JPWO2007015532A1 - 応力解析用の被測定物、該被測定物に塗膜層を形成するための塗布液及び応力発光構造体 - Google Patents
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Abstract
応力発光物質の層を形成した応力解析用の被測定物の表面において、応力発光物質の基材から効率良く応力発光物質に歪みエネルギーが伝達できることを目的とする。応力解析用の被測定物であって、その表面に歪エネルギーの変化を受けて発光する塗膜層が形成されており、塗膜層が応力発光粒子を含有する合成樹脂層により形成され基材の弾性率が１．０ＧＰａ以上である。塗膜層の厚さが１μｍ〜５００μｍであることが好ましい。
Description
本発明は、応力解析用の被測定物に関し、更に詳しくは、その表面に歪エネルギーを受けて発光する塗膜層が形成されている被測定物に関する。
物体に衝撃力等が加わった場合にその表面の応力状態或いは歪み状態を把握することは安全設計上極めて重要である。
今日、物体に加わる応力や歪みを測定して解析する技術が多く開発されている。
例えば、所定の物体（被測定物）に加わる応力を測定する応力測定システムがそれであり、被測定物に歪みゲージを貼り付けて、被測定物に生ずる歪み量を電気的に検出して応力を測定する方法がある。
歪みゲージを使って測定するには、歪みゲージから発生する信号を取り出す必要があり、測定物の表面に配線手段を講じる必要がある。
そのため流体中の被測定物を測定する場合等には、配線手段等が支障となり乱流が生じたりして正確な測定はできない。
また装置が複雑となって環境によっては故障が起き易い。
このようなことから、配線等を必要としない被測定物の応力解析方法が提供されている。
具体的には、被測定物の表面に応力発光物質（応力発光粒子、およびマトリクスと成る基材で構成する応力発光機能を有する物質）を塗布し、この応力発光物質の発光強度を測定することにより被測定物の応力分布等を測定する方法（特許文献１参照）である。
応力発光物質に対応する位置に電子カメラを配置させておき、この電子カメラにより応力発光物質から発光された光を受光して解析するのである。
このような応力発光物質を使った解析方法は、直接発光する光を検知する原理であるために被測定物の表面に設置する装置が応力発光物質を塗布するだけであり、装置としては極めてシンプルである。
そのため被測定物の表面に設置した装置部分の故障は生じることは殆どない。
因みに電子カメラにより応力発光物質から発光された光を受光して解析する方法の改良として、被測定物の表面が曲面を有する複雑形状である場合（三次元形状）の応力測定シテスムも開発されている。
しかし上記のような応力発光物質を使った方法では、どれも被測定物の表面に応力発光物質の層を形成しているため、この応力発光物質の層自体が被測定物の表面と同体で歪みエネルギーを受けたとしても、応力発光物質の層を形成している基材（すなわちマトリックス）から応力発光粒子に的確に力が伝達されなければ意味がない。
伝達が悪いと、最終的に被測定物の歪みエネルギーが応力発光粒子に伝達されずに発光しなかったり、発光が弱かったりする。
日本国公開特許公報「特開２００１−２１５１５７号公報（公開日：２００１年８月１０日）」
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、上記の問題点を解決するものである。
本発明は、上記の問題点を解決するものである。
すなわち、本発明は、応力発光物質の層（塗膜層）を形成した応力解析用の被測定物の表面において、応力発光物質の層の基材から効率良く応力発光粒子に歪みエネルギーが伝達できることを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者等はこのような背景に基づいて鋭意研究を行った結果、被測定物の歪みエネルギーの応力発光物質に対する伝達性は、応力発光物質の層を構成する基材自体の弾性係数に依存するものであることを見出し、この知見により本発明を達成したのである。付言すれば、応力発光物質を構成する基材においては、弾性率が高いほど透明性に欠けるものが多いため、弾性率の高い基材をあえて選択して用いることはなく、丈夫で透明性の高い、つまり弾性率の低い基材が用いられてきた。しかし、本発明者らは上記知見を見出し、従来の応力発光物質より極めて良好に発光を得ることができる本発明を達成したのである。
本発明者等はこのような背景に基づいて鋭意研究を行った結果、被測定物の歪みエネルギーの応力発光物質に対する伝達性は、応力発光物質の層を構成する基材自体の弾性係数に依存するものであることを見出し、この知見により本発明を達成したのである。付言すれば、応力発光物質を構成する基材においては、弾性率が高いほど透明性に欠けるものが多いため、弾性率の高い基材をあえて選択して用いることはなく、丈夫で透明性の高い、つまり弾性率の低い基材が用いられてきた。しかし、本発明者らは上記知見を見出し、従来の応力発光物質より極めて良好に発光を得ることができる本発明を達成したのである。
すなわち、本発明は、（１）、応力解析用の被測定物であって、その表面に歪エネルギーの変化を受けて発光する塗膜層が形成されており、前記塗膜層は、応力発光粒子を含有する合成樹脂層により形成されており、前記合成樹脂層の基材の弾性率が１．０ＧＰａ以上である被測定物に存する。
すなわち、本発明は、（２）、前記合成樹脂層１００μｍあたりの光透過率が、０．１％以上４０％以下であることを特徴とする請求項１記載の被測定物に存する。
すなわち、本発明は、（３）、前記測定物が金属又は合成樹脂材よりなる上記（１）又は（２）記載の被測定物に存する。
すなわち、本発明は、（４）、被測定物が、自動車の外装用部品又は内蔵部品である上記（１）又は（２）記載の被測定物に存する。
すなわち、本発明は、（５）、被測定物が、航空機の外装用部品又は内蔵部品である上記（１）又は（２）記載の被測定物に存する。
すなわち、本発明は、（６）合成樹脂層の基材がエポキシ樹脂又はウレタン樹脂である上記（１）又は（２）記載の被測定物に存する。
すなわち、本発明は、（７）、応力発光粒子の母体材料が、スタフドトリジマイト構造、３次元ネットワーク構造、長石構造、ウルツ構造、スピネル構造、コランダム構造又はβ−アルミナ構造を有する酸化物、硫化物、炭化物又は窒化物である上記（１）又は（２）記載の被測定物に存する。
すなわち、本発明は、（８）、塗膜厚さが１μｍから５００μｍである上記（１）又は（２）記載の被測定物に存する。
すなわち、本発明は、（９）、上記（１）乃至（８）のいずれか一つに記載の塗膜層を形成するための塗布液に存する。
すなわち、本発明は、（１０）、構造体の表面に上記（１）又は（２）に記載の合成樹脂層を形成してなる応力発光構造体に存する。
すなわち、本発明は、（１１）、上記構造体が、建築用器材、試験研究用器材、紙又はカードである上記（１０）に記載の応力発光構造体に存する。
なお、本発明の目的に沿ったものであれば、上記（１）から（１１）を適宜組み合わせた構成を採用可能である。
〔発明の効果〕
その表面に歪エネルギーを受けて発光する塗膜層が形成されている応力解析用の被測定物であるために被測定物と同体となって塗膜層が歪んで発光する。
その表面に歪エネルギーを受けて発光する塗膜層が形成されている応力解析用の被測定物であるために被測定物と同体となって塗膜層が歪んで発光する。
塗膜層が応力発光粒子を含有する合成樹脂層により形成されていることで、その応力発光粒子が発光する。
合成樹脂層の基材の弾性率が１．０ＧＰａ以上であることにより、被測定物→合成樹脂層の基材→応力発光粒子と歪みエネルギーが的確に伝達し、応力発光粒子から光が発光される。
１ 塗膜層（合成樹脂層、応力発光物質の層）
１Ａ 応力発光粒子
１Ｂ 基材
２ 被測定物
１Ａ 応力発光粒子
１Ｂ 基材
２ 被測定物
本発明は、任意の物体である被測定物の応力解析（応力の分布状態や歪み状態）を行うためにその物体の表面に塗膜層である合成樹脂層を形成しておくものである。
そして、被測定物と同体となって合成樹脂層が歪むことにより、被測定物→合成樹脂層の基材→応力発光粒子と歪みエネルギーが的確に伝達し、応力発光粒子から光が発光される。
この光を受光して分析することで種々の応力解析（被測定物の応力分析、歪み分析等）が可能となる。
（被測定物）
被測定物としては、応力解析を行う対象となるもの、すなわち応力解析用のものであれば種々のものが採用でき、材質としては金属、セラミック、合成樹脂等により形成されたものである。
（被測定物）
被測定物としては、応力解析を行う対象となるもの、すなわち応力解析用のものであれば種々のものが採用でき、材質としては金属、セラミック、合成樹脂等により形成されたものである。
具体的には、自動車の車体を構成する部品である外装用部品（バンパー、ホイール、ボディ等）、内蔵部品（シリンダ、歯車、カム）等種々のものがあり、また、同様に航空機の外装用部品や内蔵部品がある。
被測定物は、実際に使用するものであっても、試験用のものであってもよく、後述する合成樹脂層が形成可能なものであれば採用できる。
（合成樹脂層）
本発明でいう合成樹脂層１とは、応力発光粒子１Ａと基材１Ｂよりなり、その基材に応力発光粒子が所定量混入されているものである（図１参照）。換言すれば、上記合成樹脂層１は、応力発光粒子１Ａと基材１Ｂとを含有する応力発光物質である。
（合成樹脂層）
本発明でいう合成樹脂層１とは、応力発光粒子１Ａと基材１Ｂよりなり、その基材に応力発光粒子が所定量混入されているものである（図１参照）。換言すれば、上記合成樹脂層１は、応力発光粒子１Ａと基材１Ｂとを含有する応力発光物質である。
この場合、合成樹脂層１は基材１Ｂに対してできるだけ応力発光粒子１Ａが均一に混合されるものがよい。
また、上記応力発光粒子の混入量は、合成樹脂層をその表面に形成する被測定物や構造物の用途に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは、上記基材の量を１００重量部としたとき、応力発光粒子の量は１０〜９０重量部であり、より好ましくは２０〜８０重量部であり、さらに好ましくは３０〜７５重量部である。応力発光粒子の量を１０〜８０重量部とすることで、十分な発光総量が確保されるため、より良好な発光を得ることができ、また、得られる合成樹脂層の機械特性が向上する。
合成樹脂層１は、被測定物２の表面に一定の厚みの層として形成され、その厚みは、被測定物２の態様によって異なるが、１μｍ〜５００μｍが好ましく、さらに好ましくは５μｍ〜９５μｍである。
厚みが、１μｍ以上であれば、合成樹脂１中に応力発光粒子の量を十分に含むため、十分な発光強度を得ることができ、５００μｍ以下であれば、応力緩和が抑制され、十分な発光強度を得ることができる。さらに、５μｍ以上であれば、より多くの応力発光粒子を含むため、より良好な発光強度を得ることができ、９５μｍ以下であれば、さらに応力緩和を抑制し、より良好な発光強度を得ることができる。なお、上記範囲内において、合成樹脂層１の厚みが厚いほうが、再現性及び耐久性が向上する。例えば、ステンレス上に合成樹脂層１を形成する試験を、繰り返して行なえば、その効果を容易に確認できる。
因みに、発光強度は合成樹脂層の厚さが薄い場合には、発光強度は厚さの増大と共に増大する。
これは発光粒子の量が合成樹脂層の厚さの増大により増加するためである。
これに対して、膜厚が厚過ぎる場合、合成樹脂層は不透明であることから、合成樹脂層の厚さの増大により発光強度の増大が飽和する。
一方、合成樹脂層は厚いほど、層内の応力緩和による応力の伝達が十分に行われず、発光強度は低下する。
ここで合成樹脂層１は、塗布液を被測定物２に塗布することによって作成される。
塗布液は、合成樹脂層の基材を構成するエポキシ樹脂やウレタン樹脂、樹脂の架橋・硬化反応を制御するための硬化剤と溶剤、応力発光粒子及び応力発光粒子を均一分散させるための分散剤・補助剤、を適宜均一に混合して作成する。
塗布液を塗布した後、樹脂が硬化・架橋反応して基材になる。
合成樹脂層１の基材１Ｂとして使用されるものとしては、対象となる被測定物２の表面に固着できるものであれ採用可能であり、また、後述するような応力発光粒子１Ａを強く保持固定できるものであれば、特に限定されない。
これらのことから、基材１Ｂとしては例えば、一液硬化型や二液硬化型の塗料や接着剤が採用され、具体的にはエポキシ系樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。
合成樹脂層１に混入される応力発光粒子１Ａとしては、母体材料に発光中心を添加させたものである（例えば、特開２０００−６３８２４号公報参照）。
母体材料としては、例えば、スタフドトリジマイト構造、三次元ネットワーク構造、長石構造、格子欠陥制御をした結晶構造、ウルツ構造、スピネル構造、コランダム構造又はβ−アルミナ構造を有する酸化物、硫化物、炭化物又は窒化物を用いることができる。
発光中心としては、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕの希土類イオン、及び、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗの遷移金属イオンを用いることができる。
母体材料として、例えばストロンチウム及びアルミニウム含有複合酸化物を用いる場合、応力発光粒子として、ｘＳｒＯ・ｙＡｌ２Ｏ３・ｚＭＯ（Ｍは二価金属、Ｍｇ，Ｃａ，Ｂａ，ｘ，ｙ，ｚは整数である。即ち、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。）、ｘＳｒＯ・ｙＡｌ２Ｏ３・ｚＳｉＯ２（ｘ，ｙ，ｚは整数である）を用いると良い。
中でも、ＳｒＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、（ＳｒｘＢａ１−ｘ）Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ（０＜ｘ＜１）、ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８：Ｅｕ等が望ましい。
特に、格子欠陥を含むα―ＳｒＡｌ２Ｏ４構造が好ましい。
応力発光粒子１Ａの粒子径については、合成樹脂層の基材１Ｂの全体に均一に分散し易いものであれば良く、特に限定されない。
しかし分解能を高くして光強度を測定するのであれば、粒子径は小さい方がよく、具体的には、平均粒子径が５０μｍ以下であることが好ましい。
より好ましくは、５μｍ以下であることが好ましい。
（原理）
図１は、それぞれ本発明の応力伝達の態様を説明する模式図である。
（原理）
図１は、それぞれ本発明の応力伝達の態様を説明する模式図である。
なお矢印は力を受けていることを示す。
被測定物の表面には塗膜層である合成樹脂層１（基材１Ｂと応力発光粒子１Ａとよりなる）が形成されている。
合成樹脂層１の基材１Ｂには応力発光粒子１Ａが均一分散して混入されている。
いま、被測定物２に力が加わっていない無負荷の状態〔図１（Ａ）〕にあるとすると、この状態から被測定物２に力が加わってその表面形状が変化した場合、合成樹脂層１の基材１Ｂから応力発光粒子１Ａに歪みエネルギーが伝播して、結果的に応力発光粒子１Ａが発光する〔図１（Ｂ）〕。
本発明では、合成樹脂層１の基材１Ｂの弾性率を１．０ＧＰａ以上としたので、被測定物２から合成樹脂層１の基材１Ｂに力が伝達し、更に基材１Ｂから応力発光粒子１Ａに確実に伝達される。
そのため応力発光粒子１Ａがそれに応じて発光するのである。
参考までに、図２は、基材の弾性率が１．０ＧＰａに達しない場合の従来の応力伝達の態様を説明する模式図である。
無負荷の状態〔図２（Ａ）〕から被測定物２に力が加わって表面形状が変化しても、合成樹脂層１の基材１Ｂから応力発光粒子１Ａに歪みエネルギーが伝播しないために応力発光粒子１Ａが発光しない〔図２（Ｂ）〕。
合成樹脂層１の基材１Ｂの弾性率を１．０ＧＰａより小さくなる場合は、被測定物２から合成樹脂層１の基材１Ｂに力が伝達しても、更に基材１Ｂから応力発光粒子１Ａに的確に力が伝達されない。
そのため応力発光粒子１Ａが発光しないか又は弱いものとなり、測定解析が容易にできなくなる。
参考までに、この点について更に説明する。
被測定物の変形に塗膜層が追随する、すなわち、塗膜層と被測定物の歪が一致する場合、一般に式１及び式２が成立する。
ε１ ＝ ε２ （式１）
σ１ ＝ （Ｅ１／Ｅ２）・σ２ （式２）
ここで、ε、σ、Ｅはそれぞれ歪、応力、弾性率を表し、下付文字１及び２はそれぞれ合成樹脂層１及び被測定物２を表している。
σ１ ＝ （Ｅ１／Ｅ２）・σ２ （式２）
ここで、ε、σ、Ｅはそれぞれ歪、応力、弾性率を表し、下付文字１及び２はそれぞれ合成樹脂層１及び被測定物２を表している。
歪速度が一定の場合を考えると、発光強度は応力に比例する。
すなわち、式２より、発光強度は塗膜層である合成樹脂層１の弾性率Ｅ１に比例する。
すなわち、式２より、発光強度は塗膜層である合成樹脂層１の弾性率Ｅ１に比例する。
Ｅ１は基材１Ｂの弾性率Ｅ１Ｂと応力発光粒子１Ａの弾性率Ｅ１Ａの関数であり、その関係は、応力発光粒子の弾性率として、ＳｒＡｌ２Ｏ４の弾性率４０ＧＰａ（Ｅ１Ａ＝４０ＧＰａ）を用いて理論的に計算を行うと、図３に示すようになる。
Ｅ１は基材の弾性率Ｅ１Ｂが１．０ＧＰａを越えるところから急激に増大する。
従って、基材の弾性率が１．０ＧＰａ以上であることが好ましい。より好ましい弾性率は２．０ＧＰａ以上である。弾性率が１．０ＧＰａ以上の基材を用いることで、歪みエネルギーの伝達性に優れた合成樹脂層を表面に形成した被測定物及び構造物を得ることができる。
なお、上記基材の弾性率の上限値は、特に限定されるものではないが、１０ＧＰａ以下であることが好ましい。本願に係る上記合成樹脂層の形成が容易となるからである。
因みに、ＳｒＡｌ２Ｏ４以外の応力発光粒子においても図３と同様な傾向が現れる。つまり、ここまで、Ｅ１Ａ＝４０ＧＰａであって、Ｅ１Ｂが１ＧＰａ以上のとき、Ｅ１が急激に増大することを示したが、Ｅ１Ａはいかなる値であっても、Ｅ１Ｂが１ＧＰａ以上のとき、Ｅ１が急激に増大する。ゆえに、基材の弾性率が１．０ＧＰａ以上のとき、良好な発光強度を得ることができることとなるのである。
本願発明に係る上記基材の透明性は、特に限定されるものではなく、透明であっても不透明であっても用いることが可能である。
なお、上記基材に応力発光粒子を含有させてなる本願発明に係る合成樹脂層は、例えば上記特許文献１に記載の応力発光材料のように透明なものではない。これは、上述した混入量の応力発光粒子を基材に混入することによるものである。しかし、上述のとおり、本願に係る合成樹脂層は、歪みエネルギーの伝達性に極めて優れているため、上記応力発光材料に比べて、極めて良好な発光を得ることができる。本願に係る合成樹脂層の光透過率は、その製造に用いる応力発光粒子および基材の量により異なるが、例えば、合成樹脂層１００μｍあたり、０．１〜４０％となる。より好ましくは、０．１〜３０％である。上記合成樹脂層の光透過率が、４０％以下となるように、応力発光粒子を含有させることで良好な発光を得ることができ、０．１％以上であれば、上記応力発光粒子を支持する基材が充分に混合されているので、これにより得られる合成樹脂層の機械特性が良好なものとなる。
また、塗膜層の光透過率は、吸光分光度計等の従来公知の方法、装置により測定すればよく、限定されるものではない。
（被測定物を使った応力測定システムの例）
参考までに、図４に本発明の被測定物を対象とした応力測定システムの例を示す。
（被測定物を使った応力測定システムの例）
参考までに、図４に本発明の被測定物を対象とした応力測定システムの例を示す。
この実施形態の応力測定システムにおいては、発光強度を検出し、且つ被測定物の形状を撮像するための複数台の撮像装置と、発光強度と撮像情報を処理する画像処理装置を備える。
被測定物２の表面に応力発光物質である応力発光粒子１Ａを含む合成樹脂層１が形成されている。
この被測定物２に荷重を加え変形させると、その変形と対応するように合成樹脂層１も変形し、その歪みエネルギーにより応力発光粒子が発光するので、この発光量を測光するのである。
詳しくは、応力発光物質１から放射された光は、この応力発光粒子１Ａの発光強度を検出するために配置された撮像装置である二台の電子カメラ３によって検知され測光される。
この電子カメラ３内には集光レンズ及び撮像素子が設けられ、被測定物２からの光は集光レンズで集光され、撮像素子で受光される。
撮像素子では光電変換が行われ、その出力信号は、同じく電子カメラ３内に設けられたＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換されて発光強度を検出する。
このデジタル信号は、例えばケーブルを介して画像処理装置４に入力される。
一方、二台の電子カメラ３によって被測定物２の表面形状を撮影した撮影情報が画像処理装置４に入力される。
画像処理装置４では、撮像された情報に基づき被測定物２の三次元形状が算出される。
三次元形状が分かれば、各電子カメラ３から測定点までの距離も算出でき、光源からの距離が長くなると照度が低下する点を考慮した発光強度の補正処理を行うことができる。
すなわち、撮像素子から得た受光強度の分布を補正処理することにより、実際の被測定物の応力分布をリアルタイムに算出決定できる。
なお、被測定物２の三次元形状は、例えば、ステレオ法、視体積交差法、エッジ法、等輝度線法などの手法を用いて算出される。
画像処理装置４により得られた被測定物２の三次元応力分布は、表示装置５に表示され、三次元応力分布データは記録装置６に記録される。
記録装置６には、例えばハードディスクが内蔵され、このハードディスクに記録されたり、或いはフレキシブルディスクやフラッシュメモリ等の運搬可能な記録媒体に記録される。
（表面に合成樹脂層を形成した構造物）
以上のように、本実施の形態では、本願発明に係る合成樹脂層を用いて、応力解析をする実施の形態について説明した。しかし、上記合成樹脂層は、その発光を良好に得ることができるため、上記被測定物に限定されず、さまざまな構造物に塗布して用いることができる。
（表面に合成樹脂層を形成した構造物）
以上のように、本実施の形態では、本願発明に係る合成樹脂層を用いて、応力解析をする実施の形態について説明した。しかし、上記合成樹脂層は、その発光を良好に得ることができるため、上記被測定物に限定されず、さまざまな構造物に塗布して用いることができる。
表面に上記合成樹脂層を形成する構造物としては、用途に応じて、様々なものに塗布すればよく限定するものではない。例えば、梁、鉄筋コンクリート、ボルドー、鉄棒などの建築用器材、人工関節、各種模型などの試験研究用器材が挙げられる。また、このように硬い構造物に限られず、紙やカードなどの柔らかい構造物にも好適に用いることができる。なお、柔らかい構造物に上記合成樹脂層を塗布する場合は、可能な限り薄く塗布することが好ましく、その厚さは１μｍ〜９５μｍが好ましい。上記応力発光物質を薄く塗布することで、当該合成樹脂層に加わる曲げ応力が減少し、当該応力発光構造物の耐久性が向上するからである。
次に実施例によって本発明を述べるが、本発明は実施例に限定されるものではない。
被測定物（ステンレス製）の測定対象表面に矩形（５０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み３０μｍ）の合成樹脂層を形成した。
なお、ここでは基材と応力発光粒子とを混合してペースト状にした塗布液を、スプレー法で測定対象表面に層状に塗布した。
この場合、合成樹脂層の基材としてエポキシ樹脂（弾性率が１．５ＧＰａ）を使用した。
塗布液は基材となるエポキシ系樹脂、分散剤はオレイン酸、溶剤は高価アルコール系と芳香族炭化水素系を用い、硬化剤はポリアミドアミン、また応力発光粒子としては材料がＳｒ０．９０Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ０．０１で粒子径３μｍのもの使い、基材に５０重量％の応力発光粒子を混ぜた。
そして、被測定物に加重を加えて変形させ応力発光粒子が発光する光を電子カメラで検知した。
なお、本実施例に係る上記合成樹脂層の光透過率は１０％であった。
基材としてウレタン樹脂（弾性率が３．０ＧＰａ）を使用した。
塗布液はウレタン樹脂になるアクリルポリオールを使い、溶剤はエステル系と芳香族炭化水素系を用い、硬化剤はHMDI系ポリイソシアネートを使った以外は実施例１と同様にして実験を行った。
なお、本実施例に係る上記合成樹脂層の光透過率は１％であった。
〔比較例１〕
被測定物（ステンレス製）の表面に矩形（５０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み３０μｍ）の合成樹脂層を形成した。
被測定物（ステンレス製）の表面に矩形（５０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み３０μｍ）の合成樹脂層を形成した。
なお、ここでは基材と応力発光粒子とを混合してペースト状にしたものを測定対象表面に層状に塗布した。
この場合、合成樹脂層の基材としてシリコーン樹脂（弾性率が０．００１ＧＰａ）を使い、また応力発光粒子としては材料がＳｒ０．９０Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ０．０１で粒子径３μｍのものを使い、基材に５０重量％の応力発光粒子を混ぜた。
そして、被測定物に加重を加えて変形させ応力発光粒子が発光する光を電子カメラで検知した。
なお、本比較例に係る上記合成樹脂層の光透過率は６０％であった。
〔比較例２〕
基材としてポリ塩化ビリニデン樹脂（弾性率が０．４ＧＰａ）を使った以外は比較例１と同様にして実験を行った。
基材としてポリ塩化ビリニデン樹脂（弾性率が０．４ＧＰａ）を使った以外は比較例１と同様にして実験を行った。
なお、本比較例に係る上記合成樹脂層の光透過率は５０％であった。
〔評価〕
以上のような実施例、及び比較例における光強度を表１に示す。
以上のような実施例、及び比較例における光強度を表１に示す。
この表から、本発明の合成樹脂層における基材の弾性率が１．０ＧＰａ以上であることの妥当性が理解できよう。
以上本発明を説明したが、本発明は実施の形態や実施例等に限定されることはなく種々の変形例が可能である。
被測定物としては応力解析用以外にも、実用物を対象とすることも当然可能である。
例えば、塗布した車ホイールは走行中に歪みエネルギーの変化によって発光することから、装飾性の観点からもその応用が可能である。
また、具体的に自動車や航空機以外にも、種々のものに適用可能であることは当然である。
Claims (11)
- 応力解析用の被測定物であって、その表面に歪エネルギーの変化を受けて発光する塗膜層が形成されており、
前記塗膜層は、応力発光粒子を含有する合成樹脂層により形成されており、
前記合成樹脂層の基材の弾性率が１．０ＧＰａ以上であることを特徴とする被測定物。 - 前記合成樹脂層１００μｍあたりの光透過率が、０．１％以上４０％以下であることを特徴とする請求項１記載の被測定物。
- 前記被測定物が金属又は合成樹脂材よりなることを特徴とする請求項１又は２に記載の被測定物。
- 前記被測定物が、自動車の外装用部品又は内蔵部品であることを特徴とする請求項１又は２記載の被測定物。
- 前記被測定物が、航空機の外装用部品又は内蔵部品であることを特徴とする請求項１又は２記載の被測定物。
- 前記合成樹脂層の基材がエポキシ樹脂又はウレタン樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載の被測定物。
- 応力発光粒子の母体材料が、スタフドトリジマイト構造、３次元ネットワーク構造、長石構造、ウルツ構造、スピネル構造、コランダム構造又はβ−アルミナ構造を有する酸化物、硫化物、炭化物又は窒化物であることを特徴とする請求項１又は２記載の被測定物。
- 塗膜厚さが１μｍ〜５００μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の被測定物。
- 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の塗膜層を形成するための塗布液。
- 構造体の表面に請求項１又は２に記載の合成樹脂層を形成してなることを特徴とする応力発光構造体。
- 上記構造体が、建築用器材、試験研究用器材、紙又はカードであることを特徴とする請求項１０に記載の応力発光構造体。
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