Brevet FR3049029A1 — publié le 20170922

L'invention concerne un dispositif antivibratoire tenant au feu, destiné à une application ferroviaire. L'application ferroviaire concerne notamment les trains, tramways ou métros. Le document EP 2 196 492 propose un dispositif antivibratoire tenant au feu, notamment destiné à une application ferroviaire, comportant deux armatures, une structure d'amortissement située entre les deux armatures et une couche barrière au feu recouvrant au moins partiellement la structure d'amortissement. La structure d'amortissement est réalisée en élastomère. La couche barrière au feu comporte un 10 agent de liaison, par exemple un élastomère, et un agent ignifugeant. Les normes applicables en termes de tenue au feu sont de plus en plus exigeantes, en particulier dans le domaine ferroviaire. Ainsi, dans le domaine ferroviaire, la norme EN 45545-2 (2013) fait désormais référence. Un objectif de l'invention est de proposer un dispositif antivibratoire 15 présentant une tenue au feu améliorée, notamment apte à répondre à la norme précitée. A cet effet, l'invention propose un dispositif antivibratoire destiné à une application ferroviaire, comprenant : - une première armature, 20 - une deuxième armature, - une structure d'amortissement des vibrations située entre les deux armatures, et - au moins une couche barrière au feu recouvrant au moins partiellement la structure d'amortissement ; caractérisé en ce que ladite au moins une couche barrière au feu est un élastomère à 25 base de polychloroprène comportant au moins un agent ignifugeant choisi parmi l'alumine trihydratée ou l'hydroxyde de magnésium. Le dispositif pourra également présenter l'une au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison - la base de polychloroprène représente entre 80 parts et 100 parts de l'élastomère 30 formant cette couche barrière eu feu, pour 100 parts de l'élastomère formant cette couche barrière au feu et, l'alumine trihydratée ou l'hydroxyde de magnésium représente entre 10 et 300 parts ; - la couche barrière au feu comporte un agent de vulcanisation choisi parmi : oxyde de zinc (ZnO), diarylparaphénylènediamine, oxyde de magnésium (MgO) ou réalisé à 35 partir d'un mélange de ceux-ci ; 3049029 2 - la couche barrière au feu comprend un agent d'adhésion entre la couche barrière au feu et fa structure d'amortissement à savoir le Triallylisocyanurate et/ou le peroxyde de dicumyle ; - le ou chaque agent d'adhésion représente au plus 20 parts ; 5 - la couche barrière au feu comporte au moins un agent de mise en oeuvre, par exemple du Bis(Pentabromophényl)éthane, de l'acide stéarique, de la paraffine chlorée ou un mélange de ceux-ci ; - la couche barrière au feu comporte au moins un agent de renforcement mécanique, par exemple du noir de carbone et/ou du trioxyde d'antimoine ; - fa couche barrière au feu présente une épaisseur d'au moins 0,5mm ; - la couche barrière au feu comprend au moins un autre élastomère, par exemple un élastomère permettant d'améliorer la mise en oeuvre, les propriétés mécaniques ou l'imperméabilité aux gaz du polychloroprène ; - la première armature forme une armature interne, la deuxième armature forme une 15 armature externe et, la structure d'amortissement des vibrations se présente sous la forme d'un lamifié couche d'élastomère/couche d'un matériau non élastomère plus rigide que l'élastomère, par exemple du métal, et comportant une première face fixée à l'armature interne, une deuxième face fixée à l'armature externe, une troisième face s'étendant entre l'armature interne et l'armature externe et une quatrième face, 20 opposée à la troisième face et s'étendant également entre l'armature interne et l'armature externe, lesdites troisième et quatrième faces étant donc des faces non fixées aux armatures interne et externe, la couche barrière au feu étant par ailleurs située sur l'une au moins des faces non liées aux armatures interne et externe. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et 25 caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de fa description qui suit et qui est faite au regard des figures annexées suivantes : - La figure 1 représente, selon une vue en coupe, un exemple de dispositif antivibratoire selon l'invention ; La figure 2 représente, selon une vue en perspective, le dispositif 30 antivibratoire de la figure 1. La description qui suit est fait en référence aux figures 1 et 2 annexées, lesquelles représentent un dispositif antivibratoire utilisé pour une application ferroviaire. En l'occurrence, il s'agit d'une suspension primaire destinée à être installée sur un bogie de train. 35 3049029 3 Pour autant, il convient de noter que la description qui suit pourrait tout aussi bien concerner, pour cette application ferroviaire, une suspension secondaire telle que celle qui est représentée dans le document EP 2 196 492, une articulation élastique, notamment de type pivot, tige élastique ou palier lisse (« bush » 5 ou « bush bearing » selon la terminologie anglo-saxonne) ou une roue élastique (tramway, métro). Le dispositif antivibratoire 100 selon l'invention comprend une première armature 10, une deuxième armature 20 et une structure 30 d'amortissement des vibrations située entre les deux armatures 10, 20. 10 Dans le cas d'espèce, la première armature 10 forme une armature interne et la deuxième armature 20 forme une armature externe et la structure 30 d'amortissement des vibrations se présente sous la forme d'un lamifié couche d'élastomère 301/couche d'un matériau non élastomère plus rigide 302 (en l'occurrence du métal) que l'élastomère s'étendant entre les deux armatures 10, 20. Plus précisément, dans le cas d'espèce, la structure 30 d'amortissement des vibrations comporte une première face 31 fixée à l'armature interne 10, une deuxième face 32 fixée à l'armature externe 20, une troisième face 33 s'étendant entre l'armature interne 10 et l'armature externe 20 et une quatrième face 34, opposée à la troisième face 33 et s'étendant également entre l'armature interne 10 et l'armature externe 20. On comprend que les faces 33, 34 ne sont fixées à aucune des armatures interne ou externe. Le dispositif antivibratoire 100 comprend également au moins une couche barrière au feu 40 recouvrant au moins partiellement la structure d'amortissement 30. Dans le cas d'espèce, la couche barrière au feu 40 recouvre la quatrième face 34 de la structure 30 d'amortissement des vibrations, qui est la surface destinée à être la plus exposée, en utilisation, un éventuel problème La couche barrière au feu 40 est un élastomère à base de polychioroprène comportant au moins un agent ignifugeant, en l'occurrence l'alumine trihydratée. L'épaisseur de la couche barrière au feu 40 sera avantageusement d'au moins 0,5mm, et typiquement d'environ 2mm. Avantageusement, cette épaisseur sera néanmoins comprise entre 0,5mm et quelques mm, notamment entre 0,5mm et 10mm ou entre 0,5mm et 5mm. Plus généralement, cette épaisseur pourra être comprise entre 0,5mm et plusieurs centimètres et notamment entre 0,5mm et 3cm. 35 Une valeur minimum de 0,5mm est en effet avantageuse pour maintenir un minimum de tenue mécanique de la couche barrière 40 au feu, notamment pendant la fabrication 3049029 4 du dispositif. Par ailleurs, il n'est pas aisé d'assurer, lors de cette fabrication, un calandrage adéquat d'une couche barrière au feu faisant moins de 0,5mm. La couche barrière 40 au feu n'intervient pas dans la fonction d'amortissement et donc antivibratoire du dispositif antivibratoire qui est assurée par la structure 5 d'amortissement 30. Le tableau 1 représente un exemple de composition chimique de la couche barrière au feu 40 susceptible d'être employée avec le dispositif antivibratoire 100 des figures 1 et 2, Catégorie Nature chimique Fonction Quantité (pce) Elastomère Polychloroprène Tenue 100 mécanique et au feu Plastifiant Bis(Pentabromophényl) éthane Mise en oeuvre 4 Acide stéarique Mise en oeuvre 1 Paraffine chlorée Mise en oeuvre 14 Charge Alumine trihydratée (surface Ignifugation 70 spécifique 15m2/g) Noir de carbone Renfort 18 mécanique Trioxyde d'antimoine Renfort mécanique 8 Agent de Oxyde de zinc Vulcanisation 5 vulcanisation Diarylparaphénylenediamine Vulcanisation 1,5 Oxyde de magnésium Vulcanisation 4 Agent Triallylisocyanurate (TAIC) Adhésion 2 d'adhésion Peroxyde de dicumyl Adhésion 5 10 Tableau 1 Le DupontTM Neopren GW est un exemple de polychloroprène susceptible d'être utilisé. L'Apyral® 200SM est un exemple d'alumine trihydratée avec une 15 surface spécifique de 15m2/g susceptible d'être utilisée. En effet, l'alumine trihydratée se présente, avant fabrication de la couche barrière au feu, sous forme de poudre. Il convient de noter qu'il existe plusieurs grades d'alumine trihydratée, ces grades se 3049029 5 différenciant les uns des autres par leurs surfaces spécifiques. Plus la surface spécifique est élevée et plus l'effet d'ignifugation est important. Dans le tableau 1, les quantités de chaque produit sont fournies en pce, à savoir en parts. Comme dans toute formulation d'élastomère, on définit tout 5 d'abord 100 parts d'élastomère, en l'occurrence, dans ce tableau 1, 100 parts de polychloroprène. Puis, on définit les autres parts en fonction de ces 100 parts d'élastomère. Les produits essentiels pour atteindre l'objectif de l'invention sont le polychloroprène (élastomère) et l'alumine trihydratée (A1203 - 3H20), ce dernier étant 10 un agent ignifugeant. Ainsi, outre la composition spécifique fournie dans le tableau 1, on pourra donc prévoir une couche barrière au feu 40 ne comportant que du polychloroprène et de l'alumine trihydratée (ATH), Dans ce cas, on prévoira, pour 100 parts (pce) de polychloroprène, entre 10 et 300 parts (pce) d'alumine trihydratée. 15 Si l'on prévoit une épaisseur de 0,5mm pour la couche barrière au feu 40, alors il convient avantageusement de prévoir, pour 100 parts de polychloroprène, au moins 200 parts d'alumine trihydratée. Cela permet d'assurer la tenue au feu, notamment selon la norme précitée. Lorsque l'épaisseur de la couche barrière 40 au feu augmente, on 20 peut envisager de prévoir, pour 100 parts de polychloroprène, moins de 200 parts (mais toujours plus de 10) d'alumine trihydratée pour assurer la tenue au feu, notamment selon la norme précitée. Par exemple, pour une épaisseur de la couche barrière 40 au feu de 1,5mm, il convient avantageusement de prévoir, pour 100 parts de polychloroprène, au moins 70 parts d'alumine trihydratée, Selon un autre exemple, 25 pour une épaisseur de la couche barrière 40 au feu de 10mm, il convient avantageusement de prévoir, toujours pour 100 parts de polychloroprène, au moins 20 parts d'alumine trihydratée. Enfin, selon encore un autre exemple, pour une épaisseur de 2cm voire plus de la couche barrière 40 au feu, on peut envisager, pour 100 parts de polychloroprène, 10 parts d'alumine trihydratée, 30 Il convient de noter que l'alumine trihydratée peut être remplacée par de l'hydroxyde de magnésium en tant qu'agent ignifugeant. Dans ce cas, la composition chimique de base de la couche barrière au feu 40 prévoit du polychloroprène et de l'hydroxyde de magnésium, selon des proportions (pce) identiques que celles du polychloroprène et de l'alumine trihydratée. Ainsi, on prévoira, pour 100 parts (pce) de polychloroprène, entre 10 et 300 parts (pce) d'hydroxyde de magnésium. Là également, en fonction de l'épaisseur de la couche barrière 40 au feu 3049029 6 augmente, la part minimum d'hydroxyde de magnésium, pour 100 parts (pce) de polychloroprène) est ajustable comme décrit précédemment pour l'alumine trihydratée, qualitativement et quantitativement. La composition de la couche barrière au feu 40 fournie au tableau 1 a 5 été testée conformément à la norme EN 45545-2, applicable au domaine ferroviaire. Cette norme propose différents tests à passer, les tests concernés étant dépendants notamment de la nature du dispositif antivibratoire (par exemple élastomère/métal ou non, masse d'élastomère) et de l'environnement d'utilisation (par exemple, selon que le train est un train couchette, un métro, etc...). 10 Le dispositif antivibratoire 100 représenté sur les figures 1 et 2 est en l'occurrence une pièce élastomère/métal. Dans ce cas, la norme indique qu'il convient de se référer aux critères R9, R22, R23 et/ou R24. Chaque critère propose une série de tests, chaque test devant être réalisé selon une norme ISO. Parmi ces différents critères, le plus difficile à atteindre est le critère 15 R9, lequel comporte deux tests à réaliser, le premier selon la norme ISO 5660-1 (allumabilité et débit calorifique avec détermination du MARRE à 25 kW/m2), le deuxième selon la norme ISO 5659-2 (opacité des fumées avec détermination de Ds(max) à 25kW/m2 avec flamme pilote plus, en même temps, la toxicité des fumées à 25 kW/m2 avec flamme pilote et détermination du CITG à 4mn et 8mn). 2 0 Par ailleurs, la prise en compte de l'environnement d'utilisation du dispositif antivibratoire est établi pour chaque critère et chaque test 150 concerné par ce critère, sur la base de valeurs limites plus ou moins difficiles à atteindre, selon une classification HL1 (la moins contraignante) à HL3 (la plus contraignante : notamment train couchette ou métro, lequel évolue en tunnel). 2 5 C'est pourquoi la composition du tableau 1 a été testée selon le critère R9 de la norme EN 45545-2, critère qui est le plus difficile à atteindre pour un dispositif antivibratoire tel que celui qui est représenté sur les figures 1 et 2. Pour respecter la norme selon ce critère R9, il convient d'effectuer les différents tests sur une plaque en élastomère d'épaisseur de 20mm, faisant 30 100mm*100m (Test 1 du tableau 2) ou 75mm*75mm (test 2 du tableau 2) dans les autres dimensions, et dont la composition est celle qui est destinée à former la structure d'amortissement 30 des vibrations. Un bardage est ajoutée en surface de la plaque, ce bardage étant destiné à représenter la couche barrière au feu 40. Pour plus de précisions sur la mise en oeuvre des différents tests, on 3 5 pourra se référer à la norme EN 45545-2. 3049029 7 Le tableau 2 ci-dessous fournit, pour les différents tests du critère R9, les résultats obtenus pour une « référence I » (plaque en caoutchouc naturel d'épaisseur 20mm, sans bardage anti-feu), une « référence H » (plaque en caoutchouc naturel d'épaisseur 18mm, avec bardage dont la composition est celle du tableau 1 5 mais sans alumine trihydratée, en épaisseur 2mm) et les résultats obtenus pour « invention » (plaque en caoutchouc naturel d'épaisseur de 18mm avec bardage dont la composition est celle du tableau 1, en épaisseur 2mm). Pour la « référence I », la « référence 11 » et pour l' « invention », les plaques présentent des dimensions identiques dans les directions autres que celles de 10 l'épaisseur. Le tableau 2 rappelle également ce qu'il convient d'atteindre selon le critère R9 (le plus difficile à atteindre parmi les critères R9, R22, R23 et R24), sous-critère HL2 (contrainte moyenne parmi les sous-critères HL1, HL2 et HL3, mais qui couvre généralement plus de 90% du marché). Test 1 : ISO 5660-1 Test 2 : ISO 5659-2 MAHRE (kW/m2) Ds(max) ITCG (toxicité) critère R9, HL2 REVENDICATIONS1. Dispositif antivibratoire (100) destiné à une application ferroviaire, comprenant : - une première armature (10), - une deuxième armature (20), - une structure (30) d'amortissement des vibrations située entre les deux armatures (10, 20), et - au moins une couche barrière au feu (40) recouvrant au moins partiellement la structure d'amortissement (30); caractérisé en ce que ladite au moins une couche barrière au feu (40) est un élastomère à base de polychloroprène comportant au moins un agent ignifugeant choisi parmi l'alumine trihydratée ou l'hydroxyde de magnésium. 2. Dispositif antivibratoire (100) selon la revendication 1, dans lequel la couche barrière au feu (40) est telle que - la base de polychloroprène représente entre 80 parts et 100 parts de l'élastomère formant cette couche barrière eu feu, pour 100 parts de l'élastomère formant cette 2 0 couche barrière au feu ; et - l'alumine trihydratée ou l'hydroxyde de magnésium représente entre 10 et 300 parts. 3. Dispositif antivibratoire (100) selon l'une des revendications 25 précédentes, dans lequel la couche barrière au feu (40) comporte un agent de vulcanisation choisi parmi : oxyde de zinc (ZnO), diarylparaphénylènediamine, oxyde de magnésium (MgO) ou réalisé à partir d'un mélange de ceux-ci. 4. Dispositif antivibratoire (100) selon l'une des revendications 3 0 précédentes, dans lequel la couche barrière au feu (40) comprend un agent d'adhésion entre la couche barrière (40) au feu et la structure d'amortissement (30) à savoir le Triallylisocyanurate et/ou le peroxyde de dicumyle. 5. Dispositif antivibratoire (100) selon la revendication précédente, dans 35 lequel le ou chaque agent d'adhésion représente au plus 20 parts. 3049029 13 6. Dispositif antivibratoire (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche barrière au feu (40) comporte au moins un agent de mise en oeuvre, par exemple du Bis(Pentabromophényl)éthane, de l'acide stéarique, de la paraffine chlorée ou un mélange de ceux-ci. 5 7. Dispositif antivibratoire (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche barrière au feu (40) comporte au moins un agent de renforcement mécanique, par exemple du noir de carbone et/ou du trioxyde d'antimoine. 10 8. Dispositif antivibratoire (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche barrière au feu (40) présente une épaisseur d'au moins 0,5mm. 15 9. Dispositif antivibratoire (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche barrière au feu (40) comprend au moins un autre élastomère, par exemple un élastomère permettant d'améliorer la mise en oeuvre, les propriétés mécaniques ou l'imperméabilité aux gaz du polychloroprène. 10. Dispositif antivibratoire (100) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel - la première armature (10) forme une armature interne ; - la deuxième armature (20) forme une armature externe ; et - la structure (30) d'amortissement des vibrations se présente sous la forme d'un lamifié couche d'élastomère (301)/couche d'un matériau non élastomère (302) plus rigide que l'élastomère, par exemple du métal, et comportant une première face (31) fixée à l'armature interne (10), une deuxième face (32) fixée à l'armature externe (20), une troisième face (33) s'étendant entre l'armature interne (10) et l'armature externe (20) et une quatrième face (34), opposée à fa troisième face (33) et s'étendant également entre l'armature interne (10) et l'armature externe (20), lesdites troisième et quatrième faces (33, 34) étant donc des faces non fixées aux armatures interne et externe ; la couche barrière au feu (40) étant par ailleurs située sur l'une (34) au moins des faces (33, 34) non liées aux armatures interne (10) et externe (20).35