JP7488273B2 - センサパッケージおよびセンサパッケージの取付方法 - Google Patents
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Description
特許文献2には、ベースシートの一面に微粘着性の着脱面を設けた微粘着シートと、ひずみゲージ素子材料をフォトエッチング加工処理によりパターン形成することにより微粘着シートの着脱面に設けたひずみゲージ素子とを備えるひずみゲージが記載されている。
更に、取り付けられたセンサ装置には、屋外における使用に耐え得る高い耐久性が必要となるが、従来のセンサパッケージには検討の余地があった。
〔1〕
被対象物に貼付されるセンサパッケージであって、
第1の基材と、
FBGセンサと、
前記第1の基材上に位置する、樹脂部及び第1の粘着剤層と、
前記樹脂部における前記第1の基材とは反対側の面に位置する粘接着層とを備え、
前記FBGセンサは前記樹脂部により保持される、
センサパッケージ。
〔2〕
前記粘接着層は、常温にて硬化する〔1〕に記載のセンサパッケージ。
〔3〕
前記粘接着層は、硬化剤により硬化する〔1〕又は〔2〕に記載のセンサパッケージ。
〔4〕
前記FBGセンサを保持する前記樹脂部における前記粘接着層側の面を除く全周囲の少なくとも一部が、前記第1の粘着剤層で覆われている〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載のセンサパッケージ。
〔5〕
前記第1の粘着剤層は、厚み方向に貫通する開口部を有し、
前記樹脂部は、前記開口部内に配置された前記FBGセンサと前記開口部との間隙を埋めるように設けられて前記FBGセンサを保持する〔1〕~〔4〕のいずれか1項に記載のセンサパッケージ。
〔6〕
前記第1の粘着剤層及び前記粘接着層における前記被対象物に貼付される側の面が、第1の剥離シートにより保護された〔1〕~〔5〕のいずれか1項に記載のセンサパッケージ。
〔7〕
前記第1の基材は、透明又は半透明である〔1〕~〔6〕のいずれか1項に記載のセンサパッケージ。
〔8〕
前記第1の基材における前記第1の粘着剤層側の面とは反対側の面に、第2の粘着剤層と、第2の基材とをこの順で備える〔1〕~〔7〕のいずれか1項に記載のセンサパッケージ。
〔9〕
前記第2の基材は、耐候性基材である〔8〕に記載のセンサパッケージ。
〔10〕
前記第1の基材と前記第2の粘着剤層との間の一部に第2の剥離シートを備え、前記第2の剥離シートは、前記第2の剥離シートの面広がり方向において前記第2の粘着剤層よりも伸びて露出する延出部を有する〔8〕又は〔9〕に記載のセンサパッケージ。
〔11〕
〔1〕~〔10〕のいずれか1項記載のセンサパッケージの取付方法であって、
前記センサパッケージにおける前記粘接着層は、硬化剤により硬化し、
前記粘接着層及び前記被対象物の少なくとも一つに前記硬化剤を塗布する工程と、
前記センサパッケージを前記粘接着層を介して前記被対象物に貼付する工程と、
を含むセンサパッケージの取付方法。
〔12〕
〔1〕~〔10〕のいずれか1項記載のセンサパッケージの取付方法であって、
前記センサパッケージにおける前記粘接着層は、硬化剤により硬化し、
前記粘接着層に前記硬化剤を塗布する工程と、
前記被対象物に前記硬化剤を塗布する工程と、
前記センサパッケージを前記被対象物に、前記粘接着層に塗布された前記硬化剤と、前記被対象物に塗布された前記硬化剤とが接するように貼付する工程と、を含むセンサパッケージの取付方法。
〔13〕
〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載のセンサパッケージを前記被対象物に取り付けるセンサパッケージの取付方法であって、
前記センサパッケージにおける、前記第1の粘着剤層及び前記粘接着層の前記被対象物に貼付される側の面が第1の剥離シートにより保護され、
前記センサパッケージが、前記第1の粘着剤層の前記被対象物に貼付される側の面とは反対側の面に前記第1の基材と、第2の粘着剤層と、第2の基材とをこの順で備え、
前記第1の基材と前記第2の粘着剤層との間の一部に第2の剥離シートを備え、前記第2の剥離シートは、前記第2の剥離シートの面広がり方向において前記第2の粘着剤層よりも伸びて露出する延出部を有し、
前記第1の剥離シートを剥離し、前記粘接着層に硬化剤を塗布する工程と、
前記センサパッケージの前記第1の剥離シートを剥離した剥離面を前記被対象物に貼付する工程と、
前記第2の剥離シートを剥離し、前記第2の粘着剤層の前記第2の剥離シートを剥離した剥離面を前記第1の基材に貼付する工程とを含むセンサパッケージの取付方法。
〔14〕
〔1〕~〔10〕のいずれか1項に記載のセンサパッケージ及び硬化剤を含むセット。
なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明することがあり、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、図面に記載の実施形態は、本発明を明瞭に説明するために模式化されており、実際の製品のサイズや縮尺を必ずしも正確に表したものではない。
本発明の実施形態に係るセンサパッケージは、被対象物に貼付されるセンサパッケージであって、第1の基材と、FBGセンサと、前記第1の基材上に位置する、樹脂部及び第1の粘着剤層と、前記樹脂部における前記第1の基材とは反対側の面に位置する粘接着層と、を備え、前記FBGセンサは前記樹脂部により保持される。
図1は、本発明の第一の実施形態に係るセンサパッケージ100の模式的な図である。図2は、図1の模式的なI-I断面図である。図3は、図1の模式的なII-II断面図である。
図1~3に示すセンサパッケージ100は、第1の基材20と、被対象物に貼付されるFBG(Fiber Bragg Grating)センサ10と、第1の基材20上に位置する、樹脂部12と第1の粘着剤層11と、樹脂部12における第1の基材20とは反対側の面に位置する粘接着層14とを備え、FBGセンサ10は樹脂部12により保持される。
FBGセンサ10は、光ファイバ15のコアに周期的な回折格子を刻むことにより形成されており、FBGセンサ10の検出信号はセンサパッケージ100の外部へ出力される。また、光ファイバ15は被覆材13により被覆されていてもよい。
被覆材13の材料としては特に限定はないが、例えば、金コート等の金属材料や、ポリイミド、シリコーン、ナイロン、アクリル、塩化ビニル等の樹脂材料が挙げられる。被覆材13は樹脂により光ファイバ15をコートする樹脂コート材であってもよく、シース材等であってもよい。また、被覆材13は単層でも複数層でもよい。
第1の粘着剤層11は、複数の粘着剤層により形成してもよい。例えば、図1~3に示すように、第1の粘着剤層11aおよび第1の粘着剤層11bを積層したものであってもよく、図4~6に示すように、第1の粘着剤層11cおよび第1の粘着剤層11dを付き合わせたものであってもよい。第1の粘着剤層11aと第1の粘着剤層11bの厚さは同じでも異なっていてもよく、異なる場合はどちらの厚さが大きくてもよい。
第1の粘着剤層11の厚さに対し、被覆材13の最大径(光ファイバ15を含む被覆材13の外径)が小さい場合は、必ずしも第1の粘着剤層11に切り欠きを設ける必要はなく、被覆材13が第1の粘着剤層11に埋没した状態となり、外気や水分の侵入を防ぐことができ耐久性に優れる。
光ファイバ15に被覆材13を設ける場合は、第1の粘着剤層11の厚みは被覆材13の最大径(外径)と同じか、最大径より大きいことが好ましい。
光ファイバの外径は、好ましくは0.125mmである。
光ファイバ15を被覆する被覆材13の厚みは、特に制限は無く、通常10μm~1mmである。
例えば、外径が0.125mmの光ファイバに樹脂の被覆材により被覆を施し、光ファイバを含む被覆材の外径を好ましくは0.15~1mmとすることができる。
開口部内にFBGセンサを配置し、樹脂部をFBGセンサと開口部との間隙を埋めた場合、FBGセンサと第1の粘着剤層とが接触せず、被対象物の正確な情報がより得られやすくなる。更に、開口部内にFBGセンサを配置することにより、FBGセンサの位置が目視で確認でき、取付作業時における位置決めがしやすくなる。
開口部の形状に特に限定はなく、円形状、楕円形状、多角形状、正方形状、長方形状のいずれであってもよい。
FBGセンサ10は、外気に暴露しないように、樹脂部12によって保護されていることが好ましく、樹脂部12に包埋されていてもよく、FBGセンサ10の一部が樹脂部12から露出していてもよいが、FBGセンサ10の配線を除く全周囲が樹脂部12に包埋された状態であることが好ましい。FBGセンサ10の配線を除く全周囲が樹脂部12に包埋された状態の場合は、FBGセンサ10は、被対象物の情報を樹脂部12を介して検出することとなる。
また、樹脂部12における前記被対象物に貼付される側の面を除く全周囲の少なくとも一部が、前記第1の粘着剤層11で覆われていてもよい。
FBGセンサ10による検出の感度を高めるため、樹脂部12の第1の基材とは反対側の面、および第1の粘着剤層11の第1の基材とは反対側の面(貼付面)は、面一となるように樹脂部12が形成されていることが好ましい。
第二の実施形態において、上記した実施形態と同様の部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図4は、本発明の第二の実施形態に係るセンサパッケージ200の模式的な図である。図5は、図4の模式的なIII-III断面図である。図6は、図4の模式的なIV-IV断面図である。
図4に示すセンサパッケージ200は、図1に示すセンサパッケージ100の変形例であって、図1における第1の粘着剤層11の厚みを、被覆材13の最大径(太さ)と同程度とした実施形態を示す。第1の粘着剤層11の厚みは、被覆材13の最大径より大きくてもよい。
第1の粘着剤層11cと第1の粘着剤層11dの厚さは同じでも異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
なお、第1の粘着剤層11cおよび第1の粘着剤層11dに加え、図1における第1の粘着剤層11aを更に組み合わせて第1の粘着剤層11とすることもできる。
第三の実施形態において、上記した実施形態と同様の部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図7は、本発明の第三の実施形態に係るセンサパッケージ300の模式的な断面図である。
図7に示すセンサパッケージ300は、図1に示すセンサパッケージ100の変形例であって、図1における第1の粘着剤層11を1層とした場合の実施形態である。
センサパッケージ300におけるFBGセンサ10は光ファイバ15に形成され、光ファイバ15は被覆材13を備える。図7に示すように、センサパッケージ300におけるFBGセンサ10付き光ファイバ15は、被覆材13が第1の基材20に接するように配置されていてもよい。
第四の実施形態において、上記した実施形態と同様の部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図8は、本発明の第四の実施形態に係るセンサパッケージ400の模式的な断面図である。
図8に示すセンサパッケージ400は、図1に示すセンサパッケージ100の変形例であって、図1における第1の粘着剤層11を1層とした場合の実施形態である。
センサパッケージ400におけるFBGセンサ10は光ファイバ15に形成され、光ファイバ15は被覆材13を備える。図8に示すように、センサパッケージ400におけるFBGセンサ10付き光ファイバは、被覆材13が粘接着層14に接するように配置されていてもよい。
第五の実施形態において、上記した実施形態と同様の部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図9は、本発明の第五の実施形態に係るセンサパッケージの一構成例の模式的な断面図である。
図9に示すように、センサパッケージ500は、第1の基材20における第1の粘着剤層11側の面とは反対側の面に、第2の粘着剤層16と、第2の基材17とをこの順で備えていてもよい。
また、センサパッケージ500は、第1の基材20と第2の粘着剤層16との間の一部に第2の剥離シート19を備え、前記第2の剥離シート19は、前記第2の剥離シート19の面広がり方向において前記第2の粘着剤層16よりも伸びて露出する延出部を有していてもよい。第2の剥離シート19が延出部を有すれば、該延出部が把持部となって作業性に優れたセンサパッケージを得ることができる。延出部の形状については、特に限定されず、目的に応じて任意の適切な形状が採用され得る。上記延出部の視形状の具体例としては、四角形(台形も含む)、半楕円形状等が挙げられる。また、上記延出部の端部は波形等であってもよい。上記延出部の剥離方向の長さは、好ましくは1mm~30mmであり、さらに好ましくは5mm~20mmである。上記延出部の剥離方向の長さがこのような範囲であれば、優れた剥離操作性を有し、作業性の良いセンサパッケージを得ることができる。
本発明の実施形態にかかるセンサパッケージの製造方法は、第1の基材20上に、第1の粘着剤層11を設ける工程と、樹脂部12により包埋したFBGセンサ10を設ける工程と、樹脂部12における第1の基材20とは反対側の面に位置する粘接着層14を設ける工程とを含む。
FBGセンサ10は、図1~3に示すように、第1の粘着剤層11の開口部内となるように配置することができる。
FBGセンサ10付き光ファイバ15は被覆材13により被覆されていてもよい。FBGセンサ10付き光ファイバ15が被覆材13により被覆されている場合、第1の粘着剤層11aおよび第1の粘着剤層11bの少なくとも一方は、光ファイバ15および被覆材13に対応する位置に切り欠きを設けてもよい。
FBGセンサ10付き光ファイバ15が被覆材13により被覆されている場合、第1の粘着剤層11は被覆材13に対応する位置に切り欠きを設けることもできる。
第1の粘着剤層11が開口部を有する場合、FBGセンサ10は、図1~3に示すように、第1の粘着剤層11の開口部内となるように配置することができる。そして、樹脂部12を形成する樹脂組成物を開口部内に充填することにより、開口部内に配置されたFBGセンサと開口部との間隙を埋めるように樹脂部12を設けることができる。これにより、FBGセンサが樹脂部12により包埋され、保持される。予め樹脂部12により包埋したFBGセンサ10を第1の基材20上に載置し、樹脂部12における被対象物に貼付される側の面を除く全周囲の少なくとも一部を、第1の粘着剤層11で覆ってもよい。
例えば、第1の粘着剤層11bを任意の剥離フィルム30上に配置し、第1の粘着剤層11bの開口部内にFBGセンサ10が位置するように載置し、更に、第1の粘着剤層11bに対向するように第1の粘着剤層11aを配置し、第1の粘着剤層11a及び第1の粘着剤層11bの開口部に樹脂を充填し、硬化させ、樹脂部12を形成しFBGセンサ10を包埋する。
次いで、第1の粘着剤層11aの第1の粘着剤層11b側とは反対側に第1の基材20を積層し、剥離フィルム30を剥離することにより、第1の基材20上に、第1の粘着剤層11及び、樹脂部12により包埋したFBGセンサ10を同時に設けることができる。
粘接着層14を設ける工程は、FBGセンサ10を樹脂部12により包埋した後に行うことができ、樹脂部12を第1の基材20に配置した後に行ってもよく、樹脂部12を第1の基材20に配置する前に行ってもよい。
センサパッケージ500は、第1の基材20における第1の粘着剤層11側の面とは反対側の面に、第2の粘着剤層16と、第2の基材17とをこの順で備えていてもよい。
また、センサパッケージ300は、第1の基材20と第2の粘着剤層16との間の一部に第2の剥離シート19を備えていてもよい。
第1の基材20における第1の粘着剤層11側の面とは反対側の面の一部に第2の剥離シート19を積層し、第1の基材20および第2の剥離シート上に、第2の粘着剤層16と、第2の基材17とを設けることができる。第2の粘着剤層16および第2の基材17は、第2の粘着剤層16または第2の基材17を形成する材料の塗布・硬化により形成してもよく、予め形成されたものを貼付してもよい。
また、第2の基材は、耐候性基材であってもよい。
続いて、本実施形態のセンサパッケージの取付方法について説明する。
本実施形態のセンサパッケージの取付方法は、センサパッケージを被対象物に貼付する工程を含む。粘接着層の硬化前においては、粘接着層および第1の粘着剤層により、被対象物と樹脂部により保持されたFBGセンサとが粘着され、粘接着層の硬化により被対象物と樹脂部により保持されたFBGセンサとが強固に接着され、FBGセンサの感度が大きく低下することを防ぐことができる。
例えば、粘接着層と硬化剤とを接触させる工程は、粘接着層に硬化剤を塗布する工程と、センサパッケージを前記被対象物に貼付する工程とを含むものであってもよく、被対象物に硬化剤を塗布する工程および粘接着層と塗布された硬化剤とが接するようにセンサパッケージを前記被対象物に貼付する工程とを含んでいてもよい。
また、粘接着層と硬化剤とを接触させる工程は、粘接着層に硬化剤を塗布する工程と、被対象物に前記硬化剤を塗布する工程と、センサパッケージを前記被対象物に、粘接着層に塗布された硬化剤と、被対象物に塗布された硬化剤とが接するように貼付する工程とを含んでいてもよい。
反応温度としては、好ましくは、常温である。常温は、粘接着層と硬化剤とを反応させるための上記した加熱(例えば、50℃以上の加熱)をしない温度であり、例えば、50℃未満、好ましくは、40℃以下であり、また、例えば、10℃以上、好ましくは、20℃以上である。
反応温度が常温であれば、粘接着層と硬化剤とを反応させるための加熱を必要とせず、センサパッケージを被対象物に、より一層簡便に接着することができ作業性に優れる。
これにより、粘接着層が硬化し硬化層を形成する。好ましくは、粘接着層が常温で硬化する。
硬化層により、被対象物と樹脂部により保持されたFBGセンサとが強固に接着されFBGセンサの感度が大きく低下することを防ぐことができる。
硬化層の剪断接着力が、上記の下限以上であれば、粘接着層は、接着性に優れ被対象物と樹脂部により保持されたFBGセンサとを確実に接着することができる。
本発明の実施形態にかかるセンサパッケージは、硬化剤と共にセットとすることができる。すなわち、本発明の実施形態にかかるセットは本発明の実施形態にかかるセンサパッケージおよび硬化剤を含む。
本発明の実施形態にかかるセットにおけるセンサパッケージおよび硬化剤は、上述のセンサパッケージおよび硬化剤と同義であり好ましいものを同様である。
本発明の実施形態にかかるセットによれば、センサパッケージと被対象物とを簡便かつ強固に接着することができ、作業性に優れ、FBGセンサの感度が大きく低下することを防ぐことができる。
第1の基材としては、各種の基材を好ましく用いることができる。第1の基材としては、例えば、樹脂フィルム、紙、布、ゴムフィルム、発泡体フィルム、金属箔、これらの複合体や積層体等を用いることができる。なかでも、貼り付け性や外観性の観点から、樹脂フィルムを含むフィルム基材が好ましい。樹脂フィルムを含むことは、寸法安定性、厚さ精度、加工性、引張強度等の観点からも有利である。樹脂フィルムの例としては、PE、PP、エチレン・プロピレン共重合体等のポリオレフィン系樹脂フィルム;PET、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂フィルム;塩化ビニル系樹脂フィルム;酢酸ビニル系樹脂フィルム;ポリイミド系樹脂フィルム;ポリアミド系樹脂フィルム;フッ素系樹脂フィルム;セロハン;等が挙げられる。好適例としては、PE、PP、PETから形成された樹脂フィルムが挙げられる。
被対象物の情報を正確に得るには、センサパッケージを被対象物に取付ける際に、FBGセンサの取付位置が重要となる。第1の基材が透明又は半透明であることにより、センサパッケージにおけるFBGセンサの位置が把握できるため、被対象物に取付ける際の位置決めが容易となり作業性に優れる。
具体的には、第1の基材は80%以上(例えば90%以上、典型的には95%以上)の全光線透過率を示すことが好ましい。また、第1の基材のヘイズ値は10%以下(例えば5%以下)であることが好ましい。
第1の粘着剤層は、粘着剤により構成することができる。粘着剤は感圧粘着剤であることが好ましい。
第1の粘着剤層を構成する粘着剤(粘着剤組成物)としては、例えば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリアミド系粘着剤、ウレタン系粘着剤、フッ素系粘着剤、スチレン-ジエンブロック共重合体系粘着剤、エポキシ系粘着剤などを1種又は2種以上組み合わせて使用できる。また、粘着剤として光硬化型粘着剤(紫外線硬化型粘着剤など)を用いることもできる。
調製方法の具体例としては、例えば、下記の手順が挙げられる。(i)ベースポリマーを形成するためのモノマー成分(例えば、アルキル(メタ)アクリレートやその他の共重合モノマー)および重合開始剤(例えば、光重合開始剤)を混合してモノマー混合物を調整し、(ii)該モノマー混合物に対して重合開始剤の種類に応じた重合反応(例えば、紫外線重合)を行って、一部のモノマー成分のみが重合した組成物(シロップ)を調製する。次いで、(iii)得られたシロップに、必要に応じて、中空微小球状体、フッ素系界面活性剤やその他の添加剤を配合する。さらに、気泡を含有させる場合には、(iv)(iii)で得られた配合物に、気泡を導入して混合させることにより、粘着剤組成物を得ることができる。なお、粘着剤組成物の調製方法はこれに限定されるものではなく、例えば、前記シロップの調製に際して、フッ素系界面活性剤や中空微小球状体を、モノマー混合中に予め配合するなどの調製方法でもよい。
また、支持基材上に上記粘着剤組成物を塗布、硬化・乾燥して粘着シートを製造した後、第1の基材上に貼り合わせ、支持基材を剥離し、第1の粘着剤層としてもよい。
なお、上記粘着シートは市販品を用いることも可能であり、例えば、日東電工(株)製「ハイパージョイント H7004、H7008、H7012、H8008、H9008」(基材レス両面粘着シート)などを用いることができる。
樹脂部は、透明又は半透明であることが好ましい。樹脂部が透明又は半透明であることにより、樹脂部に保持されたFBGセンサの位置がより正確に把握できるため、被対象物に取付ける際の位置決めが容易となる。
また、エポキシ樹脂に常温硬化性を発現させるための硬化剤としては、アミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、チオール系硬化剤等が好ましい。
本実施形態にかかる粘接着層は、樹脂部における前記第1の基材とは反対側の面に位置する。それにより、樹脂部により保護されたFBGセンサが粘接着層によって被対象物に貼付される。
本実施形態にかかる粘接着層は、粘接着層の硬化前においては、被対象物と樹脂部により保持されたFBGセンサとを粘着し、粘接着層の硬化により被対象物と樹脂部により保持されたFBGセンサとを強固に接着し、FBGセンサの感度が大きく低下することを防ぐことができる。
粘接着成分は、層を形成することができる2液型接着剤の主剤であれば特に制限されず、例えば、シリコーン化合物、例えば、ポリプロピレングリコールなどのポリオール化合物、例えば、ウレタン樹脂、例えば、エポキシ樹脂などが挙げられる。粘接着成分は、好ましくは、エポキシ樹脂を主成分として含有する。これにより、FBGセンサおよび樹脂部と被対象物とを簡便かつ強固に接着することができる。
好ましくは、粘接着成分は、エポキシ樹脂のみからなり、すなわち、粘接着成分に対して、エポキシ樹脂の配合割合が100質量%である。
(メタ)アクリレートは、単独で用いることができ、2種以上を併用することもできる。
(メタ)アクリレートの配合割合は、モノマー成分に対して、例えば、70質量%以上、好ましくは、80質量%以上であり、また、例えば、99質量%以下、好ましくは、98質量%以下である。
モノマー成分は、さらに、(メタ)アクリレートと共重合可能な共重合性モノマーを含有することもできる。
溶液重合では、例えば、溶媒に、モノマー成分と、重合開始剤とを配合して、モノマー溶液を調製し、その後、モノマー溶液を加熱する。
パーオキサイド系重合開始剤としては、例えば、パーオキシカーボネート、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステルなどの有機過酸化物が挙げられる。
重合開始剤の配合割合は、モノマー成分100質量部に対して、例えば、0.01質量部以上、好ましくは、0.05質量部以上であり、また、例えば、5質量部以下、好ましくは、3質量部以下である。
これによって、モノマー成分を重合して、アクリル系ポリマーを含むアクリル系ポリマー溶液を得る。
アクリル系ポリマーの配合割合が、上記の上限以下であれば、硬化させることができる。
硬化剤の配合割合は、粘接着層の剥離接着力を向上させる一方、粘接着成分をわずかに硬化させる(完全硬化させない)割合に調整される。
架橋剤の配合割合は、アクリル系ポリマー100質量部に対して、例えば、1質量部以上、好ましくは、5質量部以上であり、また、例えば、20質量部以下、好ましくは、15質量部以下である。これにより、粘接着成分を調製する。
粘接着層の厚みは、例えば、1μm以上、好ましくは、5μm以上、より好ましくは、10μm以上であり、また、例えば、1000μm以下、好ましくは、500μm以下、より好ましくは、100μm以下である。
硬化剤層は、硬化成分から、層状に形成され、硬化成分は、硬化剤を含有する。
硬化剤としては、好ましくは、イミダゾール化合物が挙げられる。
硬化剤は、単独で用いることができ、2種以上を併用することもできる。
硬化成分には、必要により、硬化促進剤を配合することができる。
硬化促進剤は、単独で用いることができ、2種以上を併用することもできる。
硬化剤が固形状であれば、必要により、溶媒で硬化剤を溶解して、ワニスを調製する。
溶媒としては、硬化成分を溶解できるものであればよく、例えば、上記した溶媒が挙げられる。
ワニスにおける硬化成分の濃度は、例えば、10質量%以上、好ましくは、20質量%以上であり、例えば、90質量%以下、好ましくは、50質量%以下である。
これにより、硬化成分を調製する。
硬化剤を塗布する際の厚みは、例えば、1μm以上、好ましくは、5μm以上、より好ましくは、10μm以上であり、また、例えば、1000μm以下、好ましくは、800μm以下、より好ましくは、500μm以下である。
なお、硬化前の感圧接着性とは、粘接着成分が硬化成分と反応することにより、粘接着成分が完全硬化する前に、粘接着成分が感圧接着性を有することであり、具体的は、粘接着成分と硬化成分とを配合する前から、配合した後、粘接着成分が完全硬化するまでである。
すなわち、粘接着成分を含有する粘接着層は、感圧接着性を有する。
なお、粘接着層の剥離接着力は、粘接着層をアルミニウム板に貼着した後、速度300mm/分で、粘接着層をアルミニウム板から90度剥離したときの、粘接着層の剥離接着力として求められる。
その後、粘接着層と硬化剤とが反応して、硬化する。
また、必要により、粘接着層と硬化剤とを加熱してもよく、加熱温度は、例えば、50℃以上、好ましくは、70℃以上であり、また、例えば、160℃以下、好ましくは、110℃以下である。
反応温度としては、好ましくは、常温である。常温は、粘接着層と硬化剤とを反応させるための上記した加熱(例えば、50℃以上の加熱)をしない温度であり、例えば、50℃未満、好ましくは、40℃以下であり、また、例えば、10℃以上、好ましくは、20℃以上である。
第2の基材は、フィルムであることが好ましく、保護や加飾の役割を担う樹脂フィルムであることが好ましい。第2の基材としては、例えば、耐湿性フィルムや耐光性フィルム等の耐候性フィルム、意匠フィルム、装飾フィルムや防キズフィルム等の表面保護フィルム等であってもよい。屋外での使用の観点から耐候性フィルムであることが好ましい。
樹脂フィルムを構成する樹脂としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、フッ化エチレンプロピレン共重合体(FEP)、エチレン・四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、またはポリフッ化ビニリデン(PVDF)等が挙げられ、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)が好ましい。
第2の粘着剤層としては、特に制限なく使用できる。例えば、アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、酢酸ビニル/塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン、エポキシ系、フッ素系、天然ゴム、合成ゴム等のゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。適度な濡れ性、凝集性および接着性等の粘着特性を示し、耐候性や耐熱性等にも優れるという点からは、アクリル系粘着剤が好ましく用いられる。
第1の粘着剤層および第2の粘着剤層を使用時まで保護する第1の剥離シートおよび第2の剥離シート(セパレータ)について説明する。
剥離処理層を有する基材としては、例えば、シリコーン系、長鎖アルキル系、フッ素系、硫化モリブデン等の剥離処理剤により表面処理されたプラスチックフィルムや紙等が挙げられる。
フッ素系ポリマーからなる低接着性基材のフッ素系ポリマーとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、クロロフルオロエチレン・フッ化ビニリデン共重合体等が挙げられる。
無極性ポリマーからなる低接着性基材の無極性ポリマーとしては、例えば、オレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど)等が挙げられる。なお、剥離シートは公知乃至慣用の方法により形成することができる。また、剥離シートの厚さ等も特に制限されない。
FBGセンサが貼付される被対象物としては、FBGセンサによる測定の対象とすることのできるものであれば特に制限はなく、例えば、金属製品、木工製品、プラスチック製品、ガラス製品、建造物(内外壁面、床面、および天井面、道路、鉄道、橋梁等)、電子機器、運輸機器(例えば、自動車、二輪車および鉄道等の車両、並びに船舶等)等、様々な構造物が挙げられる。
液状のビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名「jER828」、三菱ケミカル製)69質量部と、固形状のビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名「jER1256」、三菱ケミカル製)30質量部と、固形状の特殊ノボラック型エポキシ樹脂(商品名「jER157S70」、三菱ケミカル製)1質量部を混合し、エポキシ樹脂濃度が65質量%になるようにメチルエチルケトンを加えて希釈し、ワニスを調製した。これを乾燥後の厚みが50μmになるように、剥離処理したポリエチレンテレフタレートフィルム(商品名「ダイアホイルMRF#38」、三菱樹脂社製)の剥離処理面に塗工し、80℃で3分、加熱して乾燥させ、粘接着層を得た。その後、粘接着層を、別のポリエチレンテレフタレートフィルムに、粘接着層が2枚のポリエチレンテレフタレートフィルムに挟まれるように、接触させた。
粘着剤層(日東電工、ハイパージョイントH7008)を50mm×30mmのサイズにカットし、図12(a)に示すように、中央部をカットして20mm×10mmの開口部を設け、第1の粘着剤層11a及び第1の粘着剤層11bを準備した。
第1の粘着剤層11bを図11(a)及び図12(a)に示すように、剥離フィルム30(三菱樹脂製ダイアホイルMRF#38)上に配置した。
更に、図11(c)及び図12(c)に示すように、第1の粘着剤層11b及び光ファイバ上に第1の粘着剤層11aを積層した。この際、第1の粘着剤層11aを第1の粘着剤層11bに押圧した。これによって、光ファイバと第1の粘着剤層11aと第1の粘着剤層11bとの間隙が埋められ、FBGセンサ10が第1の粘着剤層11a及び第1の粘着剤層11bの開口部内に配置された。
第1の基材20としてPET基材(東レ株式会社製、ルミラーS-10#188)を、図11(e)及び図12(e)に示すように、第1の粘着剤層11a上に積層し積層体を作成した。
上記で作製した粘接着層を20mm×10mmにカットし粘接着層14を準備した。図11(f)及び図12(f)に示すように、積層体から剥離フィルム30を剥離し、粘接着層14を樹脂部12に接着し、センサパッケージを製造した。
図13(a)に示すように、外径0.9mmの被覆材13で被覆されたFBGセンサ10付き光ファイバ15を剥離フィルム30(三菱樹脂製ダイアホイルMRF#38)上に載置した。
粘着剤層(日東電工株式会社製、ハイパージョイントH7008)を50mm×15mmのサイズにカットし、図13(b)に示すように、更に一部を20mm×5mmのサイズで切り取り、コの字型の形状の第1の粘着剤層11c及び第1の粘着剤層11dを準備した。
外径が0.155mmの被覆材で被覆されたFBGセンサ付き光ファイバ(光ファイバを含む被覆材の外径が0.155mm)に変更した以外は製造例2と同様にしてセンサパッケージを製造した。
外径が1mmの被覆材で被覆されたFBGセンサ付き光ファイバ(光ファイバを含む被覆材の外径が1mm)に変更した以外は製造例2と同様にしてセンサパッケージを製造した。
10 FBGセンサ
11、11a、11b、11c、11d 第1の粘着剤層
12 樹脂部
13 被覆材
14 粘接着層
15 光ファイバ
16 第2の粘着剤層
17 第2の基材
18 第1の剥離シート
19 第2の剥離シート
20 第1の基材
30 剥離フィルム
Claims (14)
- 被対象物に貼付されるセンサパッケージであって、
第1の基材と、
FBGセンサと、
前記第1の基材上に位置する、樹脂部及び第1の粘着剤層と、
前記樹脂部における前記第1の基材とは反対側の面に位置する粘接着層とを備え、
前記FBGセンサは前記樹脂部により保持される、
センサパッケージ。 - 前記粘接着層は、常温にて硬化する請求項1に記載のセンサパッケージ。
- 前記粘接着層は、硬化剤により硬化する請求項1又は2に記載のセンサパッケージ。
- 前記FBGセンサを保持する前記樹脂部における前記粘接着層側の面を除く全周囲の少なくとも一部が、前記第1の粘着剤層で覆われている請求項1~3のいずれか1項に記載のセンサパッケージ。
- 前記第1の粘着剤層は、厚み方向に貫通する開口部を有し、
前記樹脂部は、前記開口部内に配置された前記FBGセンサと前記開口部との間隙を埋めるように設けられて前記FBGセンサを保持する請求項1~4のいずれか1項に記載のセンサパッケージ。 - 前記第1の粘着剤層及び前記粘接着層における前記被対象物に貼付される側の面が、第1の剥離シートにより保護された請求項1~5のいずれか1項に記載のセンサパッケージ。
- 前記第1の基材は、透明又は半透明である請求項1~6のいずれか1項に記載のセンサパッケージ。
- 前記第1の基材における前記第1の粘着剤層側の面とは反対側の面に、第2の粘着剤層と、第2の基材とをこの順で備える請求項1~7のいずれか1項に記載のセンサパッケージ。
- 前記第2の基材は、耐候性基材である請求項8に記載のセンサパッケージ。
- 前記第1の基材と前記第2の粘着剤層との間の一部に第2の剥離シートを備え、前記第2の剥離シートは、前記第2の剥離シートの面広がり方向において前記第2の粘着剤層よりも伸びて露出する延出部を有する請求項8又は9に記載のセンサパッケージ。
- 請求項1~10のいずれか1項記載のセンサパッケージの取付方法であって、
前記センサパッケージにおける前記粘接着層は、硬化剤により硬化し、
前記粘接着層及び前記被対象物の少なくとも一つに前記硬化剤を塗布する工程と、
前記センサパッケージを前記粘接着層を介して前記被対象物に貼付する工程と、
を含むセンサパッケージの取付方法。 - 請求項1~10のいずれか1項記載のセンサパッケージの取付方法であって、
前記センサパッケージにおける前記粘接着層は、硬化剤により硬化し、
前記粘接着層に前記硬化剤を塗布する工程と、
前記被対象物に前記硬化剤を塗布する工程と、
前記センサパッケージを前記被対象物に、前記粘接着層に塗布された前記硬化剤と、前記被対象物に塗布された前記硬化剤とが接するように貼付する工程と、を含むセンサパッケージの取付方法。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載のセンサパッケージを前記被対象物に取り付けるセンサパッケージの取付方法であって、
前記センサパッケージにおける、前記第1の粘着剤層及び前記粘接着層の前記被対象物に貼付される側の面が第1の剥離シートにより保護され、
前記センサパッケージが、前記第1の粘着剤層の前記被対象物に貼付される側の面とは反対側の面に前記第1の基材と、第2の粘着剤層と、第2の基材とをこの順で備え、
前記第1の基材と前記第2の粘着剤層との間の一部に第2の剥離シートを備え、前記第2の剥離シートは、前記第2の剥離シートの面広がり方向において前記第2の粘着剤層よりも伸びて露出する延出部を有し、
前記第1の剥離シートを剥離し、前記粘接着層に硬化剤を塗布する工程と、
前記センサパッケージの前記第1の剥離シートを剥離した剥離面を前記被対象物に貼付する工程と、
前記第2の剥離シートを剥離し、前記第2の粘着剤層の前記第2の剥離シートを剥離した剥離面を前記第1の基材に貼付する工程とを含むセンサパッケージの取付方法。 - 請求項1~10のいずれか1項に記載のセンサパッケージ及び硬化剤を含むセット。
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