JP2020016624A - 接着強度可視化膜、接着強度可視化装置および接着強度可視化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部材とその部材表面に設けられた膜との接着強度を外部から検出または評価できるように可視化するための接着強度可視化用材料、接着強度可視化膜、接着強度可視化装置および接着強度可視化方法を提供することを目的とする。【解決手段】部材の表面に形成された膜に含まれ、膜と当該部材との接着強度を測定する接着強度測定用材料であって、応力発光物質が含まれている。【選択図】図１

Description

本発明は、部材とその部材表面に設けられた膜との接着強度を外部から検出または評価できるように可視化するための接着強度可視化膜、接着強度可視化装置および接着強度可視化方法に関する。

部材の腐食を防止したり、部材の意匠性を向上させるために、部材表面に膜が形成されることが多い。ところが、これらの膜は、例えば経年変化、腐食または部材表面の形成時に何らかの理由による接着不良によって、膜と部材との接着強度が低下することが知られている。このような接着強度の低下は、部材の健全性や意匠性等に悪影響を与えてしまう。そこで、そのような状況を防止するために、部材とその表面に形成される膜との接着強度の測定が行われる。

このような接着強度を測定する方法としては、スタッド・ブル試験（ｓｔｕｄ ｐｕｌｌ ｔｅｓｔ）、引き倒し試験（ｔｏｐｐｌｅ ｔｅｓｔ）やスクラッチ試験（ｓｃｒａｔｃｈ ｔｅｓｔ）等がある。

また、このような接着強度を測定する方法として、要素サイズの影響を受けず、樹脂ライニングの厚さの影響を受けない試験方法が提案されている（特許文献１参照）。

なお、これらとは別に、応力発光物質を混入させた接着剤で接着させた部材に、外力を加えたときの応力発光物質の発光を測定することによって、接着剤層内部の応力分布を測定する方法が提案されている（特許文献２参照）。

特開平８−２８５７６１号公報 特開２００６−３８５８６号公報

しかしながら、上述したような試験では、膜自体を傷つけたり、部材から膜を剥がしたり等の部材と膜との接着状態を変化させる必要があるため、実際の構造物に用いられている部材と膜との接着強度の測定には適用できないという問題点があった。その結果、経年変化による同一部材（構造物）の接合状態の影響（経年劣化等）を検出することができないという問題点もあった。

なお、上述した応力発光物質を用いて接着剤層内部の応力分布を測定する方法は、応力発光物質を接着剤に混入させ、外力を加えたときの応力発光物質の発光を測定する必要があることから、接合部材が透明である必要があるという問題点や、この方法では部材と膜との接合状態を外部から検出できないという問題点もあった。

本発明の発明者は、上述した問題点に関して鋭意研究を続けた結果、次のような知見を得た。すなわち、部材の表面に、応力発光物質が含まれた接着強度可視化膜を形成し、部材および接着強度可視化膜の少なくとも何れか一方に物理的刺激を加えると、接着強度可視化膜の発光状態から部材と接着強度可視化膜との接着強度を可視化できることを発見した。

具体的には、例えば、一様な強度で部材と接着している接着強度可視化膜に物理的刺激を加えると、接着強度可視化膜が一様の発光強度で発光するが、一部が接着していない接着強度可視化膜に物理的刺激を加えると、他の部分は発光するがその部分は発光しない（発光強度が低い）ことが分かった。その結果、接着強度可視化膜の発光を検出することによって接着強度を外部から検出（可視化）できることを発見した。

これらの知見を得て、本発明の発明者は、以下のような画期的な接着強度可視化膜、接着強度可視化装置および接着強度可視化方法を見出した。

本発明に係る第１の態様は、部材の表面に形成された接着強度可視化膜であって、応力発光物質が含まれていることを特徴とする接着強度可視化膜にある。

ここで、「接着」とは「密着」を含む概念である。

また、「応力発光物質」とは、機械的な外力により生じる変形によって発光（可視光、紫外光、近赤外光を含む。）する物質をいう。応力発光物質としては、例えば、スピネル構造、コランダム構造、βアルミナ構造、ケイ酸塩、欠陥制御型アルミン酸塩、ウルツ鉱型構造と閃亜鉛鉱型構造とが共存する構造を有する酸化物、硫化物、セレン化物またはテルル化物を主成分として構成されるもの等や、これらを構成するアルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオンの少なくとも一部が、希土類金属イオンおよび遷移金属イオンの少なくとも１種の金属イオンに置換されているものが挙げられる。なお、本発明の接着強度可視化膜には、２つ以上の応力発光物質が含まれていてもよい。

応力発光物質としては、例えば、アルミナ系、シリカ系、リン酸系、酸化チタン系、硫化亜鉛系およびその他に分類されるものがある。

アルミナ系としては、具体的には、ｘＳｒＯ・ｙＡｌ_２Ｏ_３・ｚＭＯ（Ｍは二価金属、Ｍｇ，Ｃａ，Ｂａ，ｘ，ｙ，ｚは整数である。なお、Ｍは二価金属であれば限定されるものではないが、Ｍｇ，Ｃａ，Ｂａが好ましい。またｘ，ｙ，ｚは１以上の整数を表す。）、Ａｌ_２Ｏ_３：Ｔｂ^３＋、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｍ（Ｍ＝Ｅｕ^２＋，Ｄｙ^３＋，Ｃｅ^３＋，Ｈｏ^３＋のうち、少なくとも１つ以上を添加（ｄｏｐｉｎｇ）したもの)、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４：Ｍ（Ｍ＝Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋，Ｄｙ^３＋，Ｃｅ^３＋，Ｈｏ^３＋のうち、少なくとも１つ以上を添加）、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｃｅ^３＋、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋，Ｄｙ^３＋、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋，Ｈｏ^３＋、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｈｏ^３＋，Ｃｅ^３＋、ＸＡｌ_２Ｏ_４：Ｍ（Ｘ＝Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎのうち、１〜２つを添加、Ｍ＝Ｅｕ^２＋，Ｄｙ^３＋，Ｔｂ^３＋，Ｈｏ^３＋のうち、少なくとも１つ以上を添加)、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋，Ｃｒ^３＋，Ｎｄ^３＋等が挙げられる。ここで、「添加」とは、２個以上の物質を同時に添加する「共添加」および「賦活」をも含む概念である。

また、他のアルミナ系としては、具体的には、一般式Ｓｒ｛１−（２ｘ＋３ｙ＋３ｚ）/２｝Ａｌ_２Ｏ_４：ｘＥｕ^２＋，ｙＣｒ^３＋， ｚＮｄ^３＋（ただし、ｘ，ｙ，ｚは、０．２５〜１０ｍｏｌ％、好ましくは０．５〜２ｍｏｌ％を表す。）、Ｓｒ_３Ａｌ_２Ｏ_６：Ｅｕ^２＋、ＣａＹＡｉ_３Ｏ_７：Ｅｕ^２＋、ＣａＹＡｌ_３Ｏ_７：Ｍ（Ｍ＝Ｅｕ^２＋，Ｃｅ^３＋，Ｄｙ^３＋，Ｃｅ^３＋，Ｈｏ^３＋のうち１つを添加)、ＳｒＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｃｅ^３＋等が挙げられる。

シリカ系としては、具体的にはｘＳｒＯ・ｙＡｌ_２Ｏ_３・ｚＳｉＯ_２（ｘ，ｙ，ｚは整数を表す。）、Ｃａ_２Ａｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_７：Ｃｅ^３＋、Ｘ_２Ａｌ_２ＳｉＯ_７：Ｍ（Ｘ＝Ｃａ，Ｓｒのうち１つを添加、Ｍ＝Ｅｕ^２＋，Ｅｕ^３＋，Ｃｅ^３＋，Ｄｙ^３＋のうち、少なくとも１つ以上を添加）、Ｃａ_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７；Ｃｅ^３＋、Ｘ_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７：Ｍ（Ｘ＝Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒのうち１つを添加、またはＸ_２＝ＳｒＣａ，ＳｒＢａのうち１つ、Ｍ＝Ｅｕ^２＋，Ｄｙ^３＋，Ｃｅ^３＋のうち、少なくとも１つ以上を添加）、ＣａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋， ＳｒＣａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_３Ｙ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２：ＲＥ^３＋（ＲＥ^３＋＝Ｄｙ^３＋，Ｅｕ^２＋のうち、少なくとも１つ以上を添加）、ＢａＳｉ_２Ｏ_２Ｎ_２：Ｅｕ^２＋等が挙げられる。

リン酸系としては、具体的には、Ｌｉ_３ＰＯ_４：ＲＥ（ＲＥ＝Ｄｙ^３＋，Ｔｂ^３＋，Ｃｅ^３＋，Ｅｕ^２＋）、ＬｉＸＰＯ_４：Ｅｕ^２＋（Ｘ＝Ｓｒ，Ｂｒのうち１つ）、Ｌｉ_２ＢａＰ_２Ｏ_７：Ｅｕ^２＋、ＣａＺｒ（ＰＯ_４）_２：Ｅｕ^２＋等が挙げられる。

酸化チタン系としては、具体的には、ＣａＴｉＯ_３：Ｐｒ^３＋、ＢａＣａＴｉＯ_３：Ｐｒ^３＋、ＢａＴｉＯ_３−ＣａＴｉＯ_３：Ｐｒ^３＋等が挙げられる。

硫化亜鉛系としては、具体的には、ＺｎＳで表される物質にＭ_１、Ｍ_２およびＭ_３（Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３＝１〜３価のそれぞれ異なる金属イオン）の少なくとも１つが添加されているものであれば特に限定されないが、Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３が二価金属のものが好ましく、Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３がＭｎ^２＋，Ｇａ^２＋，Ｔｅ^２＋，Ｃｕ^２＋，ＣｕＣｌ，Ａｌのうち、少なくとも１つ以上を添加したものが特に好ましい。）、ＸＺｎＯＳ：Ｍ（Ｘ＝Ｃａ，Ｂａのうち１つ、Ｍ＝Ｍｎ^２＋，Ｃｕ^２＋のうち１つを添加）、ＺｎＭｎＴｅ等が挙げられる。

また、その他のものとしては、具体的には、ＣａＺｒＯ_３：Ｅｕ^３＋、ＣａＮｂ_２Ｏ_ｎ：Ｐｒ^３＋（ｎ＝６，７）、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）（２）ＳｎＯ_４：Ｓｍ^３＋，Ｌａ^３＋、Ｓｒ_ｎ＋１Ｓｎ_ｎＯ_３ｎ＋１：Ｓｍ^３＋（ｎ＝１，２，それ以上）、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ^２＋、ＺｒＯ_２：Ｔｉ、ＸＧａ_２Ｏ_４：Ｍｎ^２＋（Ｘ＝Ｚｒ，Ｍｇのどちらか１つ)等が挙げられる。

かかる第１の態様では、接着強度可視化膜に物理的刺激が加えられると、接着強度可視化膜が発光するので、その発光状態を分析することにより、接着強度を外部から検出（可視化）することができると共に、所定の期間を開けて接着状態を検出することにより、経年変化による部材と接着強度可視化膜との接着状態の影響（経年劣化）を検出することができる。

本発明の第２の態様は、接着強度可視化膜は、部材側表面に応力発光物質が含まれていない非発光層と、当該非発光層上に応力発光物質が含まれている発光層とを有することを特徴とする請求項１に記載の接着強度可視化膜にある。

かかる第２の態様では、接着強度可視化膜を容易に形成することができる。

本発明の第３の態様は、非発光層と発光層との間に、応力発光物質が拡散している拡散層をさらに有することを特徴とする第２の態様に記載の接着強度可視化膜にある。

かかる第３の態様では、接着強度可視化膜をより容易に形成することができる。

本発明の第４の態様は、非発光層の厚さが５ｎｍ〜２００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項２または３に記載の接着強度可視化膜にある。

かかる第４の態様では、接着強度可視化膜をさらに容易に形成することができる。

本発明の第５の態様は、応力発光物質が、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４で表される物質にＥｕ^２＋が添加されているもの、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４で表される物質にＥｕ^２＋、Ｈｏ^３＋、Ｄｙ^２＋、Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３（Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３＝１〜３価のそれぞれ異なる金属イオン）の少なくとも１つが添加されているもの、ＣａＹＡｌ_３Ｏ_７で表される物質にＥｕ^２＋が添加されているものおよびＺｎＳで表される物質にＭ_１、Ｍ_２およびＭ_３（Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３＝１〜３価のそれぞれ異なる金属イオン）の少なくとも１つが添加されているものであることを特徴とする第１〜第４の態様の何れか１つに記載の接着強度可視化膜にある。

かかる第５の態様では、接着強度可視化膜の発光強度がより高くなるので、部材と接着強度可視化膜との接着強度を外部から容易に検出（可視化）することができる。

本発明の第６の態様は、部材の表面に形成された第１〜第５の態様の何れか１つに記載の接着強度可視化膜と、部材および接着強度可視化膜の少なくとも何れか一方に物理的刺激を加える刺激手段と、を具備することを特徴とする接着強度可視化装置にある。

ここで、「物理的刺激」とは、対象物に対する物理的な刺激であれば特に限定されず、対象物に対して、力学的なエネルギーの付与や超音波の照射等が含まれる。

かかる第６の態様では、刺激手段により接着強度可視化膜に対して直接的または間接的に物理的刺激を加えた時に、接着強度可視化膜が発光するので、その発光状態を分析することにより、接着強度を外部から検出（可視化）することができると共に、所定の期間を開けて接着状態を検出することにより、経年変化による部材と接着強度可視化膜との接着状態の影響（経年劣化）を検出することができる。

本発明の第７の態様は、部材と当該部材の表面に設けられた膜との接着強度を測定する接着強度可視化方法であって、部材の表面に、応力発光物質が含まれた膜を形成する膜形成工程と、部材および膜の少なくとも何れか一方に物理的刺激を加える刺激工程と、を具備することを特徴とする接着強度可視化方法にある。

かかる第７の態様では、刺激手段により接着強度可視化膜に対して直接的または間接的に物理的刺激を加えた時に、接着強度可視化膜が発光するので、その発光状態を分析することにより、接着強度を外部から検出（可視化）することができると共に、所定の期間を開けて接着状態を検出することにより、経年変化による部材と接着強度可視化膜との接着状態の影響（経年劣化）を検出することができる。

本発明の第８の態様は、接着強度可視化膜は、部材側表面に応力発光物質が含まれていない非発光層と、非発光層上に応力発光物質が含まれている発光層とを有することを特徴とする請求項７に記載の接着強度可視化方法にある。

かかる第８の態様では、接着強度可視化膜を容易に形成することができる。

本発明の第９の態様は、非発光層と発光層との間に、応力発光物質が拡散している拡散層をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の接着強度可視化方法にある。

かかる第９の態様では、接着強度可視化膜をより容易に形成することができる。

本発明の第１０の態様は、非発光層の厚さが５ｎｍ〜２００μｍの範囲にあることを特徴とする第８または第９の態様に記載の接着強度可視化方法にある。

かかる第１０の態様では、接着強度可視化膜をさらに容易に形成することができる。

本発明の第１１の態様は、応力発光物質が、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４で表される物質にＥｕ^２＋が添加されているもの、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４で表される物質にＥｕ^２＋、Ｈｏ^３＋、Ｄｙ^２＋、Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３（Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３＝１〜３価のそれぞれ異なる金属イオン）の少なくとも１つが添加されているもの、ＣａＹＡｌ_３Ｏ_７で表される物質にＥｕ^２＋が添加されているもの、並びにＺｎＳで表される物質にＭ_１、Ｍ_２およびＭ_３（Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３＝１〜３価のそれぞれ異なる金属イオン）の少なくとも１つが添加されているものであることを特徴とする第７〜第１０の態様の何れか１つに記載の接着強度可視化方法にある。

かかる第１１の態様では、接着強度可視化膜の発光強度がより高くなるので、部材と接着強度可視化膜との接着強度を外部から容易に検出（可視化）することができる。

図１は実施形態１に係る接着強度可視化装置の概略側面図である。 図２は実施形態２に係る接着強度可視化膜の概略側面図である。 図３は実施形態２において、刺激手段を用いて接着強度可視化膜を剥離させている際の接着強度可視化装置の概略側面図である。 図４は実施例１に係る部材表面の状態を示す写真（ａ）と、部材表面に接着強度可視化膜を接着させた際の写真（ｂ）である。 図５は実施例１において、刺激手段を用いて接着強度可視化膜を剥離させている際の写真である。 図６は実施例２における接着強度可視化装置の概略側面図である。 図７は実施例２における引張荷重と発光強度との関係を示すグラフである。 図８は実施例３における引張荷重と発光強度との関係を示すグラフである。 図９は実施例３における接着強度可視化膜の試験後の状態を示す写真である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る接着強度可視化膜、接着強度可視化装置および接着強度可視化方法の実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
（実施形態１）

本実施形態では、単層の接着強度可視化膜を用いた接着強度可視化装置および接着強度可視化方法について説明する。

接着強度可視化装置１の概略図を図１に示す。図１に示すように、部材１０の表面上には接着強度可視化膜２０が形成されている。そして、接着強度可視化膜２０の上方には、記録手段であるカメラ（図示しない）が配置されており、後述するように接着強度可視化膜２０の発光状態を記録することができるようになっている。

また、部材１０の一方側端部１１と、他方側端部１２とは、刺激手段（図示しない）にそれぞれ接続されており、部材１０を両端方向（Ａ方向およびＢ方向）に引き延ばすことができるようになっている。

ここで、部材１０は、大きさ、形状および材質等は特に限定されない。部材１０の材質としては、例えば、金属、セラミックス、樹脂（天然樹脂および合成樹脂を含む）、鉱物、木材および繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）のような複合材料等が挙げられる。

接着強度可視化膜２０は、応力発光物質を含むものであれば特に限定されない。接着強度可視化膜２０としては、例えば、エポキシ樹脂やウレタン樹脂と、これらの樹脂の架橋・硬化反応を制御するための硬化剤と溶剤と、上述した応力発光物質および応力発光物質を均一に分散させるための分散剤・補助剤とを均一に混合後、硬化して作製したものでもよい。

接着強度可視化膜２０に含まれる応力発光物質の濃度（重量比率）は特に限定されないが、２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％の範囲であれば目視で発光を確認することができるので好ましく、５０ｗｔ％〜７０ｗｔ％の範囲であれば目視でより明確に発光を確認することができるのでより好ましい。

また、接着強度可視化膜２０の厚みも特に限定されないが、厚さが１μｍ〜１ｍｍの範囲が発光強度および取り扱い易さの点から好ましく、厚さが１０μｍ〜５００μｍの範囲が発光強度および取り扱い易さの点からより好ましい。

なお、接着強度可視化膜２０は、部材１０の表面に直接形成（溶液塗布・硬化）してもよいし、既に形成されている接着強度可視化膜２０（不織布に応力発光物質を混入させたもの等）を部材１０の表面に貼り付けることによって部材１０の表面に形成してもよい。

刺激手段は、部材１０を両端方向（Ａ方向およびＢ方向）に引っ張ることができるものであれば特に限定されない。刺激手段としては、例えば、引っ張り機等が挙げられる。なお、記録手段は接着強度可視化膜２０の発光状態を記録することができるものであれば特に限定されず、市販されているカメラやビデオカメラを用いることができる。

次に、本実施形態に係る接着強度可視化装置１の動作について説明する。まず、部材１０表面上に接着強度可視化膜２０を形成する。次に、刺激手段により、部材１０を両端方向（Ａ方向およびＢ方向）に引っ張ると、部材１０が引き延ばされ、それに伴って接着強度可視化膜２０も引き延ばされる。その際に、部材１０と接着強度可視化膜２０との接着強度が強ければ強いほど、接着強度可視化膜２０の発光強度が強くなる。すなわち、部材１０と接着強度可視化膜２０との接着強度に応じて接着強度可視化膜２０が発光するので、その発光状態をカメラで記録する。

このように接着強度可視化装置１を構成し、刺激手段によって直接的または間接的に接着強度可視化膜２０に物理的刺激を加えると、部材１０と接着強度可視化膜２０との接着強度に応じて接着強度可視化膜２０が発光する。したがって、接着強度可視化膜２０の発光強度分布を分析することによって、部材１０と接着強度可視化膜２０との接着強度分布を検出することができる。
（実施形態２）

実施形態１では、単層構造で構成された接着強度可視化膜を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、接着強度可視化膜２０Ａとして、図２に示すように、応力発光物質が含まれていない非発光層２１と、応力発光物質が含まれている発光層２２の２層からなるものを用いてもよい。

非発光層２１としては、大きさ、形状、材質は特に限定されない。非発光層２１としては、例えば市販の粘着テープ、塗料（プライマーを含む）、樹脂（天然樹脂および合成樹脂を含む）、部材表面の仕上げ、形状、機能に変化を加えるために用いられる表面処理剤等が挙げられる。

発光層２２としては、応力発光物質を含むものであれば特に限定されない。発光層２２としては、例えばエポキシ樹脂やウレタン樹脂と、これらの樹脂の架橋・硬化反応を制御するための硬化剤と溶剤と、応力発光物質および応力発光物質を均一に分散させるための分散剤・補助剤とを均一に混合後、硬化させたもの等が挙げられる。

そして、部材１０と、その表面に張り付けられた接着強度可視化膜２０Ａと、この接着強度可視化膜２０Ａを部材１０から剥離させる刺激手段と、接着強度可視化膜２０Ａの上方に配置された記録手段とで接着強度可視化装置１Ａを構成してもよい。

ここで、本実施形態の刺激手段は、部材１０から接着強度可視化膜２０Ａを剥離させることができるものであれば特に限定されない。剥離手段としては、例えば各種ピール試験機およびヒトの手等が挙げられる。なお、記録手段も特に限定されず、実施形態１と同様に、市販されているカメラやビデオカメラを用いることができる。

次に、本実施形態に係る接着強度可視化装置の動作を説明する。まず、部材１０の表面に接着強度可視化膜２０Ａを貼りつける。次に、図３に示すように、刺激手段（図示しない）を用いて、接着強度可視化膜２０Ａの一方の端部から他方の端部に向かって（Ｆ方向に向かって）、接着強度可視化膜２０Ａを部材１０から剥離する。すると、部材１０から剥離した接着強度可視化膜２０Ａの部分およびその周辺が発光する。その発光状態を観察したり、記録手段で記録された画像データを分析等することにより、部材１０と接着強度可視化膜２０Ａとの接着強度およびその分布を検出することができる。なお、この場合に可視化される接着強度は、非発光層２１と部材１０との接着強度である。

具体的には、接着強度が低い部分に接着していた接着強度可視化膜２０Ａの部分の発光強度は、接着強度が高い部分に接着していた部分と比較して相対的に低くなる。したがって、発光強度を分析することによって、部材１０と接着強度可視化膜２０Ａとの接着強度およびその分布を検出することができる。

このように接着強度可視化装置１Ａを構成し、接着強度可視化膜２０Ａの発光状態を分析することにより、部材１０と接着強度可視化膜２０Ａとの接着強度（本実施形態の場合には、部材と粘着テープ等との接着強度）およびその分布を容易に検出することができる。
＜実施例１＞

図４（ａ）に示すように、部材として、表面の一部Ｗにシリコーンオイル（型番：ＫＦ−９６、信越化学工業株式会社製）を塗布した熱硬化性フェノール樹脂板（ヤマト科学株式会社製実験台）を用い、接着強度可視化膜２０Ａとして、非発光層であるマスキングテープ（型番：Ｍ４０Ｊ２４、スリーエムジャパン株式会社製）上に、エポキシ樹脂（スズカファイン株式会社製）に応力発光物質であるＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋（堺化学工業株式会社製）を分散させた混合液を塗布して硬化させたもの（厚さ５０μｍ）を用いた。なお、シリコーンオイルが塗布された部分Ｗと接着強度可視化膜との接着強度は、シリコーンオイルが塗布されていない部分と接着強度可視化膜との接着強度と比較して、低くなる。

この接着強度可視化膜を、図４（ｂ）に示すように、シリコーンオイルが塗布された部分Ｗを跨ぐように部材上に貼り付けた。そして、刺激手段であるヒトの手を使って、接着強度可視化膜の左側端部を徐々に持ち上げ、左側端部から右側端部に向かって、部材から接着強度可視化膜を剥離した。その際の接着強度可視化膜の発光状態の写真を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。

これらの図から分かるように、シリコーンオイルが塗布されていない部分から接着強度可視化膜が剥離する時の発光強度（図５（ａ）および図５（ｃ））と比較して、シリコーンオイルが塗布されている部分Ｗから接着強度可視化膜が剥離する時の発光強度（図５（ｂ））が小さいことが分かった。なお、図示しないが、シリコーンオイルが塗布されていない部材から接着強度可視化膜を剥離すると、接着強度可視化膜の各部分が一様な発光強度で発光した。

このことから、接着強度可視化膜の発光強度を検出することにより、部材と接着強度可視化膜との相対的な接着強度を検出できることが分かった。なお、接着強度と接着強度可視化膜との発光強度との関係を示す検量線を予め作成しておけば、測定された発光強度に基づいて、部材と接着強度可視化膜との接着強度を測定することもできる。
（実施形態３）

実施形態２では、非発光層として粘着テープ等を用いたが本発明はこれに限定されない。接着強度可視化膜として、例えば部材側表面に応力発光物質が含まれていない層（非発光層）を有するものを用いることができる。

非発光層の厚さは特に限定されないが、５ｎｍ〜２００μｍの範囲にあるものが容易に形成することができるので好ましく、３０ｎｍ〜５０μｍの範囲にあるものがより容易に形成することができるのでよりで好ましく、５０ｎｍ〜３０μｍの範囲にあるものがさらに容易に形成することができるのでさらに好ましい。

このような接着強度可視化膜は、次のようにして作製することができる。まず、上述したように、エポキシ樹脂やウレタン樹脂と、これらの樹脂の架橋・硬化反応を制御するための硬化剤と溶剤と、上述した応力発光物質および応力発光物質を均一に分散させるための分散剤・補助剤とを均一に混合した第１の塗料とを用意する。

次に、応力発光物質が入っていないこと以外は第１の塗料と同様の成分からなる第２の塗料を用意する。

そして、部材の表面に、まず第２の塗料を塗布して硬化させた後、第１の塗料を塗布して硬化させることにより、上述した接着強度可視化膜を容易に作製することができる。

なお、第２の塗料を完全に硬化させずに、第１の塗料を塗布し、それらを硬化させて接着強度可視化膜を作製してもよい。この場合には、非発光層と発光層との間に、応力発光物質が非発光層の発光層側に拡散した拡散層が形成されることになる。

このような接着強度可視化膜を用いて、実施形態１または２の接着強度可視化装置を構成しても、同様の効果が得られる。なお、この場合に可視化される接着強度は、非発光層と部材との接着強度である。
＜実施例２＞

図６に示すように、部材１０Ｂ上に非発光層２１Ｂを設け、その非発光層２１Ｂ上に発光層２２Ｂをさらに設けた接着強度可視化装置１Ｂ（刺激手段は図示しない）を複数作製した。これらの接着強度可視化装置１Ｂは、非発光層２１Ｂの材質のみが異なっている。

ここで、部材１０Ｂとしては、フッ素系基板（型番：ＧＦ３００、日本バルカー工業社製）を用いた。また、非発光層２１Ｂとしては、厚さ１０μｍのウレタン系樹脂（ハマタイト、横浜ゴム株式会社製）、アクリル系樹脂（染めＱ、株式会社染めＱテクノロジィ製）またはエポキシ系樹脂（型番：ＭＬ−３２Ｆ、堺化学工業株式会社製）をそれぞれ塗布し、硬化させたものを用いた。そして、発光層２２Ｂとしては、エポキシ樹脂（スズカファイン株式会社製）に応力発光物質であるＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋（堺化学工業製）を分散させた混合液を塗布して硬化させたもの（厚さ５０μｍ）を用いた。

この部材１０Ｂの両端を刺激手段である引張試験装置にそれぞれ取り付け、引張荷重をかけた際の接着強度可視化膜の発光強度をそれぞれ測定した。その結果を図７に示す。ここで、Ｘ軸はひずみ（％）であり、Ｙ軸は一平方メートル当たりのミリカンデラ（輝度）である。なお、●はウレタン系樹脂のデータを示し、▲はアクリル系樹脂のデータを示し、◆はエポキシ系樹脂のデータを示す。

この図に示すように、フッ素系基板に対して強い接着性を有するウレタン系樹脂を用いた実施例は、引張荷重が大きくなるに連れて高い輝度（発光強度）で発光した。一方、フッ素系基板に対して比較的弱い接着性（剥がれやすい性質）を有するアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂は、引張荷重が大きくなっても同程度の輝度（発光強度）で発光した。試験後、部材と接着強度可視化膜との接着状態を調べたところ、アクリル系樹脂やエポキシ系樹脂を用いた接着強度可視化膜は、フッ素基板から剥離していた。

すなわち、接着強度可視化膜がフッ素系基板から剥離した場合には、引張強度が大きくなっても発光強度は変わらず、接着強度可視化膜がフッ素系基板と接着した状態の場合には、引張強度が大きくなるに連れて発光強度が大きくなることが分かった。

これらのことから、刺激手段（引張試験装置）による刺激の大きさ（引張荷重）と接着強度可視化膜の発光強度との関係から、部材１０Ｂと接着強度可視化膜２０Ｂの接着状態を評価できることが分かった。なお、この試験では、部材１０Ｂも接着強度可視化膜２０Ｂも破壊されていない。したがって、本発明は、部材１０Ｂも接着強度可視化膜２０Ｂも破壊することなく、その接着状態を評価することができる。
＜実施例３＞

部材としては、ポリプロピレン基板（ＰＰＮ−０５０５０３、アズワン株式会社製）を用い、アクリル系樹脂（染めＱ、株式会社染めＱテクノロジィ製）またはエポキシ系樹脂（型番：ＭＬ−３２Ｆ、堺化学工業株式会社製）を塗布し、硬化させたものを用い、発光層としては、エポキシ樹脂（スズカファイン株式会社製）に応力発光物質であるＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋（堺化学工業製）を分散させた混合液を塗布して硬化させたもの（厚さ５０μｍ）を用いて、実施例２と同様にして、引張荷重と接着強度可視化膜の発光強度との関係を調べた。その結果を図８に示す。ここで、▲はアクリル系樹脂のデータを示し、◆はエポキシ系樹脂のデータを示す。

この図に示すように、アクリル系樹脂もエポキシ系樹脂も、引張強度が大きくなるに連れて発光強度が大きくなることが分かった。また、同じ引張荷重に対して、エポキシ系樹脂を用いた接着強度可視化膜の発光強度は、引張荷重が大きくなってもアクリル系樹脂を用いたものよりも低い輝度を示していたが、０．３Ｓｔｒａｉｎ（％）近傍（Ｚで示す点）でアクリル系樹脂を用いたものよりも高い輝度を示した。その時の部材と接着強度可視化膜との状態を調べたところ、エポキシ系樹脂を用いた接着強度可視化膜の一部が、フッ素基板から剥離していた。その時の接着状態写真を図９に示す。ここで、Ａはエポキシ系樹脂を用いた接着強度可視化膜の状態を示し、Ｂはアクリル系樹脂の接着強度可視化膜の状態を示す。なお、図９中のＶが剥離した部分である。

すなわち、異なる樹脂を用いた接着強度可視化膜について、引張強度と発光輝度との関係をそれぞれ調べた。そして、同じ引張強度において、何れかの接着強度可視化膜が部材から剥離した場合に、各接着強度可視化膜の相対的な発光輝度の関係が変化することが分かった。

このことからも、刺激手段（引張試験装置）による刺激の大きさ（引張荷重）と接着強度可視化膜の発光強度との関係から、部材と接着強度可視化膜の接着状態を評価できることが分かった。
（他の実施形態）

上述した実施形態では、刺激手段として、部材を引き延ばしたり、部材から接着強度可視化膜を引き剥がすようなものを用いたが、本発明はこれに限定されない。刺激手段としては、部材および接着強度可視化膜の少なくとも何れか一方に物理的刺激を与えることができるものであれば特に限定されない。刺激手段としては、例えば部材を圧縮する圧縮装置や、部材を屈曲させる装置や、接着強度可視化膜に超音波を照射する超音波発生装置、せん断試験装置、引張試験装置、ねじり試験装置、振動試験装置および加振装置等が挙げられる。

また、上述した実施形態では、接着強度可視化膜に何らエネルギーを与えることなく発光させているが、接着強度可視化装置を稼働させる前に、紫外線等を接着強度可視化膜に照射してもよい。このようにすることにより、接着強度可視化膜の発光強度を向上させることができる。

１、１Ａ、１Ｂ 接着強度可視化装置
１０、１０Ｂ 部材
１１、１２ 部材の端部
２０、２０Ａ、２０Ｂ 接着強度可視化膜
２１、２１Ｂ 非発光層
２２、２２Ｂ 発光層

Claims (11)

1. 部材の表面に形成された接着強度可視化膜であって、応力発光物質が含まれていることを特徴とする接着強度可視化膜。
2. 前記接着強度可視化膜は、部材側表面に応力発光物質が含まれていない非発光層と、当該非発光層上に応力発光物質が含まれている発光層とを有することを特徴とする請求項１に記載の接着強度可視化膜。
3. 前記非発光層と前記発光層との間に、応力発光物質が拡散している拡散層をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の接着強度可視化膜。
4. 前記非発光層の厚さが５ｎｍ〜２００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項２または３に記載の接着強度可視化膜。
5. 前記応力発光物質が、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４で表される物質にＥｕ^２＋が添加されているもの、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４で表される物質にＥｕ^２＋、Ｈｏ^３＋、Ｄｙ^２＋、Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３（Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３＝１〜３価のそれぞれ異なる金属イオン）の少なくとも１つが添加されているもの、ＣａＹＡｌ_３Ｏ_７で表される物質にＥｕ^２＋が添加されているもの、並びにＺｎＳで表される物質にＭ_１、Ｍ_２およびＭ_３（Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３＝１〜３価のそれぞれ異なる金属イオン）の少なくとも１つが添加されているものであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の接着強度可視化膜。
6. 前記部材の表面に形成された請求項１〜５の何れか１項に記載の接着強度可視化膜と、
   前記部材および前記接着強度可視化膜の少なくとも何れか一方に物理的刺激を加える刺激手段と、
   を具備することを特徴とする接着強度可視化装置。
7. 部材と当該部材の表面に設けられた膜との接着強度を測定する接着強度可視化方法であって、
   前記部材の表面に、応力発光物質が含まれた前記膜を形成する膜形成工程と、
   前記部材および前記膜の少なくとも何れか一方に物理的刺激を加える刺激工程と、
   を具備することを特徴とする接着強度可視化方法。
8. 前記接着強度可視化膜は、部材側表面に応力発光物質が含まれていない非発光層と、当該非発光層上に応力発光物質が含まれている発光層とを有することを特徴とする請求項７に記載の接着強度可視化方法。
9. 前記非発光層と前記発光層との間に、応力発光物質が拡散している拡散層をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の接着強度可視化方法。
10. 前記非発光層の厚さが５ｎｍ〜２００μｍの範囲にあることを特徴とする請求項８または９に記載の接着強度可視化方法。
11. 前記応力発光物質が、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４で表される物質にＥｕ^２＋が添加されているもの、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４で表される物質にＥｕ^２＋、Ｈｏ^３＋、Ｄｙ^２＋、Ｍ_１、Ｍ_２およびＭ_３（Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３＝１〜３価のそれぞれ異なる金属イオン）の少なくとも１つが添加されているもの、ＣａＹＡｌ_３Ｏ_７で表される物質にＥｕ^２＋が添加されているもの、並びにＺｎＳで表される物質にＭ_１、Ｍ_２およびＭ_３（Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３＝１〜３価のそれぞれ異なる金属イオン）の少なくとも１つが添加されているものであることを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の接着強度可視化方法。