JP6435947B2 - Filler impregnation rate evaluation method, filler impregnation rate evaluation apparatus, and computer program - Google Patents
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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。 The present invention relates to a filler impregnation rate evaluation method, a filler impregnation rate evaluation apparatus, and a computer program.
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。 An insulating substrate of an electronic device may include a woven fabric impregnated with a resin composition. Furthermore, a filler may be added to the resin composition in order to improve functions such as insulation.
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。 Patent Document 1 describes a wiring board having a fiber layer made of glass fiber and resin, and a resin layer not containing glass fiber, and is desirable for inorganic insulating particles in the resin layer in relation to thermal expansion coefficient, Young's modulus, and the like. The content is described. Then, as a method for measuring the content of the inorganic insulating particles in the resin layer, it is observed with a field emission electron microscope, the area ratio of the inorganic insulating particles to the resin layer is measured, and the average value is calculated to calculate the content. It is described that it is considered.
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。 Patent Document 1 describes that inorganic insulating particles may be included between the glass fibers of the fiber layer.
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。 As a result of extensive studies by the inventor, it has been clarified that the performance of the insulating substrate or the like is affected not only by the filler in the region not including the fiber but also by the amount and distribution of the filler entering between the fibers. Therefore, it was found that quantitative evaluation including the filler that has entered between the fibers is important for further performance improvement of the wiring board and the like.
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。 However, in the method of Patent Document 1, it has been difficult to measure the content of the inorganic insulating particles in the fiber layer in which the inorganic insulating particles have entered between the glass fibers as described above.
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。 In the cross-sectional image of the woven fabric impregnated with the resin composition, complicated contrast due to the structure of the fiber appears. Therefore, it is difficult to simply distinguish between the filler and the resin material, and the evaluation of the filler impregnation rate in the woven fabric has not been easy.
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。 The present invention provides an evaluation method that enables quantitative evaluation of the filler impregnation rate.
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断面画像のうち、前記樹脂組成物が占める領域を含浸可能領域として抽出する抽出工程と、
前記含浸可能領域を二値化して二値化データを生成する二値化工程と、
前記二値化データに基づいてフィラー含侵率を算出する含浸率算出工程とをこの順に含む、フィラーの含浸率の評価方法
が提供される。
According to the present invention,
In a woven fabric impregnated with a resin composition containing a resin material and a filler, an evaluation method of the impregnation rate of the filler,
The woven fabric is composed of a plurality of yarns each composed of a plurality of fibers,
An extraction step of extracting a region occupied by the resin composition as an impregnable region from a cross-sectional image of the woven fabric impregnated with the resin composition;
A binarization step of binarizing the impregnable region to generate binarized data;
A method for evaluating the impregnation rate of the filler is provided, which includes an impregnation rate calculating step of calculating a filler impregnation rate based on the binarized data in this order.
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断面画像のうち、前記樹脂組成物が占める領域を含浸可能領域として抽出する抽出部と、
前記含浸可能領域を二値化して二値化データを生成する二値化部と、
前記二値化データに基づいてフィラー含侵率を算出する算出部とを備える、フィラーの含浸率の評価装置
が提供される。
According to the present invention,
In a woven fabric impregnated with a resin composition containing a resin material and a filler, an evaluation apparatus for the impregnation rate of the filler,
The woven fabric is composed of a plurality of yarns each composed of a plurality of fibers,
Of the cross-sectional image of the woven fabric impregnated with the resin composition, an extraction unit that extracts an area occupied by the resin composition as an impregnable area;
A binarization unit that binarizes the impregnable region to generate binarized data;
A filler impregnation rate evaluation apparatus is provided, comprising: a calculation unit that calculates a filler impregnation rate based on the binarized data.
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断面画像のうち、前記樹脂組成物が占める領域を含浸可能領域として抽出する抽出手段、
前記含浸可能領域を二値化して二値化データを生成する二値化手段、および
前記二値化データに基づいてフィラー含侵率を算出する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。
According to the present invention,
A computer program for realizing an evaluation device for the impregnation rate of the filler in a woven fabric impregnated with a resin composition containing a resin material and a filler,
The woven fabric is composed of a plurality of yarns each composed of a plurality of fibers,
Computer
Extraction means for extracting the area occupied by the resin composition from the cross-sectional image of the woven fabric impregnated with the resin composition as an impregnable area,
There is provided a computer program for functioning as a binarizing means for binarizing the impregnable region to generate binarized data, and a calculating means for calculating a filler impregnation rate based on the binarized data. The
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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the evaluation method which enables the quantitative evaluation of the impregnation rate of a filler can be provided.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
なお、以下に示す説明において、評価装置の記憶部、抽出部、二値化部、および算出部は、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。評価装置の記憶部、抽出部、二値化部、および算出部は、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。 In the following description, the storage unit, the extraction unit, the binarization unit, and the calculation unit of the evaluation apparatus indicate functional unit blocks, not hardware configuration. The storage unit, the extraction unit, the binarization unit, and the calculation unit of the evaluation apparatus include a CPU, a memory, a program that realizes the components of the figure loaded in the memory, a hard disk that stores the program, and the like. It is realized by any combination of hardware and software, centering on storage media and network connection interfaces. There are various modifications of the implementation method and apparatus.
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。
本実施形態に係るフィラーの含浸率の評価方法は、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。本実施形態に係る評価方法は、抽出工程Ｓ１０、二値化工程Ｓ２０、および含浸率算出工程Ｓ３０をこの順に含む。抽出工程Ｓ１０では、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０の断面画像のうち、樹脂組成物１０が占める領域を含浸可能領域として抽出する。二値化工程Ｓ２０では、含浸可能領域を二値化して二値化データを生成する。含浸率算出工程Ｓ３０では、二値化データに基づいてフィラー含侵率を算出する。以下に詳細に説明する。
FIG. 1 is a flow of a method for evaluating a filler impregnation rate according to the present embodiment. Moreover, FIG. 2 is a figure which shows the structure of the woven fabric 20 which impregnated the resin composition 10 which concerns on this embodiment.
The filler impregnation rate evaluation method according to the present embodiment is a filler impregnation rate evaluation method in a woven fabric 20 impregnated with a resin composition 10 containing a resin material and a filler. The woven fabric 20 is composed of a plurality of yarns 220 each composed of a plurality of fibers 240. The evaluation method according to the present embodiment includes an extraction step S10, a binarization step S20, and an impregnation rate calculation step S30 in this order. In extraction process S10, the area | region which the resin composition 10 occupies among the cross-sectional images of the woven fabric 20 impregnated with the resin composition 10 is extracted as an impregnable area. In the binarization step S20, the impregnable region is binarized to generate binarized data. In the impregnation rate calculation step S30, the filler impregnation rate is calculated based on the binarized data. This will be described in detail below.
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レプリ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。
The woven fabric 20 impregnated with the resin composition 10 will be described in detail with reference to FIG.
The woven fabric 20 impregnated with the resin composition 10 may be a prepreg such as a glass cloth reinforced prepreg or an insulating substrate. In the woven fabric 20 impregnated with the resin composition 10, the resin composition 10 may be in a semi-cured state or in a completely cured state. The woven fabric 20 impregnated with the resin composition 10 may be a single member or may be included as a part of a wiring board or the like.
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。 In the following description, in order to simplify the description, the positional relationship (vertical relationship or the like) of each component in the woven fabric 20 may be described as the relationship shown in each drawing. However, the positional relationship in this description is irrelevant to the positional relationship during use or manufacture of the woven fabric 20 impregnated with the resin composition 10.
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、縦糸のヤーン２２２と緯糸のヤーン２２４とに分けられる。織布２０では、複数の縦糸のヤーン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、縦糸のヤーン２２２が緯糸のヤーン２２４の上にある領域と、緯糸のヤーン２２４が縦糸のヤーン２２２の上にある領域とがある。 The woven fabric 20 is composed of a plurality of yarns 220 each composed of a plurality of fibers 240. The plurality of yarns 220 are divided into warp yarns 222 and weft yarns 224. In the woven fabric 20, a plurality of warp yarns 222 and a plurality of weft yarns 224 are woven approximately orthogonal to each other to form a cloth shape. The woven fabric 20 has a region where the warp yarn 222 is above the weft yarn 224 and a region where the weft yarn 224 is above the warp yarn 222.
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。 The yarn 220 is a bundle of a plurality of fibers 240. The number of fibers 240 included in each yarn is, for example, 20 or more and 700 or less. In each yarn 220, the plurality of fibers 240 may be approximately parallel to each other or twisted. In the woven fabric 20, each yarn 220 is flattened as shown in the figure, and the cross section has a leaf shape. In the cross section perpendicular to the length direction of each yarn 220 in the woven fabric 20, the width of the yarn 220 in the in-plane direction of the woven fabric 20 is, for example, 200 μm or more and 1000 μm or less. On the other hand, in the cross section, the height in the thickness direction of the woven fabric 20 of the yarn 220 is, for example, 20 μm or more and 300 μm or less.
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。 The fibers 240 are not particularly limited, but include glass fibers or inorganic fibers containing inorganic compounds other than glass, aromatic polyamideimide resins, polyamide resins, aromatic polyester resins, polyester resins, polyimide resins, fluororesins, and the like. Examples thereof include organic fibers as a main component. From the viewpoint of easy masking of the fiber region described later, the cross-sectional shape of the fiber 240 is preferably circular. Although the diameter of the fiber 240 is not specifically limited, For example, they are 2 micrometers or more and 15 micrometers or less.
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。 For example, a method of immersing the woven fabric 20 in the resin varnish of the resin composition 10, a method of applying the resin composition 10 to the woven fabric 20 with various coaters, or a method of spraying the resin composition 10 on the woven fabric 20 by spraying, vacuum filtration The woven fabric 20 is impregnated with the resin composition 10 by a method or the like. The resin composition 10 penetrates into the yarn 220 and between the plurality of yarns 220. The resin composition 10 is also present above and below the yarn 220 and covers the yarn 220.
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。 The resin composition 10 contains a resin material and a filler. Although it does not specifically limit as a resin material, For example, what has a thermosetting resin as a main component is mentioned. Specific thermosetting resins include, for example, phenol resins, epoxy resins, resins having a triazine ring, unsaturated polyester resins, bismaleimide resins, polyurethane resins, diallyl phthalate resins, silicone resins, resins having a benzoxazine ring, and cyanates. Examples thereof include resins, polyimide resins, polyamideimide resins, benzocyclobutene resins, and the like.
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。 Examples of the filler include, but are not limited to, silicates such as talc, fired clay, unfired clay, mica, and glass, oxides such as titanium oxide, alumina, silica, and fused silica, calcium carbonate, magnesium carbonate, and hydrotalc. Carbonate of sites, hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, sulfates or sulfites such as barium sulfate, calcium sulfate, calcium sulfite, zinc borate, barium metaborate, aluminum borate And borate salts such as calcium borate and sodium borate, nitrides such as aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride and carbon nitride, titanates such as strontium titanate and barium titanate.
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。 Although the shape of a filler is not specifically limited, For example, spherical shape, scale shape, rod shape, fiber shape, etc. are mentioned. Moreover, when a filler is spherical, the average particle diameter is not specifically limited, For example, they are 0.01 micrometer or more and 5.0 micrometers or less.
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。 In addition, the resin composition 10 includes a curing agent, a curing accelerator, a thermoplastic resin, an organic filler, a coupling agent, a pigment, a dye, an antifoaming agent, a leveling agent, an ultraviolet absorber, a foaming agent, an antioxidant, Additives such as flame retardants and ion scavengers may be blended.
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、樹脂組成物１０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、含浸可能領域を抽出する本評価方法により定量評価が可能となる。 When the filler and the fiber 240 are made of the same material, the evaluation method according to the present embodiment is more effective. The same kind of material means that the main components are composed of the same constituent elements. The plurality of materials that are the same type of material include, for example, a plurality of materials having the same main components and different additives and impurities, a plurality of materials having the same composition with different crystal structures or molecular structures, and different types. A plurality of resins and the like are included. Although the case where the filler and the fiber 240 are made of the same kind of material is not particularly limited, for example, the case where the filler is made of silica and the fiber 240 is a glass fiber can be mentioned. Moreover, when the resin composition 10 and the fiber 240 are made of the same kind of material, for example, when the fiber 240 is an organic fiber made of resin, the evaluation method according to the present embodiment is more effective. In a cross-sectional image, it is difficult to obtain a contrast between a plurality of members of the same kind of material, and it is more difficult to obtain a filler impregnation rate from a simple luminance value histogram of the image. Quantitative evaluation is possible by this evaluation method to be extracted.
なお、フィラーおよび繊維２４０の断面形状が互いに類似している場合には、後に述べる繊維領域のマスキング容易性の観点から、それらの大きさが互いに異なることが好ましい。 In addition, when the cross-sectional shapes of the filler and the fiber 240 are similar to each other, it is preferable that their sizes are different from each other from the viewpoint of easy masking of the fiber region described later.
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は抽出部４１０、二値化部４２０、および算出部４３０を備える。抽出部４１０は、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０の断面画像のうち、樹脂組成物１０が占める領域を含浸可能領域として抽出する。二値化部４２０は、含浸可能領域を二値化して、二値化データを生成する。算出部４３０は、二値化データに基づいてフィラー含侵率を算出する。以下に詳しく説明する。
The filler impregnation rate evaluation method and evaluation device 40 according to this embodiment will be described below.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the filler impregnation rate evaluation apparatus 40 according to the present embodiment. The evaluation device 40 according to the present embodiment is an evaluation device for the impregnation rate of the filler in the woven fabric 20 impregnated with the resin composition 10 containing a resin material and a filler. The evaluation device 40 includes an extraction unit 410, a binarization unit 420, and a calculation unit 430. The extraction part 410 extracts the area | region which the resin composition 10 occupies among the cross-sectional images of the woven fabric 20 impregnated with the resin composition 10 as an impregnable area | region. The binarization unit 420 binarizes the impregnable region and generates binarized data. The calculation unit 430 calculates a filler impregnation rate based on the binarized data. This will be described in detail below.
評価装置４０は、記憶部４００をさらに備える。抽出部４１０は、樹脂組成物１０を含浸させた織布２０の断面画像を記憶部４００から取得する。抽出部４１０は、取得した断面画像のうち、樹脂組成物１０が占める領域を含浸可能領域として抽出した含浸可能領域抽出画像を生成する。二値化部４２０は、抽出部４１０から、含浸可能領域抽出画像を取得し、含浸可能領域の輝度を二値化した二値化画像を生成する。算出部４３０は、二値化部４２０から二値化画像を取得し、二値化画像の各輝度が占める領域の面積に基づいて、フィラー含浸率を算出する。断面画像、及び各構成要素の詳細について、以下に説明する。 The evaluation device 40 further includes a storage unit 400. The extraction unit 410 acquires a cross-sectional image of the woven fabric 20 impregnated with the resin composition 10 from the storage unit 400. The extraction unit 410 generates an impregnable region extraction image in which the region occupied by the resin composition 10 is extracted as an impregnable region in the acquired cross-sectional image. The binarization unit 420 acquires the impregnable region extraction image from the extraction unit 410 and generates a binarized image in which the luminance of the impregnable region is binarized. The calculation unit 430 acquires the binarized image from the binarization unit 420 and calculates the filler impregnation rate based on the area of the region occupied by each luminance of the binarized image. The cross-sectional image and details of each component will be described below.
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。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional image of the woven fabric 20 impregnated with the resin composition 10. This figure corresponds to a cross-sectional image of a region 90 indicated by a broken line in FIG.
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に記憶させておくことができる。抽出部４１０は、記憶された断面画像を読み出して取得する。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、抽出部４１０に直接入力する様にしても良い。 The storage unit 400 stores a cross-sectional image of the woven fabric 20 impregnated with the resin composition 10. For example, the cross-sectional image can be prepared by cutting the woven fabric 20 impregnated with the resin composition 10 and photographing the exposed cross-section with an electron microscope, and can be stored in the storage unit 400. The extraction unit 410 reads and acquires the stored cross-sectional image. Note that a cross-sectional image taken with an electron microscope may be directly input to the extraction unit 410 from an input unit (not shown).
図４の断面画像は、縦糸のヤーン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。 The cross-sectional image in FIG. 4 is an image obtained by photographing a cross section perpendicular to the length direction of the warp yarn 222 with an electron microscope. The cross-sectional image includes at least a target region that is a target for measuring the filler impregnation rate, and the size of the region indicated by the cross-sectional image is, for example, 600 μm × 400 μm. In order to improve the accuracy of evaluation, the cross-sectional image is preferably an image with a magnification as high as possible.
本図の断面画像は、１つの縦糸のヤーン２２２を含んでいる。当該断面画像において、縦糸のヤーン２２２の断面は破線で示したような木の葉型をしており、縦糸のヤーン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。また、縦糸のヤーン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が占める領域は縦糸のヤーン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、輝度に違いがある。 The cross-sectional image in this figure includes one warp yarn 222. In the cross-sectional image, the cross section of the warp yarn 222 has a leaf shape as indicated by a broken line, and a circular cross section of the plurality of fibers 240 can be seen in the inner region of the warp yarn 222. Further, a weft yarn 224 appears in a band shape above the warp yarn 222. Since the weft yarn 224 is not perpendicular to the cross-sectional image in the length direction, the cross section of the fiber 240 contained in the weft yarn 224 is elliptical. The resin composition 10 is filled between the fibers 240 and above and below the yarn 220. The cross-sectional image of this figure consists of a region occupied by the resin composition 10 and a region occupied by the fibers 240. Furthermore, the region occupied by the resin composition 10 includes a region occupied by the resin material and a region occupied by the filler. The region occupied by the fibers 240 includes a region occupied by the fibers 240 of the warp yarn 222 and a region occupied by the fibers 240 of the weft yarn 224. In this figure, the fiber 240 is made of glass fiber and the filler is made of silica, which are the same kind of material. Therefore, the cross section of the fiber 240 and the area occupied by the filler contained in the resin composition 10 are close to each other in luminance. On the other hand, since the resin material, the fiber 240, and the filler are different materials, there is a difference in luminance.
抽出部４１０は、取得した断面画像から含浸可能領域抽出画像を生成する（抽出工程Ｓ１０）。本実施形態では、１つの縦糸のヤーン２２２内の領域を対象領域としてフィラー含浸率を評価する例について説明する。すなわち、断面画像において縦糸のヤーン２２２の木の葉型の輪郭の内側を対象領域とする例である。 The extraction unit 410 generates an impregnable region extraction image from the acquired cross-sectional image (extraction step S10). In the present embodiment, an example will be described in which the filler impregnation rate is evaluated using the region in one warp yarn 222 as the target region. That is, in the cross-sectional image, the inside of the leaf-shaped outline of the warp yarn 222 is the target region.
図５は、本実施形態に係る抽出工程Ｓ１０のフローである。
本実施形態に係る評価方法では、抽出工程Ｓ１０は、断面画像のうち、複数の繊維２４０が占める領域である繊維領域をマスキングする繊維領域マスキング工程Ｓ１２を含む。また、抽出工程Ｓ１０は、繊維領域マスキング工程Ｓ１２の後に、縦糸のヤーン２２２の外部領域をマスキングする外部領域マスキング工程Ｓ１４をさらに含む。
FIG. 5 is a flow of the extraction step S10 according to the present embodiment.
In the evaluation method according to the present embodiment, the extraction step S10 includes a fiber region masking step S12 that masks the fiber region that is the region occupied by the plurality of fibers 240 in the cross-sectional image. The extraction step S10 further includes an external region masking step S14 for masking the external region of the warp yarn 222 after the fiber region masking step S12.
図６は、抽出工程Ｓ１０を説明するための図である。詳しくは、図６（ａ）は断面画像の例を示す図であり、図６（ｂ）は繊維領域をマスキングした画像の例を示す図であり、図６（ｃ）は繊維領域およびヤーン２２０の外部領域をマスキングした画像の例を示す図である。以下において、マスキングした領域は画像内で黒く塗りつぶされている。繊維領域およびヤーン２２０の外部領域をマスキングした図６（ｃ）が、含浸可能領域抽出画像に相当する。 FIG. 6 is a diagram for explaining the extraction step S10. Specifically, FIG. 6A is a diagram illustrating an example of a cross-sectional image, FIG. 6B is a diagram illustrating an example of an image in which a fiber region is masked, and FIG. 6C is a diagram illustrating a fiber region and a yarn 220. It is a figure which shows the example of the image which masked the external area | region. In the following, the masked area is painted black in the image. FIG. 6C in which the fiber region and the outer region of the yarn 220 are masked corresponds to the impregnable region extraction image.
繊維領域マスキング工程Ｓ１２について以下に説明する。ヤーン２２０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、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。 The fiber region masking step S12 will be described below. When the cross-sectional shape of the fiber 240 in the yarn 220 is circular and the diameter thereof is approximately uniform, the cross-sectional image of the cross-section orthogonal to the length direction of the fiber 240 is within a reference range based on the diameter of the known fiber 240. Can be recognized as a region occupied by the fibers 240.
本実施形態において、断面画像には、縦糸のヤーン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Ｓ１２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、縦糸のヤーン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。 In the present embodiment, the cross-sectional image includes a cross section orthogonal to the length direction of the fibers 240 constituting the warp yarn 222, and in the fiber region masking step S12, a circle having a diameter within the reference range is used as the fiber region. Mask. By using such a method, the fibers 240 constituting the weft yarn 224 are not masked because they do not form a circle in the cross-sectional image, and only the fibers 240 of the warp yarn 222 can be selectively masked.
記憶部４００には、繊維領域マスキング工程Ｓ１２に用いる基準範囲が記憶されている。抽出部４１０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抽出部４１０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ｄａ×０．９以上ｄａ×１．１以下で表される範囲である。ここで、ｄａ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。 The storage unit 400 stores a reference range used for the fiber region masking step S12. The extraction unit 410 acquires a reference range from the storage unit 400. Or you may make it the extraction part 410 acquire the reference | standard range which the user input into the input part which is not shown in figure. The reference range of the fiber 240 is a range represented by, for example, d a × 0.9 or more and d a × 1.1 or less. Here, d a is the woven fabric 20 of a subject, the average value of the diameters of the fibers 240. The average value of the diameters of the fibers 240 may be, for example, a value obtained from a cross-sectional image or a value based on a data sheet such as the woven fabric 20. The reference range is not limited to this, and the reference range may be appropriately determined and input according to the state of the fibers 240 displayed in the cross-sectional image, the required masking accuracy, and the like.
また、抽出部４１０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Ｌｂと面積Ｓｂを算出し、４πＳｂ／Ｌｂ 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に記憶された値を抽出部４１０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抽出部４１０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。 Further, the extraction unit 410 extracts luminance inflection points as the boundary lines of the constituent elements in the acquired cross-sectional image. Then, to calculate the perimeter L b and the area S b of figure boundary constitutes forms a closed curve, when circularity represented by 4πS b / L b 2 is equal to or larger than the reference value, and a circle that figure judge. Next, of the figures determined to be circles, a circle whose diameter is within the reference range is determined as the outline of the fiber 240, and the inside of the circle is masked as a fiber region. Here, the circularity reference value may be acquired by the extraction unit 410 reading and acquiring the value stored in the storage unit 400, or the extraction unit 410 may input the reference value input by the user to an input unit (not shown). You may make it acquire. The reference value of circularity is 0.9, for example.
なお、本実施形態に係る繊維領域マスキング工程Ｓ１２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Ｓ１２を行うことができる。 In the fiber region masking step S12 according to the present embodiment, the example in which the cross-sectional shape of the fiber 240 is circular has been described. However, the present invention is not limited to this, and the fiber region is determined using a known image recognition method according to the cross-sectional shape. Masking step S12 can be performed.
次に、外部領域マスキング工程Ｓ１４について説明する。外部領域マスキング工程Ｓ１４では、繊維領域マスキング工程Ｓ１２でマスキングした繊維領域を膨脹収縮処理する。 Next, the external region masking step S14 will be described. In the external region masking step S14, the fiber region masked in the fiber region masking step S12 is subjected to an expansion / contraction process.
図７は、本実施形態に係る外部領域マスキング工程Ｓ１４を説明するための図である。詳しくは、図７（ａ）は繊維領域をマスキングした画像の例を示す図であり、図７（ｂ）は繊維領域を膨脹収縮処理した後の画像の例を示す図であり、図７（ｃ）はヤーン２２０の外部領域をマスキングした画像の例を示す図である。 FIG. 7 is a view for explaining the external region masking step S14 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 7A is a diagram illustrating an example of an image in which a fiber region is masked, and FIG. 7B is a diagram illustrating an example of an image after the fiber region is expanded and contracted. c) is a diagram showing an example of an image obtained by masking the outer region of the yarn 220. FIG.
図７（ａ）では、縦糸のヤーン２２２を構成する繊維２４０の繊維領域が複数の円でマスキングされている。また、マスキングされた繊維領域が、およそ縦糸のヤーン２２２の木の葉型の領域内に高い密度で位置している。ここで、繊維領域を膨脹収縮処理（クロージング処理）することによって、図７（ｂ）の様に繊維領域間の隙間を埋め、得られた図形の輪郭を、ヤーンの外部と内部の境界線として抽出することができる。次いで、図７（ｃ）のように、当該境界線の外部をヤーンの外部領域としてマスキングする。 In FIG. 7A, the fiber region of the fiber 240 constituting the warp yarn 222 is masked with a plurality of circles. Also, the masked fiber region is located at a high density in the leaf-shaped region of the warp yarn 222 tree. Here, by expanding and contracting the fiber region (closing process), the gap between the fiber regions is filled as shown in FIG. 7 (b), and the contour of the figure obtained is used as the boundary line between the outside and inside of the yarn. Can be extracted. Next, as shown in FIG. 7C, the outside of the boundary line is masked as an outside area of the yarn.
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Ｓ１４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、精度良く縦糸のヤーン２２２の外部領域をマスキングできる。 In the expansion / contraction treatment, specifically, the fiber region is expanded N times and contracted N times. The value of N is not particularly limited, but is 5, for example. By using the expansion / contraction process in the external region masking step S14, the external region of the warp yarn 222 can be accurately masked without depending on the degree of variation in the diameter, position, density, and the like of the fibers 240.
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縦糸のヤーン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。 In the external region masking step S14, instead of the method using the expansion / contraction process, a method of connecting the center points of the fibers 240 in the outer shell, or the warp yarn 222 based on the fiber region using an energy minimization function. This can be performed using a method for detecting an outline (snake method).
上記の様に繊維領域マスキング工程Ｓ１２および外部領域マスキング工程Ｓ１４を行うことにより、断面画像から樹脂組成物１０が占める領域を含浸可能領域として抽出した含浸可能領域抽出画像を生成することができる。 By performing the fiber region masking step S12 and the external region masking step S14 as described above, an impregnable region extraction image in which the region occupied by the resin composition 10 is extracted from the cross-sectional image as the impregnable region can be generated.
二値化部４２０は、抽出部４１０から含浸可能領域抽出画像を取得する。二値化部４２０では、含浸可能領域抽出画像の含浸可能領域を二値化する二値化工程Ｓ２０を行い、二値化データを生成する。二値化データは例えば、第１の輝度と第２の輝度とで表された二値化画像である。 The binarization unit 420 acquires an impregnable region extraction image from the extraction unit 410. The binarization unit 420 performs a binarization step S20 that binarizes the impregnable region of the impregnable region extraction image to generate binarized data. The binarized data is, for example, a binarized image represented by first luminance and second luminance.
図８は、含浸可能領域抽出画像の例の一部を拡大した図である。本図の内、黒い円形２４２がマスキングされた繊維領域であり、それ以外が含浸可能領域である。含浸可能領域は、樹脂組成物１０が占める部分であり、フィラー１２０が占める領域と、樹脂材料１４０が占める領域とからなる。フィラー１２０と樹脂材料１４０との間には、その材質等に依存する輝度のコントラストが生じている。二値化工程Ｓ２０では、含浸可能領域を、フィラー１２０が占める領域と樹脂材料１４０が占める領域とに二値化する。 FIG. 8 is an enlarged view of a part of an example of an impregnable region extraction image. In this figure, the black circle 242 is the masked fiber region, and the other is the impregnable region. The impregnable region is a portion occupied by the resin composition 10 and includes a region occupied by the filler 120 and a region occupied by the resin material 140. Between the filler 120 and the resin material 140, a brightness contrast depending on the material or the like is generated. In the binarization step S20, the impregnable region is binarized into a region occupied by the filler 120 and a region occupied by the resin material 140.
図９は、含浸可能領域抽出画像の輝度値ヒストグラムである。ヒストグラムには、２つのピークが確認でき、それぞれ樹脂材料１４０が占める領域とフィラー１２０が占める領域の輝度ピークに相当する。繊維領域および縦糸のヤーン２２２の外部領域はマスキングされているため、本ヒストグラムの樹脂材料１４０およびフィラー１２０のピークには影響しない。 FIG. 9 is a luminance value histogram of the impregnable region extraction image. In the histogram, two peaks can be confirmed, which correspond to the luminance peaks of the region occupied by the resin material 140 and the region occupied by the filler 120, respectively. Since the fiber region and the outer region of the warp yarn 222 are masked, the peaks of the resin material 140 and the filler 120 in this histogram are not affected.
二値化工程Ｓ２０では、ヒストグラムに基づき、モード法を用いて二値化する。具体的には、二つのピーク間の極小値を閾値とする。そして、含浸可能領域抽出画像の内、閾値よりも輝度の低い領域を第１の輝度とし、閾値よりも輝度の高い領域を第２の輝度として二値化画像を生成する。無機物であるフィラー１２０と有機物である樹脂材料１４０とでは、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。なお、二値化工程Ｓ２０では、モード法に限定されず、判別分析法を用いて二値化しても良い。 In the binarization step S20, binarization is performed using the mode method based on the histogram. Specifically, a minimum value between two peaks is set as a threshold value. Then, a binarized image is generated with a region having a luminance lower than the threshold as the first luminance and a region having a luminance higher than the threshold as the second luminance in the impregnable region extraction image. Since the filler 120 which is an inorganic substance and the resin material 140 which is an organic substance have a clear bimodality, it can be easily binarized using a mode method. The binarization step S20 is not limited to the mode method, and binarization may be performed using a discriminant analysis method.
算出部４３０は、二値化部４２０から、生成された二値化データを取得し、含浸率算出工程Ｓ３０を行う。具体的には、算出部４３０では、二値化画像のうち、第２の輝度が占める領域の面積をフィラーが占める領域の面積ＳＦとして算出し、第１および第２の輝度が占める面積の和を含浸可能領域の面積Ｓｐとして算出する。さらに算出部４３０において、ＳＦ／Ｓｐ×１００（％）で表される値をフィラー含浸率として算出する。 The calculation unit 430 acquires the generated binarization data from the binarization unit 420 and performs the impregnation rate calculation step S30. Specifically, the calculating unit 430, of the binary image, the area of the region where the second luminance occupied calculated as the area S F of a region occupied by the filler, the area of the first and second luminance occupies calculating the sum as the area S p of the impregnation area. Further, the calculation unit 430 calculates a value represented by S F / S p × 100 (%) as the filler impregnation rate.
なお、フィラーの含浸率の定義は、ＳＦ／Ｓｐ×１００（％）に限定されず、たとえば、縦糸のヤーン２２２の内部領域の全面積に対するフィラー１２０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１２０が占める領域の面積であっても良い。縦糸のヤーン２２２の内部領域の全面積は、たとえば、外部領域マスキング工程Ｓ１４で縦糸のヤーン２２２の内部領域であると判定した領域の面積を求めることにより、算出できる。なお、縦糸のヤーン２２２の繊維２４０が占める領域の面積は、必要に応じて、繊維領域マスキング工程Ｓ１２でマスキングした領域の面積を求めることにより、算出できる。 The definition of the filler impregnation rate is not limited to S F / S p × 100 (%), and may be, for example, the area of the region occupied by the filler 120 with respect to the entire area of the inner region of the warp yarn 222. And the area of the area | region which the filler 120 with respect to the area of the whole cross-sectional image may be sufficient. The total area of the inner region of the warp yarn 222 can be calculated, for example, by determining the area of the region determined to be the inner region of the warp yarn 222 in the outer region masking step S14. The area of the warp yarn 222 occupied by the fibers 240 can be calculated by determining the area of the area masked in the fiber area masking step S12 as necessary.
なお、二値化工程Ｓ２０では、第１の輝度にするべき領域の面積と、第２の輝度にするべき領域の面積とが示されたヒストグラムを二値化データとして生成し、算出部４３０が取得するようにしても良い。 In the binarization step S20, a histogram indicating the area of the region to be set to the first luminance and the area of the region to be set to the second luminance is generated as binarized data, and the calculation unit 430 You may make it acquire.
なお、本実施形態では、縦糸のヤーン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。 In the present embodiment, the example of evaluating the filler impregnation rate based on the cross-sectional image perpendicular to the length direction of the warp yarn 222 has been described, but based on the cross-sectional image perpendicular to the length direction of the weft yarn 224, Similarly, the filler impregnation rate may be evaluated.
なお、本実施形態では、１つのヤーン２２０内の領域を対象領域として評価する例について説明したが、ヤーン２２０内の一部領域を対象領域としてもよい。当該一部領域の評価は、たとえば、電子顕微鏡で当該一部領域のみを含む断面画像を得て行う得ことができ、もしくは、電子顕微鏡で広い範囲の断面画像を取得した後、トリミングなどにより測定対象とする対象領域のみからなる断面画像を得て行うことができる。その場合には、外部領域マスキング工程Ｓ１４を省略することができる。たとえば、ヤーン２２０の内側と外側、中央と端部、上部と下部などのフィラー含浸率の比較等を行うことで、フィラーの分布を客観的に評価することができる。 In the present embodiment, an example in which an area in one yarn 220 is evaluated as a target area has been described, but a partial area in the yarn 220 may be set as the target area. The evaluation of the partial area can be performed by obtaining a cross-sectional image including only the partial area with an electron microscope, for example, or by measuring a wide range of cross-sectional images with an electron microscope and then performing trimming or the like. It is possible to obtain and obtain a cross-sectional image consisting only of the target region of interest. In that case, the external region masking step S14 can be omitted. For example, the filler distribution can be objectively evaluated by comparing the filler impregnation rates of the inside and outside of the yarn 220, the center and the end, and the upper and lower portions.
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。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
According to the evaluation method according to the present embodiment, it is possible to quantitatively evaluate the impregnation rate of the filler.
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評価が可能である。 Moreover, according to the evaluation method according to the present embodiment, it is possible to make an evaluation including the filler that has entered the yarn.
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。 In the woven fabric impregnated with the resin composition, the filler filling rate varies greatly depending on the condition of impregnating the filler and the prediction is difficult. Also, variations in the state of each yarn cannot be ignored. According to the evaluation method according to the embodiment of the present application, an objective and quantitative evaluation is possible for such an object, which is useful for comparative studies and the like.
また、本実施形態に係る評価方法は、自動化が可能であるため、短時間で、かつ客観的な定量評価ができる。 Moreover, since the evaluation method according to the present embodiment can be automated, objective quantitative evaluation can be performed in a short time.
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。 Also, when the fibers and fillers are the same kind of material, they can be distinguished from each other to evaluate the filler impregnation rate.
以下、本実施形態を、実施例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to examples. In addition, this embodiment is not limited to description of these Examples at all.
本実施形態に係る評価方法を用いて、織布に樹脂組成物が含浸されたプリプレグの一つのヤーン内のフィラー含浸率を評価した。当該プレプリグにおいて、織布はそれぞれが複数のガラス繊維からなる複数のヤーンにより構成されていた。樹脂組成物は球状のシリカをフィラーとして含有しており、樹脂材料およびフィラーがヤーンの繊維間に入り込んでいた。 Using the evaluation method according to the present embodiment, the filler impregnation rate in one yarn of the prepreg in which the woven fabric was impregnated with the resin composition was evaluated. In the prepreg, the woven fabric was composed of a plurality of yarns each composed of a plurality of glass fibers. The resin composition contained spherical silica as a filler, and the resin material and filler entered between the fibers of the yarn.
図１０は実施例１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂにおける評価の対象領域を示す図である。評価対象としたプレプリグは、真空濾過法において樹脂組成物を織布に含浸させたものを用いた。真空濾過法では、その原理上、含浸方向が一方向に決まっており、本図中、含浸方向を矢印で示している。領域９２は、縦糸のヤーンが緯糸のヤーンの上にある領域、すなわち含浸方向の上流側に縦糸のヤーンがある領域である。一方、領域９４は、縦糸のヤーンが緯糸のヤーンの下にある領域、すなわち含浸方向の下流側に縦糸のヤーンがある領域である。実施例１Ａおよび１Ｂでは縦糸のヤーンが緯糸のヤーンの上にある領域９２を評価対象とし、実施例２Ａおよび２Ｂでは縦糸のヤーンが緯糸のヤーンの下にある領域９４を評価対象とした。 FIG. 10 is a diagram illustrating evaluation target areas in Examples 1A, 1B, 2A, and 2B. As the prepreg to be evaluated, a prepreg impregnated with a resin composition in a vacuum filtration method was used. In the vacuum filtration method, the impregnation direction is determined in one direction on the principle, and the impregnation direction is indicated by an arrow in the figure. The region 92 is a region where the warp yarn is on the weft yarn, that is, the region where the warp yarn is on the upstream side in the impregnation direction. On the other hand, the region 94 is a region in which the warp yarn is under the weft yarn, that is, a region in which the warp yarn is on the downstream side in the impregnation direction. In Examples 1A and 1B, the region 92 in which the warp yarn was above the weft yarn was evaluated, and in Examples 2A and 2B, the region 94 in which the warp yarn was below the weft yarn was evaluated.
図１１（ａ）は、実施例１Ａおよび１Ｂで評価対象とした、領域９２の断面画像の例を示す図であり、図１１（ｂ）は、実施例２Ａおよび２Ｂで評価対象とした領域９４の断面画像の例を示す図である。実施例１Ａおよび２Ａでは、上述した本実施形態に係る評価装置を用い、縦糸のヤーンの内部領域においてＳＦ／Ｓｐ×１００（％）で表されるフィラー含浸率を算出した。また、実施例１Ｂでは、繊維領域マスキング工程を手作業で行った以外は、実施例１Ａと同様にしてフィラー含浸率を算出した。また、実施例２Ｂでは、繊維領域マスキング工程および外部領域マスキング工程を手作業で行った以外は、実施例２Ａと同様にしてフィラー含浸率を算出した。各実施例では、異なる３つの縦糸のヤーンを測定した平均値を求めた。なお、実施例１Ａと１Ｂは互いに同じ断面画像を用いて評価し、実施例２Ａと２Ｂは互いに同じ断面画像を用いて評価した。 FIG. 11A is a diagram illustrating an example of a cross-sectional image of the region 92 that is the evaluation target in Examples 1A and 1B, and FIG. 11B is a region 94 that is the evaluation target in Examples 2A and 2B. It is a figure which shows the example of these cross-sectional images. In Examples 1A and 2A, using an evaluation apparatus according to the present embodiment described above, to calculate the filler impregnation rate expressed by S F / S p × 100 ( %) in the interior region of the warp yarns. In Example 1B, the filler impregnation rate was calculated in the same manner as in Example 1A, except that the fiber region masking step was performed manually. In Example 2B, the filler impregnation rate was calculated in the same manner as in Example 2A, except that the fiber region masking step and the external region masking step were performed manually. In each example, an average value obtained by measuring three different warp yarns was obtained. Examples 1A and 1B were evaluated using the same cross-sectional image, and Examples 2A and 2B were evaluated using the same cross-sectional image.
評価の結果、フィラー含浸率の平均値として、実施例１Ａで７９％、実施例１Ｂで８５％、実施例２Ａで６８％、実施例２Ｂで７２％の値が得られた。この様に、フィラー含浸率の定量評価が可能となった。 As a result of the evaluation, the average value of the filler impregnation rate was 79% in Example 1A, 85% in Example 1B, 68% in Example 2A, and 72% in Example 2B. In this way, quantitative evaluation of the filler impregnation rate became possible.
また、実施例１Ａと実施例２Ａとの比較においても、実施例１Ｂと実施例２Ｂとの比較においても、縦糸のヤーンが緯糸のヤーンの上にある領域９２のフィラー含浸率が、縦糸のヤーンが緯糸のヤーンの下にある領域９４のフィラー含浸率よりも高いという同様の結果が得られ、実施例１Ａ、１Ｂ、２Ａ、および２Ｂのいずれの評価も結果の妥当性が確認できた。 Further, in the comparison between Example 1A and Example 2A and also in the comparison between Example 1B and Example 2B, the filler impregnation rate in the region 92 in which the warp yarn is above the weft yarn is higher than the warp yarn. A similar result was obtained that was higher than the filler impregnation rate in the region 94 under the weft yarn, and the validity of the results was confirmed in any of the evaluations of Examples 1A, 1B, 2A, and 2B.
また、本実施形態に係る評価装置を用いた実施例１Ａおよび２Ａでは、手作業で繊維領域マスキング工程を行った実施例１Ｂおよび２Ｂに比べて大幅に評価時間が短かった。 Moreover, in Examples 1A and 2A using the evaluation apparatus according to the present embodiment, the evaluation time was significantly shorter than in Examples 1B and 2B in which the fiber region masking process was performed manually.
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。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
１０ 樹脂組成物
１２０ フィラー
１４０ 樹脂材料
２０ 織布
２２０ ヤーン
２２２ 縦糸のヤーン
２２４ 緯糸のヤーン
２４０ 繊維
２４２ 円形
４０ 評価装置
４００ 記憶部
４１０ 抽出部
４２０ 二値化部
４３０ 算出部
９０，９２，９４ 領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Resin composition 120 Filler 140 Resin material 20 Woven cloth 220 Yarn 222 Warp yarn 224 Weft yarn 240 Fiber 242 Circular 40 Evaluation apparatus 400 Storage part 410 Extraction part 420 Binarization part 430 Calculation part 90,92,94 area | region
Claims (11)
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断面画像のうち、前記樹脂組成物が占める領域を含浸可能領域として抽出する抽出工程と、
前記含浸可能領域を二値化して二値化データを生成する二値化工程と、
前記二値化データに基づいてフィラー含侵率を算出する含浸率算出工程とをこの順に含む、フィラーの含浸率の評価方法。 In a woven fabric impregnated with a resin composition containing a resin material and a filler, an evaluation method of the impregnation rate of the filler,
The woven fabric is composed of a plurality of yarns each composed of a plurality of fibers,
An extraction step of extracting a region occupied by the resin composition as an impregnable region from a cross-sectional image of the woven fabric impregnated with the resin composition;
A binarization step of binarizing the impregnable region to generate binarized data;
A method for evaluating the impregnation rate of the filler, comprising an impregnation rate calculating step of calculating a filler impregnation rate based on the binarized data in this order.
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。 In the evaluation method of the impregnation rate of the filler according to claim 1,
The filler and the plurality of fibers are made of the same material, and the filler impregnation rate evaluation method.
前記抽出工程は、前記断面画像のうち、前記複数の繊維が占める繊維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。 In the evaluation method of the impregnation rate of the filler according to claim 1 or 2,
The extraction step includes a fiber region masking step of masking a fiber region occupied by the plurality of fibers in the cross-sectional image.
前記断面画像には、前記繊維の長さ方向に直交する断面が含まれ、
前記繊維領域マスキング工程では、基準範囲内の直径を有する円を前記繊維領域としてマスキングする、フィラーの含浸率の評価方法。 In the evaluation method of the impregnation rate of the filler according to claim 3,
The cross-sectional image includes a cross-section orthogonal to the length direction of the fiber,
In the fiber region masking step, a method for evaluating a filler impregnation rate, wherein a circle having a diameter within a reference range is masked as the fiber region.
前記抽出工程は、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む、フィラーの含浸率の評価方法。 In the evaluation method of the impregnation rate of the filler according to claim 3 or 4,
The extraction step further includes an external region masking step of masking an external region of the yarn after the fiber region masking step.
前記外部領域マスキング工程では、マスキングした前記繊維領域を膨脹収縮処理する、フィラーの含浸率の評価方法。 In the evaluation method of the impregnation rate of the filler according to claim 5,
In the external region masking step, the filler impregnation rate evaluation method, in which the masked fiber region is subjected to expansion / contraction treatment.
前記断面画像の前記含浸可能領域の面積をＳｐ、前記フィラーが占める領域の面積をＳＦとしたとき、前記含浸率算出工程では、ＳＦ／Ｓｐ×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。 In the evaluation method of the impregnation rate of the filler according to any one of claims 1 to 6,
Area of S p of the impregnation area of the cross-sectional image, when the area of the filler occupied area was S F, in the impregnation ratio calculation step, the value represented by S F / S p × 100 ( %) Is calculated as the filler impregnation rate, and the filler impregnation rate evaluation method.
前記二値化工程では、モード法または判別分析法を用いて二値化する、フィラーの含浸率の評価方法。 In the evaluation method of the impregnation rate of the filler according to any one of claims 1 to 7,
In the binarization step, binarization is performed using a mode method or a discriminant analysis method.
前記二値化工程では、前記含浸可能領域を、前記フィラーが占める領域と前記樹脂材料が占める領域とに二値化する、フィラーの含浸率の評価方法。 In the evaluation method of the impregnation rate of the filler according to any one of claims 1 to 8,
In the binarization step, the filler impregnation rate evaluation method, wherein the impregnable region is binarized into a region occupied by the filler and a region occupied by the resin material.
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断面画像のうち、前記樹脂組成物が占める領域を含浸可能領域として抽出する抽出部と、
前記含浸可能領域を二値化して二値化データを生成する二値化部と、
前記二値化データに基づいてフィラー含侵率を算出する算出部とを備える、フィラーの含浸率の評価装置。 In a woven fabric impregnated with a resin composition containing a resin material and a filler, an evaluation apparatus for the impregnation rate of the filler,
The woven fabric is composed of a plurality of yarns each composed of a plurality of fibers,
Of the cross-sectional image of the woven fabric impregnated with the resin composition, an extraction unit that extracts an area occupied by the resin composition as an impregnable area;
A binarization unit that binarizes the impregnable region to generate binarized data;
A filler impregnation rate evaluation apparatus comprising: a calculation unit that calculates a filler impregnation rate based on the binarized data.
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断面画像のうち、前記樹脂組成物が占める領域を含浸可能領域として抽出する抽出手段、
前記含浸可能領域を二値化して二値化データを生成する二値化手段、および
前記二値化データに基づいてフィラー含侵率を算出する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。 A computer program for realizing an evaluation device for the impregnation rate of the filler in a woven fabric impregnated with a resin composition containing a resin material and a filler,
The woven fabric is composed of a plurality of yarns each composed of a plurality of fibers,
Computer
Extraction means for extracting the area occupied by the resin composition from the cross-sectional image of the woven fabric impregnated with the resin composition as an impregnable area,
A computer program for functioning as a binarizing unit that binarizes the impregnable region to generate binarized data, and a calculating unit that calculates a filler impregnation rate based on the binarized data.
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