JPWO2013161834A1 - 積層体の剥離検査方法及び剥離検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本発明の第一実施形態に係る剥離検査装置1は、大略、複数の部材としての第一の部材20、第二の部材30が薄層40を介して積層された積層体10の一側11(表面21)から超音波を入射すると共に多重反射波を受信する探触子2と、受信した多重反射波を処理し評価する信号処理装置3とを備える。この信号処理装置3は、例えば、パーソナルコンピューターにより構成される。また、探触子2には、走査位置を検出するエンコーダ等の位置検出器2aが取り付けると共に、信号処理装置3に接続されている。
ここで、本実施形態における検査対象となる積層体10は、例えば液体を保存する液体用コンテナタンクの壁部である。このタンクは、例えばISO規格に準ずるコンテナタンクである。図2に示すように、積層体10は、第一の部材20としての板材と、この板材20を内容物からの侵食を防ぐための第二の部材30としてのフッ素樹脂ライニング材とを有する。そして、このフッ素樹脂ライニング材30が薄層40としての接着剤よりなる接着層により板材20に接着されている。
ここで、超音波の挙動と反射波形との関係について説明する。
図2(a)は、板材20、ライニング材30及び接着層40が互いに密着し剥離が存在しない健全部での反射の挙動を示す。探触子2から板材20内部へその上面(表面)21(容器外面11)から入射した超音波は、その一部が板材20の下面(裏面22)と接着層40の上面41との界面となる第二界面F2で符号P2に示す如く反射する。
ここで、健全部、剥離部D1及び剥離部D2における受信波形の相違について、図3〜5を参照しながら説明する。
図3に健全試験体TP0、第一、第二剥離試験体TP1,TP2にて受信した信号にバンドパスフィルター(中心周波数5MHz)を施して生成したRF波形の一例を示す。また、図4は、図3に対応する検波波形を示す。ここで、健全試験体TP0は、板材20、ライニング材30及び接着層40が互いに密着した健全部を模した。第一剥離試験体TP1は、板材20及び接着層40を接着させ第一界面F1の剥離部D1を模した。第二剥離試験体TP2は、板材20のみで構成し第二界面F2の剥離部D2を模した。図3,4の縦軸はエコー高さ(%)、横軸は伝搬時間(μ秒)を示す。
健全試験体TP0の反射波P2は、第二界面F2での反射及び接着層40への透過によって減衰する。一方、第二剥離試験体TP2の反射波P2’は、剥離部D2の空気Aでの反射のため、健全試験体TP0に比べ反射による減衰は小さい。また、第二剥離試験体TP2では接着層40への透過が生じないため、接着層40による減衰の影響を受けない。よって、第二剥離試験体TP2(剥離部D2)の減衰は、健全試験体TP0に比べ小さくなる。従って、複数回反射した反射波のピーク値(エコー高さ)を比較することで剥離部D2の検出が可能となる。
次に、第一、第二界面F1,F2における剥離の検出について、図6を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、伝搬時間として、反射波のピーク時間を例に以下説明する。
このように、以下の積層体の剥離検査方法により、第一、第二界面F1,F2における剥離の有無を検査することが可能となる。
予め、板材20、ライニング材30及び接着層40が密着した健全部において板材20の表面21から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、その多重反射波における所定回数の反射を繰り返した反射波のピーク時間及びエコー高さを基準伝搬時間としての基準ピーク時間T0及び基準エコー高さとしての基準ピーク値H0として求めておく。次に、板材20の所定の検査部Eにおいて、板材20の表面21に沿って適宜間隔をおいて探触子2を走査すると共に超音波を入射させて多重反射波を受信し、その多重反射波において先の所定回数と同回数の反射を繰り返した反射波の伝搬時間としてのピーク時間T及びエコー高さHを求める。そして、これらのピーク時間及びエコー高さを比較することにより、ライニング材30と接着層40との第一界面F1における剥離及び板材20と接着層40との第二界面F2における剥離の有無をそれぞれ評価する。なお、健全部とは、例えば積層体10において健全部に相当する箇所として選定した部分である。また、上述の如き健全試験体TP0を用いたり、健全試験体TP0に相当する他の装置や他の部材を用いることもできる。このように、「健全部」とは「部」であるから、「検査対象となる積層体10の任意の箇所」及び「積層体10とは別体の試験体(片)及びこれに相当する他の装置や部材」の双方が含まれる。
上記第一実施形態において、接着層40(薄層)を介して板材20(第一の部材)にフッ素樹脂ライニング材30(第二の部材)を接着させた積層体10を例に説明した。しかし、検査対象としての積層体10は、接着層としての薄層40を介して複数の部材20,30が積層されたものに限られるものではない。例えば、図13に示す第二実施形態の如く、第一の部材20’に第二の部材30’が直接設けられた積層体10’においても、層間剥離の検出も可能である。なお、この第一、第二の部材20’,30’は、上記第一実施形態の材料に限られるものではない。
図14に健全試験体TP0、第三剥離試験体TP3にて受信した信号にバンドパスフィルター(中心周波数5MHz)を施して生成したRF波形の一例を示す。また、図15は、図14に対応する検波波形を示す。ここで、健全試験体TP0は、第一の部材20’及び第二の部材30’が互いに密着した健全部を模した。第三剥離試験体TP3は、第一の部材20’のみで構成し界面F3の剥離部D3を模した。
界面F3の剥離部D3の場合、その信号波形S3における所定回数の反射を繰り返した反射波のピーク時間T3は、健全部の信号波形S0’における同回数の反射を繰り返した反射波のピーク時間T0’よりも早く出現し、時間ずれΔT’が生じる。これは、健全部の減衰が剥離部D3よりも大きいため、複数回の反射を繰り返すと、剥離部D3からの反射波が相対的に大きくなり、健全部の波形に対し時間がずれた波形となるためである。
上記第一、第二実施形態において、比較対象としてピーク時間Tを用いた。しかし、第三実施形態では、ピーク時間Tと共に、又は、ピーク時間Tに代えて反射波の位相を用いる。具体的には、予め、健全部において所定回数の反射を繰り返した反射波の位相を基準位相として求めておく。そして、検査部において同回数の反射を繰り返した反射波の位相を求め、これら位相を比較する。ここで、薄層40は、第二の部材30の音響インピーダンスより小となる材料よりなる。
上記いずれかに記載の構成において、前記所定の複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間は、当該反射回数の反射波のピーク値の時間であるとよい。
Claims (20)
- 複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法であって、
前記複数の部材は、前記超音波の波長よりも薄い薄層を介して積層されており、予め、前記複数の部材及び前記薄層が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、これら伝搬時間を比較することにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法。 - 複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信し、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法であって、
前記複数の部材は、前記一側に位置する第一の部材と、この第一の部材の他側に設けられる第二の部材とを少なくとも含み、前記第二の部材は、前記超音波の波長よりも薄く形成されており、予め、前記第一の部材及び前記第二の部材が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、これら伝搬時間を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査する積層体の剥離検査方法。 - 予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、これらピーク値を比較することにより前記一側に近接する側に位置する前記薄層の第二界面における剥離の有無を検査する請求項1記載の積層体の剥離検査方法。
- 前記薄層は、前記一側に位置する部材よりも前記薄層に隣接し且つ前記一側から離隔する側に位置する部材の音響インピーダンスに近似する材料よりなる請求項1又は3記載の積層体の剥離検査方法。
- 前記薄層は、この薄層に隣接し且つ前記一側から離隔する側に位置する部材の音響インピーダンスより小となる材料よりなり、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、これら位相を比較することにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査する請求項1又は3記載の積層体の剥離検査方法。
- 前記薄層は、ろう付け剤よりなる請求項1,3〜5のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
- 前記薄層は、接着剤よりなる請求項1,3〜5のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
- 前記薄層は、隣接する一方の部材の表層部の少なくとも一部が変質した変質部である請求項1,3〜5のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
- 前記複数の部材は、前記一側に位置する板材と、その板材の他側に設けられるライニング材とを少なくとも含み、前記薄層は、前記板材に前記ライニング材を接着させる接着層である請求項1,3〜5のいずれかに記載の積層体の剥離検査方法。
- 前記板材は鋼材であり、前記ライニング材はフッ素樹脂ライニング材であり、前記接着層は前記鋼材よりも前記フッ素樹脂ライニング材の音響インピーダンスに近似する材料よりなる請求項9記載の積層体の剥離検査方法。
- 前記接着層が前記鋼材に前記フッ素樹脂ライニング材を接着させる接着剤とガラスクロスとよりなる請求項10記載の積層体の剥離検査方法。
- 前記積層体は、液体用コンテナタンクである請求項10記載の積層体の剥離検査方法。
- 予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波のピーク値を求め、これらピーク値を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査する請求項2記載の積層体の剥離検査方法。
- 前記第一の部材は、前記第二の部材の音響インピーダンスより小となる材料よりなり、予め、前記健全部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、前記検査部において受信した多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の位相を求め、これら位相を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査する請求項2又は13記載の積層体の剥離検査方法。
- 複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信する探触子と、受信した多重反射波を評価する信号処理装置を備え、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置であって、
前記複数の部材は、前記超音波の波長よりも薄い薄層を介して積層されており、前記信号処理装置は、予め、前記複数の部材及び前記薄層が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、これら伝搬時間を比較することにより前記一側から離隔する側に位置する前記薄層の第一界面における剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置。 - 複数の部材が積層した積層体の一側から超音波を入射すると共に多重反射波を受信する探触子と、受信した多重反射波を評価する信号処理装置を備え、受信した多重反射波を評価することにより層間剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置であって、
前記複数の部材は、前記一側に位置する第一の部材と、この第一の部材の他側に設けられる第二の部材とを少なくとも含み、前記第二の部材は、前記超音波の波長よりも薄く形成されており、前記信号処理装置は、予め、前記第一の部材及び前記第二の部材が互いに密接した健全部において多重反射波を受信し、その多重反射波における複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、前記積層体の検査部において多重反射波を受信し、その多重反射波における前記複数回の反射を繰り返した反射波の伝搬時間を求め、これら伝搬時間を比較することにより前記第一の部材と前記第二の部材との界面における剥離の有無を検査する積層体の剥離検査装置。 - 前記信号処理装置は、求めた伝搬時間の差分が所定値以上の場合に警告する警告手段をさらに備える請求項15又は16記載の積層体の剥離検査装置。
- 前記信号処理装置は、前記探触子を走査して受信した多重反射波により走査画像を生成する請求項15〜17のいずれかに記載の積層体の剥離検査装置。
- 前記探触子は、一振動子型探触子である請求項15〜18のいずれかに記載の積層体の剥離検査装置。
- 前記探触子は、二振動子型探触子である請求項15〜18のいずれかに記載の積層体の剥離検査装置。
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