JP4694545B2 - スリップ防止材の形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、路面を構成する基盤にスリップ防止材を敷設するスリップ防止材の形成方法に関し、特に、その敷設層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るスリップ防止材の形成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対策として、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、車輌タイヤ等の軟質弾性体（塑性体）と路面との加圧接触界面に於いて、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。
すなわち、車輌タイヤ等の軟質弾性体（塑性体）と路面との加圧接触界面に於いて、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、接触界面に於いて湿潤材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。
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、接触界面に於いて湿潤材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、接触面積が減少し圧接面圧を高くして界面湿潤膜を破壊し、粗面突出部での固体面接触を増大させ、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部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、接触摩擦係数を更に高めることが知られている。
また、このとき表面の粗面突起部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、接触摩擦係数を更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％を上限としている）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２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、混入滑り止め骨材とそれを保持するマトリックス樹脂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、石英鉱石でモース硬度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、当該粒子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。
路面に遊離する砂粒子Ｓの成分の硬度を考えるとき、石英鉱石でモース硬度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、当該粒子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％が上限）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常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となる場合は、粗面化のための骨材粒子９の保持力が低下し、摩擦抵抗による粒子脱落を容易とする。
このことから、本スリップ防止対策の路面材は、摩擦係数不足や耐久性に乏しいものとなる。
過剰樹脂量の場合は、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となる場合は、粗面化のための骨材粒子９の保持力が低下し、摩擦抵抗による粒子脱落を容易とする。
このことから、本スリップ防止対策の路面材は、摩擦係数不足や耐久性に乏しいものとなる。
一方、ノンスリップ床材施工法として、敷設基盤面の表面に接着処理を施し、その面に骨材粒子とマトリックス樹脂の混合物を塗布し、反応硬化させ粗面層を形成する方法が提案されている。
しかし、この方法においては、マトリックス樹脂液と骨材粒子の比重及び質量差が大きいことによる成分分離や骨材粒子径が大きいことから、塗布面の骨材分布が不均一となる。
また、良好な塗布作業性を確保するためには、混合コンパウンドの粘度は重要な要素であるが、その粘度は骨材粒子表面積とマトリックス樹脂量比で殆ど決まり、滑り止め材層の成分構成は塗布作業性から決定することとなり、滑り止め骨材粒子密度が低くなり、滑り止め層の機能及び耐久性を確保するための配合とはならない。
すなわち、このスリップ防止対策工法では、滑り止め骨材の密度不足や、分布不均一による摩擦係数不足や性能のばらつき及び耐久性不足となる問題を有している。
しかし、この方法においては、マトリックス樹脂液と骨材粒子の比重及び質量差が大きいことによる成分分離や骨材粒子径が大きいことから、塗布面の骨材分布が不均一となる。
また、良好な塗布作業性を確保するためには、混合コンパウンドの粘度は重要な要素であるが、その粘度は骨材粒子表面積とマトリックス樹脂量比で殆ど決まり、滑り止め材層の成分構成は塗布作業性から決定することとなり、滑り止め骨材粒子密度が低くなり、滑り止め層の機能及び耐久性を確保するための配合とはならない。
すなわち、このスリップ防止対策工法では、滑り止め骨材の密度不足や、分布不均一による摩擦係数不足や性能のばらつき及び耐久性不足となる問題を有している。
また、路面スリップ防止対策の他の方法として、路面金属伸縮装置フィンガー面に耐摩耗性金属の溶射による金属膜固着粗面化法が提唱されている（特許文献２参照）。
しかし、この方法は溶融金属の溶射による金属粒粗面であり、この金属粒粗面は、路面の最大モース硬度７の路面に遊離する砂粒子Ｓで容易にラップ研磨摩滅し平滑面となる。
すなわち、溶射当初は溶射時の面粗及び鋭利突起粗面を持っているが、ラップ摩滅が進行すると、表面突起先端が平滑突起となり、湿潤摩擦での高摩擦係数確保や高速摩擦時の高摩擦係数を確保することが困難になる。
更に、摩滅していく突起は、その突起突出部を経時的に低くしていき（表面面粗が低くなる）、その後において当初面粗を再起することは不可能であり、弾性接触面でのヒステリシスロスを低下させ、また、湿潤面での湿潤材排除効果や湿潤材形成膜の破壊効果も低下し 結果として経時的に摩擦係数も加速して低下し、湿潤面でのスリップ防止機能も極端に低くなる。
このことは、車輌等の通行量の多い道路においては、溶射膜は残存しても、その機能を早期に低下消滅させる問題を有している。
特開２０００−２４０００４号公報
特開２００２−１１５２０５号公報
しかし、この方法は溶融金属の溶射による金属粒粗面であり、この金属粒粗面は、路面の最大モース硬度７の路面に遊離する砂粒子Ｓで容易にラップ研磨摩滅し平滑面となる。
すなわち、溶射当初は溶射時の面粗及び鋭利突起粗面を持っているが、ラップ摩滅が進行すると、表面突起先端が平滑突起となり、湿潤摩擦での高摩擦係数確保や高速摩擦時の高摩擦係数を確保することが困難になる。
更に、摩滅していく突起は、その突起突出部を経時的に低くしていき（表面面粗が低くなる）、その後において当初面粗を再起することは不可能であり、弾性接触面でのヒステリシスロスを低下させ、また、湿潤面での湿潤材排除効果や湿潤材形成膜の破壊効果も低下し 結果として経時的に摩擦係数も加速して低下し、湿潤面でのスリップ防止機能も極端に低くなる。
このことは、車輌等の通行量の多い道路においては、溶射膜は残存しても、その機能を早期に低下消滅させる問題を有している。
本発明は、上記従来のスリップ防止方法が有する問題点に鑑み、敷設層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るスリップ防止材の形成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の形成方法は、路面を構成する基盤にスリップ防止材を敷設するスリップ防止材及びその形成方法において、摩擦素子粒子を接着する反応硬化性のマトリックス樹脂を敷設基盤面に略均一に塗布し、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下層摩擦素子粒子層を形成する工程と、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上層摩擦素子粒子層を形成する工程とを備えることにより、路面を構成する基盤にスリップ防止材を敷設するスリップ防止材の形成方法であって、下層又は上層摩擦素子粒子層の敷設厚みを各々の摩擦素子粒子の粒度の最大粒子径となすとともに、各摩擦素子粒子の嵩比重と真比重から敷設配列粒子の隙間量を算出し、該隙間量に匹敵するマトリックス樹脂を上限として塗布し、下層又は上層摩擦素子粒子層の厚み設計設定を行うことを特徴とする。
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複数層の上層摩擦素子粒子層を形成することができる。
また、最上部の上層摩擦素子粒子層の上に速反応硬化性の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を硬化反応させて保護層を形成することができる。
また、摩擦素子粒子に、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用いることができる。
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が、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、摩擦素子粒子を予め６０〜１００℃に予熱して、マトリックス樹脂の上に散布積層することができる。
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て塗布コーティングする場合、マトリックス樹脂と摩擦素子粒子の分離や塗布作業時の粒子分布不均一が発生し、摩擦素子粒子間の間隔が一定せず、過剰に広い部分も発生し、路面に遊離する砂粒子のラップ研磨作用を受け、マトリックス樹脂の早期摩滅を来たし、摩擦素子粒子の早期脱落を助長する。
これに対し、本発明のスリップ防止材の形成方法では、この摩擦素子粒子を、塗布したマトリックス樹脂面に均一に散布積層するとともに、圧着圧入して摩擦素子粒子層を形成することから、摩擦素子粒子の粒子密度は粒子嵩比重に近い高密度の均一な素子粒子層となり、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。
更に、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層が完全に摩滅消失するまでその機能が継続される。
これに対し、本発明のスリップ防止材の形成方法では、この摩擦素子粒子を、塗布したマトリックス樹脂面に均一に散布積層するとともに、圧着圧入して摩擦素子粒子層を形成することから、摩擦素子粒子の粒子密度は粒子嵩比重に近い高密度の均一な素子粒子層となり、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。
更に、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層が完全に摩滅消失するまでその機能が継続される。
そして、下層又は上層摩擦素子粒子層の敷設厚みを各々の摩擦素子粒子の粒度の最大粒子径となすとともに、各摩擦素子粒子の嵩比重と真比重から敷設配列粒子の隙間量を算出し、該隙間量に匹敵するマトリックス樹脂を上限として塗布し、下層又は上層摩擦素子粒子層の厚み設計設定を行うことができ（各摩擦素子粒子層の施工厚みは、塗布するマトリックス樹脂の量で決定されるが、その樹脂量は設計厚みに匹敵する摩擦素子粒子量から算出した配列素子粒子隙間量から算出する。）、これにより、設計厚みは配列粒子量で設定され、その嵩比重から算出されたマトリックス樹脂の樹脂量で各摩擦素子粒子層を敷設施工することにより、設計予定厚みに敷設施工可能となり、各摩擦素子粒子層の厚みが安定する。
この場合、上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複数層の上層摩擦素子粒子層を形成することにより、摩擦素子粒子層の厚みを大きくしてその耐久性を向上させることができる。
また、最上部の上層摩擦素子粒子層の上に速反応硬化性の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を硬化反応させて保護層を形成することにより、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用いることにより、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、更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、摩擦素子粒子を予め６０〜１００℃に予熱して、マトリックス樹脂の上に散布積層することにより、摩擦素子粒子に接触するマトリックス樹脂の粘度は低下し、マトリックス樹脂と摩擦素子粒子界面の濡れ性を向上させ両者の接着性を高めるとともに、マトリックス樹脂の反応硬化時間を短縮し施工効率を向上させることができる。
以下、本発明のスリップ防止材の形成方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１に、本発明のスリップ防止材の形成方法の一実施例を示す。
このスリップ防止材の形成方法は、路面を構成する基盤にスリップ防止材を敷設するに際し、摩擦素子粒子１を接着する反応硬化性のマトリックス樹脂２を敷設基盤面３に略均一に塗布し、該マトリックス樹脂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下層摩擦素子粒子層Ａを形成する。
そして、該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上層摩擦素子粒子層Ｂを形成する。
なお、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。
このスリップ防止材の形成方法は、路面を構成する基盤にスリップ防止材を敷設するに際し、摩擦素子粒子１を接着する反応硬化性のマトリックス樹脂２を敷設基盤面３に略均一に塗布し、該マトリックス樹脂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下層摩擦素子粒子層Ａを形成する。
そして、該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上層摩擦素子粒子層Ｂを形成する。
なお、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。
摩擦素子粒子１、５としては、図２に示すように、一般の路面に遊離する砂粒子Ｓの最高硬度と目される石英鉱石のモース硬度７より硬質で、しかもその劈開面の角部が鋭利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）の破砕粒子や、炭化珪素結晶（モース硬度９）破砕粒子を採用する。
これにより、摩擦素子粒子１、５が路面に遊離する砂粒子Ｓで容易に摩滅破損することはなく、摩擦素子粒子の耐久性を確保することができる。
これにより、摩擦素子粒子１、５が路面に遊離する砂粒子Ｓで容易に摩滅破損することはなく、摩擦素子粒子の耐久性を確保することができる。
更に、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂは、高硬度で堅牢な摩擦素子粒子１、５を嵩比重の９０％以上と高密度に配列積層しており、マトリックス樹脂２、４を路面に遊離する砂粒子Ｓから保護し、摩擦素子粒子層全体Ｃの耐久性を向上させている。
また、表面の摩擦素子粒子１、５が路面に遊離する砂粒子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。
更に、摩擦素子粒子層全体Ｃは、その摩擦素子粒子１、５が複数層に配列しており、上層の粒子が摩滅したり脱落したりしても下層の粒子が表層に露出し、摩擦素子機能を再起する。
すなわち、本実施例の摩擦素子粒子層Ｃは、耐摩耗性の摩擦素子粒子１、５と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。
また、表面の摩擦素子粒子１、５が路面に遊離する砂粒子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。
更に、摩擦素子粒子層全体Ｃは、その摩擦素子粒子１、５が複数層に配列しており、上層の粒子が摩滅したり脱落したりしても下層の粒子が表層に露出し、摩擦素子機能を再起する。
すなわち、本実施例の摩擦素子粒子層Ｃは、耐摩耗性の摩擦素子粒子１、５と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。
摩擦素子粒子層全体Ｃの施工厚み設定は、使用する摩擦素子粒子１、５の粒度と施工する摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの積層数で決定する。
施工設計において、一施工層の摩擦素子粒子層Ａ、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、その施工摩擦素子粒子層Ａ、Ｂを下層と上層の少なくとも２層積層して摩擦素子粒子層全体Ｃを構成する。
施工設計において、一施工層の摩擦素子粒子層Ａ、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、その施工摩擦素子粒子層Ａ、Ｂを下層と上層の少なくとも２層積層して摩擦素子粒子層全体Ｃを構成する。
また、摩擦素子粒子１、５は、一施工層において、必ずしも単一粒度の粒子を使用する必要はなく、数種の混合粒度にて敷設することも可能であり、更に各積層施工層で粒度を変更して施工することも可能である。
摩擦素子粒子層は、下層摩擦素子粒子層Ａと上層摩擦素子粒子層Ｂ毎の施工であり、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂのマトリックス樹脂２、４は各施工毎に施工面に塗布し、その表面に摩擦素子粒子１、５を均一に散布積層し、散布した摩擦素子粒子１、５の表面に転圧を掛け、マトリックス樹脂２、４に摩擦素子粒子１、５を圧着圧入し、マトリックス樹脂２、４を反応硬化させ固定し、非接着の余剰素子粒子をバキュームやブロアーで除去する。
この操作を繰り返し、所定積層数で予定設計厚みの摩擦素子粒子層全体Ｃの敷設を完了する。
この操作を繰り返し、所定積層数で予定設計厚みの摩擦素子粒子層全体Ｃの敷設を完了する。
この方法で施工することにより、摩擦素子粒子１、５の均一な分布と、嵩比重の９０％という高密度配列積層の摩擦素子粒子層Ｃを敷設することができ、更に最上部の上層摩擦素子粒子層Ｂの上に速反応硬化性の保護仕上げマトリックス樹脂６を塗布することで摩擦素子粒子５の確実な接着支持構造が完成するとともに、現場共用道路面の施工においては、交通規制解除を早期化することができる。
下層又は上層摩擦素子粒子層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、その粒度構成粒子の最大粒子径として、施工面積から体積を算出し、その粒度の嵩比重から施工面積当たりの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、表１のとおりである。
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。
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、その粒度構成粒子の最大粒子径として、施工面積から体積を算出し、その粒度の嵩比重から施工面積当たりの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、表１のとおりである。
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。
基本的な施工設計層厚みは、下層又は上層摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの１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、５の量を算出するとともに、この摩擦素子粒子１、５を配列固定するために必要なマトリックス樹脂量を算出し、施工面に塗布することから始まる。
摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの１層当たりの摩擦素子粒子１、５を連結固定するマトリックス樹脂２、４の設計量は、この摩擦素子粒子量と素子粒子の真比重、及びその粒度の嵩比重から素子粒子配列隙間を算出し、設計基準としてその配列粒子隙間量の４０％を下限、１００％を上限限界量として決定する。
なお、積層施工時の次層塗布樹脂量算出においては、先層と次層の累積マトリックス樹脂量が、先層の摩擦素子粒子層と次層の摩擦素子粒子層の累積隙間量の１８０％〜２００％となるように次層のマトリックス樹脂量率を設定する。
摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの１層当たりの摩擦素子粒子１、５を連結固定するマトリックス樹脂２、４の設計量は、この摩擦素子粒子量と素子粒子の真比重、及びその粒度の嵩比重から素子粒子配列隙間を算出し、設計基準としてその配列粒子隙間量の４０％を下限、１００％を上限限界量として決定する。
なお、積層施工時の次層塗布樹脂量算出においては、先層と次層の累積マトリックス樹脂量が、先層の摩擦素子粒子層と次層の摩擦素子粒子層の累積隙間量の１８０％〜２００％となるように次層のマトリックス樹脂量率を設定する。
実際の施工に当たっては、図１（ａ）に示す基盤接着界面のマトリックス樹脂２は、下層の摩擦素子粒子１の配列固定接着剤であるが、敷設基盤面３との接着剤でもあり、異種素材間の界面歪吸収層としての樹脂特性を必要とし、伸びが２０〜１００％、引張強度が１０ＭＰａ以上の樹脂が適正である。
このマトリックス樹脂２の塗布量は、摩擦素子粒子１の真比重とその粒度の嵩比重から、摩擦素子粒子１の一層配列の隙間量を算出し、その体積の４５〜６０％量とする。
このマトリックス樹脂２の塗布量は、摩擦素子粒子１の真比重とその粒度の嵩比重から、摩擦素子粒子１の一層配列の隙間量を算出し、その体積の４５〜６０％量とする。
上層のマトリックス樹脂量は、上層摩擦素子粒子層Ｂの設定厚みからその施工体積を算出し、摩擦素子粒子５の嵩比重と真比重から上層の摩擦素子粒子５の隙間量を算出し、下層摩擦素子粒子層Ａのマトリックス樹脂２の不足分（１００−４５〜６０）を加算した隙間合計量の１４０〜１５５％量のマトリックス樹脂４を上限の塗布量とする。
第３層以降及び最終層の施工層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％量が満たされる樹脂量とする。
また、保護仕上げ塗装マトリックス樹脂量は、素子粒子嵩比重から算出した隙間量の１０〜１５％量とする。
また、保護仕上げ塗装マトリックス樹脂量は、素子粒子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必要なマトリックス樹脂２、４の量を算出し、そのマトリックス樹脂量を塗布施工することにより、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの設計敷設厚みが確保され、嵩比重の９０％以上の粒子配列密度で最終的な摩擦素子粒子層全体Ｃの敷設が完成する。
また、本実施例においては、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂで採用するマトリックス樹脂２、４や、樹脂の特性を各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂ毎に変更することも可能であり、また同一樹脂で施工することも可能である。
更に、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表面に散布積層する、摩擦素子粒子１、５を加熱し、６０〜１００℃の温度を保持することで素子粒子に接するマトリックス樹脂粘度は低下し、粒子表面を樹脂液が容易に濡らして界面接着性を向上させるとともに、樹脂の硬化反応を早めることができる。
また、本実施例においては、各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂで採用するマトリックス樹脂２、４や、樹脂の特性を各摩擦素子粒子層Ａ、Ｂ毎に変更することも可能であり、また同一樹脂で施工することも可能である。
更に、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表面に散布積層する、摩擦素子粒子１、５を加熱し、６０〜１００℃の温度を保持することで素子粒子に接するマトリックス樹脂粘度は低下し、粒子表面を樹脂液が容易に濡らして界面接着性を向上させるとともに、樹脂の硬化反応を早めることができる。
滑り止め対策対象物件を道路橋鋼製伸縮装置フェースプレートに置き、試験体寸法が５００×５００×１０ｔの鋼板面に本発明の摩擦素子層コーティング敷設実験を行った。
なお、素子粒子層の積層は２層コーティングとする。
摩擦素子粒子１、５は、昭和電工社製のアランダムで粒度メッシュが＃６０（最大粒子径：４２５μｍ、嵩比重：１．７８、真比重：３．９６）を使用、また下層のマトリックス樹脂２はエポキシ樹脂の軟質低弾性率タイプ（引張力：１４ＭＰａ、伸び：５０％、比重：１．１５）とし、第２層以降の上層のマトリックス樹脂４は、硬質高弾性率タイプ（引張強度：４２ＭＰａ、硬度：ロックウエル１００、比重：１．５０）を使用する。
なお、素子粒子層の積層は２層コーティングとする。
摩擦素子粒子１、５は、昭和電工社製のアランダムで粒度メッシュが＃６０（最大粒子径：４２５μｍ、嵩比重：１．７８、真比重：３．９６）を使用、また下層のマトリックス樹脂２はエポキシ樹脂の軟質低弾性率タイプ（引張力：１４ＭＰａ、伸び：５０％、比重：１．１５）とし、第２層以降の上層のマトリックス樹脂４は、硬質高弾性率タイプ（引張強度：４２ＭＰａ、硬度：ロックウエル１００、比重：１．５０）を使用する。
また、各資材量に関して、一層の摩擦素子粒子量は、施工一層厚みが０．４２５とすると試作資料盤は５００×５００×０．４２５×１０−６＝０．１０６リットルが一層体積であり、摩擦素子粒子１、５の嵩比重と真比重から、その素子粒子率は１．７８／３．９６＝０．４５（４５％）、よって空間率は１００−４５＝５５％となる。
下層摩擦素子粒子層Ａの摩擦素子粒子１の設計重量は、その嵩比重から０．１０６×１．７８＝０．１８９ｋｇ、マトリックス樹脂２の量はその施工一層の空間量が０．１０６×０．５５＝０．０５８リットルとなり、マトリックス樹脂添加率を一層空間量の５０％とし、そのマトリックス樹脂比重から０．０５８×０．５０×１．１５＝０．０３３ｋｇとなる。
また、上層のマトリックス樹脂４の量は、その施工一層の空間量に対する添加率を１４５％とすると、０．０５８×１．４５×１．５０＝０．１２６ｋｇとなる。
また、表層の保護仕上げマトリックス樹脂６の量は、空間量の１０％とし、０．０５８×０．１０×１．５０＝０．００９ｋｇとなる。
実際の施工に当たっては、施工ロスとして各資材の前記設計量に対して、摩擦素子粒子は５０％、マトリックス樹脂は２０％を加算する。
また、上層のマトリックス樹脂４の量は、その施工一層の空間量に対する添加率を１４５％とすると、０．０５８×１．４５×１．５０＝０．１２６ｋｇとなる。
また、表層の保護仕上げマトリックス樹脂６の量は、空間量の１０％とし、０．０５８×０．１０×１．５０＝０．００９ｋｇとなる。
実際の施工に当たっては、施工ロスとして各資材の前記設計量に対して、摩擦素子粒子は５０％、マトリックス樹脂は２０％を加算する。
実施及び施工手順は、基盤金属面をケレン清掃し、プライマーを塗布後、５０℃で４０分乾燥焼き付けする。
下層のマトリックス樹脂２の低弾性率のエポキシ樹脂４０ｇにトルエン２５％（１０ｇ）を添加して溶解希釈し、基盤面に均一に塗布する。
その表面に７０℃に加温した摩擦素子粒子２８４ｇを均一に散布積層し、転圧ロールで加圧して、摩擦素子粒子１をマトリックス樹脂２に圧着圧入する。
その後、施工面をヒーターで約５０〜７０℃で２０分加温して、熱硬化性のマトリックス樹脂２を反応硬化し、表層の遊離素子粒子をブロアーで除去する。
下層のマトリックス樹脂２の低弾性率のエポキシ樹脂４０ｇにトルエン２５％（１０ｇ）を添加して溶解希釈し、基盤面に均一に塗布する。
その表面に７０℃に加温した摩擦素子粒子２８４ｇを均一に散布積層し、転圧ロールで加圧して、摩擦素子粒子１をマトリックス樹脂２に圧着圧入する。
その後、施工面をヒーターで約５０〜７０℃で２０分加温して、熱硬化性のマトリックス樹脂２を反応硬化し、表層の遊離素子粒子をブロアーで除去する。
施工した下層摩擦素子粒子層Ａの表面に、上層のマトリックス樹脂４として、高弾性、高硬度エポキシ樹脂１５１ｇにトルエン１０％（１５ｇ）を添加し溶解希釈して塗布する。
その表面に７０℃に加温した２８４ｇの摩擦素子粒子５を均一に散布積層し、転圧ロールで摩擦素子粒子５をマトリックス樹脂４に圧着圧入する。
施工面をヒーターにより約５０〜７０℃で４０分加温し、マトリックス樹脂４を反応硬化し、表層の遊離素子粒子をブロアーで除去する。
その表面に７０℃に加温した２８４ｇの摩擦素子粒子５を均一に散布積層し、転圧ロールで摩擦素子粒子５をマトリックス樹脂４に圧着圧入する。
施工面をヒーターにより約５０〜７０℃で４０分加温し、マトリックス樹脂４を反応硬化し、表層の遊離素子粒子をブロアーで除去する。
下層及び上層の摩擦素子粒子層Ａ、Ｂの２層敷設が完了した表面に、反応可使時間（２５℃）３０分の保護仕上げ樹脂（高弾性、高硬度エポキシ樹脂）１０ｇにトルエン１０ｇを添加溶解希釈した樹脂液をコーティングし、再度ヒーターにより約５０〜７０℃で４０分加温加熱反応をし、摩擦素子粒子層全体Ｃの施工完了とする。
本実施例によって製作した滑り止め摩擦素子コーティング法によるテストピース製作品の内容は表２のとおりであった。
予め正確な内容量（体積）を確認したピクノメーターに資料を投入し、正確に比重測定したメタノールを投入し、ピクノメーターの密栓を行い余剰メタノールを排出した。
ピクノメーターの残留メタノール量（体積）から資料の総体積を算出する。
資料を取り出して、磁器蒸発皿で加熱燃焼し、有機物質を燃焼除去して無機成分を採取し、水洗沈殿法で摩擦素子粒子のみを採取し、正確に重量を測定する。
測定した摩擦素子粒子の重量を資料総体積で除した値が、施工摩擦素子層における素子粒子密度であり、その値を素子粒子の嵩比重で除した値が嵩比重率である。
［性能試験］
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に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、本実施例の製作テストピースの性能試験を行った。
１．摩滅試験
（１）フロアーポリッシャー摩滅試験：アマノ社製ＣＭＰ１４０
（２）装着ワイヤーブラシ：１５ｉｎ
（３）空転回転数：１９０ｒｐｍ
（４）加重加圧：２７ｋｇ
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に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、本実施例の製作テストピースの性能試験を行った。
１．摩滅試験
（１）フロアーポリッシャー摩滅試験：アマノ社製ＣＭＰ１４０
（２）装着ワイヤーブラシ：１５ｉｎ
（３）空転回転数：１９０ｒｐｍ
（４）加重加圧：２７ｋｇ
２．性能測定機
（１）摩擦素子層厚み：キーエンス社製渦電流式変位センサー
（２）面粗：ミツトヨ社製ＳＪ４０２
（３）湿潤面摩擦抵抗（ＢＰＮ値）：ＭＡＳＴＲＡＤ社製ＳＫＩＤ−ＦＲＩＣＴＩＯＮ ＴＲ３００ ＭｏｄｅｌＢ
（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）
（１）摩擦素子層厚み：キーエンス社製渦電流式変位センサー
（２）面粗：ミツトヨ社製ＳＪ４０２
（３）湿潤面摩擦抵抗（ＢＰＮ値）：ＭＡＳＴＲＡＤ社製ＳＫＩＤ−ＦＲＩＣＴＩＯＮ ＴＲ３００ ＭｏｄｅｌＢ
（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）
３．試験結果
試験結果を表３に示す。
試験結果を表３に示す。
以上、本発明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も可能であり、また、摩擦素子粒子の粒度の変更調整、混合粒度採用、素子粒子成分の変更でその性能改良や特性調整も可能である。
また、マトリックス樹脂及びその特性を変更することでも、用途に応じた特性を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を構成する基盤も、上記実施例に記載し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のほか、マトリックス樹脂及びその特性を適宜変更することで、高速道路等の道路橋のアスファルト路面を接続するゴム製伸縮装置、さらには、通常のアスファルト路面やコンクリート路面、船舶の甲板等にも広く適用できるものであり、これを排除するものでない。
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も可能であり、また、摩擦素子粒子の粒度の変更調整、混合粒度採用、素子粒子成分の変更でその性能改良や特性調整も可能である。
また、マトリックス樹脂及びその特性を変更することでも、用途に応じた特性を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を構成する基盤も、上記実施例に記載し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のほか、マトリックス樹脂及びその特性を適宜変更することで、高速道路等の道路橋のアスファルト路面を接続するゴム製伸縮装置、さらには、通常のアスファルト路面やコンクリート路面、船舶の甲板等にも広く適用できるものであり、これを排除するものでない。
本発明のスリップ防止材の形成方法は、スリップ防止材敷設層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という特性を有していることから、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のほか、路面のスリップ防止の用途に広く好適に用いることができる。
１ 摩擦素子粒子
２ マトリックス樹脂
３ 敷設基盤面
４ マトリックス樹脂
５ 摩擦素子粒子
６ 保護仕上げマトリックス樹脂
Ａ 下層摩擦素子粒子層
Ｂ 上層摩擦素子粒子層
Ｃ 摩擦素子粒子層全体
Ｓ 路面に遊離する砂粒子
２ マトリックス樹脂
３ 敷設基盤面
４ マトリックス樹脂
５ 摩擦素子粒子
６ 保護仕上げマトリックス樹脂
Ａ 下層摩擦素子粒子層
Ｂ 上層摩擦素子粒子層
Ｃ 摩擦素子粒子層全体
Ｓ 路面に遊離する砂粒子
Claims (6)
- 摩擦素子粒子を接着する反応硬化性のマトリックス樹脂を敷設基盤面に略均一に塗布し、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下層摩擦素子粒子層を形成する工程と、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上層摩擦素子粒子層を形成する工程とを備えることにより、路面を構成する基盤にスリップ防止材を敷設するスリップ防止材の形成方法であって、下層又は上層摩擦素子粒子層の敷設厚みを各々の摩擦素子粒子の粒度の最大粒子径となすとともに、各摩擦素子粒子の嵩比重と真比重から敷設配列粒子の隙間量を算出し、該隙間量に匹敵するマトリックス樹脂を上限として塗布し、下層又は上層摩擦素子粒子層の厚み設計設定を行うことを特徴とするスリップ防止材の形成方法。
- 上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複数層の上層摩擦素子粒子層を形成することを特徴とする請求項１記載のスリップ防止材の形成方法。
- 最上部の上層摩擦素子粒子層の上に速反応硬化性の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を硬化反応させて保護層を形成する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の形成方法。
- 摩擦素子粒子に、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用いる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の形成方法。
- 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が、その粒度における嵩比重の９０％以上とする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の形成方法。
- 摩擦素子粒子を予め６０〜１００℃に予熱して、マトリックス樹脂の上に散布積層する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の形成方法。
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