СПОСОБ ОЦЕНКИ НЕОДНОРОДНОСТИ РАЗРЫВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛУБЯНЫХ ВОЛОКОН Российский патент 2023 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к области материаловедения лубяного волокна, как сырья для текстильной промышленности и может быть использовано при его квалиметрии на этапах производства и переработки.

Существующие способы оценки неоднородности волокон заключаются в подготовке проб для анализа и определении параметров структуры, косвенно связанных с неоднородностью волокон. Например, по способу [1] используют косвенный признак, характеризующий структуру волокон - их электрическое сопротивление. По этой величине, при определении ее на разных участках волокнистой пробы с последующим определением коэффициента вариации оценивается неоднородность волокон.

Недостатком данного способа является необходимость использование косвенной оценки, которая не в полной мере позволяет прогнозировать неровноту физико-механических свойств волокон, определяющих особенности поведения волокон при их переработке и эксплуатации.

Известен способ оценки неоднородности разрывных характеристик лубяных волокон, включающий подготовку совокупности проб определенной длины и массы, испытание посредством одноосного разрыва волокон в виде пучка, определение разрывного усилия и параметра неоднородности [2]. В качестве параметра неоднородности разрывных характеристик по этому способу принимают величину коэффициента вариации разрывных усилий у всей совокупности проб.

Недостатком данного способа является недостаточная информативность получаемых результатов, так как не учитывается неоднородность параметров деформации (удлинения) волокнистых проб при испытании одноосным разрывом. Поэтому использование коэффициента вариации при оценке неоднородности разрывных характеристик лубяных волокон является не достаточным, что может приводить к ошибкам при формировании рекомендаций по качеству волокон по результатам испытаний.

Однако по технической сущности и достигаемому эффекту известный способ [2] может быть принят в качестве прототипа.

Технической задачей изобретения является повышение информативности оценки неоднородности разрывных характеристик лубяных волокон.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе оценки неоднородности разрывных характеристик лубяного волокна, включающем подготовку совокупности проб определенной длины и массы, испытание посредством одноосного разрыва, определение разрывного усилия и параметра неоднородности, согласно изобретению, в результате испытания для каждой пробы дополнительно к разрывному усилию определяют работу разрыва и величину отношения работы разрыва к разрывному усилию, а неоднородность волокна оценивают в виде произведения коэффициента вариации разрывного усилия у совокупности прядей и среднего значения отношений работы разрыва к разрывному усилию.

Особенностью предлагаемого способа является получение более информативной оценки неоднородности свойств, связанных одновременно с разрывным усилием, удлинением волокон при их одноосном разрыве, а также с вариацией разрывного усилия у совокупности прядей.

Испытание каждой пробы из совокупности волокон, для которой дополнительно к разрывному усилию P_i определяют работу разрыва A_i, и величину отношения работы разрыва к разрывному усилию (A_i/P_i), позволяет оценить условную деформацию волокна при одноосном разрыве, связанную с неоднородностью волокна по разрывным характеристикам (разрывным усилием и удлинением волокна до момента разрыва).

Условная деформация волокна по предлагаемому способу будет с вязана с коэффициентом использования прочности волокон в пробе [3]. Существо этого коэффициента объясняется следующим.

При разрыве совокупности волокон в виде пучка по причине существования у их совокупности неоднородности по разрывному усилию и удлинению, их среднее разрывное усилие будет всегда меньше суммы разрывных усилий отдельных волокон составляющих пробу. Отношение суммы разрывных усилий составляющих пробу волокон к среднему разрывному усилию их совокупности является, согласно [3], коэффициентом использования прочности.

Очевидно, что при разрыве волокон будет затрачиваться энергия. Однако общая работа, потраченная на разрыв совокупности волокна, не будет зависеть от неоднородности этих волокон по разрывному усилию и разрывному удлинению.

Таким образом, условная деформация, определяемая в виде отношения работы разрыва к разрывному усилию, будет косвенно связана с коэффициентом использования прочности волокон, как характеристикой их неоднородности по разрывным характеристикам.

Использование произведения коэффициента вариации разрывного усилия у совокупности прядей величины и среднего значения отношений работы разрыва к разрывному усилию и позволит повысить информативность оценки неоднородности лубяного волокна по разрывным характеристика. Это объясняется тем, что дополнительно к коэффициенту вариации разрывного усилия волокон по совокупности проб, добавляется оценка неоднородности величины деформации посредством учета среднего значения отношений работы разрыва к разрывному усилию, то есть - оценки коэффициента использования прочности волокон. Иными словами, в сравнении с известным способом [2], оценка неоднородности разрывных характеристик лубяных волокон учитывает одновременно неоднородность разрывных усилий совокупности проб и неоднородность, связанную с неодновременным разрывом волокон в пробах, обусловленным вариацией разрывного усилия и удлинения волокон. При таких условиях повышается информативность анализа.

Способ оценки неоднородности разрывных характеристик лубяных волокон реализуется следующим образом. При испытании возможно применять инструментальную систему контроля разрывных характеристик льняного волокна на машине копрового типа [4], позволяющую определять работы разрыва проб прядей волокна в виде пучка и их разрывное усилие. Для испытания по ГОСТ Р 53484-2009 «Лен трепаный. ТУ» подготавливают несколько проб волокон в виде отрезков массой 0,42 г и длиной 0,27 м. После этого каждую пробу подвергают испытанию посредством одноосного разрыва при межзажимном расстоянии, равном 100 мм. После разрыва каждой i - пробы определяют разрывное усилие P_i, работу разрыва A_i и отношение (A_i/P_i). Кроме этого, после разрыва всех проб определяют коэффициент вариации разрывного усилия CV_p, например, по методике указанного ГОСТ Р 53484-2009. На завершающем этапе испытания получают оценку неоднородности разрывных характеристик лубяных волокон в виде произведения (A_i/P_i)⋅CV_p.

Пример конкретного выполнения.

Анализировали две партии льняного волокна, полученные из тресты разной степени вылежки. Волокно партия 1 получено из недолежалой тресты (показатель отделяемости по ГОСТ 24383-89 - 4,5 ед). Волокно партии 2 - из тресты перележалой с показателем отделяемости 7 ед.

Кроме этого, готовили волокно партии 3, представляющей смесь волокон партий 1 и 2 (50% массы волокна партии 1 и 50% - волокна партии 2).

Из каждой партии волокна сформировали пробы, каждая из которых имела массу 0,42 г. и длину 27 см. Указанные параметры пробы приняты, исходя из требований по подготовке проб для проведения испытаний по определению разрывного усилия волокна по ГОСТ Р 53484-2009.

Каждую навеску испытывали посредством одноосного разрыва в десятикратной повторности с применением разрывной машины маятникового типа К-1, использование которой возможно по ГОСТ Р 58957-2020 (табл. А.1). Внешний вид этой машины представлен в [4]. При испытании для каждой пробы определяли работу разрыва волокна A_i и разрывное усилие P_i. Кроме этого по совокупности полученных результатов разрыва для всех проб рассчитывали коэффициент вариации разрывного усилия CV_p. На основе значений этих характеристик, согласно предлагаемого способа, рассчитывали отношение (A_i/P_i). Оценку неоднородности волокна у каждой партии определяли в виде произведения (A_i/P_i)⋅CV_p.

Полученные результаты представлены в виде диаграммы на фиг. 1.

Из полученных данных подтверждается возможность оценки неоднородности волокна по предлагаемому способу. В частности, для неоднородного волокна партии 3 (как смесь волокон партий 1 и 2) оценка неоднородности в виде произведения (A_i/P_i)⋅CV_p, является наибольшей. При этом неоднородность волокна из недолежалой тресты является более неоднородным, чем волокна партии 2 (из перележалой тресты).

Предлагаемый способ оценки неоднородности разрывных характеристик лубяного волокна не требует значительных затрат на реализацию, а его использование возможно при проведении материаловедческих испытаний в рамках задач квалиметрии и стандартизации лубяных волокон.

Список используемых источников

1. Авт. Свид. СССР на изобретение №742793. Способ определения структурно-физических характеристик волокнистого материала. Опубл. 25.06.1980 г.

2. ГОСТ Р 53484 - 2009 «Лен трепаный. Технические условия». М., Стандартинформ, 2010.

3. Поздняков Б.П. Методы статистического контроля и исследования текстильных материалов. М., Легкая индустрия, 1978, с. 243.

4. Пашин Е.Л., Орлов А.В. Инструментальная система контроля разрывных характеристик льняного волокна. Ж. «Материалы и технологии», №2, 2018, с. 18-21.

Использование: для оценки неоднородности разрывных характеристик лубяного волокна. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют подготовку совокупности проб определенной длины и массы, испытание посредством одноосного разрыва, определение разрывного усилия и параметра неоднородности, при этом в результате испытания для каждой пробы дополнительно к разрывному усилию определяют работу разрыва и величину отношения работы разрыва к разрывному усилию, а неоднородность волокна оценивают в виде произведения коэффициента вариации разрывного усилия у совокупности прядей и среднего значения отношений работы разрыва к разрывному усилию. Технический результат: повышение информативности оценки неоднородности разрывных характеристик лубяных волокон. 1 ил.

Способ оценки неоднородности разрывных характеристик лубяного волокна, включающий подготовку совокупности проб определенной длины и массы, испытание посредством одноосного разрыва, определение разрывного усилия и параметра неоднородности, отличающийся тем, что в результате испытания для каждой пробы дополнительно к разрывному усилию определяют работу разрыва и величину отношения работы разрыва к разрывному усилию, а неоднородность волокна оценивают в виде произведения коэффициента вариации разрывного усилия у совокупности прядей и среднего значения отношений работы разрыва к разрывному усилию.