JP2023085735A - Evaluation method, evaluation system and evaluation program of cross-linked state of cross-linked rubber - Google Patents

Evaluation method, evaluation system and evaluation program of cross-linked state of cross-linked rubber Download PDF

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Abstract

To provide an evaluation method, evaluation system and evaluation program of a cross-linked state of cross-linked rubber which exactly grasp the cross-linked state for an actual network structure.SOLUTION: An evaluation method of a cross-linked state of cross-linked rubber acquires image data 30 of an ultra-thin section 20 of cross-linked rubber fixed by a network structure swelled by a transmission electron microscope 2, acquires line image data 35 in which a molecular chain constituting the network structure in the image data 30 is specified and displayed by performing data processing of the image data 30 by a calculation device 3, calculates a branch point 38 and a branch length in the molecular chain of the line image data 30, and evaluates the cross-linked state on the basis of the calculated number of branch points 38 and branch length.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、架橋ゴムの架橋状態の評価方法および評価システム並びに評価プログラムに関し、より詳しくは、透過型電子顕微鏡により取得した画像データに基づいて架橋ゴムの架橋状態を架橋ゴムの網目構造に対してより充実に評価できる架橋ゴムの架橋状態の評価方法および評価システム並びに評価プログラムに関する。 The present invention relates to an evaluation method, an evaluation system, and an evaluation program for the crosslinked state of a crosslinked rubber, and more specifically, based on image data acquired by a transmission electron microscope, the crosslinked state of the crosslinked rubber is evaluated with respect to the network structure of the crosslinked rubber. The present invention relates to an evaluation method, an evaluation system, and an evaluation program for the crosslinked state of crosslinked rubber that can be evaluated more fully.

架橋ゴムの網目構造を評価する方法として、透過型電子顕微鏡を用いた計算機トモグラフィー法により架橋ゴムの超薄切片の3次元画像を取得し、取得した3次元画像から網目構造に存在する空隙部を球体近似して得られた粒径のメジアン径を用いる方法が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1には比較例として、透過型電子顕微鏡により架橋ゴムの超薄切片の2次元画像を取得して、取得した2次元画像から網目構造の空隙部を円近似して得られたメジアン径を用いる方法も開示されている。 As a method for evaluating the network structure of the crosslinked rubber, a three-dimensional image of an ultra-thin section of the crosslinked rubber is obtained by computer tomography using a transmission electron microscope, and the voids present in the network structure are identified from the obtained three-dimensional image. A method using the median diameter of particle diameters obtained by approximating a sphere has been proposed (see Patent Document 1). As a comparative example in Patent Document 1, a two-dimensional image of an ultra-thin section of crosslinked rubber is obtained by a transmission electron microscope, and the median diameter obtained by approximating the void part of the network structure from the obtained two-dimensional image to a circle. is also disclosed.

特許文献1が開示している発明は、網目の大きさを、3次元画像では網目に対する内接球の外径を用いて近似し、2次元画像では網目に対する内接円の直径を用いて近似して把握している。しかしながら、同じ外径の内接球、同じ直径の内接円であっても、網目を構成している分子鎖の長さは異なり、その結果、網目の形状も異なっている。それ故、実際の網目構造に対してより忠実に架橋状態を把握するには改善の余地がある。 In the invention disclosed in Patent Document 1, the mesh size is approximated by using the outer diameter of the inscribed sphere with respect to the mesh in a three-dimensional image, and by using the diameter of the inscribed circle with respect to the mesh in a two-dimensional image. I understand that. However, even if the inscribed spheres have the same outer diameter and the inscribed circles have the same diameter, the lengths of the molecular chains forming the networks are different, and as a result, the shapes of the networks are also different. Therefore, there is room for improvement in grasping the cross-linking state more faithfully to the actual network structure.

特開2021-15022号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-15022

本発明の目的は、実際の網目構造に対してより忠実に架橋状態を把握する架橋ゴムの架橋状態の評価方法および評価システム並びに評価プログラムを提供することである。 An object of the present invention is to provide an evaluation method, an evaluation system, and an evaluation program for the crosslinked state of a crosslinked rubber that more faithfully comprehends the crosslinked state of an actual network structure.

上記の目的を達成する本発明の架橋ゴムの架橋状態の評価方法は、膨潤させた網目構造が固定化した架橋ゴムの超薄切片の画像データを透過型電子顕微鏡により取得し、取得した前記画像データを用いる架橋ゴムの架橋状態の評価方法において、前記画像データを演算装置によりデータ処理することにより、前記画像データにおける前記網目構造を構成する分子鎖が特定されて表示される線画像データを取得し、この線画像データの前記分子鎖での分岐点とこの分岐点から分岐終端までの分岐長さを算出し、算出した前記分岐点の数および前記分岐長さに基づいて架橋状態を評価することを特徴とする。 The method for evaluating the crosslinked state of the crosslinked rubber of the present invention for achieving the above object is obtained by obtaining image data of an ultra-thin section of the crosslinked rubber in which the swollen network structure is fixed by a transmission electron microscope, and obtaining the obtained image. In the method for evaluating the crosslinked state of a crosslinked rubber using data, the image data is processed by an arithmetic device to obtain line image data in which the molecular chains constituting the network structure in the image data are specified and displayed. Then, the branch point in the molecular chain of this line image data and the branch length from this branch point to the branch end are calculated, and the crosslinked state is evaluated based on the calculated number of branch points and the branch length. It is characterized by

上記の目的を達成する本発明の架橋ゴムの架橋状態の評価システムは、膨潤させた網目構造が固定化した架橋ゴムの超薄切片の画像データを取得する透過型電子顕微鏡と、この透過型電子顕微鏡が取得した前記画像データを用いて架橋ゴムの架橋状態を評価する演算装置とを備える架橋ゴムの架橋状態の評価システムにおいて、前記演算装置は、前記画像データにおける前記網目構造を構成する分子鎖が特定されて表示される線画像データを取得するデータ処理と、前記線画像データの前記分子鎖での分岐点とこの分岐点から分岐終端までの分岐長さを算出するデータ処理と、算出した前記分岐点の数および前記分岐長さに基づいて架橋状態を評価するデータ処理とを行う構成であることを特徴とする。 The system for evaluating the crosslinked state of a crosslinked rubber according to the present invention for achieving the above objects comprises a transmission electron microscope for acquiring image data of an ultra-thin section of a crosslinked rubber in which a swollen network structure is fixed, and the transmission electron microscope. A system for evaluating the crosslinked state of a crosslinked rubber comprising an arithmetic device that evaluates the crosslinked state of the crosslinked rubber using the image data obtained by a microscope, wherein the arithmetic device comprises a molecular chain that constitutes the network structure in the image data. data processing for acquiring line image data that is specified and displayed, data processing for calculating a branch point in the molecular chain of the line image data and a branch length from this branch point to the branch end, and It is characterized by performing data processing for evaluating the crosslinked state based on the number of branch points and the branch length.

上記の目的を達成する本発明の架橋ゴムの架橋状態の評価プログラムは、透過型電子顕微鏡により取得された、膨潤させた網目構造が固定化した架橋ゴムの超薄切片の画像データが入力された演算装置に架橋ゴムの架橋状態を評価させる架橋ゴムの架橋状態の評価プログラムにおいて、前記画像データにおける前記網目構造を構成する分子鎖が特定されて表示される線画像データを取得させる手順と、前記線画像データの前記分子鎖での分岐点とこの分岐点から分岐終端までの分岐長さを算出させる手順と、算出させた前記分岐点の数および前記分岐長さに基づいて架橋状態を評価する手順とを、前記演算装置に実行させることを特徴とする。 In the program for evaluating the crosslinked state of the crosslinked rubber of the present invention that achieves the above objects, image data of an ultra-thin section of the crosslinked rubber in which the swollen network structure is fixed, obtained by a transmission electron microscope, is input. In the evaluation program for the crosslinked state of the crosslinked rubber that causes the computing device to evaluate the crosslinked state of the crosslinked rubber, a procedure for obtaining line image data in which the molecular chains constituting the network structure in the image data are specified and displayed; A procedure for calculating a branch point in the molecular chain of the line image data and a branch length from the branch point to the branch end, and evaluating the crosslinked state based on the calculated number of the branch points and the branch length. A procedure is executed by the computing device.

本発明によれば、前記線画像データから得た分岐点の数および分岐長さは架橋ゴムの網目構造の状態をより具体的に示す指標になっている。そのため、この分岐点の数および分岐長さを用いることで、実際の網目構造に対してより忠実に架橋状態を把握するには有利になる。 According to the present invention, the number of branch points and the branch length obtained from the line image data serve as indicators that more specifically show the state of the network structure of the crosslinked rubber. Therefore, by using the number of branch points and the branch length, it is advantageous to grasp the cross-linking state more faithfully with respect to the actual network structure.

架橋ゴムの架橋状態の評価システムの実施形態を例示する構成図である。1 is a configuration diagram illustrating an embodiment of a system for evaluating the crosslinked state of crosslinked rubber; FIG. 架橋ゴムの架橋状態の評価方法および評価プログラの実施形態の手順を例示するフロー図である。FIG. 2 is a flowchart illustrating procedures of an embodiment of an evaluation method and an evaluation program for the crosslinked state of crosslinked rubber. 透過型電子顕微鏡により取得された画像データを例示する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating image data acquired by a transmission electron microscope; 図3の画像データをデータ処理して得られた分離画像データを例示する説明図である。4 is an explanatory diagram illustrating separated image data obtained by data processing the image data of FIG. 3; FIG. 図4の分離画像データをデータ処理して得られた平準化画像データを例示する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram exemplifying leveled image data obtained by data processing the separated image data of FIG. 4 ; 図5の平準化画像データをデータ処理して得られた線変換画像データを例示する説明図である。6 is an explanatory diagram illustrating line-converted image data obtained by data processing the leveled image data of FIG. 5; FIG. 図6の線変換画像データにおける線画像データを拡大して例示する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram exemplifying an enlarged line image data in the line-converted image data of FIG. 6; 実施例で得られた分岐長さとその頻度を例示するグラフ図である。FIG. 4 is a graph illustrating branch lengths and their frequencies obtained in Examples. 実施例で用いた分岐長さの中央値と架橋密度との相関関係を例示するグラフ図である。FIG. 4 is a graph illustrating the correlation between the median branch length and the crosslink density used in Examples.

以下、本発明の架橋ゴムの架橋状態の評価方法および評価システム並びに評価プログラムを、図に示す実施形態に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The evaluation method, evaluation system, and evaluation program for the crosslinked state of the crosslinked rubber of the present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings.

図1に例示する評価システム1は透過型電子顕微鏡2および演算装置3を備えている。演算装置3は公知の種々のコンピュータを用いることができる。演算装置3は、中央演算処理部(CPU)4、主記憶部(メモリ)5、補助記憶部(例えば、HDD)6、入力部(キーボード、マウス)7、および、出力部(ディスプレイ)8を有している。評価プログラム10は演算装置3の補助記憶部6にインストールされる。 An evaluation system 1 illustrated in FIG. 1 includes a transmission electron microscope 2 and an arithmetic device 3 . Various known computers can be used as the arithmetic device 3 . The arithmetic unit 3 includes a central processing unit (CPU) 4, a main memory unit (memory) 5, an auxiliary storage unit (for example, HDD) 6, an input unit (keyboard, mouse) 7, and an output unit (display) 8. have. The evaluation program 10 is installed in the auxiliary storage section 6 of the computing device 3 .

透過型電子顕微鏡2は公知の種々の透過型電子顕微鏡を用いることができる。透過型電子顕微鏡2は膨潤させた網目構造が固定化した架橋ゴムの超薄切片20に電子線を照射し、透過した電子線の強弱から超薄切片20の内部の電子透過率の空間分布が観測可能な画像データ30を取得する。透過型電子顕微鏡2が取得した画像データ30は演算装置3に入力され、補助記憶部6に記憶される。透過型電子顕微鏡2は超薄切片20を撮影して画像データ30として二次元画像データを取得可能であればよいが、画像データ30として超薄切片20の三次元画像データを取得してもよい。 Various known transmission electron microscopes can be used as the transmission electron microscope 2 . The transmission electron microscope 2 irradiates an ultra-thin section 20 of crosslinked rubber with a swollen network structure fixed with an electron beam, and the spatial distribution of the electron transmittance inside the ultra-thin section 20 is determined from the intensity of the transmitted electron beam. Observable image data 30 is obtained. Image data 30 acquired by the transmission electron microscope 2 is input to the arithmetic unit 3 and stored in the auxiliary storage unit 6 . The transmission electron microscope 2 may acquire two-dimensional image data as the image data 30 by photographing the ultra-thin section 20, but may acquire three-dimensional image data of the ultra-thin section 20 as the image data 30. .

演算装置3は、入力部7により評価プログラム10が起動されて実行されると、評価プログラム10により指示された各データ処理を実行する。そして、各データ処理を実行して架橋ゴムの架橋状態の評価結果を算出して出力部8に出力する。 When the evaluation program 10 is started and executed by the input unit 7 , the calculation device 3 executes each data processing instructed by the evaluation program 10 . Then, each data processing is executed to calculate the evaluation result of the crosslinked state of the crosslinked rubber and output to the output unit 8 .

評価プログラム10は、起動した後に、入力部7により各処理で用いるフィルタの選択や評価結果の選択を含む初期設定が行われる。評価プログラム10は、初期設定が完了した後に、演算装置3に初期設定に従った各処理を実行させる。 After the evaluation program 10 is activated, initial settings including selection of filters to be used in each process and selection of evaluation results are performed by the input unit 7 . After completing the initial setting, the evaluation program 10 causes the arithmetic device 3 to execute each process according to the initial setting.

図2に評価方法および評価プログラム10により実行される手順の一例を示す。まず、超薄切片20を準備し(S110)、透過型電子顕微鏡2により超薄切片20の画像データ30を取得する(S120)。ついで、評価プログラム10を起動して実行することで、評価プログラム10は演算装置3に各手順を実行させる(S130~S180)。最終的に、架橋ゴムの架橋状態の評価結果が出力部8出力されると終了となる。(S110)~(S180)の各ステップの内容を以下に詳述する。 FIG. 2 shows an example of the procedure executed by the evaluation method and evaluation program 10. As shown in FIG. First, an ultra-thin section 20 is prepared (S110), and image data 30 of the ultra-thin section 20 is acquired by the transmission electron microscope 2 (S120). Next, by starting and executing the evaluation program 10, the evaluation program 10 causes the arithmetic unit 3 to execute each procedure (S130 to S180). Finally, when the evaluation result of the crosslinked state of the crosslinked rubber is outputted from the output unit 8, the process ends. Details of each step from (S110) to (S180) will be described below.

超薄切片20を準備するステップ(S110)では、架橋ゴムの試験片を作成し、超薄切片20をその試験片から切り出す。架橋ゴムの試験片は、重合性モノマーを用いて架橋ゴムを膨潤させた後に、重合開始剤の存在下で重合性モノマーを重合させることにより、飽和状態に膨潤させた網目構造が固定化した状態となっている。 In the step of preparing the ultra-thin section 20 (S110), a crosslinked rubber test piece is prepared, and the ultra-thin section 20 is cut out from the test piece. The test piece of the crosslinked rubber is a state in which the network structure swollen to a saturated state is fixed by swelling the crosslinked rubber using a polymerizable monomer and then polymerizing the polymerizable monomer in the presence of a polymerization initiator. It has become.

架橋ゴムのゴム成分としては、加硫剤により架橋可能なゴム成分であればよく、天然ゴム(NR)、あるいは、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)などの合成ゴムが例示される。加硫剤(架橋剤)としては、ゴム成分の鎖状高分子を示す分子鎖どうしを架橋可能であればよく、有機過酸化物や硫黄が例示される。架橋ゴムには、加硫剤以外の、加硫促進剤、老化防止剤、難燃剤、補強材、および、着色剤などのゴム配合剤が配合されていてもよい。 The rubber component of the crosslinked rubber may be any rubber component that can be crosslinked with a vulcanizing agent, and examples thereof include natural rubber (NR) and synthetic rubbers such as styrene-butadiene rubber (SBR) and butadiene rubber (BR). be. Any vulcanizing agent (crosslinking agent) may be used as long as it can crosslink the molecular chains representing the chain polymer of the rubber component, and examples thereof include organic peroxides and sulfur. The crosslinked rubber may contain rubber compounding agents other than the vulcanizing agent, such as a vulcanization accelerator, anti-aging agent, flame retardant, reinforcing material, and coloring agent.

試験片の作成時に用いる重合性モノマーとしては、架橋ゴムを飽和状態まで膨潤させて架橋ゴムとの共存下で重合可能なものであればよく、メタクリル酸メチル、スチレンモノマー、および、シリコーンなどが例示される。重合開始剤としては、熱、光、または、酸化還元によりラジカルを発生させるものであればよく、過酸化ベンゾイル、ペルオキシド、および、トリエチルボランなどが例示される。 As the polymerizable monomer used for preparing the test piece, any monomer can be used as long as it can swell the crosslinked rubber to a saturated state and polymerize in the presence of the crosslinked rubber. Examples include methyl methacrylate, styrene monomer, and silicone. be done. The polymerization initiator may be one that generates radicals by heat, light, or oxidation-reduction, and examples thereof include benzoyl peroxide, peroxide, and triethylborane.

超薄切片20の厚さは例えば50nm~300nmである。透過型電子顕微鏡2により二次元画像を取得する場合の超薄切片20の厚さは50nm~100nmが望ましく、三次元画像を取得する場合の超薄切片20の厚さは100nm~300nmが望ましい。 The thickness of the ultra-thin section 20 is, for example, 50 nm to 300 nm. The thickness of the ultra-thin section 20 is preferably 50 nm to 100 nm when acquiring a two-dimensional image with the transmission electron microscope 2, and the thickness of the ultra-thin section 20 is preferably 100 nm to 300 nm when acquiring a three-dimensional image.

超薄切片20は染色剤で染色することもできる。染色剤としては、四酸化オスミウムおよびヨウ素などが例示される。染色剤は、架橋ゴムの分子鎖を染色するが重合性モノマーを染色しないものが望ましい。 The ultra-thin section 20 can also be stained with a staining agent. Examples of dyes include osmium tetroxide and iodine. The dye is preferably one that dyes the molecular chains of the crosslinked rubber but does not dye the polymerizable monomer.

画像データ30を取得するステップ(S120)では、透過型電子顕微鏡2により超薄切片20を撮影し、超薄切片20の内部の電子透過率の空間分布が観測可能な画像データ30を取得する。図3に例示する画像データ30は、一辺の長さがL〔nm〕(透過型電子顕微鏡2の倍率に応じた変数)の正方形の範囲内に暗部31と明部32とが存在する。暗部31は、網目構造を構成する分子鎖やその分子鎖どうしが結合した架橋点が存在することにより電子透過率が低い部分である。明部32は、画像データ30における暗部31以外の部分であり、主に重合性モノマーが重合して成る包埋樹脂が存在することにより電子透過率が高い部分である。 In the step of acquiring the image data 30 (S120), the ultra-thin section 20 is imaged by the transmission electron microscope 2 to acquire the image data 30 in which the spatial distribution of the electron transmittance inside the ultra-thin section 20 can be observed. The image data 30 illustrated in FIG. 3 has a dark portion 31 and a bright portion 32 within a square range having a side length of L [nm] (variable according to the magnification of the transmission electron microscope 2). The dark portion 31 is a portion having a low electron transmittance due to the presence of molecular chains forming a network structure and cross-linking points where the molecular chains are bonded to each other. The bright portion 32 is a portion other than the dark portion 31 in the image data 30, and is a portion having a high electron transmittance due to the presence of an embedding resin mainly formed by polymerizing a polymerizable monomer.

画像データ30の暗部31と明部32とを領域分離するステップ(S130)では、演算装置3により画像データ30に写る暗部31の領域と明部32の領域とを領域分離して二値化するデータ処理が実行される。図4に例示する分離画像データ33は、暗部31と明部32とを領域分離して二値化したものであり、白色部分が暗部31を示し、黒色部分が明部32を示す。 In the step of segmenting the dark portion 31 and the bright portion 32 of the image data 30 (S130), the dark portion 31 and the bright portion 32 appearing in the image data 30 are segmented and binarized by the arithmetic unit 3. Data processing is performed. The separated image data 33 illustrated in FIG. 4 is obtained by separating the dark portion 31 and the bright portion 32 and binarizing them.

このステップでは、暗部31と明部32とを領域分離する前に、画像データ30のノイズを除去したり、画像データ30の輝度を補正したりするとよい。ただし、画像データ30のノイズ状況や輝度ムラの状況によっては、ノイズの除去や輝度ムラの補正を省略してもよく、ノイズの除去や輝度の補正のデータ処理は適宜、選択可能とするとよい。 In this step, it is preferable to remove noise from the image data 30 or correct the luminance of the image data 30 before separating the dark portion 31 and the bright portion 32 into areas. However, depending on the noise condition and luminance unevenness condition of the image data 30, noise removal and luminance unevenness correction may be omitted, and data processing for noise removal and luminance correction may be selected as appropriate.

ノイズを除去する手法は公知の種々のノイズを除去する手法を用いることができる。その手法としては、ノイズ除去フィルタ(例えば、ガウシアンフィルタ)を用いる手法、膨張処理および収縮処理を用いる手法、および、機械学習により作成したノイズ除去モデルを用いる手法などが例示される。輝度を補正する手法は公知のシェーディング補正の手法を用いることができる。その手法としては、コサイン四乗則を用いた手法や白基準となるデータを用いた手法などが例示される。 Various known methods for removing noise can be used as the method for removing noise. Examples of such methods include a method using a noise removal filter (for example, a Gaussian filter), a method using expansion processing and contraction processing, and a method using a noise removal model created by machine learning. A known shading correction technique can be used as a technique for correcting luminance. Examples of the method include a method using the cosine fourth power law, a method using data that serves as a white reference, and the like.

領域分離して二値化する手法は公知の種々の二値化の手法を用いることができる。代表的な二値化の手法としては、閾値による二値化、領域抽出による二値化(例えば、動的輪郭モデル)、および、機械学習により作成した領域分離モデルを用いた二値化などが例示される。閾値による二値化は、その閾値として、予め把握した値を用いてもよく、大津の二値化の手法により自動的に判別された値を用いてもよい。また、明部32を複数の領域に分割して暗部31を含む三つ以上の領域に分離し、暗部31の領域とその他の像の領域とで二値化してもよい。 Various well-known binarization techniques can be used as the area separation and binarization technique. Typical binarization methods include threshold binarization, binarization by area extraction (e.g., active contour model), and binarization using an area separation model created by machine learning. exemplified. For binarization using a threshold value, a previously grasped value may be used as the threshold value, or a value automatically determined by Otsu's binarization method may be used. Alternatively, the bright portion 32 may be divided into a plurality of regions, separated into three or more regions including the dark portion 31, and the dark portion 31 region and other image regions may be binarized.

暗部31の輪郭を平準化するステップ(S140)では、演算装置3により分離画像データ33に写る全て暗部31を対象とし、その暗部31の輪郭を平準化するデータ処理が実行される。図5に例示する平準化画像データ34は図4に例示する分離画像データ33における暗部31の輪郭が平準化したものである。図5に例示する平準化画像データ34においてAで示す部分は、図4に例示する分離画像データ33においてAで示す部分に比して、暗部31の輪郭が平準化されて、複雑な形状からより単純な形状に変換されている。暗部31の輪郭の平準化とはその輪郭の形状が複雑な形状を成している場合に単純な形状に置き換えることである。この暗部31の輪郭の平準化の画像データ処理が省かれても、次の暗部31を細線化する画像データ処理は実行可能であるが、暗部31を細線化する画像データ処理に要する演算負荷の低減のために実行することが望ましい。 In the step of leveling the outline of the dark portion 31 (S140), data processing for leveling the outline of the dark portion 31 is executed by the computing device 3 targeting all the dark portions 31 appearing in the separated image data 33 . The leveled image data 34 illustrated in FIG. 5 is obtained by leveling the outline of the dark portion 31 in the separated image data 33 illustrated in FIG. In the portion indicated by A in the leveled image data 34 illustrated in FIG. 5, the contour of the dark portion 31 is smoothed compared to the portion indicated by A in the separated image data 33 illustrated in FIG. It has been converted to a simpler shape. Leveling of the contour of the dark portion 31 means replacing the contour with a simple shape when the contour has a complicated shape. Even if the image data processing for leveling the outline of the dark portion 31 is omitted, the next image data processing for thinning the dark portion 31 can be executed. It is desirable to do so for reduction.

輪郭を平準化する手法としては、ノイズを除去する手法と同様の手法が例示される。一般的に画像処理においてノイズの除去と平準化とは同一視されるが、本実施形態ではそれぞれ異なるデータ処理として定義する。ノイズの除去は透過型電子顕微鏡2で取得した画像データ30を対象として画像データ30に写るノイズを除去することを目的としたものである。対して、輪郭の平準化は領域分離して二値化した分離画像データ33を対象として分離画像データ33に写る暗部31の輪郭を平準化することを目的としたものである。例えば、ノイズの除去と輪郭の平準化とで同じフィルタを用いる場合は、フィルタにおけるカーネル係数が異なる。ノイズの除去で用いるフィルタのカーネル数は画像データ30のノイズの除去に適した値に設定され、輪郭の平準化で用いるフィルタのカーネル数は分離画像データ33に写る暗部31の輪郭の平準化に適した値に設定される。 As a method for smoothing the contour, the same method as the method for removing noise is exemplified. Although noise removal and smoothing are generally regarded as the same in image processing, they are defined as different data processing in this embodiment. The purpose of the noise removal is to remove noise appearing in the image data 30 acquired by the transmission electron microscope 2 . On the other hand, the contour smoothing aims at smoothing the contour of the dark portion 31 appearing in the separated image data 33, which is binarized by segmentation. For example, if the same filter is used for noise removal and contour smoothing, the kernel coefficients in the filter are different. The number of kernels of the filter used for noise removal is set to a value suitable for removing noise from the image data 30, and the number of kernels of the filter used for smoothing the contour is set to smooth the contour of the dark portion 31 appearing in the separated image data 33. set to a suitable value.

暗部31を細線化するステップ(S150)では、演算装置3により平準化画像データ34の全ての暗部31を細線化するデータ処理が実行される。図6に例示する線変換画像データ36は平準化画像データ34に写る全ての暗部31に細線化の画像データ処理を施したものである。暗部31を細線化して得られた線画像データ35はその暗部31を中心線で表したものであり、暗部31の骨格が特定されたデータである。暗部31が網目構造の分子鎖や架橋点が存在する部分であることから、線画像データ35は網目構造を構成する分子鎖やその分子鎖どうしが結合した架橋点が特定されて表示されたものである。 In the step of thinning the dark portions 31 ( S<b>150 ), data processing for thinning all the dark portions 31 of the leveled image data 34 is executed by the computing device 3 . Line-converted image data 36 illustrated in FIG. 6 is obtained by subjecting all the dark portions 31 appearing in the leveled image data 34 to thinning image data processing. Line image data 35 obtained by thinning the dark portion 31 represents the dark portion 31 with a central line, and is data in which the skeleton of the dark portion 31 is specified. Since the dark portion 31 is a portion where the molecular chains and the cross-linking points of the network structure exist, the line image data 35 is displayed by specifying the molecular chains forming the network structure and the cross-linking points where the molecular chains are bonded to each other. is.

細線化のアルゴリズムは公知の種々のアルゴリズムを用いることができる。代表的なアルゴリズムとして、Hilditchのアルゴリズム、田村の方法、Nagendraprasad-Wang-Guptaのアルゴリズム、Zhang-Suenのアルゴリズムなどが例示される。 Various known algorithms can be used for the thinning algorithm. Typical algorithms include Hilditch's algorithm, Tamura's method, Nagendraprasad-Wang-Gupta's algorithm, and Zhang-Suen's algorithm.

図7に例示す線画像データ35を拡大した説明図に示す分岐終端37と分岐点38とを抽出するステップ(S160)では、演算装置3により線画像データ35での分岐終端37および分岐点38を抽出するデータ処理が実行される。図7は見易くするために線画像データ35とその他の部位との階調を反転した。分岐終端37、および、分岐点38の抽出は、それらを同時に抽出してもよく、分岐終端37の抽出と分岐点38の抽出とを別々に行ってもよい。 In the step (S160) of extracting the branch end 37 and the branch point 38 shown in an enlarged explanatory view of the line image data 35 illustrated in FIG. data processing is performed to extract the In FIG. 7, the gradations of the line image data 35 and the other parts are reversed for easy viewing. The branch end 37 and the branch point 38 may be extracted at the same time, or the branch end 37 and the branch point 38 may be extracted separately.

同時に抽出する手法としては公知の種々の特徴点を抽出する手法を用いることができる。その手法として、機械学習した抽出モデルを用いる手法、所定の階調値の画素の近傍の八画素における連結関係で判定する手法、Hough変換などが例示される。分岐終端37のみを抽出する手法としは公知のエッジを抽出する手法を用いることが可能である。その手法として、ラプラシアンフィルタなどのエッジを抽出する微分フィルタを用いる手法が例示される。分岐点38を抽出する手法としては公知のテンプレートマッチングを用いることが可能である。複数のテンプレート画像としては、n×n画素の二階調の画像で線分を示す階調の連結数が三以上のものが例示される。 As a method for extracting simultaneously, various known methods for extracting feature points can be used. Examples of such methods include a method using a machine-learned extraction model, a method of determination based on the connectivity of eight pixels in the vicinity of a pixel with a predetermined gradation value, and a Hough transform. As a technique for extracting only the branch end 37, a known technique for extracting edges can be used. Examples of such methods include a method using a differential filter for extracting edges, such as a Laplacian filter. Known template matching can be used as a technique for extracting the branch point 38 . An example of the plurality of template images is a two-gradation image of n×n pixels in which the number of connected gradations representing line segments is three or more.

線画像データ35から分岐終端37および分岐点38を抽出する手法は、例示したとおり公知の種々の手法を用いることができるが、分岐終端37の抽出と分岐点38の抽出とを別々に行うことが望ましい。分岐終端37と分岐点38とは各々の特徴が異なる。それため、各々の特徴を抽出することに特化した別々の手法を用いて抽出することで、それらを同時に抽出する手法に比して演算負荷を少なくでき、演算に要する時間の短縮には有利になる。 Various known methods can be used for extracting the branch end 37 and the branch point 38 from the line image data 35. However, the extraction of the branch end 37 and the extraction of the branch point 38 can be performed separately. is desirable. The branch end 37 and the branch point 38 have different characteristics. Therefore, by extracting each feature using a separate method that specializes in extracting each feature, the computational load can be reduced compared to a method that extracts them simultaneously, which is advantageous in shortening the time required for computation. become.

分岐点38の数と分岐長さとを算出するステップ(S170)では、演算装置3により、線変換画像データ36に多数存在している線画像データ35での分岐点38の数と分岐長さとを算出するデータ処理が実行される。分岐点38の数は線変換画像データ36における分岐点38の総数である。分岐長さは分岐点38から分岐終端37までの線分長さ(延在長さ)である。 In the step of calculating the number of branch points 38 and the branch length (S170), the calculation device 3 calculates the number of branch points 38 and the branch length of the line image data 35 that exist in large numbers in the line conversion image data 36. Data processing to calculate is performed. The number of branch points 38 is the total number of branch points 38 in the line-converted image data 36 . The branch length is the line segment length (extended length) from the branch point 38 to the branch end 37 .

分岐長さを算出する手法としては公知の種々の線分長さを算出する手法を用いることができる。代表的な手法として、分岐点38から分岐終端37までを構成する複数の画素の中心を連ねて得られる画素数から算出する手法や分岐点38から分岐終端37までの線分の近似関数から算出する手法などが例示される。分岐長さは、分岐点38から分岐終端37までの線分長さ(延在長さ)にすることが好ましいが、演算処理の簡略化のために、分岐点38と分岐終端37との間の直線距離にすることもできる。 As a technique for calculating the branch length, various known techniques for calculating the line segment length can be used. As a representative method, a method of calculating from the number of pixels obtained by connecting the centers of a plurality of pixels constituting from the branch point 38 to the branch end 37, or a method of calculating from an approximation function of the line segment from the branch point 38 to the branch end 37 and the like. The branch length is preferably the line segment length (extended length) from the branch point 38 to the branch end 37, but for the sake of simplification of arithmetic processing, the branch length between the branch point 38 and the branch end 37 is can also be the linear distance of .

架橋状態を評価するステップ(S180)では、演算装置3により分岐点38の数と分岐長さに基づいて架橋状態を評価するデータ処理が実行される。架橋状態を評価する指標として、例えば、架橋密度および架橋の均一性(架橋密度分布)がある。架橋密度は、架橋点の数が多いほど高くなり、網目が大きいほど低くなる。架橋の均一性は網目の大きさのばらつきが大きいほど低くなる。架橋ゴムの物性は架橋密度や架橋の均一性の程度に影響を受ける。分岐点38の数は架橋点の数に相当し、分岐長さは網目の大きさに相当すると見做すことができる。したがって、算出した分岐点38の数と分岐長さとに基づいて架橋ゴムの架橋状態(架橋密度や架橋の均一性)を評価することが可能である。 In the step of evaluating the cross-linking state (S180), data processing for evaluating the cross-linking state based on the number of branch points 38 and the branch length is executed by the arithmetic unit 3. FIG. Examples of indices for evaluating the state of cross-linking include cross-linking density and uniformity of cross-linking (cross-linking density distribution). The crosslink density increases as the number of crosslink points increases, and decreases as the mesh size increases. The uniformity of cross-linking decreases with increasing variation in network size. The physical properties of crosslinked rubber are affected by the degree of crosslink density and crosslink uniformity. The number of branch points 38 can be considered to correspond to the number of cross-linking points and the branch length to the mesh size. Therefore, it is possible to evaluate the crosslinked state (crosslinking density and uniformity of crosslinking) of the crosslinked rubber based on the calculated number of branch points 38 and branch length.

具体的に、架橋密度を評価するには、分岐点38の数と分岐長さに基づいて、線変換画像データ36に多数存在している線画像データ35での分岐長さの中央値を算出し、その中央値を評価指標として用いる。分岐長さの中央値の代わりに、評価指標として分岐長さの平均値を用いてもよい。ただし、中央値の方が精度よく架橋状態を把握できる。 Specifically, in order to evaluate the crosslink density, the median value of the branch lengths in the line image data 35 existing in large numbers in the line conversion image data 36 is calculated based on the number of branch points 38 and branch lengths. and use the median value as the evaluation index. Instead of the median branch length, the average branch length may be used as an evaluation index. However, the median value can accurately grasp the crosslinked state.

また、架橋の均一性を評価するには、分岐点38の数と分岐長さに基づいて分岐長さの分散状態を表す分散指標を算出し、評価指標としてその分散指標を用いる。この分散指標は、いわゆる算術的な分散、標準偏差などを用いる。上述した架橋密度の評価指標と架橋の均一性の評価指標との両方を用いて、架橋状態を評価してもよい。 Further, in order to evaluate the uniformity of cross-linking, a dispersion index representing the dispersion state of branch lengths is calculated based on the number of branch points 38 and branch lengths, and the dispersion index is used as an evaluation index. This dispersion index uses so-called arithmetic dispersion, standard deviation, or the like. The crosslinked state may be evaluated using both the crosslink density evaluation index and the crosslink uniformity evaluation index described above.

架橋ゴムの架橋には化学架橋と物理架橋とが存在するが、物理架橋は共有結合以外の微弱な物理的な力による結合である。分岐点38どうしの間の部分はこの物理架橋による分子鎖の絡み合いが特定されて表示されるものであることが多い。したがって、隣り合う分岐点38どうしの長さを架橋状態の評価指標として積極的に使用しなくてもよいが、必要に応じて使用することもできる。 Cross-linking of cross-linked rubber includes chemical cross-linking and physical cross-linking. Physical cross-linking is bonding by weak physical force other than covalent bond. The portion between the branch points 38 is often indicated by specifying the entanglement of the molecular chains due to this physical cross-linking. Therefore, it is not necessary to positively use the length of the adjacent branch points 38 as an evaluation index of the crosslinked state, but it can be used as necessary.

分岐点38の数および分岐長さの算出は、統一された同条件下(使用する画像データ30を同じ倍率、大きさ、枚数にする)で行えばよい。このように同条件に設定することで様々な試験片に対して架橋状態を単純比較することができる。使用する画像データ30の倍率、大きさ、枚数が試験片によって異なる場合は、単位面積あたりの分岐点38の数および分岐長さを算出して架橋状態を評価する。 The number of branch points 38 and the branch length may be calculated under the same standardized conditions (the image data 30 to be used have the same magnification, size, and number of sheets). By setting the same conditions in this way, it is possible to simply compare the cross-linked states of various test pieces. When the magnification, size, and number of image data 30 to be used differ depending on the test piece, the number of branch points 38 per unit area and the branch length are calculated to evaluate the crosslinked state.

また、上述した架橋密度の評価指標(分岐長さの中央値)と、公知の測定方法(平衡膨潤法や膨潤圧縮法)によって把握される架橋密度との関係を検討したところ、両者には高い相関関係があることが判明した。そのため、多種多数の試験片を用いて、この相関関係を予め取得しておくとよい。そして、評価対象の架橋ゴムの試験片を用いて、上述した手順で分岐点38の数および分岐長さを算出する。この分岐点38の数および分岐長さから算出した分岐長さの中央値と、予め把握している上述の相関関係を用いることで、評価対象の架橋ゴムの架橋密度を推定することができる。 In addition, when the relationship between the crosslink density evaluation index (median branch length) described above and the crosslink density ascertained by a known measurement method (equilibrium swelling method or swelling compression method) was examined, it was found that both were high. A correlation was found. Therefore, it is preferable to obtain this correlation in advance using a large number of test pieces. Then, using the crosslinked rubber test piece to be evaluated, the number of branch points 38 and the branch length are calculated according to the procedure described above. The crosslink density of the crosslinked rubber to be evaluated can be estimated by using the median value of the branch lengths calculated from the number of branch points 38 and the branch lengths, and the above-described previously grasped correlation.

以上のとおり、本実施形態によれば、透過型電子顕微鏡2を用いて得られる画像データ30に写る像の中から網目を構成する分子鎖や架橋点が存在する暗部31に着目したことで、網目を構成している分子鎖の長さの異なりや複雑な網目の形状も把握することが可能となる。具体的に、線画像データ35から得た分岐点の数および分岐長さが網目構造を構成する分子鎖どうしの結合や網目の大きさを表し、架橋ゴムの網目構造の状態をより具体的に示す指標になっている。そのため、実際の網目構造に対してより忠実に架橋状態を把握するには有利になり、画像データ30を用いた手法による架橋ゴムの架橋状態の評価精度を向上させることも可能になる。 As described above, according to the present embodiment, attention is focused on the dark portion 31 in which the molecular chains forming the network and the cross-linking points are present in the image captured in the image data 30 obtained using the transmission electron microscope 2. It is possible to understand the difference in the length of the molecular chains that make up the network and the complicated shape of the network. Specifically, the number of branch points and the branch length obtained from the line image data 35 represent the bond between the molecular chains forming the network structure and the size of the network. It is an index that shows Therefore, it is advantageous to grasp the crosslinked state more faithfully to the actual network structure, and it is possible to improve the evaluation accuracy of the crosslinked state of the crosslinked rubber by the method using the image data 30 .

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の架橋ゴムの架橋状態の評価方法および評価システム並びに評価プログラムは特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the evaluation method, evaluation system, and evaluation program for the crosslinked state of the crosslinked rubber of the present invention are not limited to specific embodiments, and are within the scope of the gist of the present invention. , various modifications and changes are possible.

画像データ30は二次元画像データに限定されずに、三次元画像データでもよい。画像データ30として三次元画像データを用いる場合に、上記例示した手法やフィルタは三次元データに対応可能なものあればよい。三次元画像データは二次元画像データに比してデータ量が多くなることから、架橋状態の評価精度が高くなる。一方で、三次元画像データを取得するには複雑な手法を用いる必要があり、二次元画像データを取得するよりは手間が掛かる。また、三次元画像データのデータ処理は二次元画像データのデータ処理に比して演算量が増す。つまり、画像データ30を二次元画像データとすることで、より簡易的な評価方法となる。 The image data 30 is not limited to two-dimensional image data, and may be three-dimensional image data. When three-dimensional image data is used as the image data 30, the methods and filters exemplified above need only be compatible with three-dimensional data. Since the three-dimensional image data has a larger amount of data than the two-dimensional image data, the evaluation accuracy of the crosslinked state is improved. On the other hand, it is necessary to use a complicated technique to acquire three-dimensional image data, which takes more time than acquiring two-dimensional image data. Further, data processing of three-dimensional image data requires a larger amount of calculation than data processing of two-dimensional image data. That is, by using two-dimensional image data as the image data 30, the evaluation method becomes simpler.

評価プログラム10は例示した手法やフィルタのうちの一つを有していればよいが、複数の手法やフィルタを有してもよい。複数の手法やフィルタを有する場合に、評価プログラム10の起動時の初期設定により複数の手法やフィルタから所望の手法やフィルタを選択可能に構成するとよい。同様に、評価プログラム10の起動時の初期設定により分岐点38の数および分岐長さに基づいて算出される評価指標およびその評価指標に合わせた架橋状態の評価内容を選択可能に構成するとよい。 The evaluation program 10 may have one of the exemplified methods and filters, but may have a plurality of methods and filters. When a plurality of methods and filters are provided, it is preferable to configure the evaluation program 10 so that a desired method or filter can be selected from the plurality of methods and filters by initial setting when the evaluation program 10 is activated. Similarly, the evaluation index calculated based on the number of branch points 38 and the branch length and the content of evaluation of the crosslinked state in accordance with the evaluation index may be selectable by initial setting when the evaluation program 10 is activated.

分岐点38の数および分岐長さに基づいて算出される評価指標は、分岐長さの中央値(平均値)と、分岐長さの分散状態を表す分散指標の少なくとも一方を用いることができる。それらの両方を評価指標として用いると、架橋ゴムの架橋密度と架橋の均一性の両方を考慮した定量評価になる。 As the evaluation index calculated based on the number of branch points 38 and the branch lengths, at least one of the median value (average value) of the branch lengths and the dispersion index representing the distributed state of the branch lengths can be used. If both of them are used as evaluation indices, it becomes a quantitative evaluation considering both the crosslink density and crosslink uniformity of the crosslinked rubber.

上記の評価方法は、一枚の超薄切片20のみを用いて架橋状態を評価してもよいが、一つの試験片から複数枚の超薄切片20を作成し、それぞれの超薄切片20から得られた全ての画像データ30における分岐点38の数および分岐長さの各々の総計に基づいて架橋状態を評価することが望ましい。このように、複数枚の画像データ30を用いることで、超薄切片20の試験片での採取位置の違いに起因する分岐点38の数および分岐長さのデータのばらつきを小さくするには有利になる。超薄切片20を採取する際には、画像データ30を取得するときよりも透過型電子顕微鏡2の倍率を低倍率にしてその試験片の代表的な架橋状態(より均一な架橋状態)を呈している位置を特定して、その位置から採取するとよい。 In the above evaluation method, the crosslinked state may be evaluated using only one ultrathin section 20, but a plurality of ultrathin sections 20 are prepared from one test piece, and each ultrathin section 20 It is desirable to evaluate the cross-linking state based on the total number of branch points 38 and branch lengths in all the image data 30 obtained. Using a plurality of pieces of image data 30 in this manner is advantageous in reducing variations in data on the number of branch points 38 and branch lengths due to differences in sampling positions on the test piece of the ultra-thin section 20. become. When the ultra-thin section 20 is taken, the magnification of the transmission electron microscope 2 is set to a lower magnification than when the image data 30 is acquired, and a representative crosslinked state (a more uniform crosslinked state) of the specimen is exhibited. It is recommended to identify the location where the

評価対象の架橋ゴムとして、ブタジエンゴムを硫黄で加硫した架橋ゴムの試験片を用いた。メタクリル酸メチルで48時間膨潤させた。試験片に1wt/%の過酸化ベンゾイルを添加し、常温で3時間静置後に60℃で24時間加熱した。次いで、試験片からウルトラミクロトームにより70nmの超薄切片20を5枚、作成し、四酸化オスミウムで染色した。次いで、透過型電子顕微鏡2の設定を加速電圧200〔kV〕、倍率60,000倍とし、超薄切片20を撮影し、それぞれの超薄切片20の画像データ30を取得して、合計5枚の画像データ30を取得した。 As the crosslinked rubber to be evaluated, a test piece of crosslinked rubber obtained by vulcanizing butadiene rubber with sulfur was used. Swelled with methyl methacrylate for 48 hours. 1 wt/% benzoyl peroxide was added to the test piece, which was allowed to stand at room temperature for 3 hours and then heated at 60°C for 24 hours. Then, five ultra-thin sections 20 of 70 nm were made from the specimen using an ultramicrotome, and stained with osmium tetroxide. Next, the transmission electron microscope 2 is set to an acceleration voltage of 200 [kV] and a magnification of 60,000 times, and the ultrathin section 20 is photographed, and the image data 30 of each ultrathin section 20 is acquired, and a total of 5 image data 30 was acquired.

演算装置3により、それぞれの画像データ30に対してガウシアンフィルタ処理を施してノイズを除去するとともにシェーディング補正を施して輝度ムラを補正した。次いで、画像データ30を大津の二値化により領域分離して分離画像データ33に変換した。次いで、分離画像データ33に輪郭近似処理を施して平準化画像データ34に変換した。次いで、平準化画像データ34にZhang-Suenのアルゴリズムにより細線化処理を施して複数の線画像データ35を有する線変換画像データ36に変換した。次いで、線変換画像データ36にエッジ抽出フィルタを施して線画像データ35での分岐終端37を抽出した。次いで、線変換画像データ36にテンプレートマッチングにより線画像データ35での分岐点38を抽出した。次いで、線変換画像データ36から線画像データ35での分岐点38の数および分岐長さを算出した。 The arithmetic unit 3 applied Gaussian filter processing to each image data 30 to remove noise, and applied shading correction to correct luminance unevenness. Then, the image data 30 is segmented into separated image data 33 by Otsu's binarization. Next, the separated image data 33 was subjected to contour approximation processing and converted into leveled image data 34 . Then, the leveled image data 34 was subjected to thinning processing by the Zhang-Suen algorithm, and converted into line-converted image data 36 having a plurality of line image data 35 . Next, an edge extraction filter was applied to the line-converted image data 36 to extract branch ends 37 in the line image data 35 . Next, a branch point 38 in the line image data 35 is extracted by template matching to the line conversion image data 36 . Next, the number of branch points 38 and branch lengths in the line image data 35 were calculated from the line conversion image data 36 .

図8に例示する分岐長さとその頻度とを示すグラフ図は、5枚の画像データ30から得られた分岐点38の数および分岐長さに基づいて作成されたものである。図8のデータから分岐長さの中央値を算出すれば、架橋状態を評価する評価指標として用いることができる。 A graph showing branch lengths and their frequencies illustrated in FIG. If the median branch length is calculated from the data in FIG. 8, it can be used as an evaluation index for evaluating the crosslinked state.

図9は異なる架橋ゴムを複数用意して、実施例と同様の方法で得られた分岐長さの中央値と、公知の測定方法(平衡膨潤法)によって把握される架橋密度とに基づいて作成されたものである。図中の黒点は、用意したそれぞれの架橋ゴムの架橋密度と分岐長さの中央値の該当位置にプロットしたものである。このプロットした黒点群を直線に近似した直線が分岐長さの中央値と架橋密度との相関関係を示す。図9に示すように公知の測定方法によって把握される架橋密度と分岐長さの中央値とには高い相関があることが分かる。 FIG. 9 is prepared based on the median value of the branch length obtained by preparing a plurality of different crosslinked rubbers in the same manner as in the example, and the crosslink density determined by a known measurement method (equilibrium swelling method). It is what was done. The black dots in the figure are plotted at corresponding positions of the crosslink density and the median value of the branch length of each prepared crosslinked rubber. A straight line approximating the plotted group of black dots indicates the correlation between the median branch length and the crosslink density. As shown in FIG. 9, it can be seen that there is a high correlation between the crosslink density and the median value of the branch length as determined by a known measurement method.

1 評価システム
2 透過型電子顕微鏡
3 演算装置
10 評価プログラム
20 超薄切片
30 画像データ
31 暗部
32 明部
35 線画像データ
37 分岐終端
38 分岐点
1 Evaluation System 2 Transmission Electron Microscope 3 Arithmetic Device 10 Evaluation Program 20 Ultrathin Section 30 Image Data 31 Dark Section 32 Bright Section 35 Line Image Data 37 Branch End 38 Branch Point

Claims (6)

膨潤させた網目構造が固定化した架橋ゴムの超薄切片の画像データを透過型電子顕微鏡により取得し、取得した前記画像データを用いる架橋ゴムの架橋状態の評価方法において、
前記画像データを演算装置によりデータ処理することにより、前記画像データにおける前記網目構造を構成する分子鎖が特定されて表示される線画像データを取得し、この線画像データの前記分子鎖での分岐点とこの分岐点から分岐終端までの分岐長さを算出し、算出した前記分岐点の数および前記分岐長さに基づいて架橋状態を評価することを特徴とする架橋ゴムの架橋状態の評価方法。
Image data of an ultra-thin section of the crosslinked rubber in which the swollen network structure is fixed is acquired by a transmission electron microscope, and the method for evaluating the crosslinked state of the crosslinked rubber using the acquired image data includes:
Acquiring line image data in which the molecular chains forming the network structure in the image data are specified and displayed by processing the image data by an arithmetic device, and branching the line image data at the molecular chains A method for evaluating the crosslinked state of a crosslinked rubber, comprising calculating a point and a branch length from the branch point to the end of the branch, and evaluating the crosslinked state based on the calculated number of branch points and the branch length. .
算出した前記分岐点の数および前記分岐長さに基づいて、前記分岐長さの中央値を算出し、架橋状態を評価する指標として前記中央値を用いる請求項1に記載の架橋ゴムの架橋状態の評価方法。 The crosslinked state of the crosslinked rubber according to claim 1, wherein the median value of the branch length is calculated based on the calculated number of branch points and the branch length, and the median value is used as an index for evaluating the crosslinked state. evaluation method. 算出した前記分岐点の数および前記分岐長さに基づいて、前記分岐長さの分散状態を表す分散指標を算出し、架橋状態を評価する指標として前記分散指標を用いる請求項1または2に記載の架橋ゴムの架橋状態の評価方法。 3. The method according to claim 1, wherein, based on the calculated number of branch points and the calculated branch lengths, a dispersion index representing the dispersion state of the branch lengths is calculated, and the dispersion index is used as an index for evaluating the crosslinked state. A method for evaluating the crosslinked state of the crosslinked rubber. 算出した前記分岐点の数および前記分岐長さと、前記架橋ゴムの架橋密度との相関関係を取得しておき、評価対象の架橋ゴムを用いて算出した前記分岐点の数および前記分岐長さと、予め把握している前記相関関係とを用いて、前記評価対象の架橋ゴムの架橋密度を推定する請求項1~3のいずれか1項に記載の架橋ゴムの架橋状態の評価方法。 A correlation between the calculated number of branch points and the branch length and the cross-linking density of the cross-linked rubber is obtained, and the number of branch points and the branch length calculated using the cross-linked rubber to be evaluated, The method for evaluating the crosslinked state of the crosslinked rubber according to any one of claims 1 to 3, wherein the crosslinked density of the crosslinked rubber to be evaluated is estimated using the previously grasped correlation. 膨潤させた網目構造が固定化した架橋ゴムの超薄切片の画像データを取得する透過型電子顕微鏡と、この透過型電子顕微鏡が取得した前記画像データを用いて架橋ゴムの架橋状態を評価する演算装置とを備える架橋ゴムの架橋状態の評価システムにおいて、
前記演算装置は、前記画像データにおける前記網目構造を構成する分子鎖が特定されて表示される線画像データを取得するデータ処理と、前記線画像データの前記分子鎖での分岐点とこの分岐点から分岐終端までの分岐長さを算出するデータ処理と、算出した前記分岐点の数および前記分岐長さに基づいて架橋状態を評価するデータ処理とを行う構成であることを特徴とする架橋ゴムの架橋状態の評価システム。
A transmission electron microscope that acquires image data of an ultra-thin section of crosslinked rubber in which the swollen network structure is fixed, and an operation that evaluates the crosslinked state of the crosslinked rubber using the image data acquired by this transmission electron microscope. In a system for evaluating the crosslinked state of a crosslinked rubber comprising a device,
The arithmetic unit performs data processing for acquiring line image data in which the molecular chains forming the network structure in the image data are specified and displayed, branch points in the molecular chains of the line image data, and branch points at the branch points. A crosslinked rubber characterized by performing data processing for calculating the branch length from to the branch end and data processing for evaluating the crosslinked state based on the calculated number of branch points and the branch length. Evaluation system for cross-linking state.
透過型電子顕微鏡により取得された、膨潤させた網目構造が固定化した架橋ゴムの超薄切片の画像データが入力された演算装置に架橋ゴムの架橋状態を評価させる架橋ゴムの架橋状態の評価プログラムにおいて、
前記演算装置に、前記画像データにおける前記網目構造を構成する分子鎖が特定されて表示される線画像データを取得させる手順と、前記線画像データの前記分子鎖での分岐点とこの分岐点から分岐終端までの分岐長さを算出させる手順と、算出させた前記分岐点の数および前記分岐長さに基づいて架橋状態を評価する手順とを、実行させることを特徴とする架橋ゴムの架橋状態の評価プログラム。
A program for evaluating the cross-linked state of cross-linked rubber, which evaluates the cross-linked state of cross-linked rubber in an arithmetic device to which image data of an ultra-thin section of cross-linked rubber with a swollen network structure fixed obtained by a transmission electron microscope is input. in
a procedure for causing the arithmetic unit to acquire line image data in which the molecular chains forming the network structure in the image data are identified and displayed; branching points in the molecular chains of the line image data; A crosslinked state of a crosslinked rubber characterized by executing a procedure of calculating a branch length to a branch end and a procedure of evaluating a crosslinked state based on the calculated number of branch points and the branch length. evaluation program.
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