JP2017026497A - フィラーの含浸率の評価方法、フィラーの含浸率の評価装置、およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】フィラーの含浸率の定量評価を可能とする評価方法を提供する。【解決手段】樹脂材料とフィラーとを含有する樹脂組成物を含浸させた織布における、フィラーの含浸率の評価方法である。織布は、それぞれが複数の繊維からなる複数のヤーンにより構成されている。画像取得工程Ｓ１０では、樹脂組成物を含浸させた織布の、少なくとも一つのヤーンを含む断面画像が取得される。内部領域抽出工程Ｓ２０では、断面画像のうち、複数の繊維とヤーンの内部に含浸した樹脂組成物とが占めるヤーンの内部領域が抽出される。二値化工程Ｓ３０では、内部領域が、複数の繊維とフィラーおよび樹脂材料のいずれか一方とが占める領域を示す第１輝度と、フィラーおよび樹脂材料の他方が占める領域を示す第２輝度とに二値化される。繊維面積取得工程Ｓ４０では、複数の繊維が占める面積を示す情報が取得される。含浸率算出工程Ｓ５０では、第１輝度が占める面積から複数の繊維が占める面積を引いた値に基づいて、フィラーの含浸率が算出される。【選択図】図１

Description

本発明はフィラーの含浸率の評価方法、フィラーの含浸率の評価装置、およびコンピュータプログラムに関する。

電子装置の絶縁基板等では、樹脂組成物を含浸させた織布を含む場合がある。さらに、樹脂組成物には、絶縁性等の機能向上のためフィラーが添加されている場合がある。

特許文献１には、ガラス繊維と樹脂からなる繊維層と、ガラス繊維を含まない樹脂層を有する配線基板について記載され、熱膨張率やヤング率等に関連して樹脂層における無機絶縁粒子の望ましい含有量が記載されている。そして、樹脂層における無機絶縁粒子の含有量の測定方法として、電界放出型電子顕微鏡で観察し、樹脂層に対して無機絶縁粒子の占める面積比率を計測し、その平均値を算出して含有量とみなすことが記載されている。

また、特許文献１には、繊維層のガラス繊維間に無機絶縁粒子を含んでも構わないことが記載されている。

特開２０１４−２７１６３号公報

発明者が鋭意検討したところ、絶縁基板等の性能には、繊維を含まない領域のフィラーのみならず、繊維間に入り込むフィラーの量や分布等も影響することが明らかになった。したがって、繊維間に入りこんだフィラーも含めて定量的な評価を行うことが、配線基板等の更なる性能向上のために重要であることが分かった。

しかし、特許文献１の方法では、上記の様にガラス繊維間に無機絶縁粒子が入り込んでいる繊維層において、無機絶縁粒子の含有量を測定することは難しかった。

樹脂組成物を含浸させた織布の断面画像においては、繊維の構造に起因する複雑なコントラストが現れる。そのため、フィラーと樹脂材料との単純な区別が困難で、織布におけるフィラーの含浸率の評価は容易ではなかった。

本発明は、フィラーの含浸率の定量評価を可能とする評価方法を提供する。

本発明によれば、
樹脂材料とフィラーとを含有する樹脂組成物を含浸させた織布における、前記フィラーの含浸率の評価方法であって、
前記織布は、それぞれが複数の繊維からなる複数のヤーンにより構成され、
前記樹脂組成物を含浸させた前記織布の、少なくとも一つの前記ヤーンを含む断面画像を取得する画像取得工程と、
前記断面画像のうち、前記複数の繊維と前記ヤーンの内部に含浸した前記樹脂組成物とが占める、前記ヤーンの内部領域を抽出する内部領域抽出工程と、
前記内部領域を、前記複数の繊維と前記フィラーおよび前記樹脂材料のいずれか一方とが占める領域を示す第１輝度と、前記フィラーおよび前記樹脂材料の他方が占める領域を示す第２輝度とに二値化する二値化工程と、
前記複数の繊維が占める面積を示す情報を取得する繊維面積取得工程と、
前記第１輝度が占める面積から前記複数の繊維が占める面積を引いた値に基づいて、フィラーの含浸率を算出する含浸率算出工程と、
を含む、
フィラーの含浸率の評価方法
が提供される。

本発明によれば、
樹脂材料とフィラーとを含有する樹脂組成物を含浸させた織布における、前記フィラーの含浸率の評価装置であって、
前記織布は、それぞれが複数の繊維からなる複数のヤーンにより構成され、
前記樹脂組成物を含浸させた前記織布の、少なくとも一つの前記ヤーンを含む断面画像を取得する画像取得部と、
前記断面画像のうち、前記複数の繊維と前記ヤーンの内部に含浸した前記樹脂組成物とが占める、前記ヤーンの内部領域を抽出する内部領域抽出部と、
前記内部領域を、前記複数の繊維と前記フィラーおよび前記樹脂材料のいずれか一方とが占める領域を示す第１輝度と、前記フィラーおよび前記樹脂材料の他方が占める領域を示す第２輝度とに二値化する二値化部と、
前記複数の繊維が占める面積を示す情報を取得する繊維面積取得部と、
前記第１輝度が占める面積から前記複数の繊維が占める面積を引いた値に基づいて、フィラーの含浸率を算出する含浸率算出部と、
を備える、
フィラーの含浸率の評価装置
が提供される。

本発明によれば、
樹脂材料とフィラーとを含有する樹脂組成物を含浸させた織布における、前記フィラーの含浸率の評価装置を実現するためのコンピュータプログラムであって、
前記織布は、それぞれが複数の繊維からなる複数のヤーンにより構成され、
コンピュータを
前記樹脂組成物を含浸させた前記織布の、少なくとも一つの前記ヤーンを含む断面画像を取得する画像取得手段、
前記断面画像のうち、前記複数の繊維と前記ヤーンの内部に含浸した前記樹脂組成物とが占める、前記ヤーンの内部領域を抽出する内部領域抽出手段、
前記内部領域を、前記複数の繊維と前記フィラーおよび前記樹脂材料のいずれか一方とが占める領域を示す第１輝度と、前記フィラーおよび前記樹脂材料の他方が占める領域を示す第２輝度とに二値化する二値化手段、
前記複数の繊維が占める面積を示す情報を取得する繊維面積取得手段、および
前記第１輝度が占める面積から前記複数の繊維が占める面積を引いた値に基づいて、フィラーの含浸率を算出する含浸率算出手段、
として機能させるための、
コンピュータプログラム
が提供される。

本発明によれば、フィラーの含浸率の定量評価を可能とする評価方法を提供できる。

第１の実施形態に係るフィラーの含浸率の評価方法のフローである。 第１の実施形態に係る樹脂組成物を含浸させた織布の構造を示す図である。 第１の実施形態に係るフィラーの含浸率の評価装置の構成を示すブロック図である。 樹脂組成物を含浸させた織布の断面画像の例を示す図である。 （ａ）は、断面画像に輪郭近似図形として楕円を配置した図であり、（ｂ）は、内部領域抽出画像の例である。 第２の実施形態に係る内部領域抽出工程のフローである。 第２の実施形態に係る内部領域抽出部の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、繊維領域マスキング工程において繊維が占める領域がマスキングされて得られた画像の例であり、（ｂ）は、外部領域マスキング工程においてマスキングされた繊維領域が膨脹収縮処理されて得られた画像の例である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

なお、以下に示す説明において、評価装置４０の記憶部４００、画像取得部４１０、内部領域抽出部４２０、二値化部４３０、繊維面積取得部４４０、および含浸率算出部４５０は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。評価装置４０の記憶部４００、画像取得部４１０、内部領域抽出部４２０、二値化部４３０、繊維面積取得部４４０、および含浸率算出部４５０は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るフィラーの含浸率の評価方法のフローである。また、図２は、本実施形態に係る樹脂組成物１０を含浸させた織布２０の構造を示す図である。本実施形態に係る評価方法は、樹脂材料とフィラーとを含有する樹脂組成物１０を含浸させた織布２０における、フィラーの含浸率の評価方法である。織布２０は、それぞれが複数の繊維２４０からなる複数のヤーン２２０により構成されている。当該評価方法は、画像取得工程Ｓ１０、内部領域抽出工程Ｓ２０、二値化工程Ｓ３０、繊維面積取得工程Ｓ４０、および含浸率算出工程Ｓ５０を含む。画像取得工程Ｓ１０では、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０の、少なくとも一つのヤーン２２０を含む断面画像が取得される。内部領域抽出工程Ｓ２０では、断面画像のうち、複数の繊維２４０とヤーン２２０の内部に含浸した樹脂組成物１０とが占める、ヤーン２２０の内部領域が抽出される。二値化工程Ｓ３０では、内部領域が、複数の繊維２４０とフィラーおよび樹脂材料のいずれか一方とが占める領域を示す第１輝度と、フィラーおよび樹脂材料の他方が占める領域を示す第２輝度とに二値化される。繊維面積取得工程Ｓ４０では、複数の繊維２４０が占める面積を示す情報が取得される。含浸率算出工程Ｓ５０では、第１輝度が占める面積から複数の繊維２４０が占める面積を引いた値に基づいて、フィラーの含浸率が算出される。以下に詳細を説明する。

図２を参照して、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０について詳しく説明する。
樹脂組成物１０を含浸させた織布２０は、たとえばガラスクロス補強プリプレグ等のプリプレグまたは絶縁基板であり得る。樹脂組成物１０を含浸させた織布２０においては、樹脂組成物１０は半硬化した状態であっても良いし、完全硬化した状態であっても良い。また、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０は、単独の部材であっても良いし、配線基板等の一部として含まれていても良い。

なお、以下においては、説明を簡単にするため、織布２０における各構成要素の位置関係（上下関係等）が各図に示す関係であるものとして説明を行う場合がある。ただし、この説明における位置関係は、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０の使用時や製造時の位置関係とは無関係である。

織布２０は、それぞれが複数の繊維２４０からなる複数のヤーン２２０により構成されている。複数のヤーン２２０は、経糸のヤーン２２２と緯糸のヤーン２２４とに分けられる。織布２０では、複数の経糸のヤーン２２２と複数の緯糸のヤーン２２４とが、互いにおよそ直交して織られて、布状になっている。織布２０には、経糸のヤーン２２２が緯糸のヤーン２２４の上にある領域と、緯糸のヤーン２２４が経糸のヤーン２２２の上にある領域とがある。

ヤーン２２０は、複数の繊維２４０が束ねられたものである。各ヤーンに含まれる繊維２４０は、たとえば２０本以上７００本以下である。各ヤーン２２０において、複数の繊維２４０は互いにおよそ平行であっても良いし、撚られていても良い。織布２０において、各ヤーン２２０は本図のように扁平に押しつぶされ、断面が木の葉型を成している。織布２０での各ヤーン２２０の長さ方向に垂直な断面において、ヤーン２２０の織布２０の面内方向の幅は、例えば２００μｍ以上１０００μｍ以下である。一方、当該断面において、ヤーン２２０の織布２０の厚さ方向の高さは、例えば２０μｍ以上３００μｍ以下である。

繊維２４０としては、特に限定されないが、ガラス繊維、あるいはガラス以外の無機化合物を成分とする無機繊維、芳香族ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等を主成分とする有機繊維等が挙げられる。後に述べる繊維領域のマスキングの容易性の観点から、繊維２４０の断面形状は円形であることが好ましい。繊維２４０の直径は、特に限定されないが、たとえば２μｍ以上１５μｍ以下である。

例えば織布２０を樹脂組成物１０の樹脂ワニスに浸漬する方法、各種コーターにより樹脂組成物１０を織布２０に塗布する方法、またはスプレーにより樹脂組成物１０を織布２０に吹き付ける方法、真空濾過法等によって、織布２０には樹脂組成物１０が含浸されている。樹脂組成物１０はヤーン２２０の内部、および複数のヤーン２２０の間に入り込んでいる。また、樹脂組成物１０はヤーン２２０の上下にも存在し、ヤーン２２０を覆っている。

樹脂組成物１０は樹脂材料とフィラーとを含有する。樹脂材料としては、特に限定されないが、たとえば熱硬化性樹脂を主成分としたものが挙げられる。具体的な熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、トリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂等が挙げられる。

フィラーとしては、特に限定されないが、例えばタルク、焼成クレー、未焼成クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ、溶融シリカ等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素等の窒化物、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等のチタン酸塩等を挙げることができる。

フィラーの形状は特に限定されないが、例えば球状、鱗片状、棒状、繊維状等が挙げられる。また、フィラーが球状である場合、その平均粒子径は、特に限定されないが、たとえば０．０１μｍ以上５．０μｍ以下である。

このほか、樹脂組成物１０には硬化剤、硬化促進剤、熱可塑性樹脂、有機充填材、カップリング剤、顔料、染料、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、発泡剤、酸化防止剤、難燃剤、イオン捕捉剤などの添加剤が配合されていても良い。

フィラーと繊維２４０が同種素材からなる場合、本実施形態に係る評価方法がより効果的である。なお、同種素材とは、主成分が互いに同様の構成元素から成ることを言う。互いに同種素材である複数の材料には、たとえば、主成分が互いに同じであって添加物や不純物が異なる複数の材料や、結晶構造または分子構造が互いに異なる同組成の複数の材料、種類の異なる複数の樹脂等が含まれる。フィラーと繊維２４０が同種素材からなる場合とは、特に限定されないが、たとえばフィラーがシリカからなり、かつ、繊維２４０がガラス繊維である場合が挙げられる。また、樹脂材料と繊維２４０とが同種素材からなる場合、たとえば、繊維２４０が樹脂からなる有機繊維である場合、本実施形態に係る評価方法がより効果的である。断面画像において、同種素材の複数の部材間では互いにコントラストがつきにくく、画像の単純な輝度値ヒストグラムからフィラー含浸率を求めることがより困難であるが、そのような場合にも、本評価方法により定量評価が可能となる。

本実施形態に係るフィラーの含浸率の評価方法および評価装置４０を以下に説明する。
図３は、本実施形態に係るフィラーの含浸率の評価装置４０の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る評価装置４０は、樹脂材料とフィラーとを含有する樹脂組成物１０を含浸させた織布２０における、フィラーの含浸率の評価装置である。評価装置４０は、画像取得部４１０、内部領域抽出部４２０、二値化部４３０、繊維面積取得部４４０、および含浸率算出部４５０を備える。画像取得部４１０は、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０の、少なくとも一つのヤーン２２０を含む断面画像を取得する。内部領域抽出部４２０は、断面画像のうち、複数の繊維２４０とヤーン２２０の内部に含浸した樹脂組成物１０とが占めるヤーン２２０の内部領域を抽出する。二値化部４３０は、内部領域を、複数の繊維２４０とフィラーおよび樹脂材料のいずれか一方とが占める領域を示す第１輝度と、フィラーおよび樹脂材料の他方が占める領域を示す第２輝度とに二値化する。繊維面積取得部４４０は、複数の繊維２４０が占める面積を示す情報を取得する。含浸率算出部４５０は、第１輝度が占める面積から複数の繊維２４０が占める面積を引いた値に基づいて、フィラーの含浸率を算出する。以下に詳しく説明する。

評価装置４０は、記憶部４００をさらに備える。画像取得部４１０は、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０の断面画像をたとえば記憶部４００から取得する。

図４は、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０の断面画像の例を示す図である。本図は、図２において破線で示した領域９０の断面画像に相当する。

記憶部４００には、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０の断面画像が記憶されている。断面画像は例えば、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０を切断し、露出させた断面を電子顕微鏡で撮影することで準備し、記憶部４００に保持させておくことができる。また、記憶部４００には、断面画像においてヤーン２２０内部のうち複数の繊維２４０が占める面積を示す情報を保持させておくことができる。複数の繊維２４０が占める面積を示す情報は、経糸のヤーン２２２と緯糸のヤーン２２４とのそれぞれについて、同一または異なる値を保持させておいても良い。

画像取得部４１０は、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０の、少なくとも一つのヤーン２２０を含む断面画像を取得する（画像取得工程Ｓ１０）。画像取得部４１０は、たとえば記憶部４００に記憶された断面画像を読み出して取得できる。なお、電子顕微鏡で撮影した断面画像を、図示しない入力部から、画像取得部４１０に直接入力する様にしても良い。

図４の断面画像は、経糸のヤーン２２２の長さ方向に垂直な断面を電子顕微鏡で撮影した画像である。断面画像は、フィラー含浸率の測定対象とする領域である対象領域を少なくとも含み、断面画像が示す領域の大きさはたとえば６００μｍ×４００μｍである。評価の精度向上のため、断面画像はできるだけ高倍率の画像であることが好ましい。

本図の断面画像は、１つ以上の経糸のヤーン２２２を含んでいる。当該断面画像において、経糸のヤーン２２２の断面は破線で示したような木の葉型、楕円型をしており、経糸のヤーン２２２の内部領域には複数の繊維２４０の円形の断面が見られる。なお、１つのヤーン２２０を含む断面画像とは、１つのヤーン２２０を構成する全ての繊維２４０の断面を含む画像をいう。本図には経糸のヤーン２２２が含まれる。一方、緯糸のヤーン２２４は、それを構成する全ての繊維２４０が断面画像に含まれるとはいえない。本実施形態に係る評価方法では、断面画像に当該全ての繊維２４０の断面が含まれたヤーン２２０について、フィラーの含浸率が評価される。そして、内部領域とは、断面画像に全ての繊維２４０の断面が含まれたヤーン２２０、および当該ヤーン２２０の内部に含浸された樹脂組成物１０からなる領域をいう。以下では、本図を用いて経糸のヤーン２２２のフィラー含浸率を評価する例について説明する。

本図において、経糸のヤーン２２２の上部には緯糸のヤーン２２４が帯状に現れている。緯糸のヤーン２２４は長さ方向が断面画像に直交していないため、緯糸のヤーン２２４に含まれる繊維２４０の断面は楕円状をしている。各繊維２４０の間、およびヤーン２２０の上下には樹脂組成物１０が充填されている。本図の断面画像は、樹脂組成物１０が占める領域および繊維２４０が占める領域からなる。さらに、樹脂組成物１０が占める領域は、樹脂材料が占める領域およびフィラーが占める領域からなる。また、繊維２４０が占める領域は経糸のヤーン２２２の繊維２４０が占める領域と、緯糸のヤーン２２４の繊維２４０が占める領域からなる。本図において、繊維２４０はガラス繊維、フィラーはシリカからなり、これらは同種素材である。そのため、繊維２４０の断面と、樹脂組成物１０に含まれるフィラーが占める領域とは互いに輝度が近くなっている。一方、樹脂材料と繊維２４０およびフィラーとは異種素材であるため、輝度が異なり、樹脂材料が占める領域の輝度は低くなっている。

図５は、内部領域抽出工程Ｓ２０を説明するための図である。内部領域抽出部４２０は、画像取得部４１０が取得した断面画像のうち、複数の繊維２４０と含浸した樹脂組成物１０とが占める経糸のヤーン２２２の内部領域を抽出する（内部領域抽出工程Ｓ２０）。内部領域抽出部４２０は、たとえば、経糸のヤーン２２２の輪郭近似図形９６を示す情報に基づいて内部領域を抽出することができる。ここで、輪郭近似図形９６は、経糸のヤーン２２２の内部領域の輪郭を近似する近似図形である。図５（ａ）は、断面画像に輪郭近似図形９６として楕円を配置した図である。内部領域抽出部４２０は、断面画像に配置された輪郭近似図形９６の外側の領域をマスキングし、輪郭近似図形９６の内側の領域を内部領域として抽出する。そして内部領域内の輝度分布を示す内部領域抽出画像を生成する。図５（ｂ）は、内部領域抽出画像の例である。本図において、マスキングされた領域は黒く塗りつぶされている。

輪郭近似図形９６は、例えば、楕円、長方形、菱形、六角形等の図形、もしくは任意に描画された図形であり得る。内部領域抽出部４２０は、たとえば、ユーザーが断面画像に対応させて入力した、輪郭近似図形９６を示す情報を、取得して用いることができる。輪郭近似図形９６を示す情報には、図形の形状、位置、大きさを示す情報が含まれる。ここで、輪郭近似図形９６を楕円とすれば、経糸のヤーン２２２の輪郭をより良く近似でき、ユーザーに依存したずれも小さくできる。

本実施形態に係る内部領域抽出工程Ｓ２０の方法では、繊維２４０の領域を検出する必要が無いため容易であり、誤検出による誤差が生じない。また、繊維２４０の領域を検出する精度に依存せず、フィラー含浸率を得られる。

次いで、二値化部４３０は、内部領域抽出部４２０から内部領域抽出画像を取得する。そして、内部領域抽出画像を、複数の繊維２４０とフィラーおよび樹脂材料のいずれか一方とが占める領域を示す第１輝度と、フィラーおよび樹脂材料の他方が占める領域を示す第２輝度とに二値化する（二値化工程Ｓ３０）。たとえば、内部領域抽出画像において、繊維２４０とフィラーとの輝度が近く、樹脂材料の輝度のみが明確に異なるような場合、繊維２４０およびフィラーが占める領域を第１輝度とし、樹脂材料が占める領域を第２輝度とする。一方、繊維２４０と樹脂材料の輝度が近く、フィラーの輝度のみが明確に異なるような場合には、繊維２４０および樹脂材料が占める領域を第１輝度とし、フィラーが占める領域を第２輝度とする。上述の様に、繊維２４０とフィラーが同種素材からなる場合には、繊維２４０とフィラーとの輝度が近くなり、繊維２４０と樹脂材料が同種材料からなる場合には、繊維２４０と樹脂材料の輝度が近くなる。

二値化工程Ｓ３０では、内部領域の輝度値ヒストグラムに基づき、モード法を用いて二値化することができる。具体的には、輝度値ヒストグラムの二つのピーク間の極小値を閾値とする。そして、たとえば内部領域抽出画像の内、閾値よりも輝度の高い領域を第１輝度とし、閾値よりも輝度の低い領域を第２輝度として二値化画像を生成する。なお、繊維２４０が占める領域を第１輝度とすれば良く、閾値よりも高い領域を第２輝度とし、閾値よりも輝度の低い領域を第１輝度としてもよい。たとえば無機物であるフィラーおよび繊維２４０と、有機物である樹脂材料とを用いた場合や、無機物であるフィラーと、有機物である樹脂材料および繊維２４０とを用いた場合、輝度値ヒストグラムに明確な双峰性が得られるため、モード法を用いて容易に二値化することができる。そして、二値化部４３０は内部領域抽出画像の内、第１輝度が占める面積および第２輝度が占める面積をそれぞれ算出する。なお、二値化部４３０では、二値化した各領域の面積が得られれば良く、必ずしも二値化した画像を生成する必要は無い。

繊維面積取得部４４０は、複数の繊維２４０が占める面積を示す情報を取得する（繊維面積取得工程Ｓ４０）。繊維面積取得部４４０は、記憶部４００にあらかじめ保持された複数の繊維２４０が占める面積を示す情報を読み出すようにしてもよいし、ユーザーが入力した当該情報を取得するようにしても良い。複数の繊維２４０が占める面積を示す情報は、たとえばひとつのヤーン２２０に含まれる繊維２４０の断面積の総和を示す情報であっても良いし、１つの繊維２４０の断面積および１つのヤーン２２０に含まれる繊維２４０の数を示す情報であっても良い。複数の繊維２４０が占める面積を示す情報は、織布２０の繊維２４０の径やヤーン２２０を構成する繊維２４０の本数、密度等の情報に基づいて得られる。または、評価に先立って同種の織布２０の断面を観察して求めることができる。

含浸率算出部４５０は、第１輝度が占める面積から複数の繊維２４０が占める面積を引いた値に基づいて、フィラーの含浸率を算出する（含浸率算出工程Ｓ５０）。具体的にはまず、含浸率算出部４５０は二値化部４３０から第１輝度が占める面積を示す情報および第２輝度が占める面積を示す情報をそれぞれ取得する。また、含浸率算出部４５０は繊維面積取得部４４０から、複数の繊維２４０が占める面積を示す情報を取得する。そして、含浸率算出部４５０は、第１輝度が占める面積から、内部領域に含まれる繊維２４０の断面積の総和を差し引いた値を算出する。第１輝度の領域が、フィラーおよび繊維２４０が占める領域である場合、当該差し引いた値は、フィラーの面積とみなせる。一方、第１輝度の領域が、樹脂材料および繊維２４０が占める領域である場合、当該差し引いた値は、樹脂材料の面積とみなせる。このようにして、第１輝度が占める面積、第２輝度が占める面積、および複数の繊維２４０が占める面積に基づいて、フィラー、樹脂材料、および繊維２４０の面積がそれぞれ得られる。

繊維２４０が占める面積は、フィラーや樹脂材料の状態が変わっても、変わらない値である。よって、この様な方法で、容易に精度良く、フィラー含浸率を評価できる。

そして、含浸率算出部４５０は、内部領域の内、樹脂組成物１０が占める面積をＳ_ｐ、フィラーが占める面積をＳ_ｆｌとしたとき、たとえばＳ_ｆｌ／Ｓ_ｐ×１００（％）で表される値をフィラー含浸率として算出する。樹脂組成物１０が占める面積をＳ_ｐは、フィラーが占める面積と樹脂材料が占める面積の和である。

なお、フィラーの含浸率の定義は、Ｓ_ｆｌ／Ｓ_ｐ×１００（％）に限定されず、たとえば、経糸のヤーン２２２の内部領域の全面積に対するフィラーが占める領域の面積であっても良いし、断面画像全体の面積に対するフィラーが占める領域の面積であっても良い。

なお、本実施形態では、経糸のヤーン２２２の長さ方向に垂直な断面画像に基づきフィラー含浸率を評価する例について説明したが、代わりに、緯糸のヤーン２２４の長さ方向に垂直な断面画像に基づき、同様の方法で緯糸のヤーン２２４でのフィラー含浸率を評価しても良い。また、断面画像は、必ずしもいずれかのヤーン２２０に垂直である必要は無い。断面画像がヤーン２２０の長さ方向に垂直でない場合には、繊維２４０の断面形状は楕円になる。そこで、繊維２４０の径と、当該長さ方向と断面のなす角との関係から、当該楕円の面積を算出し、繊維２４０が占める面積を算出すればよい。

なお、断面画像には複数のヤーン２２０が含まれていても良い。この場合、含浸率算出部４５０は、複数のヤーン２２０の内部領域に含まれる繊維２４０が占める合計面積を、当該ヤーン２２０の数に合わせて算出し、第１輝度が占める面積から差し引くようにすればよい。そして、複数の経糸のヤーン２２２または複数の緯糸のヤーン２２４の平均値としてフィラー含浸率を算出することができる。もしくは、内部領域抽出工程Ｓ２０において断面画像に含まれる複数のヤーン２２０のうち、１つのヤーン２２０の内部領域のみを抽出して、フィラー含浸率を算出しても良い。

なお、含浸率算出工程Ｓ５０の前に二値化工程Ｓ３０および繊維面積取得工程Ｓ４０が行われればよく、繊維面積取得工程Ｓ４０の行われるタイミングは特に限定されない。

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態に係る評価方法によれば、フィラーの含浸率の定量評価が可能となる。

また、本実施形態に係る評価方法によれば、ヤーンの内部に入り込んだフィラーを含めた含浸率の評価が可能である。

樹脂組成物を含浸させた織布では、フィラーを含浸させる条件等に依存してフィラー充填率が大きく異なり、予測も難しい。また、ヤーンごとの状態のバラツキも無視できない。本願の実施形態に係る評価方法によれば、このような対象に対して、客観的で定量的な評価が可能であり、比較検討等に有益である。

また、本実施形態に係る評価方法は、短時間で、かつ客観的な定量評価ができる。

また、繊維とフィラーとが同種素材である場合にもそれらを互いに区別してフィラー含浸率を評価できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る評価方法はおよび評価装置４０は、以下に説明する点を除き、第１の実施形態に係る評価方法はおよび評価装置４０と同じである。

本実施形態に係る内部領域抽出工程Ｓ２０は、断面画像のうち、少なくとも一部の繊維２４０が占める領域をマスキングする繊維領域マスキング工程Ｓ２２を含む。

また、本実施形態に係る内部領域抽出工程Ｓ２０は、繊維領域マスキング工程Ｓ２２の後に、ヤーン２２０の外部領域をマスキングする外部領域マスキング工程Ｓ２４をさらに含む。そして、外部領域マスキング工程Ｓ２４では、マスキングされた繊維２４０が占める領域を膨脹収縮処理する。以下に詳細を説明する。

図６は、本実施形態に係る内部領域抽出工程Ｓ２０のフローであり、図７は本実施形態に係る内部領域抽出部４２０の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る内部領域抽出部４２０は繊維領域マスキング部４２２および外部領域マスキング部４２４を備える。

繊維領域マスキング部４２２は断面画像のうち、少なくとも一部の繊維２４０が占める領域をマスキングする。具体的には、繊維領域マスキング部４２２は、ヤーン２２０の外郭に位置する繊維２４０を少なくともマスキングする。そして、外部領域マスキング部４２４は、マスキングされた繊維２４０が占める領域を膨脹収縮処理する。

図８（ａ）は、繊維領域マスキング工程Ｓ２２において繊維２４０が占める領域がマスキングされて得られた画像の例である。本図では、経糸のヤーン２２２の外郭に位置する繊維２４０、すなわち、経糸のヤーン２２２の輪郭を形成する繊維２４０のみがマスキングされている。本図において、マスキングされた領域は黒く塗りつぶされている。

繊維領域マスキング工程Ｓ２２では、ユーザーが断面画像における繊維２４０が占める領域を判断し、個々に指定し、当該指定に係る情報を繊維領域マスキング部４２２が取得してマスキングすることができる。

次いで、外部領域マスキング部４２４は、マスキングされた領域を膨脹収縮処理する。そうすることで、マスキングされた繊維領域の間隙が埋まり、経糸のヤーン２２２の輪郭線が得られる。

膨脹収縮処理では、具体的には、繊維領域をＮ回膨脹させ、Ｎ回収縮する。Ｎの値は、特に限定されないが、たとえば５である。外部領域マスキング工程Ｓ２４に膨脹取縮処理を用いることで、繊維２４０の直径、位置、粗密等のばらつきの程度に依存せず、精度良く経糸のヤーン２２２の外部領域をマスキングできる。

なお、外部領域マスキング工程Ｓ１４は、膨脹収縮処理を用いる方法の代わりに、外郭にある繊維２４０の中心点を連結する方法や、エネルギー最小化関数を利用して繊維領域に基づき経糸のヤーン２２２の輪郭を検出する方法（スネーク法）を用いて行うことができる。

図８（ｂ）は、外部領域マスキング工程Ｓ２４においてマスキングされた繊維領域が膨脹収縮処理されて得られた画像の例である。

この様にして得られた輪郭線の外側を経糸のヤーン２２２の外部領域としてマスキングすることにより、内部領域抽出画像が得られる。

なお、本実施形態では、経糸のヤーン２２２の長さ方向に垂直な断面画像に基づきフィラー含浸率を評価する例について説明したが、緯糸のヤーン２２４の長さ方向に垂直な断面画像に基づき、同様にフィラー含浸率を評価しても良い。また、断面画像は、必ずしもいずれかのヤーン２２０に垂直である必要は無い。

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態においては第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。加えて、以下の作用および効果が得られる。

本実施形態に係る評価方法によれば、より正確なヤーンの輪郭に基づき、内部領域を抽出でき、評価できる。また、全ての繊維の領域をマスキングする必要がないため、短時間で容易に評価できる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る評価方法はおよび評価装置４０は、以下に説明する点を除き、第２の実施形態に係る評価方法はおよび評価装置４０と同じである。

本実施形態において、繊維領域マスキング工程Ｓ２２は例えば以下の様に行うことができる。本実施形態に係る評価方法では、断面画像中の全ての繊維２４０がマスキングされる。

本実施形態の評価方法は、経糸のヤーン２２２内の繊維２４０の断面形状が円形であり、その直径がおよそ一様である場合、特に有効である。繊維２４０の長さ方向に直交する断面の断面画像において、既知の繊維２４０の径に基づく基準範囲内の大きさの円形を、繊維２４０が占める領域として認識することができる。ここで、繊維２４０の検出には誤検出が含まれる場合があるが、経糸のヤーン２２２の外部領域のマスキングを目的とするため、高い精度は必要ない。

本実施形態において、断面画像には、経糸のヤーン２２２を構成する繊維２４０の長さ方向に直交する断面が含まれ、繊維領域マスキング工程Ｓ２２では、基準範囲内の直径を有する円を繊維領域としてマスキングする。このような方法を用いれば、緯糸のヤーン２２４を構成する繊維２４０は、断面画像において円形を成さないためマスキングされず、経糸のヤーン２２２の繊維２４０のみを選択的にマスキングすることができる。

記憶部４００には、繊維領域マスキング工程Ｓ２２にて用いる基準範囲が記憶されている。繊維領域マスキング部４２２は、記憶部４００から基準範囲を取得する。もしくは、図示しない入力部に使用者が入力した基準範囲を繊維領域マスキング部４２２が取得する様にしても良い。繊維２４０の基準範囲とは、たとえばｄ_ａ×０．９以上ｄ_ａ×１．１以下で表される範囲である。ここで、ｄ_ａは対象の織布２０における、繊維２４０の直径の平均値である。繊維２４０の直径の平均値は、たとえば、断面画像から求めた値でも良いし、織布２０等のデータシートに基づく値であっても良い。なお、基準範囲はこれに限定されず、断面画像に映し出された繊維２４０の状態や、必要なマスキングの精度等に応じて適宜定めて入力するようにしても良い。

また、繊維領域マスキング部４２２は、取得した断面画像において、輝度の変曲点を構成要素の境界線として抽出する。そして、境界線が閉曲線を成して構成する図形の周囲長Ｌ_ｂと面積Ｓ_ｂを算出し、４πＳ_ｂ／Ｌ_ｂ ^２で表される円形度が基準値以上の場合、その図形を円と判定する。次いで、円と判定された図形の内、直径が基準範囲内にある円を繊維２４０の輪郭と判定し、その円の内部を繊維領域としてマスキングする。ここで、円形度の基準値は記憶部４００に記憶された値を繊維領域マスキング部４２２が読み出して取得するようにしても良いし、図示しない入力部に使用者が入力した基準値を繊維領域マスキング部４２２が取得する様にしても良い。円形度の基準値はたとえば０．９である。

なお、本実施形態では、経糸のヤーン２２２の長さ方向に垂直な断面画像に基づきフィラー含浸率を評価する例について説明したが、緯糸のヤーン２２４の長さ方向に垂直な断面画像に基づき、同様にフィラー含浸率を評価しても良い。

なお、本実施形態に係る繊維領域マスキング工程Ｓ２２では、繊維２４０の断面形状が円形である例について説明したが、これに限定されず、断面形状に応じ、公知の画像認識方法を用いて繊維領域マスキング工程Ｓ２２を行うことができる。

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態においては第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。加えて、以下の作用および効果が得られる。

本実施形態に係る評価方法によれば、より正確なヤーンの輪郭に基づき、内部領域を抽出でき、評価できる。また、本実施形態に係る評価方法によれば、ユーザーへの依存が少ないため、短時間でより客観的な評価が可能である。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 樹脂組成物
２０ 織布
２２０ ヤーン
２２２ 経糸のヤーン
２２４ 緯糸のヤーン
２４０ 繊維
４０ 評価装置
４００ 記憶部
４１０ 画像取得部
４２０ 内部領域抽出部
４２２ 繊維領域マスキング部
４２４ 外部領域マスキング部
４３０ 二値化部
４４０ 繊維面積取得部
４５０ 含浸率算出部
９０ 領域
９６ 輪郭近似図形

Claims (9)

1. 樹脂材料とフィラーとを含有する樹脂組成物を含浸させた織布における、前記フィラーの含浸率の評価方法であって、
   前記織布は、それぞれが複数の繊維からなる複数のヤーンにより構成され、
   前記樹脂組成物を含浸させた前記織布の、少なくとも一つの前記ヤーンを含む断面画像を取得する画像取得工程と、
   前記断面画像のうち、前記複数の繊維と前記ヤーンの内部に含浸した前記樹脂組成物とが占める、前記ヤーンの内部領域を抽出する内部領域抽出工程と、
   前記内部領域を、前記複数の繊維と前記フィラーおよび前記樹脂材料のいずれか一方とが占める領域を示す第１輝度と、前記フィラーおよび前記樹脂材料の他方が占める領域を示す第２輝度とに二値化する二値化工程と、
   前記複数の繊維が占める面積を示す情報を取得する繊維面積取得工程と、
   前記第１輝度が占める面積から前記複数の繊維が占める面積を引いた値に基づいて、フィラーの含浸率を算出する含浸率算出工程と、
   を含む、
   フィラーの含浸率の評価方法。
2. 請求項１に記載のフィラーの含浸率の評価方法において、
   前記フィラーと前記複数の繊維は同種素材からなる、
   フィラーの含浸率の評価方法。
3. 請求項１または２に記載のフィラーの含浸率の評価方法において、
   前記内部領域抽出工程は、前記断面画像のうち、少なくとも一部の前記繊維が占める領域をマスキングする繊維領域マスキング工程を含む、
   フィラーの含浸率の評価方法。
4. 請求項３に記載のフィラーの含浸率の評価方法において、
   前記繊維領域マスキング工程では、前記ヤーンの外郭に位置する前記繊維を少なくともマスキングする、
   フィラーの含浸率の評価方法。
5. 請求項３または４に記載のフィラーの含浸率の評価方法において、
   前記内部領域抽出工程は、前記繊維領域マスキング工程の後に、前記ヤーンの外部領域をマスキングする外部領域マスキング工程をさらに含み、
   前記外部領域マスキング工程では、マスキングされた前記繊維が占める領域を膨脹収縮処理する、
   フィラーの含浸率の評価方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のフィラーの含浸率の評価方法において、
   前記内部領域の内、前記樹脂組成物が占める面積をＳ_ｐ、前記フィラーが占める面積をＳ_ｆｌとしたとき、Ｓ_ｆｌ／Ｓ_ｐ×１００（％）で表される値を前記フィラー含浸率として算出する、
   フィラーの含浸率の評価方法。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のフィラーの含浸率の評価方法において、
   前記二値化工程では、モード法を用いて二値化する、フィラーの含浸率の評価方法。
8. 樹脂材料とフィラーとを含有する樹脂組成物を含浸させた織布における、前記フィラーの含浸率の評価装置であって、
   前記織布は、それぞれが複数の繊維からなる複数のヤーンにより構成され、
   前記樹脂組成物を含浸させた前記織布の、少なくとも一つの前記ヤーンを含む断面画像を取得する画像取得部と、
   前記断面画像のうち、前記複数の繊維と前記ヤーンの内部に含浸した前記樹脂組成物とが占める、前記ヤーンの内部領域を抽出する内部領域抽出部と、
   前記内部領域を、前記複数の繊維と前記フィラーおよび前記樹脂材料のいずれか一方とが占める領域を示す第１輝度と、前記フィラーおよび前記樹脂材料の他方が占める領域を示す第２輝度とに二値化する二値化部と、
   前記複数の繊維が占める面積を示す情報を取得する繊維面積取得部と、
   前記第１輝度が占める面積から前記複数の繊維が占める面積を引いた値に基づいて、フィラーの含浸率を算出する含浸率算出部と、
   を備える、
   フィラーの含浸率の評価装置。
9. 樹脂材料とフィラーとを含有する樹脂組成物を含浸させた織布における、前記フィラーの含浸率の評価装置を実現するためのコンピュータプログラムであって、
   前記織布は、それぞれが複数の繊維からなる複数のヤーンにより構成され、
   コンピュータを
   前記樹脂組成物を含浸させた前記織布の、少なくとも一つの前記ヤーンを含む断面画像を取得する画像取得手段、
   前記断面画像のうち、前記複数の繊維と前記ヤーンの内部に含浸した前記樹脂組成物とが占める、前記ヤーンの内部領域を抽出する内部領域抽出手段、
   前記内部領域を、前記複数の繊維と前記フィラーおよび前記樹脂材料のいずれか一方とが占める領域を示す第１輝度と、前記フィラーおよび前記樹脂材料の他方が占める領域を示す第２輝度とに二値化する二値化手段、
   前記複数の繊維が占める面積を示す情報を取得する繊維面積取得手段、および
   前記第１輝度が占める面積から前記複数の繊維が占める面積を引いた値に基づいて、フィラーの含浸率を算出する含浸率算出手段、
   として機能させるための、
   コンピュータプログラム。