JP2019164396A - ひび割れ検知用ラベル - Google Patents
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Abstract
Description
本開示のひび割れ検知用ラベルの第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態のひび割れ検知用ラベルの一例を示す断面図である。図1(a)は、ひび割れ検知用ラベル100の断面図、図1(b)は、図1(a)の破断層1の部分だけを抜き出した、詳細な断面図、図1(c)は、図1(a)に示す、ひび割れ検知用ラベル100の粘着層5のプライマー層4や樹脂基材3とは反対側の面に、セパレータ6を備えたセパレータ付きひび割れ検知用ラベル100Aの断面図である。
粘着層は、最下層である粘着層5と、破断層1と断線検知層16との間にある粘着層17との2箇所で用いられている。粘着層17は本実施形態では粘着層5と同じ材質で、厚みのみが異なるものとしているが、粘着層17は粘着層5とは異なる材質でもよく、粘着層17を設けずに他の接着剤等を用いてもよい。以下、主として粘着層5について説明する。
図1(a)に示すとおり、粘着層5の上層に、プライマー層4を介して樹脂基材3が積層されている。樹脂基材3は、上述した粘着層5の伸びに応じて、検査対象となるコンクリート構造物等のひび割れによる変形に追従して伸び、所定長さ分だけ弾性変形することが求められる。所定長さとは、ひび割れにより想定される当該ひび割れ検知用ラベルの伸びの長さであり、例えば当該ひび割れ検知用ラベルの長さを20〜200mm程度としたとき、0.1〜10mm程度である。
図1(a)に示すとおり、樹脂基材3と下層側の粘着層5との間、および樹脂基材3と上層側の破断層1との間、のそれぞれにプライマー層4およびプライマー層2が形成されている。実際には、樹脂基材3の粘着層5側の表層と破断層1側の表層の2面に、液状のプライマーを塗布して層形成し、これに粘着層5および破断層1を積層している。プライマー層4、2は、それぞれ樹脂基材3と粘着層5、および樹脂基材3と破断層1との密着性を確保するために形成される。もしこれらが密着していない場合、構造物等がひび割れしたときに、ひび割れの変形が粘着層5から樹脂基材3に伝達されずに粘着層5から樹脂基材3が界面で剥離したり、樹脂基材3の変形時に当該樹脂基材3から破断層1が界面で剥離する可能性がある。この場合、破断層1がひび割れ状態に対応して破断すべきであるにも関わらず、破断しないおそれがある。
図1(a)に示すとおり、樹脂基材3の粘着層5とは反対側の面において、樹脂基材3と、プライマー層2を介して破断層1が積層されている。破断層1は、ひび割れ検知用ラベル100を、検査対象となるコンクリート構造物等の表面に貼着した場合には、当該コンクリート構造物に発生したひび割れの発生程度を、上層側の断線検知層16に伝達する機能を有する。
図1(a)に示すとおり、破断層1の、樹脂基材3とは反対の面側である上層側には、粘着層17を介して、断線検知層16が積層されている。図2は、断線検知層16のみを上方から見たときの平面図であり、図2(a)が、断線検知層16の全体を示す図であり、図2(b)が、RFIDタグ41の構造を示す図である。また、図2(c)は、図2(a)の断線検知層において配線部46が断線したことを示す図である。
図1(a)に示すとおり、ひび割れ検知用ラベル100の最表面には、表面保護層12が設けられている。これは、下層の断線検知層16に含まれる断線検知部43の配線部46や、RFIDタグ41を、風雨等から保護するためである。このような表面保護層12の材料としては、断線検知層16の視認性を阻害しないある程度の透明性と外部環境に対する保護機能を有していれば特に制限はないが、例えば、ポリメチルメタクリレート等のメタクリル系樹脂、紫外線や電子線等の電離放射線硬化性のエポキシ変性アクリレート樹脂やウレタン変性アクリレート樹脂、アクリル変性ポリエステル樹脂等にベンゾフェノン系、アセトフェノン系、チオキサントン系等の光重合開始剤を希釈混合した液状の塗布液を用いて、これを印刷、ダイコート、スプレー塗布、インクジェット等により塗布形成することとしてもよい。断線検知層16の配線部46やRFIDタグ41が直接視認できなくても断線検知の機能としては支障はないが、これらを視認可能とすることにより、配線部46やRFIDタグ41の劣化状況を目視で確認したい場合や、断線検知時に配線部のどの場所で断線が起きているかを実際に目視で確認したい場合に便宜である。
第1実施形態のひび割れ検知用ラベル100の各構成部材の説明は上記のとおりであるが、実際には、検査対象に当該ラベルを貼着する前の保管において、粘着層5の粘着力の維持のため、セパレータを付着させることが望ましい。図1(c)は、ひび割れ検知用ラベル100の粘着層5の樹脂基材3とは反対側の粘着面に、セパレータ6を付着させたセパレータ付きひび割れ検知用ラベル100Aの断面図である。検査対象への貼着前の保管状態では、セパレータ6を粘着層5に付着させておくことにより、粘着層5が空気中に剥き出しとならず、粘着力の長期間の維持が可能となる。セパレータの材料としては、粘着層の粘着力を阻害しないで当該粘着層に付着できるものであれば特に制限はなく、各種樹脂フィルムやコート紙、あるいはそれらの複合材料に、シリコーン等の離型剤を塗布したもの等を使用することができる。
次に、上述の層構成を有するひび割れ検知用ラベル100の使用方法とその機能について説明する。
さらに、これら破断特性の異なる複数のひび割れ検知用ラベルを使用することにより、より正確なひび割れレベルの把握が可能となる。
次に、第1実施形態のひび割れ検知用ラベルの製造方法について説明する。図1(c)に示すように、セパレータ付きひび割れ検知用ラベル100Aは、ひび割れ検知用ラベル100にセパレータ6が付加されたものであるが、これを別の分け方で見ると、下層側のひび割れ検知部150と上層側のRFIDタグインレット部160とから構成されていると考えることができる。ひび割れ検知部150は、下層側からセパレータ6、粘着層5、プライマー層4、樹脂基材3、プライマー層2および破断層1が、この順に積層されている。一方、RFIDタグインレット部160は、下層側から粘着層17、破断検知層16および表面保護層12が、この順に積層されている。ひび割れ検知部150とRFIDタグインレット部160とは、それぞれ別工程で製造されたものがラミネート加工によって積層されることにより、一体化したセパレータ付きひび割れ検知用ラベル100Aを構成することができる。
次に、本開示のひび割れ検知用ラベルの第2実施形態について説明する。図7は、第2実施形態のひび割れ検知用ラベル110を示す平面図および断面図である。図7(a)は、コンクリート構造物等の検査対象20の表面に、ひび割れ検知用ラベル110が貼着された状態を示す平面図であり、最表面の透明な表面保護層12を通して下層の断線検知層16が視認される。断線検知層16には、二つの断線検知部と、これを構成する二つの配線部とを備えている。第1断線検知部43Aと第2断線検知部43B、および第1配線部46Aと第2配線部46B、である。図7(a)では、これら二つの配線部に対応した別々のRFIDタグ本体を備えているが、RFIDタグ本体は一つとし、第1配線部46Aと46Bとを一つのRFIDタグ本体と接続する方法としてもよい。
次に、本開示のひび割れ検知用ラベルの第3実施形態について説明する。図8は、第3実施形態のひび割れ検知用ラベル120を示す断面図である。図8に示すとおり、第1実施形態に対する第3実施形態の相違点は、樹脂基材3とプライマー層2の間に印刷層7が設けられていることである。第1実施形態のひび割れ検知用ラベル100では、樹脂基材3自体を着色させることによって、破断検知層16が破断した際に、下地の樹脂基材を視認し易くすることができ、目視の破断状況確認を容易にすることにつき説明した。しかし、樹脂基材3は、伸縮特性等の特性維持のため着色顔料等を直接充填することが困難であることも考えられる。このため、本実施形態では、樹脂基材3自体には着色顔料を混ぜることをせず、樹脂基材3の表面に追加の印刷層7を設けることにより、任意の色を着色することを可能とする。これにより、樹脂基材3の特性変化を懸念する必要がなく、色選択の自由度を広げることができる。
次に、本開示のひび割れ検知用ラベルの第4実施形態について説明する。図9は、第4実施形態のひび割れ検知用ラベル130をひび割れが起き始めた検査対象20に貼着した状態を示す斜視図である。第1実施形態に対する第4実施形態の相違点は、表面保護層12の表面から積層方向に向けて、一定深さのハーフカットの切れ込みが形成され、かつ、切れ込みの形状が断続的な線状に形成されていることである。断続的な線状とは例えばミシン目形状などが含まれる。
次に、本開示のひび割れ検知用ラベルの第5実施形態について説明する。図10は、第5実施形態のひび割れ検知用ラベル140をひび割れが起き始めた検査対象20に貼着した状態を示す斜視図である。第4実施形態に対する相違点は、表面保護層12の表面から積層方向に向けて、粘着層5までの貫通する深さの切れ込みが形成されることである。もともと、ひび割れによってひび割れ検知用ラベルが伸びたときに、樹脂基材3よりも先に破断層1が破断する条件で形成しているため、同一形状のミシン目部を貫通形成しても、基本的にはこの関係が大きく変わることはない。製造上の都合等により、適宜、ハーフカットにするか、貫通形成とするかを選択することができる。ミシン目を形成する際の、断線検知層16の配線部に関する注意点については、第4実施形態と同様である。
次に、本開示を実施例により説明する。
(i)ひび割れ検知部の作製
樹脂基材として、厚み230μのポリエチレンテレフタレートフィルムを選定し、これの両面に、プライマー層としてメラミン樹脂塗料のメジウム(大日本インキ製造(株)製、TCM01メジウム)を固形分塗布量で0.4μmの厚みで塗布し、180℃20秒間の熱処理を行った。その片側には、アクリル系エマルション型粘着剤(東洋インキ製造(株)製、オリバインBPW5012)を塗布して塗布膜を形成し、これを100℃60秒間の熱処理を行い、厚み20μの粘着層を形成した。また、粘着層と反対側の樹脂基材面に、高官能基数(18官能)のポリエステルアクリレートオリゴマー紫外線硬化性樹脂(ザ・インクテック(株)製、KIZ044マット)100質量部に対し、紫外線硬化開始剤5質量部を希釈混合し、塗布し、紫外線照射により架橋硬化させ、ハードコート層である破断層を形成した。同時に、粘着層の下層にシリコーンを付着させた紙材によるセパレータを貼った。これにより、ひび割れ検知部の積層体が完成した。
まず断線検知層を形成するにあたり、アンテナ基板として厚み9μmのポリエチレンテレフタレート基材を用い、これに厚み20μmのアルミ箔をエポキシ系接着剤を介して貼り、エッチング加工により所定のRFIDタグ本体のアンテナ部と断線検知部の配線部を形成した。配線部の線幅は1mmとした。RFIDタグ用のICチップのパッド電極には、あらかじめ金バンプを形成させておき、ICチップをフェイスダウンにして、RFIDタグ本体のアンテナのアンテナ端子と当該パッド電極との位置合わせを行い、異方導電性フィルムを介してアンテナ端子にICチップの金バンプを接触させた状態で超音波振動を加えるとともに熱圧を加え、ICチップとアンテナとを電気的に接合した。また、配線部に脆性を付与するため、ポリエチレンテレフタレート基材には、配線部を除く複数個所に切れ込みを設けておき、破断層の破断時には、配線部も一緒に断線することを事前に確認した。
セパレータ付きRFIDタグインレット部からセパレータを剥がし、あらかじめセットしたひび割れ検知部の破断層の面に、セパレータ付きRFIDタグインレット部の粘着層の面が対向するように位置合わせした。さらに、当該破断層と当該粘着層とを当接させ、セパレータ付きRFIDタグインレット部のベース基材の表面側から加熱ヘッドをひび割れ検知部に向けて押し当てることにより、セパレータ付きRFIDタグインレット部の粘着層、破断検知層および表面保護層だけをひび割れ検知部側にラミネート転写した。残留した離形層を含むベース基材はそのまま巻き取った。これにより、下層側からセパレータ、粘着層、プライマー層、樹脂基材、プライマー層、破断層、粘着層、破断検知層および表面保護層がこの順に積層されたセパレータ付きひび割れ検知用ラベルを得た。
上述の共通条件のもと、破断層の条件として、試験片の試験番号1、2、3の破断層厚みを10.0μm、試験番号4、5、6の断層厚みを16.0μm、試験番号7、8、9、10、11の破断層厚みを20.0μmとした。また、試験番号2、5、8、10、11には、添加剤として、ポリエチレンワックス微粒子を紫外線硬化性樹脂(固形分)100質量部に対して1質量部添加し、試験番号3、6、9には、同添加剤を2質量部添加した。なお、試験番号10には、積層方向に貫通する深さの断続的な線状の形状としてミシン目部の切れ込みを、試験番号11には、同じく積層方向に破断層のみ貫通し、樹脂基材に達しない深さのハーフカットの断続的な線状の形状としてミシン目部の切れ込みを形成した。なお、ミシン目部の面方向の切れ込み部の1箇所あたりの長さを3.0mm、非切れ込み部の1箇所あたりの長さを2.0mmとした。
試験片の試験番号1〜11は、最終的に面方向の大きさを幅15.0mm、長さを40.0mmに仕上げ、試験番号10、11のミシン目部は、長さ方向の中心を通る、幅方向に並行な線上に形成した。これらの各試験片を、検査対象を摸した樹脂基材(厚み230μのポリエチレンテレフタレートフィルム)に貼着させ、間隔50mmを開始点とするように両端を保持し、100mm/minの速度で引張り試験を行い、試験片の伸び量を0.1mmから0.1mm刻みで増加させ、リーダライターによる無線通信による確認と、10m離れた箇所から確認者が目視で確認した破断状況の確認について試験した結果を以下に示す。
1A 第1破断層
1B 第2破断層
2 プライマー層
3 樹脂基材
4 プライマー層
5、17 粘着層
6 セパレータ
7 印刷層
10 樹脂層
11 添加剤
12 表面保護層
14、15 ミシン目部
16 アンテナ層
18 離形層
19 ベース基材
20 検査対象
31 ひび割れ
32、33 破断部
35 断線部
40 断線検知部付RFIDタグ
41 RFIDタグ
42 配線基板
43 断線検知部
43A 第1断線検知部
43B 第2断線検知部
44 アンテナ
45 ICチップ
46 配線部
46A 第1配線部
46B 第2配線部
51 電源部
52 電源供給制御回路
53 制御部
100、101、102、110、120、130、140 ひび割れ検知用ラベル
100A セパレータ付きひび割れ検知用ラベル
150 ひび割れ検知部
160 RFIDタグインレット部
160A セパレータ付きRFIDタグインレット部
200 リーダライター
Claims (12)
- 検査対象の表面に生じる、ひび割れを検知するためのラベルであって、
RFIDタグと、
樹脂基材と、
前記樹脂基材の一方の面側の少なくとも一部に設けられ、前記樹脂基材の面方向に生ずる引張り力により、前記樹脂基材よりも先に破断する破断層と、
前記樹脂基材の他方の面側に設けられ、前記検査対象に対して前記樹脂基材を貼着するための粘着層と、を備え、
前記破断層の、前記樹脂基材とは反対側の面側には、前記破断層の破断とともに電気的に断線する、線状の配線部を有する断線検知部を備え、
前記断線検知部が検知した前記配線部の断線の有無に関する情報を、前記RFIDタグにより無線通信で送信することが可能であることを特徴とする、ひび割れ検知用ラベル。 - 前記断線検知部の前記配線部は、金属蒸着または金属箔により形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のひび割れ検知用ラベル。
- 前記断線検知部の前記配線部は、導電性ペーストまたは導電性インクによって形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のひび割れ検知用ラベル。
- 前記破断層は、前記引張り力が、第1の範囲であるときに破断する第1の破断層と、
前記引張り力が、前記第1の範囲とは異なる第2の範囲であるときに破断する第2の破断層と、から構成され、
前記断線検知部は、前記第1の破断層が破断するときに電気的に断線する、線状の第1の配線部を有する第1の断線検知部と、
前記第2の破断層が破断するときに電気的に断線する、線状の第2の配線部を有する第2の断線検知部と、から構成され、
前記RFIDタグが無線通信で送信することが可能な、前記断線検知部が検知した前記配線部の断線の有無に関する情報は、
前記第1の断線検知部が検知した前記第1の配線部の断線の有無に関する情報と、
前記第2の断線検知部が検知した前記第2の配線部の断線の有無に関する情報と、を含むことを特徴とする、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のひび割れ検知用ラベル。 - 前記断線検知部は、前記配線部が形成される配線基板を有し、
前記樹脂基材は、前記断線検知部の前記線状の配線部の色、および前記配線基板の色とは異なる色に着色されていることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のひび割れ検知用ラベル。 - 前記断線検知部は、前記配線部が形成される配線基板を有し、
前記樹脂基材と前記破断層との間には、前記断線検知部の前記線状の配線部の色、および前記配線基板の色とは異なる色に着色されている印刷層をさらに備えていることを特徴とする、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のひび割れ検知用ラベル。 - 前記断線検知部は、前記配線部が形成される配線基板を有し、
前記粘着層を第1の粘着層とするとき、前記破断層と前記断線検知部との間に、第2の粘着層をさらに備え、
当該第2の粘着層は、前記断線検知部の前記線状の配線部の色、および前記配線基板の色とは異なる色に着色されていることを特徴とする、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のひび割れ検知用ラベル。 - 前記破断層は、紫外線硬化性のアクリル変性ポリエステル樹脂を含むことを特徴とする、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のひび割れ検知用ラベル。
- 前記破断層は、ポリエチレン系のワックスを含有することを特徴とする、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のひび割れ検知用ラベル。
- 前記破断層を含む積層方向に、一定深さの切れ込みが形成されていることを特徴とする、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のひび割れ検知用ラベル。
- 前記切れ込みは、断続的な線状に形成されていることを特徴とする、請求項10に記載のひび割れ検知用ラベル。
- 前記切れ込みは、ハーフカット状態に形成されていることを特徴とする、請求項10または請求項11に記載のひび割れ検知用ラベル。
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