高分子電気絶縁材料の撥水性の
画像診断に関する研究
所研究室
13S04
尾本
裕樹
研究背景
シリコーンゴムなどのポリマーがいしの利点
撥水性
撥水性の評価方法として接触角やSTRI法がある
本研究では・・・
試料の撥水性の評価に画像解析を用いて、定量的
で信頼性に富む評価を目指す
今回は・・・
試料状態の違いや噴霧水・試料の温度変化による
試料面の撥水性の変化等を観測
試料および実験方法
・未劣化試料と水浸劣化試料の撥水性の比較
幅
長さ
厚さ
50 mm
50 mm
6 mm
室温 25℃
水浸期間:4日と7日
乾燥
水浸
HTVシリコーンゴム
・噴霧水と試料の温度変化がおよぼす試料面の撥水性
への影響の観測
噴霧水と試料の温度
5℃
20℃
30℃
40℃
に約3時間放置してから室温25℃にて測定
噴霧距離 15cm
噴霧回数 15回
・水浸温度を変化させた場合の試料面
の撥水性の変化の観測
5℃で水浸
80
60
水滴数(個)
40
20
0
>400
>0
>40
>80
>200
>0
面積(Pixels)
真円度
(%)
図(a) 水滴の面積と真円度の関係のグラフとその時の撥水画像(水浸0日目
100
30℃で水浸
80
水滴数(個)
5℃)
60
40
20
0
>400
面積(Pixels)
>200
>0>80
真円度
>0
(%)
>40
図(b) 水滴の面積と真円度の関係のグラフとその時の撥水画像(水浸0日目
3
実験結果
・未劣化試料と水浸劣化試料の撥水性の比較
乾燥部分
に比べて
水滴が大
きい。
乾燥面
水浸面
撥水画像(下部のみ水浸7日)
面積(Pixels)
水滴の面積分布(7日目)
180~
171~
16
14
12
10
8
6
4
2
0
161~
151~
141~
91~
81~
71~
61~
50~
180~
171~
161~
151~
141~
131~
121~
111~
101~
面積(Pixels)
131~
121~
111~
101~
91~
81~
71~
61~
50~
水滴分布(%)
水滴分布(%)
14
12
10
8
6
4
2
0
乾燥
水浸
水滴の面積分布(4日目)
乾燥
水浸
LMW溶出
吸水
乾燥
水浸
面積(Pixels)
600
500
400
300
200
100
0
0
20
40
60
真円度(%)
80
100
水滴面積と真円度の関係
乾燥
水浸
面積(Pixels)
真円度(%)
平均 標準偏差 平均 標準偏差
106
63
51
20
179 143
70
20
・噴霧水と試料の温度を変化した場合
の試料面の撥水性への影響の観測
30℃
乾燥試料
50
40
30
20
10
0
>400 >300 >200 >100
>0
>0
>20
>40
>60
>80 真円度
(%)
水滴数
(個)
水滴数(個)
5℃
120
100
80
60
40
20
0
面積(Pixels)
面積(Pixels)
水滴の面積と真円度の関係(30℃)
水滴の面積と真円度の関係(5℃)
>400 >300 >200 >100
>0
水滴数(個)
>0
>20
>40
>60
真円度
>80
(%)
面積(Pixels)
水滴の面積と真円度の関係(20℃)
傾
向
が
似
て
い
る
水滴数
(個)
40℃
20℃
100
80
60
40
20
0
>400 >300 >200 >100 >0
>0
>20
>40
>60
真円度
>80
(%)
60
50
40
30
20
10
0
>400 >300 >200 >100 >0
>0
>20
>40
>60 真円度
>80
(%)
面積(Pixels)
水滴の面積と真円度の関係(40℃)
水滴を引き伸ばす
固体
温度低下
水滴を丸くさせる
液体
表面エネル
ギーの温度変
化
固体
水滴を丸くさせる
温度上昇
水滴を引き伸ばす
液体
水浸7日
試料
5℃
50
水滴数(個)
水滴数(個)
40
>0
>20
>40
>60 真円度
>80 (%)
30
20
10
0
30℃
>400 >300 >200 >100 >0
40
30
20
10
0
>400 >300 >200 >100
>0
>0
>20
>40
>60
真円度
>80
(%)
面積(Pixels)
面積(Pixels)
水滴の面積と真円度の関係(水浸 30℃)
水滴の面積と真円度の関係(水浸 5℃)
20℃
水滴数(個)
40
30
>0
>20
>40
>60 真円度
(%)
>80
20
10
0
>400 >300 >200 >100
>0
面積(Pixels)
水滴の面積と真円度の関係(水浸 20℃)
傾
向
が
似
て
い
る
水滴数(個)
40℃
60
50
40
30
20
10
0
>400 >300 >200 >100
>0
>0
>20
>40
>60 真円度
>80
(%)
面積(Pixels)
水滴の面積と真円度の関係(水浸 40℃)
20℃で比較
(
個水
)滴
数
100
80
60
40
20
0
>400
>300
>200
>100
>0
>0
>20
>40
>60
真円度
>80
(%)
面積(Pixels)
水滴の面積と真円度の関係(20℃)
面積大
真円度 低下
40
(
個水
)滴
数
30
>0
>20
>40
真円度
>60
(%)
>80
20
10
0
>400
>300
>200
>100
>0
面積(Pixels)
水滴の面積と真円度の関係(水浸 20℃)
・水浸温度を変化させた場合の試料面
の撥水性の変化の観測
5℃
80
70
60
50
個数(個) 40
30
20
10
0
>0
>40
>400
>80
>200
真円度(%)
>0
面積(Pixels)
図(a)水滴の面積と真円度の関係のグラフとその時の撥水画像(水浸49日目
5℃)
30℃
80
70
60
50
個数(個)
40
30
20
10
0
>0
>40
>400
>80
>200
面積(Pixels)
真円度(%)
>0
図(b)水滴の面積と真円度の関係のグラフとその時の撥水画像(水浸49日目
3
0.012
0.01
重さ(g)
0.008
図4.19 水浸時間と試料の吸水量の関係
0.006
0.004
5℃
30℃
0.002
0
0
10
20
30
40
時間(日)
水浸時間と試料の吸水量の関係
50
60
まとめ
・未劣化と水浸劣化を比べると、水浸劣化の方
が水滴面積が大きくなる。
試料を水平に設置した場合、真円度は水浸劣
化が悪いとは言えない。
・温度が高くなるほど水滴は大きくなる。
また、5℃の場合には試料を水浸劣化させる事
により真円度の低下がみられた。20℃、30℃、
40℃の場合には水浸劣化させる事により水滴
面積の拡大が顕著であった。
・水浸温度が高い方が試料面の撥水性はより
低下する。
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