(57)【要約】【課題】接着層が板材に残余してライニング材のみの剥離が生じた部分をも検出することの可能なライニングの剥離検査方法を提供すること。【解決手段】一側面にライニング３０を有する板材２０の他側面２１から超音波を入射すると共に多重反射波受信し評価する。ライニング３０がフッ素樹脂等のライニング材３４とこのライニング材３４を板材２０に貼着させるための接着層３３よりなる。また、接着層３３には、ライニング材３４よりも超音波の良伝導物質が用いられている。探触子２の超音波特性をライニング材３４に入射しうる低周波数に設定することで、板材２０とライニング材３４との剥離を把握しうる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側面にライニング（３０）を有する板材（２０）の他側面（２１）から超音波を入射すると共に多重反射波受信し評価することにより前記ライニング（３０）の剥離状況を検査するためのライニングの剥離検査方法であって、前記ライニング（３０）がライニング材（３４）とこのライニング材（３４）を板材（２０）に貼着させるための接着層（３３）とを少なくとも含み、前記接着層（３３）が前記ライニング材（３４）よりも超音波の良伝導物質であり、少なくとも受信される超音波を前記ライニング材（３４）に入射しうる低周波数に設定したことを特徴とするライニングの剥離検査方法。
【請求項２】
前記ライニング材（３４）がフッ素樹脂であり、前記接着層（３３）が板材（２０）に接着する接着剤（３１）とガラスクロス（３２）とよりなることを特徴とする請求項１に記載のライニングの剥離検査方法。
【請求項３】
前記受信される超音波の周波数特性を前記低周波数とこれよりも高い周波数とに切り替えることで、前記板材（２０）及び接着層（３３）の間の第一境界面（Ｂ１）の剥離と、他の境界面（Ｂ２，Ｂ３）の剥離とを識別することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のライニングの剥離検査方法。
【請求項４】
前記周波数の設定が探触子（２）の特性により設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のライニングの剥離検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライニングの剥離検査方法に関するものである。さらに詳しくは、一側面にライニングを有する板材の他側面から超音波を入射すると共に多重反射波受信し評価することにより前記ライニングの剥離状況を検査するためのライニングの剥離検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ライニングの剥離検査対象は、管、容器等が多く、検査時には管、容器等の内部に人間が入り、内部からの目視検査、打音検査、ピンホール検査等行うのが通常であった。そのため、検査時には、操業を停止しなければならない。さらに、近年電子工業に使用されているフッ素樹脂ライニングタンクは微量の汚染すら認められないため、内部検査後には洗浄が必要不可欠であり、検査に多大な時間を要するため、操業中の検査を行っていないのが現状である。
【０００３】
一方、例えば特許文献１に記載の如く、操業を停止せずにライニングの剥離を検査する方法が提唱されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３２９７５１号公報
【０００５】
上記文献記載の発明は、配管外部から超音波パルスを入射させ、配管内部のライニング内周面と管本体との各反射エコーの減衰率を算出し、剥離の有無を調査している。同従来方法では、ライニング材と、接着層とからなる多層構造のライニングには言及していないが、接着層とライニング材とが共に板材から剥離する場合には、上記手法で剥離を推定することができるかもしれない。
【０００６】
ところが、ライニング材のみが剥離して、接着層が板材本体に残余することもある。ライニング材のみの剥離によって、板材は保護されない状態となりうるため、この状態も検出する必要がある。しかし、従来技術では、接着層のみが残余する部分と健全部との差異は明らかでなく、ライニング材のみの剥離をも検出することが困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明の目的は、接着層が板材に残余してライニング材のみの剥離が生じた部分をも検出することの可能なライニングの剥離検査方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るライニングの剥離検査方法の特徴は、一側面にライニングを有する板材の他側面から超音波を入射すると共に多重反射波受信し評価することにより前記ライニングの剥離状況を検査するためのライニングの剥離検査方法であって、前記ライニングがライニング材とこのライニング材を板材に貼着させるための接着層とを少なくとも含み、前記接着層が前記ライニング材よりも超音波の良伝導物質であり、少なくとも受信される超音波を前記ライニング材に入射しうる低周波数に設定したことにある。
【０００９】
同特徴によれば、前記接着層が前記ライニング材よりも超音波の良伝導物質である。この前提により、超音波が前記ライニング材にほとんど入射せず、ライニング材のみの剥離を検出することができなかった。そして、本発明では、少なくとも受信される超音波を前記ライニング材に入射しうる低周波数に設定しているので、超音波の入射側からライニング材が分離されているか否かにより、ライニング材の剥離を検出することが可能となった。多重反射波の判定は、信号の強度及び／又は減衰時間により行うことができる。
【００１０】
また、前記ライニング材をフッ素樹脂とし、前記接着層を板材に接着する接着剤とガラスクロスにより構成してもよい。
【００１１】
さらに、前記受信される超音波の周波数特性を前記低周波数とこれよりも高い周波数とに切り替えることで、前記板材及び接着層の間の第一境界面の剥離と、他の境界面の剥離とを識別してもよい。
【００１２】
本発明の実施形態では、前記周波数の設定が探触子の特性により設定される。
【００１３】
【発明の効果】
このように、上記本発明に係る剥離検査方法の特徴によれば、ライニング材と、ライニング材を貼着させるための接着層とを少なくとも含む多層構造のライニングを有する板材において、ライニング材のみの剥離をも検出することが可能となった。さらに、受信周波数を低周波数とこれよりも高い周波数に切り替えることで、第一境界面と他の境界面の双方における剥離を識別することが可能となった。
【００１４】
その結果、剥離検査のための操業停止や異物混入を防ぐことができ、生産効率の向上に著しく貢献することが可能となった。
【００１５】
本発明の他の目的、構成、効果については以下に示す「発明の実施の形態」の項で明らかになるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。
本実施形態の剥離検査方法に使用する剥離検査装置１は、図１に示すように、超音波を送受信する探触子２、ケーブル３及び処理装置４を備えている。処理装置４は、内蔵されたパルサーにて探触子２から超音波パルスを発生させ、また、探触子２で検出した反射波のノイズ除去等の処理を行う。そして、モニター４ａに受信超音波を図３に示す如く横軸を伝播距離を代表する時間軸とし、縦軸に同反射波の強度を表示させる。
【００１７】
図２に示すように、本実施形態に係る検査対象は、薬液等を保存する容器１０の本体部分をなす壁部２０及びその内面３６のライニング３０間である。ライニング３０は、壁部２０を内容物からの侵食を防ぐためのライニング材３４と、このライニング材３４を壁部２０に接着させる接着層３３とを備えている。壁部２０は例えば６ｍｍ厚のステンレス鋼板（ＳＵＳ板）等で構成されている。ライニング材３４としては、例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂が好適に用いられ、実験では一例として厚さ２ｍｍのフッ素樹脂ライニングが用いられる。また、接着層３３は、接着剤３１と、ガラスクロス３２とからなる。接着剤３１としては、例えば、ライニング材３４をＳＵＳ板２０に接着させるエポキシ樹脂のものが用いられる。フッ素樹脂ライニング材３４が直接的に接着剤３１と接着できないため、接着剤３１とライニング材３４間にガラスクロス３２を介在させている。よって、ライニング３０は３層構造を形成している。
【００１８】
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）は健全部での反射の挙動を示す。探触子２より壁部２０内部へその外面２１から入射した超音波の一部は第一境界面Ｂ１において符号Ｐ１に示す如く反射する。一方、第一境界面Ｂ１を透過した超音波は接着層３３内を伝播し、第三境界面Ｂ３に達する。しかし、フッ素樹脂ライニング材３４は均一な材料でないため、フッ素樹脂ライニング材３４へ透過することはできず、第三境界面Ｂ３において符号Ｐ２に示すようにほとんどが入射側へ反射する。すなわち、ライニング材３４の内面３６における反射はほとんど観測されない。
【００１９】
これら符号Ｐ１，Ｐ２に示す反射波は、外面２１と第一、第三境界面Ｂ１，Ｂ３との間で多重反射を惹起し、図３に示すように時間と共に減衰する波形を呈する。ＳＵＳ板である壁部２０の音速は５７９０ｍ／ｓｅｃであり、図３の横軸の一区画は１００ｍｍ、フルレンジで１０００ｍｍの距離に相当する。また、図３の結果は、全て中心周波数５ＭＨｚ、感応レンジ３〜７ＭＨｚの広帯域の特性を有する探触子２を用いて得られたものである。
【００２０】
図２（ｂ）は第一境界面Ｂ１にて剥離が生じている場合の挙動を示す。剥離部Ｈ１において、第一境界面Ｂ１に到達した超音波はその殆どが反射する。符号Ｐ１に示す反射波は外面２１と第一境界面Ｂ１との間で多重反射するが、接着層３３による減衰を受けないため、図３（ｂ）に示すように、信号の強度は高く、減衰にも時間を要する。
【００２１】
図２（ｃ）は第三境界面Ｂ３での剥離が生じた場合の挙動を示す。剥離部Ｈ３においては、先の健全部の場合とほとんど同様に、符号Ｐ１に示す第一境界面Ｂ１での反射と、符号Ｐ２に示す第三境界面Ｂ３での反射が主体となる。
【００２２】
また、剥離パターンとして第二境界面Ｂ２での剥離も考えられる。しかし、この場合、接着剤３１とガラスクロス３２は共に超音波の良伝導物質であるため、第三境界面Ｂ３での剥離が生じた場合とほぼ同様の反射波形が得られる。
【００２３】
図３の各グラフは、処理装置４においてノイズレベルがフルレンジの５％未満となるように、探触子２により検出された入力信号のゲイン調整を行った状態で表示されている。図３（ａ）〜（ｃ）のグラフをレベルが絶対値で表示されるように修正した結果がそれぞれ図４（ａ）〜（ｃ）に相当する。図４（ａ）に示す健全部と図４（ｃ）に示す第三境界面Ｂ３での剥離部Ｈ３では、接着層３３へ透過吸収される分だけ、反射波は小さく且つ減衰されたものとなる。一方、図４（ｂ）に示す第一境界面Ｂ１での剥離部Ｈ１では、接着層３３への透過吸収がないので、信号強度は著しく大きくなり、減衰にも時間を要する。これらの結果より、剥離が生じ問題である図４（ｃ）が図４（ａ）と弁別されにくいことから、さらに信頼性の高い検査手法が望まれる。
【００２４】
そこで、両剥離部Ｈ１，Ｈ３と健全部との識別をさらに明瞭なものとするため、低周波特性を有する探触子２を用いて検査を行った。具体的には、中心周波数１ＭＨｚ、感応レンジ０．５〜２ＭＨｚの特性の探触子２を用いた。先と同様に、ノイズレベルをフルレンジの５％未満となるよう各受信反射波のゲイン調整を行い、モニター４ａに表示させた結果が図５である。
【００２５】
図５（ａ）に示す健全部では、受信波は比較的低強度で、減衰も早く進行する。図５（ｂ）に示す第一境界面Ｂ１での剥離部Ｈ１では、信号強度は高く、減衰にも時間を要する。図５（ｃ）に示す第三境界面Ｂ３での剥離部Ｈ３でも、信号強度は高く、減衰にも時間を要している。信号を比較した場合、図５（ａ）の健全部と、図５（ｂ）（ｃ）に示す剥離部Ｈ１，Ｈ３とがより明瞭に識別される。その物理的差異は、換言するとライニング材３４内に超音波が透過しうるか否かであり、ライニング材３４が入射側に接触している健全部でのみ著しい減衰がみられるということになる。そして、かかる検査により、剥離部の検出をより的確に行い得るようになった。なお、多重反射波の判定は、信号の強度及び減衰時間の双方により行うのが最も的確であるが、これらの内一方のみにより行っても良い。
【００２６】
最後に、本発明のさらに他の実施形態の可能性について説明する。
上記実施形態で明らかなように、中心周波数特性が１ＭＨｚである低周波数の探触子２を用いればライニング材３４が板材２０から剥離しているか否かが判別でき、これより高周波数特性の探触子を用いれば、接着層３３が板材２０から剥離しているか否かが判別できる。したがって、探触子２の特性を切り替えることで、剥離部Ｈ１，Ｈ３の剥離面Ｂ１，Ｂ３を特定することが可能となる。また、第二境界面Ｂ２での剥離の特定は、図５（ｃ）に示す波形情報を拡大することで剥離部Ｈ３の剥離面Ｂ３の差異が現れるため、それにより第二境界面Ｂ２での剥離の特定も可能となる。
【００２７】
上記実施形態では、探触子２の周波数特性を切り替えることで、受信周波数域を設定した。しかし、探触子２の受信側に例えばローパスフィルーター等のフィルターを設けても良い。
【００２８】
上記実施形態において、探触子としては送受信を兼務するものを用いた。しかし、送受信が別ユニットとなっている探触子を用いても構わない。
【００２９】
上記実施形態では、検査対象となる板材である壁部２０として鋼材を用いた。しかし、板材は鋼材に限らず、他の金属、ガラス、樹脂等、超音波の伝達物質であればよく、特に超音波透過性が比較的良好な物質が適している。また、板材は容器の他、管の構成部分であっても構わず、数値も上記の例に限定されるものではない。
【００３０】
接着層３３、ライニング材３４は上述の材料に限られるものではない。層全体として、ライニング材３４よりも接着層３３の方が超音波透過性に優れていることが主として望まれる。
【００３１】
本明細書にいう「低周波」とは、ライニング材３４を十分に透過しうるという意味での低周波を意味し、上記数値に限定されるものではない。また、ライニング材の剥離を検出するには、フッ素樹脂の場合、中心周波数が２ＭＨｚ以下、望ましくは１ＭＨｚ以下の特性を有する探触子を用いることが望ましい。
なお、特許請求の範囲の項に記入した符号は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものにすぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる剥離検査方法に用いる装置の概略図である。
【図２】壁部及びライニングに対する超音波の挙動を説明するための断面図であり、（ａ）は健全部、（ｂ）は第一境界面で剥離した剥離部、（ｃ）は第三境界面で剥離した剥離部にそれぞれ該当する図である。
【図３】横軸は時間、縦軸は受信された反射波の強度をそれぞれ示すグラフであり、（ａ）は健全部、（ｂ）は第一境界面の剥離部、（ｃ）は第三境界面の剥離部をそれぞれ測定したグラフである。
【図４】図３の縦軸を絶対値表示に修正したグラフであり、（ａ）は健全部、（ｂ）は第一境界面の剥離部、（ｃ）は第三境界面の剥離部をそれぞれ測定したグラフである。
【図５】低周波、狭帯域の探触子を用いた図３相当図であり、（ａ）は健全部、（ｂ）は第一境界面の剥離部、（ｃ）は第三境界面の剥離部をそれぞれ測定したグラフである。
【符号の説明】
１：剥離検査装置，２：探触子，３：ケーブル，４：処理装置，４ａ：モニター，１０：容器，２０：壁部，２１：外面，３０：ライニング，３１：接着剤，３２：ガラスクロス，３３：接着層，３４：ライニング材，３６：内面，Ｂ１：第一境界面，Ｂ２：第二境界面，Ｂ３：第三境界面，Ｈ１，Ｈ３：剥離部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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