Ballspielplatte XT "Travertin"

Gummi ist ein Elastomer. Unter Last verformt es sich, nach der Entlastung ziehen die vernetzten Molekülketten das Material weitgehend in seine Ausgangsform zurück. Bei Bodenbelägen aus PU gebundenem Gummigranulat kommt die Struktur hinzu: Zwischen den Gummikörnern bleiben Poren, das elastische Bindemittel hält die Körner zusammen. Unter Belastung schließen sich vor allem die Poren, Körner und Bindemittel verformen sich zugleich. Mit zunehmender Verformung wird der Bodenbelag meist steifer, sein Widerstand wächst. Elastizität und innere Reibung bestimmen, wie der Bodenbelag Stöße, Schwingungen und Trittschall aufnimmt.

Stoßdämpfung: Trifft ein Körper auf den Bodenbelag, wird seine Bewegungsenergie im Verformungsweg aufgenommen. Ein Teil wird elastisch gespeichert und als Rückprall zurückgegeben, ein Teil durch innere Reibung in Wärme umgewandelt. Je länger der Bremsweg, desto geringer fallen die Kräfte aus, die auf den Körper und den Untergrund wirken. Bei leichten Lasten gibt der Bodenbelag wenig nach, erst harte Stöße nutzen den Federweg weitgehend aus. Eine größere Dicke des Bodenbelags verlängert diesen Weg. Bei Fallschutzplatten wird die Wirkung als kritische Fallhöhe nach DIN EN 1177 geprüft.

Schwingungsdämpfung: Gummi ist viskoelastisch, es verbindet federndes mit zähflüssigem Verhalten. Bei wechselnder Belastung, etwa durch abgesetzte Gewichte, laufende Geräte oder Maschinen, folgt die Verformung der Kraft mit Verzögerung. Die Arbeit, die dabei verrichtet wird, geht durch innere Reibung als Wärme verloren. Der Bodenbelag wirkt als Feder und Dämpfer zugleich. Oberhalb der Eigenfrequenz des Systems aus Masse und Bodenbelag entkoppelt er die Schwingungsquelle vom Untergrund und schwächt die weitergeleiteten Vibrationen und Erschütterungen. Wie viel davon ankommt, hängt von der Frequenz der Anregung, der bewegten Masse und der dynamischen Steifigkeit des Bodenbelags ab.

Trittschalldämmung: Trittschall ist Körperschall. Beim Gehen, Springen oder Absetzen von Gegenständen wird ein Stoß in den Untergrund eingeleitet, der sich in Decke und Wänden ausbreitet und in anderen Räumen als Geräusch hörbar wird. Ein elastischer Bodenbelag setzt diesem Weg eine nachgiebige Schicht entgegen: Die Kraftspitze wird zeitlich gestreckt und dadurch kleiner, ein Teil der Energie wird bereits im Bodenbelag in Wärme umgewandelt. Wie viel Körperschall in das Bauwerk gelangt, hängt von der dynamischen Steifigkeit und der Dicke des Bodenbelags sowie vom Untergrund ab.

Wie stark ein Formteil aus Gummigranulat dämpft, ergibt sich aus Dichte und Porenanteil der Platte, aus Korngröße und Kornform des Granulats, aus dem Anteil des PU-Bindemittels und aus der Dicke. In der Regel verformt sich eine dichte, feinkörnige Platte weniger und dämpft schwächer, eine offenporige, gröbere oder dickere Platte stärker. Die Skala reicht von 1 (spürbare Dämpfung) bis 5 (sehr hohe Dämpfung) und beruht auf Vergleichsmessungen an WARCO-Produkten. Ob ein Produkt für einen bestimmten Einsatz passt, lässt sich am besten mit einer Musterplatte vor Ort beurteilen.

Ob ein Schuh auf einem Bodenbelag Halt findet, entscheidet die Reibung zwischen Sohle und Oberfläche. Beim Antreten und Stehen wirkt die Haftreibung, beim Rutschen die Gleitreibung. Der Gleitreibungskoeffizient gibt an, welche Kraft parallel zur Fläche nötig ist, um einen Körper in Bewegung zu halten, bezogen auf die Kraft, mit der er auf die Fläche drückt. Bei Gummi setzt sich diese Reibung aus zwei Anteilen zusammen. Der Adhäsionsanteil entsteht aus dem engen Kontakt zwischen der elastischen Oberfläche des Bodenbelags und der Sohle, der Verformungsanteil daraus, dass der Gummi unter dem gleitenden Körper verformt wird und dabei durch innere Reibung Energie aufnimmt. Wie groß die beiden Anteile ausfallen, hängt von der Rauheit beider Oberflächen, der Steifigkeit des Gummis, der Auflast, der Gleitgeschwindigkeit und der Temperatur ab. Ein elastischer Werkstoff schmiegt sich an die Sohle an und stellt so meist eine größere wirkliche Kontaktfläche her als ein starrer.

Die Norm DIN EN 14041 legt für elastische Bodenbeläge die Klasse DS fest: Unter trockenen, sauberen Bedingungen muss der Gleitreibungskoeffizient mindestens 0,30 betragen. Gemessen wird er nach DIN EN 13893 mit einem genormten Gleitkörper, der mit festgelegter Auflast und Geschwindigkeit über den Bodenbelag gezogen wird. Aufgezeichnet wird die dafür nötige Kraft. Der Wert ist ein Vergleichswert unter gleichen Bedingungen, keine Messung an einer bestimmten Schuhsohle, und er beschreibt den trockenen Zustand. Nässe, Staub oder ein Film aus Schmutz legen sich als Trennschicht zwischen Sohle und Oberfläche und mindern vor allem den Adhäsionsanteil.

Die Skala reicht von 1 bis 5. Skalenwert 1 entspricht einem Gleitreibungskoeffizienten von 0,30 und damit der Mindestanforderung der Klasse DS, Skalenwert 5 einem Wert von 0,60, also dem Doppelten. Die Einstufung beruht auf Prüfungen an repräsentativen Platten, deren Ergebnisse interpoliert wurden.

Bei Gummigranulat bestimmen Dichte, Korngröße und Art des Granulats die Oberfläche. Bei WARCO-Produkten zeigt sich: Ein höherer Pressdruck in der Fertigung ergibt eine dichtere, glattere Oberfläche und damit eine geringere Gleitreibung. Grobes oder faseriges Granulat und eine offenere Porenstruktur machen die Oberfläche rauer, der Gleitkörper gleitet über die einzelnen Körner hinweg. Je höher der Skalenwert, desto deutlicher sind die einzelnen Gummikörner zu spüren.

Neue Bodenbeläge brauchen oft eine Einlaufphase, bis sie ihre endgültige Gleitreibung erreichen: Rückstände von Trennmitteln aus der Herstellung verschwinden erst durch Nutzung und Reinigung. Auch später hängt die Gleitreibung vom Pflegezustand ab. Schmutz und Rückstände setzen sie herab, regelmäßige Reinigung erhält sie.

Die Abriebfestigkeit beschreibt, wie gut ein Bodenbelag dem Materialverlust durch reibende und schleifende Beanspruchung widersteht, etwa durch Schuhsohlen, Räder sowie Sand und Schmutz, die unter Last über die Oberfläche bewegt werden. Gummi verschleißt dabei anders als ein harter Werkstoff. Weil die Oberfläche elastisch nachgibt, wird sie unter dem gleitenden Körper örtlich gedehnt, geschert und wieder entlastet. Diese ständig wechselnden Spannungen ermüden den Gummi mit der Zeit, es bilden sich feine Risse, und kleine Partikel lösen sich aus der Oberfläche. Bei Bodenbelägen aus PU gebundenem Gummigranulat kommt der Verbund hinzu: Das Bindemittel muss jedes einzelne Korn so halten, dass unter der Reibbeanspruchung nicht ganze Körner aus der Oberfläche gerissen werden. Abriebfestigkeit ist deshalb eine Eigenschaft des ganzen Systems aus Kautschuk, Korngröße und Kornform, Bindemittelanteil und dessen Aushärtung, Haftung zwischen Korn und Bindemittel sowie Verdichtung, nicht des Gummis allein.

Geprüft wird nach BS 7188 mit einem Taber Abraser. Zwei genormte Reibräder laufen mit festgelegter Anpresskraft und Drehzahl über eine bestimmte Zahl von Umdrehungen auf der Probe. Die Probe wird vor und nach jedem Prüfabschnitt gewogen, der Massenverlust ist das Maß für den Abrieb. Aus den in der Norm festgelegten Prüfabschnitten werden Abriebindex und Abriebverhältnis berechnet. So zeigt sich nicht nur, wie viel Material im ersten Abschnitt verloren geht, sondern auch, ob der Abrieb mit fortschreitender Beanspruchung abnimmt, gleich bleibt oder zunimmt.

Die Skala reicht von 1 bis 5. Skalenwert 1 bedeutet, dass die Anforderungen nach BS 7188 erfüllt sind. Die Stufen 2 bis 4 stehen für eine gute, hohe und sehr hohe Abriebfestigkeit, Stufe 5 ist die höchste Stufe der Skala. Die Einstufung beruht auf Prüfungen an repräsentativen Produkten, deren Ergebnisse interpoliert wurden. Im Gebrauch zeigt sich ein hoher Skalenwert daran, dass die Oberfläche unter Fußverkehr, Rollen und Sandeintrag lange ihre Körnung und ihr Oberflächenbild behält.

Die Wasserdurchlässigkeit gibt an, wie viel Wasser in einen porösen Bodenbelag eindringt und durch ihn versickert. Bei Bodenbelägen aus PU gebundenem Gummigranulat fließt das Wasser nicht durch den Gummi selbst, denn der ist wasserdicht, sondern durch die offenen, miteinander verbundenen Poren zwischen den Körnern. Das Wasser folgt dabei der Schwerkraft. Wie viel Wasser durchkommt, hängt vom Anteil der offenen Poren, von ihrer Größe und davon ab, ob sie durchgehend verbunden sind. Grobes Granulat und ein geringer Pressdruck in der Fertigung führen zu großen, offenen Kanälen, feines Granulat und hoher Pressdruck engen die Poren ein, bis hin zu einer praktisch dichten Platte.

Gemessen wird die Wasserdurchlässigkeit nach DIN EN 12616 als Infiltrationsrate: die Wassermenge, die unter festgelegten Prüfbedingungen innerhalb einer Stunde durch den Bodenbelag dringt, angegeben in mm/h. 1 mm/h entspricht 1 Liter je Quadratmeter und Stunde. Zur Einordnung: Selbst ein heftiger Regenschauer bringt nur einen Bruchteil der Wassermenge, die ein Bodenbelag mit hohem Skalenwert in derselben Zeit durchlässt.

Die Skala reicht von 1 bis 5. Skalenwert 1 steht für eine Infiltrationsrate von etwa 0 mm/h, der Bodenbelag ist also praktisch wasserundurchlässig. Skalenwert 5 steht für etwa 1.000 mm/h, rund 1.000 Liter je Quadratmeter und Stunde. Die Einstufung beruht auf Prüfungen an repräsentativen Platten, deren Ergebnisse auf das jeweilige Produkt interpoliert wurden.

Die Platte ist nur ein Glied in der Kette. Bei den Skalenwerten 3 bis 5 sickert Regenwasser durch den Plattenbelag, sofern auch Bettung und Unterbau es aufnehmen und ableiten können. Auf einem dichten Untergrund staut sich das Wasser unter den Platten. Dann braucht die Fläche ein Gefälle, das das Wasser zu einer Entwässerung führt, etwa zu einer Rinne oder einem Ablauf. Bodenbeläge mit den Skalenwerten 1 und 2 sind nur für Innenräume und überdachte Flächen gedacht.

Mit der Zeit kann die Wasserdurchlässigkeit nachlassen, wenn sich die Poren zusetzen, etwa durch eingetragenen Sand, Laub und Feinstaub oder bei Stallmatten durch unzureichende Reinigung. Reinigung mit Wasser hält die Poren offen.

Rutschhemmung beschreibt, wie sicher ein Bodenbelag mit Schuhen begangen werden kann, auch wenn er nass oder verschmutzt ist. Physikalisch geht es um die Reibung zwischen Sohle und Oberfläche: Beim Gehen wird die Sohle in jedem Schritt schräg aufgesetzt und wieder abgestoßen, und nur wenn die Reibung die dabei entstehende Schubkraft aufnimmt, bleibt der Fuß stehen. Ein Flüssigkeitsfilm zwischen Sohle und Oberfläche mindert die Reibung, weil er den engen Kontakt beider Flächen unterbricht. Eine raue, offene Oberfläche wirkt dem entgegen: Die Rauheit verdrängt den Film an den Kontaktstellen, und die Flüssigkeit kann in offene Poren ausweichen.

DIN EN 16165 regelt europaweit einheitlich, wie die Rutschhemmung von Bodenbelägen bestimmt wird, für das Begehen mit Schuhen und barfuß. In Deutschland hat sie die DIN 51130 abgelöst, die bekannten Bewertungsgruppen R9 bis R13 gelten weiter. Beim Verfahren mit der schiefen Ebene begeht eine geschulte Prüfperson den mit Öl als genormter Prüfflüssigkeit benetzten Bodenbelag, während die Neigung schrittweise zunimmt. Der Winkel, bei dem sie die Begehbarkeit gerade noch akzeptiert, ist der Akzeptanzwinkel. Er ist ein Maß für die Reibung auf der benetzten Oberfläche: Auf einer geneigten Fläche muss die Haftreibung mindestens den Hangabtrieb ausgleichen, und der wächst mit dem Winkel. Zur Bewertungsgruppe R10 gehören mittlere Akzeptanzwinkel über 10° bis einschließlich 19°.

WARCO-Bodenbeläge sind in der Regel der Bewertungsgruppe R10 zugeordnet. Innerhalb dieser Gruppe beschreibt eine Skala von 1 bis 5 den mittleren Akzeptanzwinkel: Skalenwert 1 steht für etwa 12°, Skalenwert 5 für etwa 17°. Die Einstufung beruht auf Prüfungen an repräsentativen Musterplatten, die noch nach DIN 51130 durchgeführt und auf das jeweilige Produkt interpoliert wurden. Die Rutschhemmung ergänzt die Gleitreibung der Klasse DS nach DIN EN 14041, ohne mit ihr vergleichbar zu sein: Dort wird trocken und mit einem Normgleiter gemessen, hier mit Öl benetzt und mit einem gehenden Menschen.

Dichte, Korngröße und Struktur des Granulats bestimmen die Oberfläche: Ein höherer Pressdruck in der Fertigung macht sie glatter, gröberes Granulat rauer und offener. Neue Bodenbeläge brauchen oft eine Einlaufphase, weil Trennmittelreste aus der Herstellung erst durch Nutzung und Reinigung verschwinden. Regelmäßige Reinigung erhält die Rutschhemmung, Schmutz und Ablagerungen setzen sie herab.

Wärme wandert auf drei Wegen: durch Leitung im Material, durch Strömung in Luft oder Wasser und durch Strahlung. Für einen Bodenbelag zählt vor allem die Leitung, und sie wird durch die Wärmeleitfähigkeit beschrieben. Die Wärmeleitfähigkeit wird in W/(m·K) angegeben. Sie beschreibt, welche Wärmemenge je Sekunde durch einen Quadratmeter eines ein Meter dicken Materials fließt, wenn der Temperaturunterschied zwischen beiden Seiten ein Kelvin beträgt. Je niedriger der Wert, desto schlechter leitet das Material die Wärme und desto besser dämmt es.

Massiver Gummi hat eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,13 bis 0,18 W/(m·K). Ruhende Luft leitet mit etwa 0,026 W/(m·K) deutlich schlechter. Platten aus PU gebundenem Gummigranulat enthalten Poren, in denen Luft eingeschlossen ist, und leiten deshalb weniger Wärme als massiver Gummi. Je geringer die Dichte und je mehr Poren, desto niedriger ist in der Regel die Wärmeleitfähigkeit. Feuchte in den Poren hebt sie wieder an. Bei WARCO liegen die Werte je nach Dichte und Struktur zwischen etwa 0,07 und 0,14 W/(m·K).

Wie stark ein Bodenbelag insgesamt dämmt, hängt neben der Wärmeleitfähigkeit von seiner Dicke ab: Der Wärmedurchlasswiderstand ist Dicke geteilt durch Wärmeleitfähigkeit, eine doppelt so dicke Platte dämmt also doppelt so gut. Eine strukturierte Unterseite mit Drainagekanälen oder Noppen hält zusätzlich eine Luftschicht unter der Platte, die den Wärmestrom zum Untergrund weiter bremsen kann. Das gilt, solange die Luft dort ruht und trocken bleibt. An den Auflagepunkten und in durchströmten Kanälen ist die Wirkung geringer.

Die Skala reicht von 1 bis 5. Skalenwert 1 steht für etwa 0,14 W/(m·K), Skalenwert 5 für etwa 0,07 W/(m·K). Die Werte beruhen auf Messungen an repräsentativen Mustern, die auf das jeweilige Produkt interpoliert wurden. Zum Vergleich: Dämmstoffe wie extrudiertes Polystyrol (XPS) oder Mineralwolle erreichen etwa 0,03 W/(m·K).

Verträgt Frost und gefrierendes Porenwasser, ohne zu platzen, zu reißen oder zu brechen.