Brevet FR2962544A1 — publié le 20120113

Banc d'usure d'un revêtement de sol, en particulier le gazon synthétique, combinant des effets de compactage et d'abrasion. Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la fabrication des équipements de tests et d'essais de sols sportifs. Plus précisément, l'invention concerne un banc d'usure d'un revêtement de sol destiné en particulier, et non exclusivement, à simuler une usure d'un gazon synthétique. Pour rappel, un gazon synthétique est constitué d'un tapis synthétique qui peut être, ou non, « rempli » de granulats de nature variables déposés entre les poils du tapis. Dans le domaine de l'invention, les bancs d'usure sont destinés à simuler en laboratoire l'usure accélérée des revêtements de sol (et notamment de gazon synthétique) afin d'obtenir en un laps de temps réduit un état représentatif de leur usure sur une durée de plusieurs années. Les résultats de ces simulations sont utilisés par les concepteurs et fabricants de revêtements de sol, afin d'optimiser les caractéristiques de ces revêtements, en particulier s'agissant de leur résistance au fil du temps. Initialement, pour la pratique du sport sur des terrains synthétiques, et en particulier pour le football, les chaussures utilisées avaient des semelles utilisant des crampons ayant une forme essentiellement cylindrique. Les bancs d'usure qui ont pour vocation de tenter de reproduire la réalité du terrain, étaient donc conçus en conséquence. Généralement, ces bancs d'usure mettaient en oeuvre un voire deux rouleaux pourvus de crampons cylindriques, entraînés en rotation contre le revêtement de sol, et qui avaient pour objectif de reproduire deux effets : - un tassement du revêtement de sol ; - un dérapage forcé, exerçant un effet de dérangement du produit sur une certaine épaisseur correspondant à la hauteur des crampons. Au cours des années, la pratique du sport sur terrain synthétique a évolué. En particulier pour la pratique du football, les chaussures utilisées ont désormais des semelles : - soit plates, notamment en utilisation scolaire ; - soit pourvues de crampons de type barrette, en particulier dans le cadre du sport de compétition. L'usure observée sur le terrain ne correspond donc plus à l'usure observée avec les chaussures initialement utilisées sur les terrains de sports synthétiques. Il en résulte que les bancs d'usure ne sont plus adaptés, en ce sens qu'ils ne reproduisent pas l'usure proche de la réalité. Il existe donc un besoin d'amélioration des performances des bancs d'usure de revêtement de sol sportif. L'invention s'inscrit notamment dans cette approche. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer un banc d'usure d'un revêtement de sol, en particulier le gazon synthétique, qui simule une usure au plus proche des effets de la pratique réelle actuelle. L'invention a également pour objectif de proposer une méthode de fonctionnement optimisé pour un tel banc d'usure. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un banc d'usure d'un revêtement de sol, en particulier de gazon synthétique, comprenant un chariot mobile en translation selon un mouvement de va-et-vient au-dessus d'un échantillon de revêtement de sol, ledit chariot portant un outil de compactage et un outil d'abrasion dudit échantillon prenant la forme d'une plaque vibrante. Ainsi, un banc d'usure selon l'invention combine les effets de deux principes d'usure qui sont en lien avec les deux types de chaussures actuellement utilisées (semelles plates ou semelles pourvues de crampons de type barrette), à savoir : le piétinement (sans dérapage), engendrant une action de compactage et un poinçonnement du matériau testé ; une abrasion, qui assure une usure par frottement uniforme du matériau testé, ceci à l'interface superficielle du matériau (et non en profondeur, comme c'est le cas avec les crampons antérieurs). Les deux principes d'usure sont donc obtenus par la mise en oeuvre de deux outils distincts, installés solidairement sur un chariot qui réalise des mouvements de va-et-vient sur l'échantillon à tester. Ces mouvements de va-et-vient impliquent une usure uniforme du matériau à tester. Selon une solution avantageuse, ledit outil de compactage prend la forme d'un rouleau monté libre en rotation autour d'un axe horizontal perpendiculaire au mouvement de va-et-vient. La mise en rotation du rouleau, et l'effet de compactage correspondant sur le revêtement de sol, sont donc obtenus par la simple translation du chariot (le rouleau étant en contact avec le revêtement de sol attesté). C'est donc le déplacement du chariot qui provoque la rotation du rouleau ; en d'autres termes, il n'est pas nécessaire de prévoir de moyens de motorisation spécifiques au rouleau de compactage. Préférentiellement, ledit rouleau est monté coulissant verticalement sur ledit chariot. De cette façon, l'effet de compactage du rouleau peut être maintenu constant quelque soit l'état compacté du revêtement de sol, en particulier s'agissant d'un gazon synthétique dont l'épaisseur va diminuer au fur et à mesure de son compactage. Avantageusement, ledit rouleau est revêtu de crampons, présentant préférentiellement une section transversale et une section longitudinale tronconiques. On reproduit ainsi fidèlement l'effet de compactage, en surface et en profondeur, des crampons de type barrette dont sont pourvues les semelles des chaussures actuellement utilisées pour la pratique du football sur gazon synthétique. L'effet obtenu consiste essentiellement en un tassement ponctuel du revêtement testé. Dans le cas du gazon synthétique rempli, le matériau du remplissage subit un tassement significativement plus élevé qu'avec les crampons cylindriques dérapant de l'art antérieur. De plus, les fibres du gazon sont constamment dérangées en profondeur. Selon une solution préférée, lesdits crampons s'étendent à partir de la surface d'un cylindre et comprennent une base présentant un axe longitudinal, lesdits crampons étant régulièrement répartis selon une disposition dans laquelle ledit axe longitudinal est aligné sur quatre directions : - parallèlement aux génératrices du cylindre ; - perpendiculairement aux génératrices du cylindre ; - à + 60° des génératrices du cylindre ; - à - 60° des génératrices du cylindre. Avantageusement, les crampons sont disposés à la surface du cylindre du rouleau selon un agencement précis : la disposition des crampons est réalisée de telle sorte que leurs empreintes successives sur le revêtement de sol à tester ne viennent jamais se superposer à celles des crampons qui les précèdent. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite plaque vibrante est apte à être animée d'un mouvement de translation circulaire. Tout d'abord, on note que la mise en oeuvre d'un outil d'abrasion sous la forme d'une plaque vibrante a pour effet, dans le cas du gazon synthétique, de produire un frottement et un effet d'abrasion sur la partie supérieure des fibres du gazon qui est libre de se coucher. En outre, les mouvements de translation circulaire successifs de la plaque vibrante ont pour effet que chaque point du revêtement de sol testé est frotté dans toutes les directions, avec une ampleur et une vitesse égale. Avantageusement, ladite plaque vibrante est montée coulissante verticalement sur ledit chariot. De façon similaire à l'outil de compactage, la plaque vibrante produit un effort de frottement constant quelque soit la hauteur (en l'occurrence l'épaisseur) du revêtement de sol, dont l'épaisseur peut diminuer au fur et à mesure de l'effet du compactage et de l'abrasion. Selon un mode de réalisation préférentielle, ledit rouleau et ladite plaque vibrante sont libres de coulisser verticalement sur ledit chariot. De cette façon, les deux outils s'adaptent à l'épaisseur du revêtement de sol, ceci sous le simple effet de leurs poids. L'invention vise également à proposer une utilisation d'un banc d'usure telle que décrit précédemment, dans lequel le banc comprend un rouleau monté libre en rotation autour d'un axe horizontal perpendiculaire au mouvement de va- et-vient et dans lequel la plaque vibrante est apte à être animée d'un mouvement de translation circulaire, avec les paramètres de fonctionnement suivants : - vitesse de va-et-vient du chariot : 0,15 m/s ± 0,05 m/s ; - vitesse de rotation de la plaque vibrante : 9 tr/s à ± 1 tris ; - nombre de translations circulaires de la plaque vibrante à chaque passage du chariot : 4,5 ± 0,5. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un banc d'usure selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessous du chariot d'un banc d'usure selon l'invention ; - la figure 3 est une vue d'un outil de compactage d'un banc d'usure selon l'invention ; - les figures 4 à 7 sont des vues d'un crampon d'un outil de compactage d'un banc d'usure selon l'invention, respectivement vue en perspective, de face, de côté et de dessus ; - la figure 8 est une représentation schématique d'une implantation de crampons sur un outil de compactage d'un banc d'usure selon l'invention. Tel qu'indiqué précédemment, le principe de l'invention réside dans le fait de proposer un banc d'usure associant l'effet de deux outils : l'un de compactage et l'autre d'abrasion. En référence aux figures 1 et 2, un banc d'usure d'un revêtement de sol, en particulier de gazon synthétique, comprend : - un chariot 1 pourvu de quatre roues 10, dont au moins un train de roues moteur de façon à rendre le chariot mobile en translation selon un mouvement de va-et-vient tel qu'indiqué par les flèches F1 et F2 ; - un outil de compactage 2 porté par le chariot 1 ; un outil d'abrasion prenant la forme d'une plaque vibrante, portée par le chariot 1. Le banc d'usure comprend un espace de réception d'un échantillon E de revêtement de sol, sous forme d'une bande, le long de laquelle le chariot 1 va et vient. Préférentiellement, le banc d'usure est directement posé au sol et sera équipé en outre d'un chariot de remplissage, destiné à « remplir », dans le cas d'un échantillon de revêtement de sol formé par du gazon synthétique, la surface de gazon, ceci en déposant plusieurs couches de matériau fluent à l'intérieur du gazon synthétique. Ce matériau pourra, par exemple, être une couche de sable d'environ 10 mm déposé au fond de la moquette, puis d'une couche de granulats de caoutchouc déposé par-dessus le lit de sable. Ces opérations de dépôt de matériaux sont réalisées de façon à déposer les couches uniformément tout en conservant la fibre du tapis synthétique droite. Il est à noter que, une fois le remplissage terminé, seuls quelques millimètres de fibres dépassent de la surface (par exemple entre 10 mm et 15 mm) comme pour simuler un gazon fraîchement coupé. L'outil de compactage prend la forme d'un rouleau monté libre en rotation autour d'un axe horizontal 20, perpendiculaire à la direction de translation en va-et-vient illustré par les flèches F1 et F2. L'axe 20 du rouleau est monté sur le chariot 1 de façon à pouvoir coulisser verticalement. Plus précisément, l'axe 20 du rouleau est monté, par tous moyens appropriés, libre de coulisser verticalement sur le chariot. Ainsi, sous l'effet de son propre poids, le rouleau vient au contact de l'échantillon de revêtement de sol (le diamètre du rouleau étant bien entendu adapté en conséquence), l'appui du rouleau sur le revêtement étant suffisant pour que la mise en translation du chariot 1 entraîne la rotation du rouleau sur le revêtement. A titre indicatif, le poids linéaire de l'outil de compactage est de 100kg/m ± 10kg/m. Le rouleau est donc entraîné selon un roulement simple, sans dérapage. En référence aux figures 3 à 7, l'outil de compactage est un rouleau comprenant un corps cylindrique 200 à partir duquel s'étend une pluralité de crampons 21. Tel que cela apparaît sur les figures 3 à 7, les crampons 21 présentent les caractéristiques suivantes : - ils présentent une section transversale 211 tronconique ; - ils présentent une section longitudinale 210 tronconique. De plus, ils présentent une forme représentative de celle des crampons rencontrés sur les chaussures modernes de football, ceci avec les caractéristiques dimensionnelles suivantes : - section à la base rectangulaire de 25 mm x 10 mm ; - hauteur : 15 mm ; - section d'extrémité rectangulaire de 10 mm x 5 mm. De plus, chacune des arêtes 212, 213 des troncs de cône est pourvue de congés, de rayons de 2 mm. Par ailleurs, le rouleau est revêtu des crampons 21 avec une disposition particulière des crampons. En effet, les crampons s'étendent à partir de la surface du cylindre 200 de façon régulièrement répartie de telle sorte que l'axe longitudinal X de la base des crampons soit alternativement orienté : - parallèlement à la direction G des génératrices du cylindre ; - selon une direction D 1 perpendiculaire à la direction G des génératrices du cylindre ; selon une direction D2 formant un angle de - 60° avec la direction G des génératrices du cylindre ; - selon une direction D3 formant un angle de + 60° avec la direction G des génératrices du cylindre. La disposition des crampons est en outre réalisée de manière à ce que leurs empreintes successives sur le matériau à tester ne viennent jamais se superposer à celles des crampons qui les précèdent. Selon le mode de réalisation illustré par la figure 8, cette disposition prévoit que : - les crampons qui s'étendent parallèlement à la direction G des génératrices sont bordés sur leur longueur par deux crampons s'étendant selon une direction perpendiculaire à la direction G des génératrices, mais de façon non alignés entre eux ; - de part et d'autre des crampons s'étendant selon une direction D1 perpendiculaire à la direction G des génératrices, s'étend d'une part un crampon s'étendant selon la direction D2 et, d'autre part, un crampon s'étendant selon la direction D3 ; - les crampons s'étendant selon la direction Dl sont intercalés entre deux crampons s'étendant selon la direction G des génératrices ; - les crampons s'étendant selon la direction D2 forment un zig-zag régulier avec les crampons s'étendant selon la direction D3. L'outil d'abrasion prend quant à lui la forme d'une plaque vibrante apte à être animée d'un mouvement de translation circulaire. Pour ce faire, l'outil d'abrasion comprend une plaque solidaire d'un axe monté sur un système d'excentrique de façon connue en soi. La plaque vibrante est revêtue d'un matériau abrasif, montée de façon amovible sur la plaque en vue de son remplacement en cas de besoin. Le matériau abrasif vient frotter contre l'extrémité supérieure des fibres du gazon synthétique. Le mouvement de translation circulaire de la plaque vibrante permet à chaque point du matériau abrasif de décrire un mouvement circulaire. Ceci combiné à la translation du chariot sur lequel l'outil d'abrasion est installé, il en résulte que chaque point du matériau abrasif décrit une cycloïde sur la surface du matériau à tester. Le matériau abrasif peut par exemple être une feuille de matière synthétique dure, texturée et résistante à l'usure. En outre, la plaque vibrante est montée de façon coulissante verticalement sur le chariot, ceci de telle sorte que la plaque puisse coulisser librement. Ainsi, l'outil d'abrasion applique une pression uniforme et constante sur le gazon synthétique. L'outil abrasion est en outre conçu de telle sorte que : - le diamètre de la rotation décrite par tout point (donc dissocié du mouvement de translation du chariot) est de 20 mm ; - la pression exercée par l'outil d'abrasion est de 30 kg/m2 ± 5 g/cm2 20 sur le matériau à tester. Un tel outil d'abrasion animé d'un mouvement de translation circulaire est une solution préférentielle. Toutefois, des solutions alternatives peuvent être envisagées, en mettant en oeuvre un disque, un cylindre, des vibrations linéaires 25 A titre indicatif, un fonctionnement optimal d'un banc d'usure tel que décrit précédemment peut être obtenu avec les paramètres suivants : - vitesse de translation du chariot portant l'outil de compactage des outils d'abrasion : 0,15 m/s ± 0,05 m/s ; - cylindre tournant librement sur son axe et travaillant sans mouvement 30 de dérapage ; - la vitesse du mouvement de vibration de l'outil de vibration est de 9 tr/s ± 1 tr/s de manière à obtenir 4,5 ± 0,5 (ou plus généralement entre trois et dix) translations circulaires lors de chaque passage du chariot ; - le matériau abrasif génère un coefficient de friction dynamique (rapport entre force horizontale de frottement et force verticale) de 0,25. Les surfaces du rouleau et de la plaque vibrante sont interchangeables de façon à : - être représentatives de différents types de chaussures ; - présenter des conditions d'usure constantes dans le temps. II ressort dans la description précédente qu'un banc d'usure selon l'invention est particulièrement adapté à tester un gazon synthétique. Un tel banc d'usure peut toutefois être utilisé pour différents revêtements de sol sportifs ou non, tel que par exemple des tapis de sol, ceci éventuellement avec une géométrie différente du rouleau de compactage et une pression d'abrasion également adaptée en conséquence. 11 REVENDICATIONS1. Banc d'usure d'un revêtement de sol, en particulier de gazon synthétique, comprenant un chariot mobile en translation selon un mouvement de va-et-vient au-dessus d'un échantillon de revêtement de sol, ledit chariot portant un outil de compactage et un outil d'abrasion dudit échantillon prenant la forme d'une plaque vibrante. 2. Banc d'usure selon la revendication 1, dans lequel ledit outil de compactage prend la forme d'un rouleau monté libre en rotation autour d'un axe horizontal perpendiculaire audit mouvement de va-et-vient. 3. Banc d'usure selon la revendication 2, dans lequel ledit rouleau est monté coulissant verticalement sur ledit chariot. 4. Banc d'usure selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel ledit rouleau est revêtu de crampons. 5. Banc d'usure selon la revendication 4, dans lequel lesdits crampons présentent une section transversale et une section longitudinale tronconique. 6. Banc d'usure selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel lesdits crampons s'étendent à partir de la surface d'un cylindre et comprennent une base présentant un axe longitudinal, lesdits crampons étant régulièrement répartis selon une disposition dans laquelle ledit axe longitudinal est aligné sur quatre directions : - parallèlement aux génératrices du cylindre ; - perpendiculairement aux génératrices du cylindre ; - à + 60 ° des génératrices du cylindre ; - à - 60° des génératrices du cylindre. 10. Banc d'usure selon la revendication 1, dans lequel ladite plaque vibrante est apte à être animée d'un mouvement de translation circulaire. 11. Banc d'usure selon la revendication 1, dans lequel ladite plaque vibrante est montée coulissante verticalement sur ledit chariot. 12. Banc d'usure selon les revendications 3 et 8, dans lequel ledit rouleau et 5ladite plaque vibrante sont libres de coulisser verticalement sur ledit chariot. 10. Utilisation d'un banc d'usure selon les revendications 2 et 7, avec les paramètres de fonctionnement suivants : - vitesse de va-et-vient du chariot : entre 0,10 et 0,20 m/s; - vitesse de rotation de la plaque vibrante : 9 tr/s à ± 1 tr/s; - 4,5 ± 0,5 translations circulaires de la plaque vibrante à chaque passage du chariot. 10