öffnung F 0,2 mm und bei erhöhten Testgeschwindigkeiten relativ große Standardabweichungen.

Für zukünftige Prüfmethoden entwickelte die technische Ad-hoc-Gruppe eine Reihe von Vorschlägen: MMF-(LVT-)Produkte sollten sinnvollerweise mit einer Testgeschwindigkeit von 5 mm/min am Messpunkt F 0,2 mm oder F 0,3 mm geprüft werden. Das Ermitteln von Fmax bei einer Fugenöffnung von ca. 0,5 bis 0,9 mm erscheint der Arbeitsgruppe als ungeeignete Option. Für schwimmend verlegte Produkte mit HDF-Kern gemäß EN 14085 (bzw. zukünftiger Standard ISO 20326) sollte der Test komplett nach ISO 24334
mit einer Testgeschwindigkeit von 0,5 mm/min und dem festgelegten Messpunkt einer Fugenöffnung von F 0,2 mm durchgeführt werden.

Diese Ergebnisse und die Vorstellung der einhergehenden Prüfmethoden bringen die Fachleute des MMFA in die CEN-Normungsarbeit ein (CEN/TC134/WG10/PG2). Zum weiteren Weg meint Dr. Theo Smet, Vorsitzender der Projektgruppe »Verriegelungsfestigkeit« und technischer Berater des MMFA: »Eine Ermittlung der maximalen Auszugsfestigkeiten ohne gleichzeitige Feststellung der vorhandenen Fugenöffnungen bietet nur eine geringe Aussagekraft zu Qualität und Langzeitverhalten dieser Böden. Das Ziel unserer Projektgruppe ist es, eine einheitliche Testmethode zur Bestimmung der ­Verbindungsfestigkeit zu entwickeln mit für jeden schwimmend verlegten Materialtyp geeigneten Testparametern. Diese sollen eine objektive und untereinander vergleichbare Bewertung ermöglichen und für die Verwender der Böden Klarheit bieten, was sie können und was nicht.«

Da eine zeitnahe Berücksichtigung der Testreihen-Ergebnisse für die Revision der Normen ISO 10582 und ISO 20326 momentan leider unwahrscheinlich ist, hat der MMFA Anfang Mai 2016 beschlossen, die Prüfergebnisse mit genauer Beschreibung der Versuchsdurchführung zeitnah zu veröffent­lichen. Damit soll Marktteilnehmern auch außerhalb des MMFA die Möglichkeit gegeben werden, diese Testreihe zu reproduzieren und sich in die Diskussion einzuklinken.