JP5009260B2 - スリップ防止材及びその敷設方法 - Google Patents

Description

本発明は、路面を構成する路面基盤面に敷設されるスリップ防止材及びその敷設方法に関し、特に、スリップ防止材の耐久性と機能を向上させるとともに、性能を長期に亘って発揮させることができ、さらに、短時間の単純作業で強固に敷設することができるスリップ防止材及びその敷設方法に関するものである。

路面（本明細書において、通路や階段等を含む。）のスリップ危険度の高い部分や湿潤時のスリップ防止策として、その表面を粗面化し、この粗面により摩擦係数を向上させる方法がとられている。
すなわち、車輌タイヤ等の柔軟弾性体（塑性体）と路面との加圧接触界面において、路面表面を何らかの方法で粗面化することで、相対面間スリップ時のヒステリシスロスを大きくし摩擦係数を高め、かつ湿潤面での湿潤材膜（一般では水）による完全潤滑面化を阻止する方法がとられている。

特に、湿潤面では、その湿潤材液粘度をλ、接触摩擦スピードをＶ、接触圧力をＰとした場合、接触界面の湿潤材作用膜厚はλＶ／Ｐで決定され、各々の値が界面で作用する湿潤材作用膜厚を左右する。
λＶ／Ｐの値が大きいと湿潤材膜厚は厚く作用して完全潤滑面となり、小さいと作用膜厚は薄くなり、接触界面において湿潤膜を介せず直接固体面接触する面積を多くする。
すなわち、高速走行車輌の場合、湿潤面では湿潤材膜厚が接触スピードに比例して厚く作用し摩擦係数が極端に小さくなる。

これに対処する方法として、路面を粗面化することで湿潤材液の排出を促し、また凹凸接触により、接触面積を減少させ部分的接触圧を高めることで界面湿潤膜を破壊し、粗面突出部での固体接触を増大させ、摩擦係数を高める方法がある。
また、このとき表面の粗面突起先端が鋭利であると、形成された湿潤材膜が相対的な接触圧力Ｐ（荷重）で破壊し易くなり、接触摩擦係数をさらに高めることが知られている。

例えば、特許文献１では、ポリウレタンにポリウレタンよりも硬質の粗面化骨材を均一に混入し、その骨材添加量を５０％重量部以上（特許文献１では７５％を上限）とした粗面ウレタンシートを作成し、滑り止め対策部へ接着貼り付け敷設する方法が提案されている。

ところで、特許文献１記載の滑り止め路面材は、その粗面化骨材が「マトリックス樹脂のポリウレタンより硬質のもの」となっているが、滑り止め材表面の最大摩滅要因は、図３に示すように、路面に遊離する砂粒子Ｓや車輌タイヤ７又は履物に付着する砂粒子Ｓによる車輌タイヤ７等と路面８の間の摩擦ラップ研磨作用によるものである（ただし、混入する滑り止めの骨材粒子９とそれを保持するマトリックス樹脂１０の接着は確実なものとする。）。
路面に遊離する砂粒子Ｓの成分の硬度を考えるとき、最大硬度と考えられる石英鉱石でモース硬度は７であり、モース硬度７以下の硬度の骨材粒子９であれば、該骨材粒子９は容易に摩滅消滅する。
すなわち、マトリックス樹脂のウレタン硬度より硬質であるという範囲の骨材硬度では耐久性に劣る。

また、骨材粒子添加量はスリップ防止路面材構成の５０重量％以上（特許文献１では７５％を上限）としているが、各粒子にはその粒子の組成分による真比重と構成粒度によって定まる嵩比重（粒子が自然な状態で最密な状態に詰まったときの見かけ密度）が存在し、マトリックス樹脂と粗面材粒子を単純に重量比混合すると、過剰マトリックス樹脂量や過少マトリックス樹脂量になることもある。
過剰マトリックス樹脂量の場合は、混入粒子間隔の過大化が発生し、摩擦係数の低下を来たすばかりでなく、粒子保持マトリックス樹脂１０の路面に遊離する砂粒子Ｓによるラップ研磨作用が容易となり、粒子保持マトリックス樹脂１０のラップ研磨摩滅を助長し、粗面化のための骨材粒子９の脱落を早める。
また、過少マトリックス樹脂量の場合は、粗面化のための骨材粒子９の保持力が低下し、摩擦抵抗により摩擦素子粒子が早期脱落をする。

さらに、この滑り止め路面材は、ポリウレタンで路面材シートを成形し、接着剤で路面に接着固定するが、滑り止め路面材を接着固定する路面は、日光の直接照射を受け、真夏においては、その路面温度は７０〜８０℃に及ぶこともある。
ポリウレタンは、硬度（特許文献１記載ではデュロメーターＡ硬度９０±３）や引っ張り応力が温度の影響を大きく受ける物質であり、温度が上昇すると硬度は低下し、応力も低くなる。
ポリウレタンで成形された滑り止め路面材も、路面温度の上昇で軟化し、車輌走行中の摩擦抵抗と車輌による大きな剪断荷重で、路面に貼り付けた滑り止め路面材は伸張歪み応力がかかって破断破損する。
この滑り止め路面材を通常の接着剤で接着固定した場合は、その接着剤もまた、路面温度で内部凝集力が低下し、結果として、貼り付けた滑り止め路面材シートのずれや剥離破損を招くこととなる。

一方、路面のスリップ危険度の高い部分や湿潤時のスリップ防止対策として、本件出願人は、先に、スリップ防止材及びその敷設方法を提案している（特願２００７−２２８７００号）。
このスリップ防止材及びその敷設方法は、路面を構成する路面基盤面に、モース硬度８以上で劈開面の角部が鋭角となる結晶粒子を摩擦素子粒子として直接積層し、摩擦素子粒子の配列密度がその粒子の持つ嵩比重の９０％以上になるようにマトリックス樹脂で結合する。
このスリップ防止材及びその敷設方法は、機能が高く耐久性の優れたスリップ防止摩擦素子層を路面基盤面に構築するが、その敷設工程は路面基盤面の接着処理以外に、マトリックス樹脂のコーティング、摩擦素子粒子の散布、粒子の圧入及び樹脂硬化反応を繰り返し実施し、摩擦素子粒子層を形成する必要がある。
また、路面基盤面に摩擦素子粒子層を直接形成するこの方法では、敷設路面基盤面との接着界面に均一な界面歪み応力緩和層を確実に形成することが困難である。
すなわち、その工程が複雑で工数が多く完成に時間を要するとともに、コーティング接着界面の歪みによる剥離破損の危険性を伴うという問題を有している。
特開２０００−２４０００４号公報

本発明は、上記従来のスリップ防止材及びその敷設方法が有する問題点に鑑み、スリップ防止材の耐久性と機能を向上させるとともに、性能を長期に亘って発揮させることができ、さらに、短時間の単純作業で強固に敷設することができるスリップ防止材及びその敷設方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のスリップ防止材は、繊維織布又は不織布の基布に反応硬化性のマトリックス樹脂を含浸させ、該マトリックス樹脂を含浸したシートの上面にさらにマトリックス樹脂を略均一に塗布し、該塗布したマトリックス樹脂の上に摩擦素子粒子を略均一に散布積層するとともに、該散布した摩擦素子粒子に転圧を掛けることにより、マトリックス樹脂に摩擦素子粒子を圧着圧入し、その後、マトリックス樹脂を硬化反応させることにより摩擦素子粒子を固定し、かつ遊離する摩擦素子粒子を排除することにより形成された下層摩擦素子粒子層と、該下層摩擦素子粒子層にマトリックス樹脂を略均一に塗布し、該マトリックス樹脂の上に摩擦素子粒子を略均一に散布積層するとともに、該散布した摩擦素子粒子に転圧を掛けることにより、マトリックス樹脂に摩擦素子粒子を圧着圧入し、その後、マトリックス樹脂を硬化反応させることにより摩擦素子粒子を固定し、かつ遊離する摩擦素子粒子を排除することにより形成された上層摩擦素子粒子層とを備え、下層摩擦素子粒子層を介して路面を構成する路面基盤面に耐熱接着剤で固定するようにしたことを特徴とする。

この場合において、上層摩擦素子粒子層の上にマトリックス樹脂を硬化反応させて形成した保護層を備えることができる。

また、摩擦素子粒子を、モース硬度８以上で、劈開面の角部が鋭角となる結晶粒子とすることができる。

また、下層又は上層摩擦素子粒子層を構成する摩擦素子粒子の配列密度を、その粒度における嵩比重の９０％以上とすることができる。

また、前記基布を、耐老化性及び耐腐食性を備えた強靱で柔軟性のあるものとすることができる。

また、基布に含浸するマトリックス樹脂を、反応硬化後の伸び率が５０％以上で引っ張り強度が５ＭＰａ以上とすることができる。

また、下層摩擦素子粒子層の下に、８０℃以上の耐熱性を有する熱溶融性接着剤層を形成することができる。

また、スリップ防止材をその１辺が５０〜５００ｍｍの四角形に成形することができる。

また、同じ目的を達成するため、本発明のスリップ防止材の敷設方法は、上記本発明のスリップ防止材を、８０℃以上の耐熱性を有する耐熱接着剤で路面基盤面に接着し敷設することを特徴とする。

従来のように、摩擦素子粒子をマトリックス樹脂に混合し、硬化反応成形したスリップ防止シートは、そのシート成形工程上で混合物の液粘度がシート製作の重要な要素となり、包含する摩擦素子粒子量は混合液粘度を基準に設定されることとなるが、スリップ防止機能の耐久性は、包含する摩擦素子粒子の間隔は最小にすることにより確保しなければならない。
その配列粒子を最小間隔とする摩擦素子粒子の添加量は、その摩擦素子粒子が持つ嵩比重量（見かけ密度）であり、マトリックス樹脂液に摩擦素子粒子を混入し、シート成形に適した粘度に調整する骨材添加量とした場合、摩擦素子粒子の密度は嵩比重より低くなり、スリップ防止シートの摩滅を助長する。
これに対し、本発明のスリップ防止材及びその敷設方法では、マトリックス樹脂液に摩擦素子粒子を混合することなく、基布にマトリックス樹脂をコーティングして樹脂層を形成し、その上層面に摩擦素子粒子を散布積層し、転圧を掛けてマトリックス樹脂層に摩擦素子粒子を圧入することから、摩擦素子粒子をその粒子が持つ嵩比重（密度）に近い密度で配列することができ、耐久性の高い摩擦素子粒子層を形成することができる。
さらに、摩擦素子粒子層は少なくとも下層摩擦素子粒子層と上層摩擦素子粒子層とにより複数層に積層されることから、上層の摩擦素子粒子が摩滅消滅しても下層の摩擦素子粒子が露出することにより摩擦素子粒子層としての機能は低下せず、常に一定の摩擦抵抗を維持し、全体として摩擦素子粒子層が完全に摩滅消失するまでその機能が継続される。
また、道路の路面基盤面に摩擦素子粒子層を直接コーティングする従来のスリップ防止材では、敷設路面基盤面に直接マトリックス樹脂の塗布や摩擦素子粒子の散布積層圧入、及び加熱硬化反応固定を繰り返し摩擦素子層を成形敷設することから、工程数が多くかつ各工程に時間が掛けるとともに、路面基盤面との接着界面の歪み応力層形成が不安定となり、歪み剥離破損の危険性がある。
これに対し、本発明のスリップ防止材及びその敷設方法では、別の製作工程で生産されたスリップ防止材を、路面基盤面に耐熱接着剤で接着固定し敷設することから、耐久性、恒久的な機能性を有するスリップ防止材を短時間の単純作業で敷設するとともに、マトリックス樹脂を含浸した繊維織布又は不織布の基布により、路面基盤面との間に接着界面歪みの応力緩和層を形成することができ、これにより、スリップ防止材の接着固定の歪み剥離や破損を防止することができる。

この場合、上層摩擦素子粒子層の上にマトリックス樹脂を硬化反応させて形成した保護層を備えることにより、圧入した摩擦素子粒子の保持を確実なものとし耐久性の高いスリップ防止層を敷設するとともに、現場共用道路上での交通規制工事における規制解除を早期化することができる。

また、摩擦素子粒子を、モース硬度８以上で、劈開面の角部が鋭角となる結晶粒子とすることにより、摩擦素子粒子は路面等に存在する遊離砂成分より高硬度で堅牢であり、摩擦素子粒子として耐久性が高く、さらに摩擦素子粒子が遊離砂や摩擦衝撃で劈開破砕した場合でも、鋭角破砕角部を再起し、摩擦素子粒子のスリップ防止機能は初期能力を継続維持することができる。

また、下層又は上層摩擦素子粒子層を構成する摩擦素子粒子の配列密度を、その粒度における嵩比重の９０％以上とすることにより、摩擦素子粒子の粒子密度は高密度の均一な摩擦素子粒子層となり、個々の粒子間に余剰間隔がないため、摩擦素子粒子間のマトリックス樹脂に対し路面に遊離する砂粒子等によるラップ研磨摩滅作用が関与しにくく、摩擦素子粒子の保持耐久性が向上する。

また、前記基布を、耐老化性及び耐腐食性を備えた強靱で柔軟性のあるものとすることにより、路面基盤面との間に良好な接着界面歪みの応力緩和層を形成することができ、これにより、スリップ防止材の接着界面の歪み剥離や破損を防止することができる。

また、基布に含浸するマトリックス樹脂を、反応硬化後の伸び率が５０％以上で引っ張り強度が５ＭＰａ以上とすることにより、路面基盤面との間に良好な接着界面歪みの応力緩和層を形成することができ、これにより、スリップ防止材の接着界面の歪み剥離や破損を防止することができる。

また、下層摩擦素子粒子層の下に、８０℃以上の耐熱性を有する熱溶融性接着剤層を形成することにより、熱溶融性接着剤層を予め８０℃以上に予熱して、スリップ防止材を路面基盤面に配列し、転圧し圧着することにより接着することができる。

また、スリップ防止材をその１辺が５０〜５００ｍｍの四角形に成形することにより、路面基盤面の大きさや形状に合わせてその大きさや形状を選択することで、スリップ防止材の取り扱いや確実な接着操作を容易とし、施工効率を向上させるとともに材料ロスを軽減することができる。

以下、本発明のスリップ防止材及びその敷設方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図２に、本発明のスリップ防止材及びその敷設方法の実施例を示す。
このスリップ防止材Ｃは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、繊維織布又は不織布の基布１１に反応硬化性のマトリックス樹脂２を含浸させ、該マトリックス樹脂２を含浸したシートの上面にさらにマトリックス樹脂２を略均一に塗布し、該塗布したマトリックス樹脂２の上に摩擦素子粒子１を略均一に散布積層するとともに、該散布した摩擦素子粒子１に転圧を掛けることにより、マトリックス樹脂２に摩擦素子粒子１を圧着圧入し、その後、マトリックス樹脂２を硬化反応させることにより摩擦素子粒子１を固定し、かつ遊離する摩擦素子粒子１を排除することにより形成された下層摩擦素子粒子層Ａを形成する。
そして、図１（ｃ）〜図２（ｅ）に示すように、下層摩擦素子粒子層Ａにマトリックス樹脂４を略均一に塗布し、該マトリックス樹脂４の上に摩擦素子粒子５を略均一に散布積層するとともに、該散布した摩擦素子粒子５に転圧を掛けることにより、マトリックス樹脂４に摩擦素子粒子５を圧着圧入し、その後、マトリックス樹脂４を硬化反応させることにより摩擦素子粒子５を固定し、かつ遊離する摩擦素子粒子５を排除することにより形成された上層摩擦素子粒子層Ｂを形成する。
そして、図２（ｆ）及び（ｇ）に示すように、下層摩擦素子粒子層Ａを、路面を構成する路面基盤面３に耐熱接着剤１２で固定するようにしている。

この場合、上層摩擦素子粒子層Ｂは、上記工程を繰り返すことにより、複数層形成することができる。
また、上層摩擦素子粒子層Ｂのマトリックス樹脂４は、下層摩擦素子粒子層Ａのマトリックス樹脂２より高弾性率、高強度のマトリックス樹脂とすることもできる。

繊維織布又は不織布のシートからなる基布１１は、耐老化性、耐腐食性、強靱で柔軟性を有し、反応硬化後の伸び率が５０％以上、引っ張り強度が５ＭＰａ以上の反応硬化性のマトリックス樹脂を含浸させることにより、強靱で弾性を有する歪み応力緩和層Ｆを形成している。
また、下層摩擦素子粒子層Ａ及び上層摩擦素子粒子層Ｂは、転圧による圧着圧入により、摩擦素子粒子１、５の構成体積率がその粒子が持つ嵩比重に近い９０％以上となされている。

また、図では省略しているが、上下の各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの間に、補強基布として耐老化性、耐腐食性、強靱で柔軟性を有する繊維織布又は不織布の基布を介在させ、上層摩擦素子粒子層Ｂの補強をすることもできる。
さらに、最上層摩擦素子粒子層の上に保護層のマトリックス樹脂６を略均一に塗布し、反応硬化させ保護層Ｇを形成することで、表層に露出する摩擦素子粒子５の強固な安定固定が確保できる。

また、図２（ｆ）に示すように、下層摩擦素子粒子層Ａの下に、８０℃以上の耐熱性を有する熱溶融性接着剤等の耐熱接着剤１２を塗布形成することで、スリップ防止材Ｃを路面基盤面３に接着敷設するときに、接着処理した路面基盤面３に同じ耐熱接着剤１２を塗布乾燥し、耐熱接着剤１２の層を具備するスリップ防止材Ｃを加熱圧着する。
あるいは、スリップ防止材Ｃを予め８０℃以上に加熱して、熱溶融性接着剤からなる耐熱接着剤１２の層を溶融し、スリップ防止材Ｃを配列して圧着することで容易に接着敷設することができる。

ところで、一般路面に浮遊する砂粒子Ｓの構成組成で最高硬度を呈すると考えられる物質は石英であり、石英のモース硬度は７であるが、本実施例では、摩擦素子粒子１、５は、それより高硬度のモース硬度８以上の劈開面の角部が鋭角となる結晶粒子、例えば、アルミナ結晶体のアランダム（モース硬度９）や炭化珪素結晶（モース硬度９）の破砕粒子を採用する。
これにより、路面に浮遊する砂粒子Ｓで摩擦素子粒子１、５が容易に摩滅破損することがなく、摩擦素子粒子１、５の耐久性が確保できる。
また、表面の摩擦素子粒子１、５が、路面に浮遊する砂粒子Ｓで損傷する場合においても、摩擦素子粒子１、５は高硬度の結晶粒子であり、粒子が劈開破砕性を有することで、破砕コーナーは鋭利となり、摩擦素子粒子自身でも摩擦素子機能を再起する。

さらに、摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの高硬度の摩擦素子粒子１、５は、その嵩比重の９０％以上の高密度に配列積層してあり、摩擦素子粒子１、５を保持するマトリックス樹脂２、４を路面に浮遊する砂粒子Ｓから保護し、スリップ防止材Ｃの摩滅耐久性を向上させることができる。
また、スリップ防止材Ｃの摩擦素子粒子１、５は複数層に配列されており、上層の摩擦素子粒子５が摩滅又は脱落消滅しても、下層の摩擦素子粒子１が表層に露出し、摩擦素子機能を再起する。
すなわち、スリップ防止材Ｃは、耐摩耗性の摩擦素子粒子１、５とその表面機能再起性により、常に一定以上の摩擦抵抗を発揮する、耐久性の高いスリップ防止表面層を形成する。

一方、スリップ防止材Ｃは、耐老化性、耐腐食性、柔軟性を備えた強靱な基布１１に、反応硬化後の伸び率が５０％以上、引っ張り強度が５ＭＰａ以上あるマトリックス樹脂２を含浸させた、摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの補強を兼ねた接着界面の歪み応力緩和層Ｆを具備している。
これにより、路面基盤面３に耐熱接着剤１２で接着固定した場合の、路面基盤面３の振動、熱膨張伸縮、摩擦素子層表面からの衝撃歪み、表面車輌通行、車輌制動剪断応力による接着界面歪みを緩和し、接着界面の歪み剥離やスリップ防止材Ｃの破断を抑制する。

この歪み応力緩和層Ｆの耐老化性、耐腐食性、柔軟性を備えた強靱な基布１１には、炭素繊維の不織布を使用し、その中でも強靱で柔軟性に富んでいるＰＡＮ（Polyacrylonitrile）系炭素繊維とすることができる。
これにより、耐久性があり補強効果が高くかつ弾性歪み吸収性の高い歪み応力緩和層Ｆが形成され、スリップ防止材Ｃの安定した強固な接着固定が可能となる。
また、基布１１に含浸する、反応硬化後の伸び率が５０％以上で、引っ張り強度が５ＭＰａ以上のマトリックス樹脂２は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を変成脂肪族ポリアミンで硬化反応させる樹脂とすることができる。
なお、スリップ防止材Ｃの路面基盤面３への接着剤としても、同様のエポキシ樹脂を用いることができる。

また、下層摩擦素子粒子層Ａの下に形成する熱溶融性接着剤層としては、高分子ウレタンプレポリマーを採用し、路面基盤面３への塗布接着剤も高分子ウレタンプレポリマーとすることもできる。
この場合、路面基盤面の接着剤塗布に際し、路面基盤面の接着下地処理として、表面研磨、ケレン処理及び接着界面活性化のプライマー処理を施すことができる。
また、耐熱接着剤１２として、８０℃以上で硬化反応又は熱溶着する耐熱接着剤を用いることができる。
また、耐熱接着剤１２でスリップ防止材Ｃの接着固定を実施するに際して、路面基盤面３に耐熱接着剤１２を塗布し、スリップ防止材Ｃを接着面に配した後、８０℃以上に加熱し転圧接着固定することができる。
また、８０℃以上の耐熱性を有する熱溶融性接着剤からなる耐熱接着剤１２を路面基盤面３に塗布し乾燥させるとともに、下層摩擦素子粒子層Ａの下に同じ熱溶融性接着剤からなる耐熱接着剤１２の層を形成し、該スリップ防止材Ｃの熱溶融性接着剤層を予め８０℃以上に予熱してから、スリップ防止材Ｃを路面基盤面に配し転圧圧着することもできる。

一方、下層摩擦素子粒子層Ａと上層摩擦素子粒子層Ｂの厚み設定は、耐摩耗性の摩擦素子粒子１、５の粒度と、積層する下層摩擦素子粒子層Ａと上層摩擦素子粒子層Ｂの積層数で決定する。
スリップ防止材Ｃの厚み設計において、一層の摩擦素子粒子層Ａ又はＢの厚みは、使用する摩擦素子粒子１、５の粒度における最大粒子径とし、その摩擦素子粒子層を各々下層摩擦素子粒子層Ａと上層摩擦素子粒子層Ｂとし、少なくとも２層以上の積層でスリップ防止材Ｃを構成する。
また、摩擦素子粒子１、５は必ずしも単一粒度の粒子で構成する必要はなく、数種の混合粒度を用いることも可能であり、さらに、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂ毎に粒度を変更することも可能である。

また、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂは、下層摩擦素子粒子層Ａから上層摩擦素子粒子層Ｂへと順次形成する。
各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂのマトリックス樹脂２、４は、各層毎に敷設面に塗布し、その表面に各層を構成する摩擦素子粒子１、５を均一に散布積層し、散布した摩擦素子粒子１又は５の表面に転圧を掛け、各々のマトリックス樹脂２、４の層に摩擦素子粒子１、５を圧着圧入し、マトリックス樹脂２又は４を反応硬化させて固定し、非接着の遊離する余剰の摩擦素子粒子をバキュームやブロアで除去する。
この操作を繰り返し、所定積層数で設計厚みのスリップ防止材Ｃを成形する。

この方法で摩擦素子粒子層Ａ、Ｂを形成することで、摩擦素子粒子１、５の均一な分布と、その粒子の嵩比重の９０％以上の高密度配列積層のスリップ防止材Ｃが完成する。
そして、最上層の摩擦素子粒子層Ｂの表層面に、保護仕上げのマトリックス樹脂６を塗布し、保護層Ｇを形成することで、表層摩擦素子粒子５の確実な接着保持構造が完成する。

なお、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの設計資材量は、例えば、以下に記す手法で算出する。
すなわち、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂにおける摩擦素子粒子１、５の敷設量は、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの設計厚みを、その摩擦素子粒子１、５の構成粒度の最大径とし、敷設面積から摩擦素子粒子層Ａ又はＢの体積を算出し、その粒度の嵩比重から敷設面積当たりの摩擦素子粒子重量を算出する。
研削材の粒度規定におけるＪＩＳ規格での粒度と最大粒子径は、下記表１の通りである。
なお、混合粒度における嵩比重は、その都度嵩比重計で測定する。

基本的な敷設設計厚みは、摩擦素子粒子層Ａ又はＢの一層当たりの設計厚みを決定し、それに必要な摩擦素子粒子１又は５の量を算出するとともに、この摩擦素子粒子１又は５の配列密度が嵩比重に匹敵するとして、それを固定するために必要なマトリックス樹脂量を算出し、基布１１等の敷設面に塗布することから始まる。
摩擦素子粒子層Ａ又はＢの一層当たりの摩擦素子粒子１又は５の配列密度が嵩比重に匹敵する配列とする。
そして、その摩擦素子粒子１又は５を確実に連結固定するに必要なマトリックス樹脂２又は４の量は、この摩擦素子粒子１、５の真比重とその粒度で決定する嵩比重から、摩擦素子粒子の粒子配列隙間を算出し、設計基準として、その粒子配列隙間量の４０％を下限、１００％を上限界量としてマトリックス樹脂量を算出する。
なお、積層敷設時の次層マトリックス樹脂量の算出においては、前層と次層のマトリックス樹脂量の累積量が１８０％〜２００％となるように、次層マトリックス樹脂量を調整設定する。
実際のスリップ防止材Ｃの製作においては、図１（ａ）の基布１１にマトリックス樹脂２を塗布含浸し、これによって接着界面の歪み応力緩和層Ｆが構成され、かつスリップ防止材Ｃの補強層ともなる。
また、マトリックス樹脂２は、下層摩擦素子粒子層Ａの摩擦素子粒子１の接着固定マトリックス樹脂でもあることから、反応硬化後の伸び率が５０％以上で引っ張り強度が５ＭＰａ以上の樹脂が適当である。

基布１１にマトリックス樹脂２を塗布含浸させた歪み応力緩和層Ｆの表面に塗布するマトリックス樹脂２の塗布量は、下層摩擦素子粒子層Ａの設定厚みからその体積を算出し、摩擦素子粒子２の真比重とその粒度における嵩比重から、摩擦素子粒子１の一層配列隙間量を算出し、その隙間量体積の４５〜６０％量とする。
第２層となる上層摩擦素子粒子層Ｂのマトリックス樹脂４の量は、上層摩擦素子粒子層Ｂの設定厚みからその体積を算出し、摩擦素子粒子５の真比重とその粒度における嵩比重から、摩擦素子粒子５の一層配列隙間量を算出する。
この上層摩擦素子粒子層Ｂの設計マトリックス樹脂４の設計量は、計算算出隙間体積の８０〜９０％とし、さらに、下層摩擦素子粒子層Ａの算出マトリックス樹脂２の１００％量と、実際に塗布したマトリックス樹脂２の量との差（１００−４５〜６０％）を算出し、前記算出マトリックス樹脂４の量に加算して、上層塗布マトリックス樹脂４の上限塗布量とする。
第３層以降、最終層までの上層摩擦素子粒子層Ｂの敷設塗布マトリックス樹脂量は、その該当層の摩擦素子粒子の配列隙間体積の８０〜９０％量が満たされる量とする。
また、保護層Ｇの塗布マトリックス樹脂６の量は、摩擦素子粒子の嵩比重から算出した隙間量の１０〜１５％量とする。

このように、本実施例では、設計厚み摩擦素子粒子算出量から、摩擦素子粒子１、５の接着固定に必要なマトリックス樹脂２、４の量及び保護層Ｇの樹脂量が算出され、これによって、スリップ防止材Ｃの摩擦素子粒子１、５の配列密度がその粒子が持つ嵩比重の９０％以上となり、確実にマトリックス樹脂２、４及び保護層６で接着固定される。
また、本実施例においては、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂ及び保護層Ｇで使用するマトリックス樹脂２、４及び６を、その各層に適した特性樹脂に変更することも可能である。
さらに、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂにおいて、塗布したマトリックス樹脂２、４の表面に、加熱して６０〜１００℃に保持した摩擦素子粒子１、５を散布積層し転圧圧入することにより、マトリックス樹脂の粘度は低下し、摩擦素子粒子界面での樹脂液接着濡れを改善し、かつ樹脂の反応硬化を促進することができる。

スリップ防止材Ｃの試作実験において、下層摩擦素子粒子層Ａの基布１１として２５０×２５０×０．５ｔ（ｍｍ）のＰＡＮ系炭素繊維不織布を用いて実施した。
なお、摩擦素子粒子１、５の積層は、下層摩擦素子粒子層Ａと上層摩擦素子粒子層Ｂの上下２層積層とする。
摩擦素子粒子１、５は、昭和電工（株）製のアランダム、粒度＃６０（最大粒子径：４２５μｍ、嵩比重：１．７８、真比重：３．９６）を使用、マトリックス樹脂はビスフェノールＡタイプのエポキシ樹脂（引っ張り力：１４ＭＰａ、伸び１５０％比重：１．１５）を採用する。
また、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの設計厚みを０．４２５ｍｍとする。

この試作における各資材数量計算は、以下のようにして行なった。
すなわち、摩擦素子粒子層一層当たりの摩擦素子粒子層体積は（層厚みはその摩擦素子粒子の最大径：０．４２５ｍｍ）、２５０×２５０×０．４２５×１０^−６＝０．０２７リットルであり、その層を構成する摩擦素子粒子量はその嵩比重から０．０２７×１．７８＝０．０４８ｋｇとなる。
また、その層の粒子配列空間量は摩擦素子粒子の真比重（３．９６）から０．０２７−０．０４８÷３．９６＝０．０１５リットルとなる。
また、各資材の試作敷設作業ロスは、摩擦素子粒子が６０％、マトリックス樹脂を３５％とする。

実際のスリップ防止材Ｃの試作手順は、ポリエチレン板（５ｔ×５００×５００ｍｍ）の上に、基布１１の炭素繊維不織布２５０×２５０×０．５ｔ（ｍｍ）を両面粘着テープで平滑に固定し、マトリックス樹脂２を塗布により含浸する。含浸樹脂量は３５ｇであった。
摩擦素子粒子層Ａの塗布マトリックス樹脂２（比重：１．１５）の量はその空間の５０％とし、ロス（３５％）を込みとすると０．０１５×１．１５×０．５×１．３５＝０．０１２ｋｇ（１２ｇ）となり、これを、基布１１の表面に刷毛で均一に塗布する。

下層摩擦素子粒子層Ａに敷散布積層する摩擦素子粒子量はその素子層体積と嵩比重からロス（６０％）を含み０．０４８×１．６＝０．０７７ｋｇ（７７ｇ）となり、この摩擦素子粒子を篩に入れ、表面に均一に散布する。
次に、摩擦素子粒子散布面に転圧ロールを掛け、摩擦素子粒子１を塗布マトリックス樹脂２に圧着圧入する。
表面から加温ヒーターを掛け、約５０〜７０℃に加熱し、約２０分でマトリックス樹脂２を反応硬化させる。

マトリックス樹脂２の硬化後、遊離する過剰の摩擦素子粒子１をバキュームで除去する。
次に、上層摩擦素子粒子層Ｂの塗布マトリックス樹脂４の量は、その層設計厚みを前記下層摩擦素子粒子層Ａと同様（最大粒子径：０．４２５ｍｍ）とすると、その空間量も同様０．０１５リットルであり、設計必要マトリックス樹脂４の量をその９０％とすると、０．０１５×０．９＝０．０１３５リットルとなる。
これに下層摩擦素子粒子層Ａの不足マトリックス樹脂２の量（１００−５０＝５０％）を加算すると、０．０１３５＋０．０１５×０．５＝０．０３４リットルとなり、それに塗布作業ロス（３５％）を加算した量が上層摩擦素子粒子層Ｂの敷設時に塗布するマトリックス樹脂量となる。
すなわち、上層摩擦素子粒子層Ｂの敷設時の塗布マトリックス樹脂（比重：１．１５）の量は、０．０３４×１．１５×１．３５＝０．０５３ｋｇ（５３ｇ）であり、これを下層摩擦素子粒子層Ａの上に塗布し、この塗布したマトリックス樹脂４の上に上層摩擦素子粒子層Ｂの摩擦素子粒子５を均一に散布する。
このときの摩擦素子粒子量は、ロス（６０％）を含み、０．０２８×１．７８×１．６＝０．０７７ｋｇ（７７ｇ）である。

この摩擦素子粒子５を、塗布マトリックス樹脂４の表面に均一に散布し、転圧ロールを掛けて圧着圧入し、加熱ヒーターで約５０〜７０℃に加熱、約２０分でマトリックス樹脂４を反応硬化させる。
マトリックス樹脂４の硬化後、遊離する過剰の摩擦素子粒子５をバキュームで除去する。
さらに、上層摩擦素子粒子層Ｂに保護層Ｇのマトリックス樹脂６を塗布し、同様に加熱硬化させる。
この保護層Ｇのマトリックス樹脂６の量は、上層摩擦素子粒子層Ｂの１００％空間量の１０％とする。
すなわち、上層摩擦素子粒子層Ｂの空間量は、上層摩擦素子粒子層Ｂの体積から摩擦素子粒子５の体積を差し引いた量であり、０．０２７−０．０４８÷３．９６＝０．０１５リットルとなり、その１０％量を保護層Ｇのマトリックス樹脂量とする。
マトリックス樹脂６の比重を１．１５とし、ロスを３５％とすると、０．０１５×０．１×１．１５×１．３＝０．００２ｋｇ（２ｇ）となる。
実際の塗布作業においては、本マトリックス樹脂６の絶対量が少なすぎ、トルエンで３倍に希釈して塗布する。
塗布後、乾燥し加熱ヒーターで約５０〜７０℃に加熱、約４０分でマトリックス樹脂６を反応硬化させ、スリップ防止材Ｃの完成とする。
本実施例によって製作したスリップ防止材Ｃの性状は下記表２の通りであった。

ここで、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの摩擦素子粒子密度の測定は、試験試作したテストピースを約３０×３０ｍｍ角に切断し、その試験片の基布（歪み応力緩和層Ｆ）を研磨除去し、純摩擦素子粒子層Ａ、Ｂのみとし、これを破砕して約５〜７ｍｍ角の破片を採取して、正確に重量を秤量し試料とする。
予め正確な内容量（体積）を確認したピクノメーターに試料を投入し、正確に比重測定したメタノールを投入し、ピクノメーターに密栓をして余剰メタノールを排出し、ピクノメーターに残留するメタノール量（体積）から試料の総体積を算出する。
試料を取り出し、磁器製蒸発皿で加熱燃焼、灼熱し有機物質を完全燃焼除去し、さらに、無機充填材を水洗沈殿法で摩擦素子粒子と分離し、摩擦素子粒子のみを採取して、正確に秤量測定する。
この摩擦素子粒子重量を、試料体積で除した値が、敷設摩擦素子粒子層の粒子配列密度である。
この摩擦素子粒子配列密度を、その摩擦素子粒子嵩比重で除した値が摩擦素子粒子配列密度率であり、この値が９０％以上必要となる。

次に、本実施例のスリップ防止材Ｃの性能試験を行なう。
スリップ防止材Ｃを路面基盤面３に見立てた、５００×５００×２０ｍｍの鋼板面に、エポキシ接着剤でスリップ防止材Ｃ（２５０×２５０×１．７５ｍｍ）を４枚接着固定し、スリップ防止材Ｃの敷設路面基盤面を完成させ、スリップ防止材Ｃの性能試験を行なった。

高速道路等の道路橋のアスファルト路面を接続する鋼製伸縮装置において、その表面の滑り止め性能試験法は様々な試験法が提案されているが、その中の１つを以って、本実施例の試作テストピースの性能試験を行なった。

１．摩滅試験
（１）フロアーポリッシャー摩滅試験：アマノ社ＣＭＰ１４０
（２）装着ワイヤーブラシ：Φ１５ｉｎ
（３）空転回転数：１９０ｒｐｍ
（４）加圧荷重＝２７ｋｇ

２．性能測定器
（１）摩擦素子粒子層の厚み測定：キーエンス社渦電流式変位センサー測定器
（２）面粗：ミツトヨ社ＳＪ４０２
（３）湿潤面摩擦抵抗（ＢＰＮ値）：ＭＡＳＴＲＡＤ社製 ＳＫＩＤ−ＦＲＩＣＴＩＯＮ ＴＲ３００ Ｍｏｄｅｌ Ｂ
（４）動摩擦係数（ＤＦ値）：日邦産業社製 Ｄｙｎａｍｉｃ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｔｅｓｔｅｒ （湿潤面スピード：８０ｋｍ／ｈ時の値）
（５）衝撃歪み剥離試験：１．５ｋｇ金属ハンマー落下衝撃、落下高さ：２．０ｍ

その性能試験の結果を下記の表３に示す。

以上、本発明のスリップ防止材及びその敷設方法の実施例とその性能を詳述したが、この値は実用に充分適用できる値である。
また、この実施例はあくまで一例であり、摩擦素子粒子層全体の厚みを厚くすることによる摩滅対応時間の延長が可能であり、また、摩擦素子粒子の粒度の変更調整や、混合粒度の採用、摩擦素子粒子成分の変更等により、その各性能の改良も可能である。
また、各摩擦素子粒子層のマトリックス樹脂の特性を変更調整することでも、用途に応じた性能に調整することができる。
さらに、本発明を適用する対象としての路面基盤面も、上記実施例に想定した高速道路等の道路橋の鋼製伸縮装置の他、接着剤や摩擦素子粒子層を構成するマトリックス樹脂の特性を変更することで、ゴム製伸縮装置やコンクリート路面、アスファルト路面、及び船舶甲板等のも広く適用できるものであり、これを排除するものではない。

本発明のスリップ防止材及びその敷設方法は、スリップ防止材の耐久性と機能を向上させるとともに、性能を長期に亘って発揮させることができ、さらに、短時間の単純作業で強固に敷設することができるという特性を有していることから、道路をはじめそれ以外のスリップ防止材としても広く好適に用いることができる。

本発明のスリップ防止材の一実施例を示し、（ａ）は同スリップ防止材製造の第１工程図、（ｂ）は同第２工程図、（ｃ）は同第３工程図である。 同スリップ防止材及びその敷設方法の一実施例を示し、（ｄ）は同スリップ防止材製造の第４工程図、（ｅ）は同第５工程図、（ｆ）は下層摩擦素子粒子層の下に熱溶融性接着剤層を形成したスリップ防止材を示す断面図、（ｇ）は同スリップ防止材の敷設工程を示す断面図である。 スリップ防止対策を施した路面における、車輌タイヤと路面に浮遊する砂粒子との作用による摩擦素子粒子の摩滅を示す断面図である。

符号の説明

１ 摩擦素子粒子
１１ 基布
１２ 耐熱接着剤
２ マトリックス樹脂
３ 路面基盤面
４ マトリックス樹脂
５ 摩擦素子粒子
６ マトリックス樹脂
７ 走行車輌タイヤ
８ 路面
９ 骨材粒子
１０ マトリックス樹脂
Ａ 下層摩擦素子粒子層
Ｂ 上層摩擦素子粒子層
Ｃ スリップ防止材
Ｆ 歪み応力緩和層
Ｇ 保護層
Ｓ 路面に浮遊する砂粒子

Claims (9)

1. 繊維織布又は不織布の基布に反応硬化性のマトリックス樹脂を含浸させ、該マトリックス樹脂を含浸したシートの上面にさらにマトリックス樹脂を略均一に塗布し、該塗布したマトリックス樹脂の上に摩擦素子粒子を略均一に散布積層するとともに、該散布した摩擦素子粒子に転圧を掛けることにより、マトリックス樹脂に摩擦素子粒子を圧着圧入し、その後、マトリックス樹脂を硬化反応させることにより摩擦素子粒子を固定し、かつ遊離する摩擦素子粒子を排除することにより形成された下層摩擦素子粒子層と、該下層摩擦素子粒子層にマトリックス樹脂を略均一に塗布し、該マトリックス樹脂の上に摩擦素子粒子を略均一に散布積層するとともに、該散布した摩擦素子粒子に転圧を掛けることにより、マトリックス樹脂に摩擦素子粒子を圧着圧入し、その後、マトリックス樹脂を硬化反応させることにより摩擦素子粒子を固定し、かつ遊離する摩擦素子粒子を排除することにより形成された上層摩擦素子粒子層とを備え、下層摩擦素子粒子層を介して路面を構成する路面基盤面に耐熱接着剤で固定するようにしたことを特徴とするスリップ防止材。
2. 上層摩擦素子粒子層の上にマトリックス樹脂を硬化反応させて形成した保護層を備えたことを特徴とする請求項１記載のスリップ防止材。
3. 摩擦素子粒子を、モース硬度８以上で、劈開面の角部が鋭角となる結晶粒子としたことを特徴とする請求項１又は２記載のスリップ防止材。
4. 下層又は上層摩擦素子粒子層を構成する摩擦素子粒子の配列密度を、その粒度における嵩比重の９０％以上としたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のスリップ防止材。
5. 前記基布を、耐老化性及び耐腐食性を備えた強靱で柔軟性のあるものとしたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のスリップ防止材。
6. 基布に含浸するマトリックス樹脂を、反応硬化後の伸び率が５０％以上で引っ張り力が５ＭＰａ以上としたことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のスリップ防止材。
7. 下層摩擦素子粒子層の下に、８０℃以上の耐熱性を有する熱溶融性接着剤層を形成したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載のスリップ防止材。
8. スリップ防止材をその１辺が５０〜５００ｍｍの四角形に成形したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のスリップ防止材。
9. 請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載のスリップ防止材を、８０℃以上の耐熱性を有する耐熱接着剤で路面基盤面に接着し敷設することを特徴とするスリップ防止材の敷設方法。

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