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　

１３ S０４　　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　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　撥水性の評価方法として接触角やＳＴＲＩ法がある

　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

　

撥水性

本研究では・・・

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

今回は・・・

幅 ５０　ｍｍ長さ ５０　ｍｍ厚さ 　６　ｍｍ

試料および実験方法

ＨＴＶシリコーンゴム室温　２５℃水浸期間：４日と７日

・未劣化試料と水浸劣化試料の撥水性の比較

水浸

乾燥

・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℃　 ４０℃

２０℃ ３０℃

噴霧距離　１５ｃｍ

噴霧回数　１５回

に約３時間放置してから室温２５℃にて測定

・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

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　５℃）

>400>200

>0>80

>40>0

0

20

40

60

80

水滴数（個）

面積（Ｐｉｘｅｌｓ）

真円度（％）

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　３０℃）

>400 >200 >0>80>40

>00

20

40

60

80

100

水滴数（個）

面積（Ｐｉｘｅｌｓ）

真円度（％）

５℃で水浸

３０℃で水浸

実験結果

撥水画像（下部のみ水浸７日）

・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

水滴の面積分布（７日目）

0246810121416

５０

～

６１

～

７１

～

８１

～

９１

～

１０

１～

１１

１～

１２

１～

１３

１～

１４

１～

１５

１～

１６

１～

１７

１～

１８

０～

水滴

分布

（％） 乾燥

水浸

面積（Ｐｉｘｅｌｓ）

水滴の面積分布（４日目）

02

46

810

1214

５０

～

６１

～

７１

～

８１

～

９１

～

１０

１～

１１

１～

１２

１～

１３

１～

１４

１～

１５

１～

１６

１～

１７

１～

１８

０～

水滴

分布

（％） 乾燥

水浸

面積（Ｐｉｘｅｌｓ）

ＬＭＷ溶出

吸水

0100

200300400

500600

0 20 40 60 80 100真円度（％）

Pixels)

面積

（乾燥水浸

水滴面積と真円度の関係

平均 標準偏差 平均 標準偏差乾燥 106 63 51 20水浸 179 143 70 20

面積（Ｐｉｘｅｌｓ） 真円度（％）

・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

01020304050

水滴

数（

個）

>400 >300 >200 >100 >0>80>60>40>20>0

Pi xel s)面積（

真円度（％）

℃水滴の面積と真円度の関係（５ ）

0102030405060

水滴

数（

個）

>400 >300 >200 >100 >0>80>60>40>20>0

Pi xel s)面積（

真円度（％）

℃水滴の面積と真円度の関係（４０ ）

020406080100

水滴

数（

個）

>400 >300 >200 >100 >0>80>60>40>20>0

Pi xel s)面積（

真円度（％）

℃水滴の面積と真円度の関係（２０ ）

020406080100120

水滴

数（

個）

>400 >300 >200 >100 >0>80>60>40>20>0

Pi xel s)面積（

真円度（％）

℃水滴の面積と真円度の関係（３０ ）

傾向が似ている

乾燥試料５℃

４０℃

３０℃

２０℃

温度低下

固体水滴を引き伸ばす

液体

水滴を丸くさせる

温度上昇

固体

液体水滴を引き伸ばす

水滴を丸くさせる

表面エネルギーの温度変化

0

10

20

30

40

水滴

数（

個）

>400 >300 >200 >100 >0>80>60>40>20>0

Pi xel s)面積（

真円度（％）

　 ℃水滴の面積と真円度の関係（水浸 ５ ）

0

10

20

30

40

水滴

数（

個）

>400 >300 >200 >100 >0>80>60>40>20>0

Pi xel s)面積（

真円度（％）

　 ℃水滴の面積と真円度の関係（水浸 ２０ ）

0

1020

3040

50

水滴

数（

個）

>400 >300 >200 >100 >0>80>60>40>20>0

Pi xel s)面積（

真円度（％）

　 ℃水滴の面積と真円度の関係（水浸 ３０ ）

0102030405060

水滴

数（

個）

>400 >300 >200 >100 >0>80>60>40>20>0

Pi xel s)面積（

真円度（％）

　 ℃水滴の面積と真円度の関係（水浸 ４０ ）

傾向が似ている

水浸７日　 試料

５℃

４０℃

３０℃

２０℃

0

10

20

30

40

>400 >300 >200 >100 >0>80>60>40>20>0

Pi xel s)面積（

真円度（％）

　 ℃水滴の面積と真円度の関係（水浸 ２０ ）

020406080100

>400 >300 >200 >100 >0>80>60>40>20>0

Pi xel s)面積（

真円度（％）

℃水滴の面積と真円度の関係（２０ ）

真円度　低下

水滴数

（

個

）

水滴数

（

個

）

面積大

２０℃で比較

・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

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℃）

>400>200

>0＞８０

＞４０

＞０0

102030405060

70

80

個数（個）

面積（Ｐｉｘｅｌｓ）

真円度（％）

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　３０℃）

>400>200

>0＞８０

＞４０＞０

010203040

50

60

70

80

個数（個）

面積（Ｐｉｘｅｌｓ）

真円度（％）

５℃

３０℃

図４．１９　水浸時間と試料の吸水量の関係

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0 10 20 30 40 50 60

時間（日）

重さ

（ｇ）

℃５℃３０

水浸時間と試料の吸水量の関係

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。