JPH03174225A - 中空糸膜の欠陥検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は精密ろ過、限定ろ過、逆浸透等の水処理や各種
ガスの分離、人工肺点しょうろ過等の医療器具に用いら
れる中空糸膜の未白化欠陥を検査する方法および装置に
関する。

［従来の技術］ ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンやポ
リエステル、ポリアセタール等の結晶性高分子を高ドラ
フト下で溶融紡糸して配向結晶化の発達した中空の未延
伸糸を得て、この未延伸糸を必要に応じて熱処理後適切
な条件で延伸することにより、その中空壁に多数の微細
孔を形成せしめて得られる中空糸膜が例えば特開昭５２
−１５６２７号公報、特開昭５７−４２９１９号公報等
に示されている。また、未延伸中空糸膜として適切な可
塑剤や溶剤をポリマーと混合し紡糸して得る場合にも、
中空糸膜の強度向上ならびに孔径や空孔率の増大のため
、仕上げ工程に延伸操作が入る場合がある。このような
延伸工程を経て製造された中空糸膜の欠陥の一つに未白
化欠陥がある。

中空糸膜の未白化欠陥は製造時の延伸斑の一種であり、
中空糸膜の長さ方向に局部的に残存する延伸不完全部分
である。この部分には本来の分離膜の機能を担う微細孔
が形成されておらず分離膜としては欠陥部分と言えるも
ので、正常な中空糸膜部分が自然光下で白く見えるのに
対して、背景が黒い場合には白さ不足となり、灰色に見
える。

未延伸糸が延伸工程で延伸される過程で灰色からだんだ
ん白くなり、つまり白化するので、延伸不完全部分は白
化が十分でないという意味で未白化欠陥と呼んでいる。

この未白化欠陥は次の点で問題となる。人工肺や血しょ
う分離用のコンパクトで高性能を要求される医療用膜モ
ジュールでは、中空糸膜を収納する容器が膜面積に応じ
て設定されるが、このような場合、未白化欠陥部分は膜
面積の減少をもたらし、膜モジユール性能を低下するも
のとなる。また、未白化欠陥の頻度が低い場合でも、血
液等を中空糸膜の内側に流す時に、未白化欠陥部は血液
が透けて他より赤く見えるため、実害はないが、商品価
値が低下する。

従来、未白化欠陥の検査のための適当な装置がなく、中
空糸膜の状態でもモジュールに加工した状態でも目視検
査が行われている。中空糸膜の状態で検査する場合、黒
い布を張り付けた板の上に中空糸膜を適当な長さ巻取り
、肉眼あるいはルーペを用いて検査し、欠陥部の計測を
行う。モジュールに加工した場合には、直接に目視検査
するか、あるいは中空糸膜の内側に着色液体を入れ、肉
眼による発見を容易にして目視検査することもある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の技術は目視検査であるので簡単に実施できる
が、次のような問題点がある。

まず、中空糸膜の状態で前記従来方法により検査する場
合には、中空糸膜を検査中に手で触ったりして汚染する
恐れがあり、検査を行った部分は製品にすることができ
ない。また、これを避けようとして製造中に走行中の中
空糸膜を目視する場合、糸速を速くして検査能率を上げ
ようとすると、小さな未白化部分を見逃すことになる上
に、長時間に亘る検査や、検査結果の分類あるいは記録
を行うことが困難である。

次に、モジュール加工後に、未白化部分を検出する場合
には、モジュールの中空糸束の内部にあるものを見つけ
ることは容易ではない。また、注入する着色液体によっ
てはモジュールを汚染する恐れもある。さらに、製品と
して出荷するモジュールに欠陥部を発見した場合には、
加工賃が無駄になるので、やはり中空糸膜の状態で検査
することが望ましい。

１’ｌＬ／Ｆｌ佃＋Ｉ咽山光ケ贈ハ土自ルか敵え　制港
山のように、走行状態で非接触で検査することが望まれ
ていたが、適当な方法は従来はなかった。

従って本発明は、中空糸膜の未白化欠陥をその走行状態
において非接触で、かつ正確に検査することのできる方
法及び装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段及び作用コ上記目的を連成
するため本発明では、連続走行する中空糸膜に光を照射
し、光センサによって透過光を測定することにより未白
化欠陥を発見するようにしている。

すなわち本発明によれば連続的に走行する中空糸膜の側
面に所定の方向から光を照射し、前記中空糸膜を透過し
た光の量を測定し、前記中空糸膜の微細空孔による光散
乱の相対的に低い部分を検出する中空糸膜の欠陥検査方
法が提供される。

さらに本発明によれば連続的に走行する中空糸膜の側面
に所定の方向から光を照射するための光照射手段と、前
記中空糸膜を透過した光の量を検出−ｆＡ埠畳恰由王陽
〉　前！戸埠畳恰出王陽ｈ）ふの。

信号を処理し前記中空糸膜の微細空孔による光散乱の相
対的に低い部分を検出する未白化欠陥判定手段とからな
る中空糸膜の欠陥検査装置が提供される。

上記方法及び装置は次のような経緯にて開発された。中
空糸膜を自然光下で背景を暗くして、その反射光を観測
すると、欠陥のない正常部分は一様に形成された多数の
微細空孔により光が散乱されて白く見える。これに対し
て、未白化欠陥部分は延伸不完全のため微細空孔が殆ど
ないか、又はその数が少ないため白さが低く、従って灰
色に見える。また、中空糸膜を透過する光を観測すると
、正常な部分は光が殆ど散乱されて透過光が少ないため
暗く黒ずんで見えるが、未白化欠陥部は透過光が多いの
で明るく見える。以上のことから、正常部分と未白化欠
陥部分との見え方の違いは、光吸収の差によるものでは
なく、サブミクロンの微細空孔の有無による光散乱の差
によるものであり、正常部分では無数の微細空孔が光を
殆ど完全に拡散反射するため中空糸膜を透過する光が少
ないが、未白化欠陥部分では微細空孔が極端に少ないた
め入射光の拡散が不十分となり中空糸膜を透過する光量
の割合が多くなるためと考えられる。

［実施例］ 以下図面と共に本発明の中空糸膜の欠陥検査方法を実現
する装置の実施例について説明する。

第１図は本発明の検査装置の第１実施例の全体を示す正
面図及び関連する回路図、第２図は同実施例の側面図、
第３図は第２図のＸ−Ｙ面から下向きに見た上面図であ
り、各素子の寸法関係を示している。最初に、この第１
実施例によって、本発明の中空糸膜の欠陥検出方法の原
理を説明する。

第１図、第２図および第３図において、走行している中
空糸膜１に対し白熱ランプ２ａから出た光をレンズ２ｂ
により平行光２ｃにして出力する光照射手段２により走
行方向に対して垂直な方向から照射し、中空糸膜１の影
、又は像を光センサのフォトダイオード３ａの上に投影
する。フォトダイオード３ａは電流−電圧変換器３ｂと
共に光量検出手段３を構成し、光量に比例した電気信号
に変換し、光量信号５ａとして出力する。この電気信号
５ａは、さらに未白化欠陥判定手段４に供給されて、電
圧比較器４ａにより前取て設定された基準電圧発生器４
ｂの出力の基準信号５ｂと比較され、未白化部かどうか
判定され、その結果が判定信号５Ｃとして出力される。

第１図〜第３図において、中空糸膜１は実際には外径り
が約１００〜１０００　ミクロンであるが、説明を容易
にするため、相対的に大きく表示している。

この中空糸膜１の大部分は正常部分１ａであるが、１　
ｋｍ当たり１０箇所以下の長さＬが０．１〜１０ｍｍの
未白化欠陥部分１ｂが含まれていることがある。このよ
うな中空糸膜１の未白化欠陥部分１ｂの像が長さＡで幅
Ｂのフォトダイオード３ａ上を通過するとき、光量信号
５ａ、基準信号５ｂおよび判定信号５Ｃの関係は第４図
および第５図のようになる。

第４図において、実線５ａは光量信号の時間変化であり
、点線５ｂは基準信号を示している。５ａＯは中空糸膜
ｌの正常部分１ａが通過しているときの信号レベルであ
る。このときは中空糸膜１の微細空孔による殆ど完全な
光散乱のため、その像は暗くなり光量信号レベルは低い
。未白化欠陥部分が通過するときには、この部分の微細
空孔が少ないため、光散乱が弱くなり、従って中空糸膜
１を通過する光量が多くなる。このように未白化欠陥部
分では像が明るくなるので光量信号レベルが高くなり、
ビーク５ａｌ、５ａ２および５ａ３を生じる。このとき
、フォトダイオード３ａの長さＡと欠陥部１ｂの長さＬ
の相対的な関係でピークの形状が変わる。ビーク５ａｌ
はＬ−Ａの場合、ピーク５ａ２はＬ＞＞Ａの場合、ビー
ク５ａ３はＬ＜＜Ａの場合である。このようにピークの
高さと形状により未白化欠陥１ｂの状態を知ることがで
きる。通常は未白化欠陥１ｂの長さが分かれば十分であ
るから、正常部分１ａの光量信号レベル５ａＯとピーク
５ａ１等との中間の電圧レベルに設定した基準信号レベ
ル５ｂと比較して、これより光量レベルが高いとき未白
化欠陥があると判定することができる。第５図は時間軸
を第４図と−致させて、判定信号５ｃの時間変化を示し
ている。

５ｃｌと５ｃ２は第４図のピーク５ａｌおよび５ａ２を
欠陥であると判定したことを示している。

光量信号のピーク５ａ３は未白化欠陥部分１ｂの長さＬ
がフォトダイオード３ａの長さＡより短い場合を示して
いるが、この場合、基準信号レベル５ｂに比較してピー
ク５ａ３は低いので、未白化欠陥部分を認識できず見逃
すことになる。

そこで微小な未白化欠陥部分も見逃さず検出するために
は、基準信号レベル５ｂと正常部分が通過しているとき
の光量信号レベル５ａＯの差をできるだけ小さくする必
要がある。そのための１つの方法は単に基準信号レベル
５ｂを下げることである。もう１つは光量信号レベル５
ａＯを相対的に低くすることである。後者は具体的には
第３図においてフォトダイオード３ａの検知幅Ｂを中空
糸膜１の外径りに比較して短くすることである。

しかし、光量信号レベル５ａＯは中空糸膜ｌの外径りの
変動、光源２ａの明るさ斑、または光センサ３ａの感度
斑がある場合の中空糸膜１の走行位置の変動や光源２ａ
の明るさ、または光量検出感度の時間的変動などのため
変動するので、この方法には限度がある。また、フォト
ダイオード３ａの検知長さＡを未白化部１ｂの長さＬよ
り非常に短くするのも微小未白化欠陥の検出限界を広げ
る方法であるが、入手できるセンサにも限度がある。

このように検出限界があるが、幸いなことに目に見える
範囲の未白化欠陥を検出できればよいので本発明の方法
は実用上問題はない。

以上説明したように、第１実施例は中空糸膜に対し、そ
の走行方向と垂直な方向から光を照射したときに、中空
糸膜の微細空孔による光散乱が未白化欠陥部分と正常部
分とで差があることを利用して、中空糸膜の影又は像の
光量を測定し、その光量信号レベルが基準信号レベル以
上かどうかを判断して未白化欠陥部分を検出するもので
ある。

上記第１実施例では中空糸膜に走行方向と垂直な方向か
ら照射光を当てているが、照射光の当て方は垂直方向が
最良であるがこれに限られるものではない。また、中空
糸膜が２本以上ある場合でも未白化欠陥の検出が可能で
ある。

次に本発明の第２実施例を第６図によって説明する。並
んで走行する３本の中空糸膜２１ａ、２１ｂおよび２１
ｃに対して所定の方向から光照射手段２により照射し、
中空糸膜２１ａ〜２１ｃの後方に設置した結像レンズ２
３によりフォトダイオード３ａの上に中空糸膜２１ａ〜
２１ｃの像を結ばせ、フォトダイオード３ａを主要素と
する光量検出手段により中空糸膜２１ａ〜２１Ｃの透過
光の変化を測定し中空糸膜の未白化欠陥を検出する装置
である。光学系は第１実施例と若干具なっているが、光
量信号の処理方法の原理は基本的に同じである。本実施
例が第１実施例と比較して優れている点は、結像レンズ
２３を用いているため、中空糸膜２１ａ〜２１ｃと光セ
ンサとしてのフォトダイオード３ａの距離を離せるが、
そのため実際の製造工程への設置が容易になる点と、中
空糸膜２１ａ〜２１ｃの像を拡大または縮小することに
よりフォトダイオード３ａとの寸法関係を自由神・九ｃ
！＝＋＋ｌ＋１屯プヤＬ−壷プ　十副哨ｐ４山光蚕贈り
１ａ〜２１ｃの像は約１倍の拡大率でフォトダイオード
３ａ上に投影され、中空糸膜２１ｃの像は点２７に結ば
れる。このとき、結像レンズ２３の有効径は走行中の中
空糸膜２１ａ〜２１ｃの並びの幅よりも広くし、フォト
ダイオード３ａの幅も像の幅より広くすることが好まし
い。なお、光照射手段２より出力された照射光２５の一
部は中空糸膜２１ａ〜２１ｃに当たらないで通過し、結
像レンズによって一旦点２６に集光された後、再び広が
りフォトダイオード３ａに達するので、検出さレル光量
信号レベルを増加させる。この場合、中空糸膜２１ａ〜
２１ｃの正常部分と欠陥部分の明るさの差が小さいと、
検出感度を下げるので好ましくない。できるだけ、中空
糸膜２１ａ〜２１ｃの間隙を小さくすることが必要であ
る。この点を改良したものが次に説明する第３実施例で
ある。

次に第３実施例を第７図によって説明する。第３実施例
は第２実施例に照射光除去手段２８を加えたものである
。この照射光除去手段２８は中空糸膜に当たることなく
通過した照射光を吸収するか、または反射して系外に逃
すものであり、例えば、黒色のフェルト地等を用いるこ
とができる。

すなわち照射光除去手段２８は、中空糸膜の正常部分が
通過しているときの光量信号レベルを低下させ、相対的
に未白化欠陥部分が通過するときの光量信号の変化を大
きくして検出限界を広げる役目をする。この照射光除去
手段２８は光照射手段２の光源の像が結像する位置、す
なわち照射光が平行光である場合にはレンズ２３の光軸
上でレンズ２３から、その焦点距離だけ離れた位置に設
けられる。又、照射光除去手段２８の大きさは、光源の
像と同一かこれより、やや大きい程度が好ましい。これ
以上の寸法とすると本来検出すべき光をも除去してしま
うからである。又照射光除去手段２８が正しく機能する
ためには、照射手段２より出される照射光ができるだけ
平行光であることが望ましい。

次に第４実施例を第８図によって説明する。本実施例は
第３実施例と同じように検出限界を広げる目的で、中空
糸膜に当たらず通過した照射光がフォトダイオードに入
射しないように構成されている。１本以上の中空糸膜４
１は光照射手段２により斜め方向か・ら照射される。中
空糸膜４１の後方に位置するレンズ２３は第３実施例等
と同じく中空糸膜４１の像がフォトダイオード３ａの上
に結ばれるように配置されている。このときレンズ２３
の光軸４５が照射光の光軸４６と一致しないようにする
。光軸を一致させないようにする方法には、他に、照射
光の光軸４６を中空糸膜４１の並びの方向４７に対して
直角にしておき、結像レンズ２３の光軸４５を上記方向
４７に対して斜めに傾ける方法と、両方の軸４５および
４６が一致しないように中空糸膜４１の並びの方向４７
に対して共に傾ける方法がある。本実施例の方法は中空
糸膜の結像のための調整が容易であり、また照射光の平
行度は第２実施例よりも悪くてもよい。

以上の各実施例では、説明を簡単にするため、光照射手
段２として白熱ランプとレンズを用いて平行光を照射す
る場合を示しているが、光照射手段はこれに限定される
ものではない。例えば、光源としては各種のレーザー、
半導体発光素子、放電灯、白熱灯等があり、レンズの代
わりに反射鏡を用いてもこれらの組み合わせで光照射手
段の役目を果たすことができる。また、レンズを用いず
光源のみでも距離を離す等の方法で光照射手段の役目を
果すことができる。

同様に、光量検出手段３に用いる光センサとしてフォト
ダイオードを用いる場合を示しているが、光量検出手段
に使用できる光センサとしては他にフォトトランジスタ
、ＣｄＳセル、１次元または２次元のＣＣＤ素子などの
各種の半導体素子、さらに、光電管、光電子増倍管や撮
像管等の各種の電子管素子等がある。また、電流−電圧
変換器は素子によっては不要な場合もあるが、電気信号
として記録や各種の信号処理に使える程度に増幅される
か変換するものであればよい。

未白化欠陥判定手段４についても、様々な態様が考えら
れる。例えば、単に記録計に光量信号を記録しその波形
を見て判断するとか、コンピュータによって判断させる
とか種々考えられるが、これにより本発明が制限される
ものではない。

更に、第１実施例では中空糸膜が１本の場合を、第２〜
第４実施例は３本の場合を例示したが、この本数は必要
に応じて増減することができる。

［発明の効果コ 以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
方法および装置を中空糸膜の製造工程へ導入することに
より、延伸法で得られる中空糸膜の未白化欠陥の製造中
の検査を行うに際し、連続走行中に、非接触で検査する
ことが可能となり、中空糸膜の品質が改良された。従っ
て最終製品である中空糸膜モジュールの信頼性が高まり
商品価値の向上がもたらされることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す側面図及び関連する
回路図、第２図は同実施例の正面図、第３図は第２図の
Ｘ−Ｙ面から下向きに見た上面図、第４図及び第５図は
第１図に示した回路の動作を説明するための波形図、第
６図、第７図、第８図はそれぞれ本発明の第２実施例、
第３実施例、第４実施例を示す正面図である。 １．２１　ａ〜２１　ｃ、４１・・・中空糸膜、　２・
・・光照射手段、　２ａ・・・白熱ランプ、　２ｂ、２
３・・・レンズ、　３・・・光量検出手段、　３ａ・・
・フォトダイオード、　３ｂ・・・電流−電圧変換器、
　４・・・末白化欠陥判定手段、　４ａ・・・電圧比較
器、４ｂ・・・基準電圧発生器、　２８・・・照射光除
去手段。 発明者　　出庫 藤　　井 鎌田

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続的に走行する中空糸膜の側面に所定の方向か
   ら光を照射し、前記中空糸膜を透過した光の量を測定し
   、前記中空糸膜の微細空孔による光散乱の相対的に低い
   部分を検出する中空糸膜の欠陥検査方法。
2. （２）連続的に走行する中空糸膜の側面に所定の方向か
   ら光を照射するための光照射手段と、前記中空糸膜を透
   過した光の量を検出する光量検出手段と、前記光量検出
   手段からの信号を処理し前記中空糸膜の微細空孔による
   光散乱の相対的に低い部分を検出する未白化欠陥判定手
   段とからなる中空糸膜の欠陥検査装置。
3. （３）前記中空糸膜を透過した光を用いて前記光量検出
   手段の検出面に前記中空糸膜の像を結ばせる結像手段を
   更に有する請求項２記載の中空糸膜の欠陥検査装置。
4. （４）前記中空糸膜を透過することなく通過した光を吸
   収あるいは反射して前記光量検出手段に与えないように
   するための照射光除去手段を更に有する請求項３記載の
   中空糸膜の欠陥検査装置。
5. （５）前記光照射手段の光軸と、前記結像手段の光軸を
   互に一致せしめないように、これらの手段を配置した請
   求項３記載の中空糸膜の欠陥検査装置。