JP2022069392A - 巻回体の内層シワ検査装置、巻回体の内層シワ検査方法及びウェブ巻回体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェブを巻回した巻回体の内層に発生するシワを巻回体状態で且つ非破壊で検査可能な巻回体のシワ検査装置、巻回体の内層シワ検査方法、ウェブ巻回体の製造方法を提供する。【解決手段】巻回体に放射線を透過させ、得られた透過画像から前記巻回体内の前記内層シワを検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、ウェブが巻き取られた巻回体に対して、ウェブが巻回される際に発生したシワや巻きずれを非破壊検査にて検出することが可能な巻回体の内層シワ検査装置、巻回体の内層シワ検査方法及びウェブ巻回体の製造方法に関する。

ウェブ、例えばポリオレフィン微多孔膜は、ロール状に巻き取られる際または巻き取られた状態で搬送される際、内層側のウェブとその外側に位置するウェブとの間の膜間に空気が侵入したり、巻き取られた後の経時収縮などによりシワや巻きずれなどが発生する場合がある。

そこで、このようなウェブのシワや巻きずれなどを検査する従来技術として、例えばリチウムイオン2次電池のように材質の異なる複数のフィルムを重ねて巻回するものに対し、各フィルムに予めマーキングをして、巻回した際にそのマーキングされた位置が重なっていない場合を巻きずれと判定する方法が知られている。（例えば、特許文献１）。

また、巻回体の側面方向にＸ線撮像して得られた画像から端部を予測し、巻きずれの有無を判定する方法などが知られている。（例えば、特許文献２）。

特開２０１５－１３３２５９号公報 特開平１１－５１６２９号公報

しかしながら、上記特許文献１では巻き取る際にインラインで検査を実施しているため、例えば巻き取り後の巻回体状態での経時収縮によるシワなど、検査後に発生するシワや巻きずれなどを検査することは不可能であるとともに、マーキング部は製品から除外されるため、ロスが発生するという課題があった。
また、上記特許文献２ではウェブ端部を予測して巻きずれを判定するため、ウェブ内層に発生する内層シワの検出は困難であった。

本発明は、上述した課題を解消し、ウェブ内層に発生するシワを巻回体状態且つ非破壊で検査可能な巻回体のシワ検査装置、巻回体の内層シワ検査方法、ウェブ巻回体の製造法方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために、本発明に係る巻回体の内層シワ検査装置、巻回体の内層シワ検査方法、ウェブ巻回体の製造方法は下記を特徴としている。

本発明は、ウェブを巻芯に巻回してなる巻回体の内層シワ検査装置であって、前記巻回体を設置する台座と、前記巻回体に放射線を透過させ、透過画像を得る放射線源および検出器からなる検査部と、前記検査部で得られた前記透過画像から前記巻回体内の前記内層シワを検出する画像処理部と、を備えた巻回体の内層シワ検査装置である。 本発明は、ウェブを巻芯に巻回してなる巻回体の内層シワ検査方法であって、前記巻回体に放射線を透過させ、透過画像を得る撮像工程と、前記撮像工程で得られた前記透過画像から前記巻回体内の前記内層シワを検出する画像処理部を備えた巻回体の内層シワ検査方法である。

また、前記放射線は前記回転体の一方の側端面から他方の側端面に向かって照射してもよい。
また、前記放射線は管電圧・管電流の調整により出力調整が容易であることからＸ線が好ましく、前記ウェブはポリオレフィン微多孔膜、またはコーティングされたポリオレフィン微多孔膜であってもよい。

本発明によれば、ウェブ巻回体の厚さ方向に放射線を照射し、得られた画像を処理することにより、巻回体内層に発生するシワ欠点が非破壊検査で検出可能となる。

図１は、本発明の実施形態に係るウェブの製造の前段を説明するフローチャートである。 図２は、本発明の実施形態に係る装置を説明する構成図である。 図３は、本発明の装置においてフィルムリールにＸ線を照射した場合のＸ線強度を説明する模式図である。 図４は、本発明の装置においてフィルムリールを透過せずに線源から検出部にＸ線が直接到達する場合のＸ線強度を説明する模式図である。 図５は、本発明の巻回体の内部のシワの検出原理を説明する模式図である。 図６は、本発明の実施形態に係る実施例の構成を説明する模式図である。 図７は、本発明の実施形態に係るより好ましい実施例の構成を説明する模式図である。

本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。また、各図及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

なお、図面は符号を判読可能な向きに紙面を向けてそれぞれ見るものとする。また、本発明のウェブの用語は、フィルム（膜）、不織布及び紙などを含むものである。本実施形態ではウェブの一例としてポリオレフィン微多孔膜を挙げて説明するが、これに限定されない。その他のフィルムや種々のウェブにも適応可能である。

まず図１を参照して、本発明に係るポリオレフィン微多孔膜（ウェブ、以下単に「微多孔膜」ともいう。）の製造方法ついて説明する。図１は、実施形態に係る微多孔膜の製造工程の前段を説明するフローチャートである。

本実施形態に係る微多孔膜は、多数のローラを有し微多孔膜を上流側から下流側に搬送して、最終的にコアに巻回してフィルムリールＲを製造するものである。

図１に示すように、微多孔膜の製造方法は、溶液調製工程Ｓ１と、シート成形工程Ｓ２と、シート延伸工程Ｓ３と、可塑剤除去工程Ｓ４と、熱固定工程Ｓ５と、を有している。

溶液調製工程Ｓ１では、ポリオレフィン樹脂と可塑剤とを混練してポリオレフィン溶液を調製する。シート成形工程Ｓ２では、溶液調製工程で調製されたポリオレフィン溶液を所定のダイから吐出するとともに冷却してゲル状シートを成形する。シート延伸工程Ｓ３では、シート成形工程で成形されたゲル状シートを延伸して延伸シートを成形する。

ここで、延伸シート内部において可塑剤はポリオレフィン樹脂の内部に粒子状に多数散在しており、可塑剤除去工程Ｓ４では、シート延伸工程で延伸された延伸シートを洗浄して、延伸シートに含有される可塑剤を溶剤に置換する。そして、この溶剤に置換された延伸シートを乾燥させて溶剤を揮発させる。これにより、シート内部に微多孔が無数に形成される。すなわち、可塑剤除去工程Ｓ４によって、延伸シートから可塑剤が除去されて微多孔膜が成形される。

熱固定工程Ｓ５では、可塑剤が除去された微多孔膜に対し熱を加えて膜体として安定させる。熱固定工程での処理後、微多孔膜はさらに下流側に搬送され、巻回部によってコアに巻回される。この微多孔膜の巻回により、フィルムリールＲが得られる。

なお、微多孔膜の製造方法は、上記のような湿式法に限定されず、溶融状態の樹脂フィルムを一軸延伸などにより延伸して孔を形成する乾式法を用いてもよい。また、上記湿式法や乾式法により製造された微多孔膜の表面に、例えば樹脂や無機粒子を含んだ樹脂被膜をコーティングしてもよい。この場合には、以下の工程が採られる。具体的には、上記のようにして巻回されたフィルムリールＲから微多孔膜を巻き出して、樹脂や粒子を含有したスラリー内部にこの微多孔膜を含浸し、あるいは微多孔膜の表裏にスラリーを塗布し、その後乾燥工程を経ることにより、コーティングセパレータが得られる。なお、このコーティングセパレータにも、以下に説明する内層シワ検査を用いることができる。さらに、これら微多孔膜およびコーティングセパレータを、再度巻き出して任意の幅にスリットした後コアに巻回した巻回体を、フィルムリールとしてもよい。

次に本装置の詳細な構成について図２を参照して説明する。上述した微多孔膜を巻回したフィルムリールＲの内層シワ検査を実施する検査装置２０は、図２に示すように、放射線源２１及びその放射線源から放射される放射線を検出するための検出器２２からなる検査部２４と、被検査物であるフィルムリールＲを固定する台座２３と、検出器２２にて得られた画像からフィルムリールＲの内層シワを検出する画像処理部２５と、を有している。

フィルムリールＲは、コア１１の中心軸１３を回転軸としてコア１１の外周面に長尺のフィルムを複数回巻回して構成されたものである。符号「１２」は、コア１１の外周面に巻回されたフィルムの層を示している。フィルムリールＲにおいてコア１１の中心軸１３が延びる方向に垂直な面をフィルムリールＲの側端面と呼ぶ。側端面は、円筒状のフィルムリールの両端にあたる円状の面であって、フィルムリールＲの側面に位置する。コア１１の長さ方向における両側端面間の寸法は、当該コア１１に巻回されるフィルムの幅寸法に概略一致する。フィルムリールＲの側端面は、コア１１に巻回されたフィルムの厚さ方向の側端面が露出する面でもある。コア１１の中心軸１３の延びる方向と平行な方向のことをフィルムリールＲの厚さ方向と呼ぶ。

放射線源２１は、例えばＸ線を発生する発生装置であり、フィルムリールＲの側端面にＸ線が照射されるように配置されている。なお、説明においては便宜上、Ｘ線を用いるがこれ以外の放射線ないし電磁波を用いても良い。また、あらゆる材質に対応でき、十分な強度を得やすい連続Ｘ線が好ましいが、フィルムリールＲの材質を考慮して、より明瞭なコントラストを得るために特性Ｘ線を使用してもよい。

放射線源２１は一般に点光源と考えることができ、放射線源２１からは、光軸３１がフィルムリールＲの側端面に垂直になるように、光軸３１に沿って円錐状または角錐状に拡がるようにＸ線が照射される。光軸３１がフィルムリールＲの径方向や接線方向となる配置などでもよいが、径方向の場合はＸ線がコア１１を透過するため、コア１１の材質や密度によってはシワ１４のＸ線減衰量に対し十分なコントラストが得られないことがある。

検出器２２は、放射線源２１より発生し、フィルムリールＲを透過したＸ線を検出し二次元化する、例えばイメージングプレートのようなものであり、検出器２２の検出部中心が光軸３１の延長上に位置するように配置されている。また、検出器２２は、正確にＸ線強度を検出するため、光軸３１に対して検出器２２における検出面が垂直となるように配置されることが好ましい。放射線源２１、検出器２２はフィルムリールＲの大きさに応じて、あるいは検査範囲やＸ線強度調整等のために位置調整可能なステージに載せてもよい。

台座２３は、フィルムリールＲを載置するものであり、放射線源２１と検出器２２の間にフィルムリールＲを載置可能なように配置する。検査効率を高めるため、フィルムリールＲの側端面面内方向（ｘｙ方向）および垂直方向（ｚ方向）に可動なステージが好ましく、例えばｘｙ方向については２軸直進ステージでもよいし、１軸直進ステージと中心軸１３周りに回転自在のステージを組み合わせてもよい。また、放射線源２１と検出器２２の間にはフィルムリールＲのみが配置されるのが好ましいため、すなわち台座２３によるＸ線の減衰を避けるため、台座２３は例えばコア１１を内側から把持するチャック式などが好ましい。

画像処理部２５は、検出器２２で得られた生画像データを、画像処理することでフィルムリールＲの内層シワを検出する部分である。画像処理方法は、例えば平均化処理でノイズを除去したのち、二値化処理を施すことで二値化画像を生成し、さらに面積や形状に基づいてフィルタすることにより内層シワを検出する、などが挙げられる。

次に検出原理について図３～図５を用いて説明する。図３～図５は、内層シワのないフィルムリールＲ１及び内層シワのあるフィルムリールＲ２におけるフィルムの層１２のｘｚ断面図である。符号「３０」は、その地点におけるＸ線強度を模式的に矢印で表したものである。Ｘ線強度は実線、破線、点線、線無しの順で小さくなり、さらに点線においては点と点の間隔が広くなるほど強度が小さくなることを表している。

放射線源２１と検出器２２の間に内層シワのないフィルムリールＲ１がある場合（図３）と内層シワのないフィルムリールＲ１がない場合（図４）を比較すると、Ｘ線の一般的な特性により、フィルムリールＲ１が放射線２１から発生したＸ線の一部を吸収・散乱等により減衰させるため、フィルムリールＲ１がある場合の方が検出器２２で検出されるＸ線強度３０は少なくなる。

図５上段は内層シワの無いフィルムリールＲ１と内層シワのあるフィルムリールＲ２であり、符号「１４」は内層シワを示している。ここで、同図における内層シワ１４はフィルム長手方向に沿って複数本発生し、かつ一定長継続し複数周巻回されたものを想定し断面を図示しているが、シワの向き、本数、長さはこれに限らず検出することができる。また、図５下段は各位置におけるＸ線強度をグラフ化したものを表しており、各位置は図５上段における検出器２２の幅位置と一致している。図５に示す通り、内層シワの無いフィルムリールＲ１と内層シワのあるフィルムリールＲ２にＸ線を照射したときのＸ線強度を比較すると、図５下段に示すグラフの通り、内層シワ１４を透過した位置では他の位置よりもＸ線強度が小さくなる。これは、前者に比べて後者の方が、巻回パターンの乱れに伴って局所的にＸ線が透過するフィルムの密度が増し、Ｘ線の減衰量が増加するためである。なおフィルムリールＲ１のＸ線強度プロファイルおよび、フィルムリールＲ２のシワ以外の位置における同プロファイルは説明を簡素化するために平坦にしているが、実際はＸ線の発生強度分布や、Ｘ線入射角度の差異によるフィルム透過長分布等に起因する緩やかなＸ線強度分布は生じる場合がある。これらはシワによるコントラスト変化とはサイズが異なるため、画像処理等により除去しシワのみを検出することができる。

一般的にＸ線は金属検知など、検出したいターゲットが被検査物と材質の異なる物質であることが多いが、本発明では同素材であっても密度差によって生じるＸ線の減衰量差を利用することにより、内層シワの検出が可能となる。また、図５では内層シワ１４が光軸３１上に位置しているが、これに限らず例えばＸ線が内層シワ１４に対して斜めに照射されてもよい。ただし通常、シワはフィルム面内方向に発生するため、フィルムと平行に入射するＸ線の方がシワを高感度に検出しやすく好ましい。例えば光軸３１をフィルムリールＲ１の側端面と垂直に配置したとき、好ましくは光軸中心に±１０度、より好ましくは±５度の範囲である。仮にＸ線の放射角ならびに検出器上の検出範囲が上記角度範囲を超えた場合でも、検出画像の外周部を画像処理によって除外したり、Ｘ線の放射角を狭めるように開口マスクを配置したり、検出器の距離を遠ざけて検出範囲を狭めるといった方法をとってもよい。検出範囲がフィルムリール側端面よりも狭くなる場合は、適宜フィルムリールの半径方向や円周方向数回に分けて全体を移動しながら検査してもよい。

以上説明したように、本形態の内層シワ検査方法及び内層シワ検査装置２０によれば、検査部２４において、フィルムリールＲの一方の側端面から他方の側端面へＸ線を照射することにより、内層シワの有無によって、Ｘ線の減衰量に差が生じる。これにより、シワの有無によって検出器２２に検出されるＸ線強度が異なるため、得られた画像を画像処理部２５で処理することにより、内層シワを検出することができる。

本発明の検査方法ではフィルムリールＲにシワ１４以外の異物などが混入していた場合、異物もシワとして検知する可能性があるため、例えば事前に磁石や粘着剤などで除去することが好ましい。また、異物が例えば金属などフィルムリールＲと異なる成分である場合、材質によってＸ線の減衰量が異なるため、減衰量によってもシワと異物とを切り分けることが可能である。あるいは、シワは巻回方向に発生することから、形状の特徴から切り分けることもできる。

以上で具体的形態の説明を終えるが、本発明の実施形態は上記形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良などが可能である。

内部にシワが検出された場合、(1)そのフィルムリールＲを破棄するか、(2)シワが確認された位置までフィルムを巻き出し、シワを伸ばした上で巻き取るか、(3)シワが確認された位置までフィルムを巻き出し、シワよりも内側部分にてフィルムを切断して製品とするか、のいずれの態様を採っても良い。

本発明の効果を確認するため確認試験を行った。本試験では実施例図６とより好ましい形態の実施例図７（本発明例、上記実施形態相当）とを用意した。図６に示す実施例ではフィルムリールＲ２の径方向にＸ線を照射するようにフィルムリールＲ２が配置されている。一方、図７に示すように図７に示す実施例ではフィルムリールＲ２の厚さ方向にＸ線を照射するようにフィルムリールＲ２が配置されている。

これらの配置でフィルム層１２の材質に対しＸ線減衰量が大きい材質のコア１１を使用したフィルムリールＲ２を用いた場合、同出力のＸ線を照射すると、図６ではＸ線の減衰量がシワ１４の僅かな強度変化に対しコア１１の減衰量が大きく重畳し、シワ１４の信号（コントラスト）が十分に得られず、検出不可であった。その一方、図７ではシワ１４を透過したＸ線上にコア１１が含まれないため、シワ１４を検出することが可能であった。

さらに、フィルム層１２の材質に対しＸ線減衰量が小さい材質のコア１１を使用したフィルムリールＲ２を用いて同様にＸ線を照射すると、図６でもシワ１４の検出が可能となり、図７も前述同様に検出可能であった。しかしながら、図６は図７よりもＸ線がフィルム層１２を透過する距離が長く、Ｘ線の減衰量が大きくなることで、シワ１４の信号が小さくなるため、図７よりも検出し難い結果であった。

上記の検証により、図６及び図７のいずれの形態でもシワ１４の検出が可能であったが、図６についてはフィルム層１２及びコア１１の材質によって検出不可となる場合があるため、少なくともコア１１の影響を受け難い図７の形態がより好ましいとともに本発明の有効性が実証された。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良などが可能である。

１１ コア
１２ フィルムの層
１３ コア１１の中心軸
１４ シワ
２０ 検査装置
２１ 放射線源
２２ 検出器
２３ 台座
２４ 検査部
２５ 画像処理部
３０ Ｘ線強度
３１ 光軸
Ｒ フィルムリール
Ｒ１ 内層シワの無いフィルムリール
Ｒ２ 内層シワのあるフィルムリール

Claims (9)

1. ウェブを巻芯に巻回してなる巻回体の内層シワ検査装置であって、前記巻回体を設置する台座と、前記巻回体に放射線を透過させ、透過画像を得る放射線源および検出器からなる検査部と、前記検査部で得られた前記透過画像から前記巻回体内の前記内層シワを検出する画像処理部と、を備えた巻回体の内層シワ検査装置。
2. 前記放射線を前記巻回体の一方の側端面から他方の側端面に向かって照射する請求項１に記載の内層シワ検査装置。
3. 前記放射線がＸ線である請求項１または２に記載の巻回体の内層シワ検査装置。
4. ウェブを巻芯に巻回してなる巻回体の内層シワ検査方法であって、前記巻回体に放射線を透過させ、透過画像を得る撮像工程と、前記撮像工程で得られた前記透過画像から前記巻回体内の前記内層シワを検出する画像処理工程と、を含む巻回体の内層シワ検査方法。
5. 前記放射線を前記巻回体の一方の側端面から他方の側端面に向かって照射する請求項４に記載の内層シワ検査方法。
6. 前記放射線がＸ線である請求項４または５に記載の巻回体の内層シワ検査方法。
7. ウェブを巻芯に巻回して巻回体を得る工程と、請求項４～６のいずれかに記載の巻回体の内層シワ検査を行う検査工程と、を含むウェブ巻回体の製造方法。
8. 前記ウェブがポリオレフィン微多孔膜である請求項７に記載のウェブ巻回体の製造方法。
9. 前記ウェブがコーティングされたポリオレフィン微多孔膜である請求項７に記載のウェブ巻回体の製造方法。
   

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