应力显示部件及使用应力显示部件的应变测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应力显示部件及使用应力显示部件的应变测定方法。更详细而 言，本发明涉及一种包含由包含聚合性胆留醇型液晶化合物的组合物形成的胆留醇型液晶 层的应力显示部件及使用应力显示部件的应变测定方法。
【背景技术】
[0002] 作为物体应变的测定方法，一直以来已知有使用应变仪的方法、光弹性模型法、光 弹性覆膜法、应力涂料法、叠纹法、全息法、散斑法、热弹性法、镀铜应力测定法、使用压电材 料的方法等。
[0003] 专利文献1中公开有利用胆留醇型液晶的选择波长反射性的应力（应变）测定方 法。该方法中，能够从反射光的显色变化测定应力。
[0004] 专利文献2中公开有利用由通过自组织化周期性地均匀地排列的粒子(单分散聚 苯乙烯)及填埋粒子之间的弹性体(聚二甲基硅氧烷)构成的应变传感器薄膜的应变测定方 法。该方法中，应变分布被可视化，因此无需光学显微镜、扫描电子显微镜、激光装置等特殊 的显示装置，较简便。
[0005] 以往技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本专利公表昭55-31402号公报 [0008] 专利文献2:日本专利公开2006-28202号公报
[0009] 发明的概要
[0010] 发明要解决的技术课题
[0011] -直以来已知的物体应变的测定方法中，使用应变仪的方法的定量性较高，广为 普及。但是，由于是点测定，因此为了评价应变分布而测定大面积时，测定点数增多，需要在 配线等花费工夫及准备多个测定器，因此需要成本。并且，由于是处理电信号来进行测定， 因此还存在无法使应变可视化来在现场进行判断的课题。光弹性模型法中，虽然能够以偏 振光使在塑料模型中产生的应变分布可视化，但由于是模型实验，因此无法进行高精度的 测定，还存在偏振光的测定装置较昂贵的课题。光弹性覆膜法中，能够将光弹性树脂贴附在 被测定物来直接测定应变，但与光弹性法同样，偏振光的测定装置较昂贵，无法用肉眼观察 到应变分布。应力涂膜法能够通过涂布脆性涂料来测定形状复杂的应变，并评价应变分布， 但由于是通过在涂膜上产生的龟裂的密度进行判断，因此定量性较低，并且涂料的干燥条 件也会影响测定精度，因此很难进行高精度的测定。
[0012] 专利文献1中记载的方法中，胆留醇型液晶在液晶状态下具有流动性，因此在由于 应变产生变形而反射波长在变化规定量的状态下，若温度、电场、压力等外部环境发生变 化，则由于外部环境的影响而导致反射波长发生变化，因此很难进行高精度的测定。
[0013] 专利文献2中记载的方法中，利用自组织化为最密堆积结构的单分散粒子的栅格 间距引起的bragg反射，因此无法进一步缩小栅格间距。并且，利用毛细管现象浸润弹性体 来将栅格间距扩大一次，由此使栅格间距变化，但很难在宽面积均匀且以高精度控制栅格 间距。而且，自组织化排列单分散粒子时，需要数小时的干燥工序，需要反复浸润多次直至 获得充分的栅格间距为止，需要花费工夫及时间。因此，无法连续生产上述应变传感器薄 膜，很难实现量产化。
[0014] 本发明的课题在于，提供一种新的应力显示部件及使用应力显示部件的新的应变 测定方法。更详细而言，本发明的课题在于，提供一种能够廉价地测定在大面积的对象物中 产生的应变并且实现高测定精度的应变测定的应力显示部件。
[0015] 用于解决技术课题的手段
[0016] 本发明人等为了解决上述课题而进行深入研究，发现通过使用包含使用聚合性液 晶化合物而形成的胆留醇型液晶层的部件，能够以高精度测定在大面积的对象物中产生的 应变，并根据该见解完成了本发明。
[0017] 即，本发明提供下述的[1]~[22]。
[0018] [ 1 ] 一种应力显示部件，其包含选择反射层，上述选择反射层包含1层以上的通过 包含聚合性液晶化合物的液晶组合物的固化来获得的胆留醇型液晶层，上述选择反射层为 通过选择反射波长选择性地反射右旋圆偏振光或左旋圆偏振光的任一个旋向的圆偏振光 的层。
[0019] [2]根据[1]所述的应力显示部件，其中，上述聚合性液晶化合物包含具有2个以上 的聚合性基的多官能性液晶化合物及仅具有1个聚合性基的单官能性液晶化合物，上述多 官能性液晶化合物与上述单官能性液晶化合物的质量比例为30/70~99/1。
[0020] [3]根据[1]或[2]所述的应力显示部件，其还包含双折射性层，上述双折射性层为 若施以应力则双折射性发生变化的层。
[0021] [4]根据[3]所述的应力显示部件，其中，双折射性层的以单位Pa^1表示的光弹性系 数的绝对值为20 X HT12以上且I X HT6以下。
[0022] [5]根据[3]或[4]所述的应力显示部件，其还包含圆偏振光分离层，上述圆偏振光 分离层为在包含上述选择反射波长的波长区域中选择性地透射圆偏振光的层。
[0023] [6]根据[5]所述的应力显示部件，其中，上述圆偏振光分离层所透射的圆偏振光 的旋向与上述选择反射层选择性地反射的圆偏振光的旋向相同。
[0024] [7]根据[5]所述的应力显示部件，其中，上述圆偏振光分离层所透射的圆偏振光 的旋向与上述选择反射层选择性地反射的圆偏振光的旋向相反。
[0025] [8]根据[5]~[7]中任一方案所述的应力显示部件，其依次包含上述选择反射层、 上述双折射性层、上述圆偏振光分离层。
[0026] [9]根据[5]~[8]中任一方案所述的应力显示部件，其中，上述圆偏振光分离层为 由包含线性偏振光分离层及λ/4相位差层的层叠体构成的层。
[0027] [10]根据[9]所述的应力显示部件，其中，上述λ/4相位差层的以单位Pa^1表示的光 弹性系数的绝对值为20 X 10_12以上且I X 10_6以下。
[0028] [11]根据[5]~[8]中任一方案所述的应力显示部件，其中，上述圆偏振光分离层 包含通过包含聚合性液晶化合物的液晶组合物的固化来获得的胆留醇型液晶层。
[0029] [12]根据[11]所述的应力显示部件，其中，上述选择反射层中包含的一层以上的 胆甾醇型液晶层的螺旋间距与上述圆偏振光分离层中包含的一层以上的胆留醇型液晶层 的螺旋间距相同。
[0030] [13]根据[3]~[12]中任一方案所述的应力显示部件，其中，上述选择反射层包含 2层以上的通过包含聚合性液晶化合物的液晶组合物的固化来获得的胆留醇型液晶层，上 述2层以上的胆留醇型液晶层的螺旋间距不同。
[0031] [14]根据[13]所述的应力显示部件，其中，上述2层以上的胆留醇型液晶层选择性 地反射圆偏振光的峰值波长之差为50nm以上。
[0032] [15]根据[1]~[14]中任一方案所述的应力显示部件，其为ΙΟΟΟμπι以下的膜厚的 薄膜。
[0033] [16]根据[1]~[15]中任一方案所述的应力显示部件，其在最外层包含粘结层。
[0034] [17]根据[1]~[16]中任一方案所述的应力显示部件，其包含遮光层。
[0035] [ 18]-种对象物的应变测定方法，其包含:将[1 ]~[17]中任一方案所述的应力显 示部件粘结在上述对象物的工序;及测定对上述应力显示部件照射包含上述选择反射波长 的波长区域的光来获得的反射光或透射光的工序。
[0036] [ 19]-种对象物的应变测定方法，其包含:依次配置[1 ]~[16]中任一方案所述的 应力显示部件、遮光薄膜及上述对象物来粘结上述应力显示部件、上述遮光薄膜及上述对 象物的工序;及测定对上述应力显示部件照射光来获得的反射光的工序。
[0037] [20]-种对象物的应变测定方法，其包含:将[3]~[14]中任一方案所述的应力显 示部件粘结在上述对象物的工序;及测定对上述应力显示部件照射包含上述选择反射波长 的波长区域的圆偏振光来获得的反射光的工序。
[0038] [ 21 ] -种对象物的应变测定方法，其包含:将[1 ]~[17 ]中任一方案所述的应力显 示部件粘结在上述对象物的工序;及测定对上述应力显示部件照射光来获得的反射光或透 射光的工序，所照射的上述光的峰值波长在上述选择反射层选择性地反射的光的波长区域 内，所照射的上述光的波长区域小于上述选择反射层选择性地反射的光的波长区域。
[0039] [22]根据[18]~[21]中任一方案所述的应变测定方法，其中，隔着视场角限制薄 膜进行上述测定。
[0040] 发明效果
[0041] 根据本发明，可提供一种新的应力显示部件及使用上述应力显示部件的新的应变 测定方法。使用本发明的应力显示部件，能够廉价且以高精度测定在大面积的对象物中产 生的应变。
【附图说明】
[0042] 图1是表示本发明的应力显示部件的结构例(概略剖视图）的图。
【具体实施方式】
[0043] 以下，对本发明进行详细说明。
[0044] 另外，本说明书中的"~"以将记载于前后的数值作为下限值及上限值来包含的含 义使用。
[0045] 本说明书中，对圆偏振光采用"选择性"的表达方式时，表示所照射的光的右旋圆 偏振光成分或左旋圆偏振光成分中的任一光量比另一圆偏振光成分多。具体而言，米用"选 择性"的表达方式时，优选光的圆偏振光度为0.3以上，更优选为0.6以上，进一步优选为0.8 以上。实际上，进一步优选为1.0。其中，圆偏振光度是将光的右旋圆偏振光成分的强度设为 Ir，将左旋圆偏振光成分的强度设为Il时，以I Ir_Il|/(Ir+Il)表不的值。
[0046] 本说明书中，对圆偏振光采用"旋向"的表达方式时，表示是右旋圆偏振光还是左 旋圆偏振光。圆偏振光的旋向定义为如下，即，以光朝向正前方行进的方式观察时，电场矢 量的前端随着时间的增加而顺时针旋转的情况为右旋圆偏振光，逆时针旋转的情况为左旋 圆偏振光。
[0047] 本说明书中，有时对胆留醇型液晶的螺旋的扭转方向使用"旋向"一词。关于基于 胆甾醇型液晶的选择反射，当胆留醇型液晶的螺旋的扭转方向（旋向）为右时，反射右旋圆 偏振光并使左旋圆偏振光透射，当旋向为左时，反射左旋圆偏振光并使右旋圆偏振光透射。 [0048]另外，光的各波长的偏振光状态能够使用安装有圆偏振光板的分光放射亮度计或 分光计测定。此时，通过右旋圆偏振光板而测定的光的强度相当于Ir，通过左旋圆偏振光板 而测定的光的强度相当于II。并且，白炽灯、水银灯、荧光灯、LED等一般光源大致发出自然 光，安装于这些而制出偏振光状态控制部件的偏振光的特性例如能够使用AXOMETRICS Inc 制造的偏振光相位差分析装置AxoScan等测定。
[0049] 并且，对光度计或光分光计安装圆偏振光板也能够进行测定。安装右旋圆偏振光 透射板来测定右旋圆偏振光量，安装左旋圆偏振光透射板来测定左旋圆偏振光量，由此能 够测定比例。
[0050] 本说明书中，有关光反射率或光透射率的计算中需要的光强度例如为使用通常的 可视、近红外分光计测定的光强度即可。
[0051] 本说明书中，表达为"相位差"时，表示面内的延迟(Re)。对于波长，没有特别附加 说明时，表示波长550nm下的相位差。
[0052] 本说明书中，光弹性是指在产生有应力的物体中产生各向异性而产生双折射的性 质。将由于双折射而产生相位差，以每单位应力且每单位光路中产生的相位差称为光弹性 系数。
[0053] 本说明书中，表达为"应变量"时，表示在物体中产生应力时的每单位长度的变形 量。具体而言，将长度L的物体由于拉伸应力而延伸△ L时或缩小△ L时，以△ L/L表示的值称 为应变量。
[0054] (应力显示部件）
[0055]本发明的应力显示部件为能够以可从外部检测的方式显示自身产生的应力（应 变)的部件。检测可以是基于肉眼等的检测，也可以是利用测定设备等的检测。关于应力显 示部件可检测地显示应变的方式，从测定应变的分布的观点出发，优选为能够光学性检测 的方式，例如为反射光或透射光的波长的变化、或反射光或透射光的强度的变化等即可。应 力显示部件通过粘结在进行应变测定的对象物，能够以可从外部检测方式显示对象物中产 生的应变。由此，应力显示部件例如能够用作应变测定薄膜。应变测定的对象物的材质并无 特别限定，例如可举出金属、混凝土、陶瓷、玻璃、橡胶、塑料、纸、纤维等，可以是透明体也可 以是非透明体。贴附应力显示部件的面可以是平面也可以具有凹凸。并且，应力显示部件例 如还考虑用作若伸长则所希望的波长区域的光的透射率发生变化的光闸。
[0056]本发明的应力显示部件优选为薄膜状或板状。
[0057] 应力显示部件用作贴附于对象物而使用的应变测定薄膜时，若膜厚过大，则由于 应力显示部件的刚性而成为对象物变形的阻力，因此有可能无法测定