CN101600958B - 中空纤维多孔膜的缺陷检查方法、缺陷检查装置以及制造方法 - Google Patents

中空纤维多孔膜的缺陷检查方法、缺陷检查装置以及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供中空纤维多孔膜的缺陷检查方法、缺陷检查装置以及制造方法。该方法用于检查在内部具有基本均匀的连续的中空部的中空纤维多孔膜的缺陷，其中，该方法包括这样的工序：将中空纤维多孔膜的一部分导入到照射室内，在照射室内对该中空纤维多孔膜照射来自中空纤维多孔膜的外侧的光，在照射室外检测自中空纤维多孔膜射出的光。

Description

中空纤维多孔膜的缺陷检查方法、缺陷检查装置以及制造方法
技术领域
本发明涉及用于检查中空纤维多孔膜的缺陷的方法和装置以及制造方法。 
背景技术
以往，由于中空纤维多孔膜的形状是筒状且非透明，因此采用不能进行外观检查、而是通过施加内压来破坏中空纤维膜的破坏检查方法来进行中空纤维多孔膜的内部缺陷检查。破坏检查可以自连续的单纤维的两端对中空部施加压力地进行。由于通常是在中空纤维膜组件加工之后对中空部施加压力，因此变成是对每个组件产品进行的检查，不良损耗大，导致成品率变差。 
另一方面，在专利文献1中提出了一种采用了透射光的中空纤维膜的在线(online)检查方法。但是，专利文献1的技术是采用偏振光滤光片消除直射光的影响、在照射板的相反侧根据透过了中空纤维多孔膜的光来检查未正常白化的缺陷。采用该技术，不能对圆筒状的中空纤维多孔膜的边缘部的散射光、透射光进行完全遮光，对于目标为导致中空纤维多孔膜产生针孔(pin hole)的内部缺陷的检查不适用。 
专利文献1：日本特开平9-152323号公报 
这样，出于提高中空纤维多孔膜的品质、成品率的要求，最好采用在工序内在线检查中空纤维多孔膜的内部缺陷的检查方法。但是，由于在中空纤维多孔膜的情况下检查对象是非透明且圆筒状的，因此存在内部缺陷的检查方法只能采用破坏检查的这一问题。 
发明内容
本发明者为了解决上述问题而进行了潜心研究和观察，结果发现在中空纤维多孔膜中自外部照射的光在连续的中空部内传播比较长的距离、在中空部中传播的光作为虚拟光源透出到外部、还发现了该光的光量沿圆周方向整个区域显示基本恒定的亮度，从而获得了在照射室外对在中空部中传播而透出的光进行拍摄的实用性的缺陷检查方法以及检查装置的发明。另外，还发明了以采用本发明的中空纤维多孔膜的缺陷检查方法获得去除了缺陷纤维的中空纤维膜束为特征的中空纤维多孔膜的制造方法。 
即，本发明的构成如下所述。 
(1)一种中空纤维多孔膜的缺陷检查方法，其用于检查在内部具有基本均匀的连续的中空部的中空纤维多孔膜的缺陷，其中，该方法包括这样的工序：将中空纤维多孔膜的一部分导入到照射室内，在照射室内自上述中空纤维多孔膜的外侧对该中空纤维多孔膜照射光，在照射室外检测自中空纤维多孔膜射出的光。 
(2)根据上述(1)所述的方法，其中，该方法包括在照射室外拍摄自中空纤维多孔膜射出的光的光学图像、对拍摄到的信号进行图像处理的工序。 
(3)根据上述(2)所述的方法，其中，自照射室的外侧到拍摄位置的距离是中空纤维多孔膜内径的0.5～5.0倍。 
(4)一种缺陷检查装置，其用于检查在内部具有基本均匀的连续的中空部的中空纤维多孔膜的缺陷，其中，该装置包括照射室、拍摄部件和图像处理部件；上述照射室包括用于自 上述中空纤维多孔膜的外侧对中空纤维多孔膜照射光的照射部件、和防止直射照射光泄露到外部的遮光部件；在照射室内照射的光导入该中空纤维多孔膜的中空部内后，上述拍摄部件在照射室外拍摄自该中空纤维多孔膜射出的光学图像；上述图像处理部件处理拍摄部件的信号而检测上述中空纤维多孔膜的缺陷。 
(5)根据上述(4)所述的装置，其中，光的照射部件具有光源，该光源具有呈直线状排列的光纤的射出口。 
(6)一种中空纤维多孔膜的制造方法，其中，该制造方法包括采用上述(1)～(3)中任意一项所述的中空纤维多孔膜的缺陷检查方法获得去除了缺陷纤维的中空纤维多孔膜束的工序。 
本发明用于解决上述问题。即、本发明提供能够高精度且同时在线检查多个中空纤维膜的内部缺陷的方法以及装置。作为另一形态，本发明提供一种选择性地去除所检测到的缺陷部的中空纤维多孔膜的制造方法。 
照射室包括用于自中空纤维多孔膜的外侧照射光的照射部件、和防止直射、照射光泄露到照射室的外部的遮光部件。照射部件只要能够对中空纤维多孔膜照射光即可，但优选采用了白色光的照射部件，因其光量的绝对量能够达到较高。 
为了防止由对中空纤维膜照射的照射光引起的发热，优选利用光纤传递来自光源的光。由于设有具备呈直线状排列的光纤的射出口的光源的照射部件能够同时照射多个中空纤维膜，因此优选。 
优选照射室的内表面被加工成镜面，以能够使照射光反复进行反射并高效率地照射到中空纤维多孔膜上。 
所谓的照射室的遮光部件是用于防止光沿着中空纤维膜的周围泄露的部件，优选保持自中空纤维多孔膜的外径起空开相当于中空纤维多孔膜外径的10～50％的间隙，不会损伤中空纤维多孔膜地进行遮光。 
优选自照射室的外部到拍摄部件的距离为中空纤维内径的0.5～5.0倍。只要是在该范围内就能够高精度地测量作为目标的中空纤维膜的内部缺陷。 
附图说明
图1的(a)是本发明的中空纤维多孔膜缺陷检测装置的示意图。(b)是(a)的示意图的局部(照相机位置)。(c)是中空纤维多孔膜的剖视图。 
图2的(a)是实施例1的照射室的示意图。(b)是实施例1的自动检测到的未贯穿缺陷图像和缺陷位置的亮度曲线。 
图3的(a)是实施例3的缺陷位置的亮度曲线。(b)是比较例1的缺陷位置的亮度曲线。 
图4是缺陷去除系统的示意图(例)。 
附图标记说明
1、中空纤维多孔膜；1a、中空纤维多孔膜的中空部；2、线型光纤照明装置；3、射出口；4、照射室；4a、贯穿孔；6a、6b、照相机(彩色照相机)；7、内部缺陷的图像；8、内部缺陷的亮度曲线；9、正常部的亮度曲线；10、边缘部的亮度曲线；12a、12b、图像处理装置；13、缺陷去除系统；14、图像检查装置；15、切换导向构件；16、卷取辊；17辅助辊。 
具体实施方式
首先使用附图说明本发明的结构。 
图1的(a)是表示本发明的中空纤维多孔膜的缺陷检查装置的实施方式的结构的示意图，图1的(b)是图1的(a)的局 部说明图(照相机位置)，图1的(c)是中空纤维多孔膜的剖视图。 
在图1的(a)中，将作为对象物的中空纤维多孔膜1导入到照射室4中，使用线型光纤照明装置2自外侧、优选从光纤呈直线状排列而成的射出口3照射光。为了有效使用所照射出的光，优选照射室4的内壁由反射板构成。为了防止除了在中空纤维膜1的中空部中传播的光之外的光向照射室外泄露，中空纤维多孔膜的前进方向的照射室的壁在厚1～2mm的板上开设有贯穿孔4a，该贯穿孔4a与中空纤维多孔膜外径空开有中空纤维多孔膜外径的10～50％大小的间隙，从而能够不损伤中空纤维多孔膜地进行遮光。在照射室的外部设置用于对射出到中空纤维多孔膜1的外侧的光学图像进行拍摄的照相机6a、6b(参照图1的(b))、用于处理照相机6a、6b的输出信号而检测作为对象物的中空纤维膜1的缺陷的图像处理装置12a、12b等较好。 
优选将中空纤维膜1长度方向上的照射室4的出入口即照射室的外侧与作为拍摄部件的照相机6a、6b的距离d设定为中空纤维多孔膜内径的0.5～5.0倍。线型照明装置2设有具备呈直线状排列的射出口3的光源为佳。图像处理装置12a、12b的信号被传输给缺陷去除系统13，选择性地去除所检测到的缺陷部分从而能够获得去除了缺陷的中空纤维多孔膜纤维束。 
接下来，具体说明本发明的结构要素。 
检查对象物是中空纤维多孔膜1，优选如图1的(c)所示是在内部具有直径为0.4～4.5mm的中空部1a、膜外径为0.5～5.0mm、膜厚为0.1～1.0mm的筒状物。材质没有特别规定，能采用聚乙烯等聚烯烃、聚碳酸脂、聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚醚酮类等有机类高分子。中空纤维多孔膜1的连续的中空部能够适用于惰性气体、空气等气体以及水、有机 类水溶液等透明的液体。 
自外部照射到内部具有基本均匀的中空部的中空纤维多孔膜1的光在连续的中空部中传播。在中空部中传播的光作为虚拟光源射出到外部，在圆周方向上没有方向性，光量基本恒定。作为检查对象的缺陷是中空纤维多孔膜的贯穿或未贯穿的针孔、杂质等内部缺陷、膜的明显的外径变化等，但并不限定于此，只要是能够被光学性地捕捉的缺陷都能视作对象。 
线型照明装置2优选将卤光灯或金卤灯等亮度高寿命比较长的灯作为光源，为了使光高效率地自射出口3照射到作为对象物的中空纤维多孔膜1，将该线型照明装置2接近该中空纤维多孔膜1地设置。或者，优选线型照明装置2具有光纤呈直线状排列而成的射出口。通过呈直线状地排列射出口，能够同时照射多个中空纤维多孔膜。 
照射室4由厚度为1～2mm的金属制成，内壁最好进行镜面加工，以能够将自线型光纤照明装置2射出的光高效率地导入到中空纤维多孔膜1中。优选在中空纤维多孔膜1的前进方向上具有作为中空纤维多孔膜1的通路的贯穿孔4a，比中空纤维多孔膜1的外径宽10～50％左右地设定贯穿孔4a的直径。由此，不会损伤中空纤维多孔膜地对照射室内的光进行遮光。 
另外，作为进一步提高遮光效果的方法，优选通过使中空纤维多孔膜1相对于贯穿孔带有角度地移动来实质性地缩小与贯穿孔的间隙。在带有角度地接触贯穿孔的一部分的情况下，从遮光性和防止损伤性考虑，在贯穿孔中粘贴橡胶状物、纤维状物也是有效的。 
照相机6a、6b形成为使用线传感器照相机的结构较佳。即使在作为对象物的中空纤维多孔膜1以高速进行移动的情况下也能够进行检查。拍摄位置优选是自作为对象物的中空纤维膜 1的长度方向上的照射室的出入口到拍摄位置的距离d是中空纤维多孔膜内径的0.5～5.0倍的位置。只要在该范围内、就能够高精度地测量作为实施目标的中空纤维膜的内部缺陷。在距离d为中空纤维多孔膜内径的0.5倍以上的情况下，难以受到自照射室泄露的直射光等的影响，能够进行高精度的测量。若距离d在中空纤维多孔膜内径的5倍以内时，能够确保测量所需的光量。 
由照相机6a、6b拍摄到的信号被图像处理装置12a、12b处理，能够选择性地只检测出内部缺陷。另外能够将由图像处理装置12a、12b检测到的信号传送到中空纤维多孔膜的去除系统13中，选择性地去除缺陷部。缺陷去除系统能采用例如对缺陷检测部实施标记的方法、切换卷取机的方法获得去除了缺陷部的中空纤维多孔膜的纤维束。 
实施例
下面，基于实施例说明本发明(参照图1～图4)。本发明并不因下述实施例而受到任何限定。 
实施例1
使用以聚砜(SOLVAY公司制UDEL P-3500)为原料、以N-甲基吡咯烷酮为溶剂而形成的纺丝原液与内部溶液的水一起呈中空丝状地排出到空中，在凝固浴中凝固从而以线速度20m/min、利用纺丝锭子16制造出中空纤维多孔膜。在离开凝固浴之后经过水冲洗工序进行卷取之前，将中空纤维多孔膜1(外径1.4mm、内径0.8mm)导入图2的(a)所示的在内部具有线型光纤照明装置2(金卤照明装置：岩崎电气株式会社制MLDS250(250W)、线型导光构件：住田光学玻璃株式会社制GF8-1L1500R-S100)的SUS制照射室4(若关闭上盖、则形成为空开1mm间隔的贯穿孔4a(孔径1.8mm))中，在关闭 上盖之后，自中空纤维多孔膜的外侧使线型光纤照明装置2以60％的输出自射出口3进行照射。利用线传感器照相机6a(镜头：尼康株式会社制MicroNikkor55mmF2.8、拍摄距离275mm、拍摄分辨率50μm/像素(XY相同))拍摄在中空纤维多孔膜的中空部中传播而射出到外侧的图像。此时使中空纤维多孔膜1的拍摄面与贯穿孔4a相接触，且将距离d设为2mm。将正常时的线传感器照相机的输出值设定为25、将阈值设为40，利用图像处理装置进行二值化处理，从而自动检测出图2的(b)(左侧)所示的中空纤维膜缺陷图像。另外，能够根据亮度曲线图2的(b)(右侧)以S/N比3.0高精度地识别出作为内部缺陷的未贯穿的针孔，该亮度曲线是通过将线传感器照相机的输出值数字转换成0～511而获得的。在图2的(b)(右侧)中，附图标记8是指内部缺陷的亮度曲线，附图标记9是指正常部的亮度曲线。 
另外，将由缺陷检测装置检测到的检测图像发送给图4的缺陷去除系统13内的图像检查装置14，使切换导向构件15自动滑动并将含有大于阈值的内部缺陷在内的中空纤维多孔膜的纤维束暂时性地从卷取辊16切换向辅助辊17，从而成功获得选择性地去除了缺陷部而成的纤维束。 
实施例2～6
本发明的方法的作为对象的缺陷是在实际运转压力会破坏的未贯穿缺陷(封闭在中空纤维多孔膜中的空间部)，但是由于难以实验性地制作未贯穿缺陷，因此在利用实施例1中，在纺丝而成的中空纤维多孔膜上人为地开设针孔而进行了模型实验。缺陷检测装置采用与实施例1相同的装置。各实施例的检测条件如表1所示。 
将开设有针孔的中空纤维膜导入缺陷检测装置中，使线传 感器照相机6a的拍摄距离d在0.2～5.6mm的范围内地进行拍摄，将线传感器照相机的输出值数字转换成0～511并进行图像处理从而获得亮度曲线。表1中表示的值是：根据实施例1和3的线传感器照相机的输出值求得未贯穿针孔与人为开设的贯穿针孔的输出值之比、并乘以实施例2～6的人为开设的贯穿针孔的输出值而推测未贯穿针孔的输出值、根据该输出值与中空纤维多孔膜的正常时的输出值之比估算未贯穿针孔的SN比而得出的值。 
在表1中，缺陷部光量在实施例1中是未贯穿缺陷的光量，在实施例2～6以及比较例1(后述)中是用针人为开设而成的贯穿缺陷部的光量。正常时的光量是中空纤维多孔膜的正常部的光量。未贯穿推测值是利用在实施例2～6以及比较例1(后述)中根据贯穿缺陷部的光量推测未贯穿缺陷部的光量而得出的计算值、根据下述式子计算得出的。 
未贯穿缺陷与贯穿缺陷之比A：未贯穿部的光量(实施例1的(缺陷部光量-正常时光量))/贯穿部的光量(实施例3的(缺陷部光量-正常时光量))＝(75-25)/(370-25)＝0.145。 
未贯穿推测值：(实施例2～6的(缺陷部光量-正常时光量)×A+正常部光量) 
SN比是通过未贯穿缺陷的光量/正常时的光量而计算出的。在实施例1中SN比是缺陷部光量/正常时光量，在实施例2～6以及比较例1(后述)中SN比表示为未贯穿缺陷推测值/正常时光量。 
考虑到正常时的光量偏差、噪声，欲将S/N比的用于检测缺陷的阈值设定在正常时的光量的1.5倍以上。因而，若S/N比在1.5以上，则能够高精度地检测缺陷。即使是使SN比小于1.5的情况下，只要该S/N比的值在1.2以上，通过提高外部光的遮 光精度就能够进行测量。 
在实施例1～4中，SN比在1.5以上，能够不受正常时光量的偏差的影响地检测出缺陷部。实施例3的缺陷位置的亮度曲线如图3的(a)所示。在图3的(a)中，附图标记8是内部缺陷的亮度曲线，附图标记9是正常部的亮度曲线。 
在实施例5中，受到自照射室泄露的光等的影响，SN比在1.5以下，测量精度变差。在实施例6中，虽然能够高精度地检测未贯穿缺陷，但是正常时的中空纤维多孔膜的光量小于15。因而，线传感器照相机很难识别中空纤维多孔膜，从而无法测量出纤维直径的改变等。 
比较例1
使用与实施例2～6相同的缺陷纤维进行了模型实验。在与实施例1中采用的装置相同的线型光纤照明装置2上覆盖偏振光滤光片，使中空纤维多孔膜1在其上方通过，在卸下上盖的状态下、在正上方利用线传感器照相机借助第二张正交偏振光滤光片进行拍摄。将线传感器照相机的输出值数字转换成0～511并获得亮度曲线。与实施例2～6同样地推测未贯穿针孔的输出值而求得的比较例1的SN比如表1所示。另外，比较例1的缺陷位置的亮度曲线如图3的(b)所示。在图3的(b)中，附图标记8是内部缺陷的亮度曲线，附图标记9是正常部的亮度曲线，附图标记10是边缘部的亮度曲线。 
比较例1虽然能够利用偏振光滤光片去除直射光，但中空纤维多孔膜边缘部发光而很难测量，SN比小于1.2。 
表1
Figure G2007800508036D00111
工业实用性
本发明的中空纤维多孔膜的缺陷检测方法、缺陷检测装置、制造方法能够较佳地在必须制造没有缺陷的中空纤维多孔膜的广泛的工业领域中。 

Claims (4)

1.一种中空纤维多孔膜的缺陷检查方法，其用于检查在内部具有基本均匀的连续的中空部的中空纤维多孔膜的缺陷，其中，
该方法包括这样的工序：将中空纤维多孔膜的一部分导入到照射室内，在照射室内自上述中空纤维多孔膜的外侧对该中空纤维多孔膜照射光，在照射室外对经上述中空纤维多孔膜的中空部传播至该照射室外并自该中空纤维多孔膜射出的光进行检测，
该中空纤维多孔膜的缺陷检查方法包括在照射室外拍摄自中空纤维多孔膜射出的光的光学图像、对拍摄到的信号进行图像处理的工序，
自照射室的外侧到拍摄位置的中空纤维多孔膜长度方向上的距离是中空纤维多孔膜内径的0.5～5.0倍。
2.一种中空纤维多孔膜的缺陷检查装置，其用于检查在内部具有基本均匀的连续的中空部的中空纤维多孔膜的缺陷，其中，
该中空纤维多孔膜的缺陷检查装置包括照射室、拍摄部件和图像处理部件；上述照射室包括用于自上述中空纤维多孔膜的外侧对中空纤维多孔膜照射光的照射部件、和防止直射照射光泄露到外部的遮光部件；在照射室内照射的光被导入该中空纤维多孔膜的中空部内，上述拍摄部件在照射室外，对经上述中空纤维多孔膜的中空部传播至该照射室外并自该中空纤维多孔膜射出的光的光学图像进行拍摄；自上述照射室的外侧到拍摄位置的中空纤维多孔膜长度方向上的距离是中空纤维多孔膜内径的0.5～5.0倍；上述图像处理部件处理拍摄部件的信号而检测上述中空纤维多孔膜的缺陷。
3.根据权利要求2所述的中空纤维多孔膜的缺陷检查装置，
光的照射部件具有光源，该光源具有呈直线状排列的光纤的射出口。
4.一种中空纤维多孔膜的制造方法，其中，
该中空纤维多孔膜的制造方法包括采用权利要求1所述的中空纤维多孔膜的缺陷检查方法获得去除了缺陷纤维的中空纤维多孔膜束的工序。
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