СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ ТРЕПАНОГО ЛЬНЯНОГО ВОЛОКНА Российский патент 2023 года по МПК G01N33/36 

Изобретение относится к области квалиметрии трепаного льняного волокна, и может быть использовано при определении его технологического качества.

Известен способ органолептической оценки качества льняного трепаного волокна на основе сопоставления анализируемых образцов льна с эталонами [1]. Однако этот способ зависит от индивидуальных способностей и опыта экспериментатора, что не позволяет получать достоверную и точную информацию о качестве волокна.

Известен способ технологической оценки качества трепаного льняного волокна, основанный на его прочесе с использованием промышленной машины Ч-302-Л. При этом качество волокна оценивают по величине выхода чесаного волокна и очесов с учетом их качества [2]. Важнейшим недостатком этого метода является длительность испытания и ограниченные возможности применения.

Известен способ инструментальной оценки качества трепаного льняного волокна [3], включающий отбор пробы в виде совокупности навесок, их испытание, определение комплексной оценки качества в зависимости от физико-механических свойств волокна и коэффициентов вариации по отдельным свойствам.

Однако данный способ также имеет недостатки. В частности, при его использовании не обеспечивается оценка потенциальной способности волокна к расщеплению в процессе механических воздействий, например, при продольном смещении волокон, встречающихся при переработке. Кроме этого, применяемые методы контроля ряда свойств достаточно длительны и не в полной мере характеризуют технологическое качество льняного трепаного волокна. Несмотря на данные недостатки известный способ [3] по своей технической сущности и достигаемому эффекту является наиболее близким к предлагаемому решению и поэтому может быть выбран в качестве прототипа.

В основу изобретения поставлена задача разработки объективного способа инструментальной оценки технологической ценности трепаного льняного волокна, который способствовал бы повышению точности, объективности и информативности результатов анализа, снижению длительности испытания, а также обеспечивал оценку способности волокна расщепляться при механических воздействиях.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе определения технологической ценности трепаного льняного волокна, включающем отбор пробы в виде совокупности навесок, их испытание, определение комплексной оценки качества в зависимости от физико-механических свойств волокна и коэффициентов вариации по отдельным свойствам, согласно изобретению, дополнительно к физико-механическим свойствам волокна определяют ширину волокнистых комплексов концевых участков, образованных в межзажимной зоне после одноосного разрыва навесок волокна, причем ширину определяют у совокупности концевых участков при их подсветке снизу с использованием цифрового микроскопа с ЭВМ посредством компьютерного зрения для подсчета их средней ширины на основе замеров, полученных в разных местах по длине всех анализируемых концевых участков, а при определении комплексной оценки качества, наряду со значениями физико-механических свойств волокна и ширины волокнистых комплексов, учитывают величину произведения коэффициентов вариации значений разрывного усилия и ширины волокнистых комплексов, получаемых по результатам испытания, причем комплексную оценку качества N рассчитывают по формуле:

N=4,3098+0,8214⋅М⋅К-0,0037⋅С1⋅С2,

где М=А+А1⋅ГД+А2⋅ГЦ+А3⋅РУ+А4⋅Ш; A, A1, А2, A3, А4 расчетные коэффициенты, определяемые в зависимости от свойств трепаного волокна (ГД - горстевая длина; ГЦ - группа цвета; РУ - разрывное усилие; Ш - ширина волокнистых комплексов); К - корректирующий коэффициент; С1 и С2 - соответственно, коэффициенты вариации разрывного усилия и ширины волокнистых комплексов.

Использование дополнительно к физико-механическим свойствам волокна показателя ширины волокнистых комплексов концевых участков, образованных в межзажимной зоне после одноосного разрыва навесок волокна, обеспечивает косвенный учет важнейшего показателя качества □ линейной плотности волокон. Особенностью такого учета является проведение анализа после механического разрушения навески посредством одноосного разрыва. Образованные в межзажимной зоне концевые участки после разрыва будут иметь разную ширину волокнистых комплексов. Это объясняется тем, что трепаное льняное волокно представляет собой комплекс элементарных волокон, связанных между собой природным связующим. В зависимости от степени связи волокна в процессе переработки, например, при разрыве, будет дробиться по-разному, образуя различия их линейной плотности. Если связи не значительные, то волокно после разрыв будет иметь волокнистые комплексы с меньшей шириной. Если же степень связи значительная, то ширина комплексов после разрыва будет больше. Иными словами, ширина волокнистых комплексов концевых участков, образованных при разрыве будет обеспечивать оценку способности волокна расщепляться в процессе механических воздействий.

Определение ширины волокнистых комплексов при подсвете концевых участков волокна снизу позволяет повысить точность определения ширины, так как исключается формирование на цифровом изображении теней вблизи краев волокон.

Определение ширины у совокупности концевых участков при их подсветке снизу с использованием цифрового микроскопа с ЭВМ посредством компьютерного зрения для подсчета их средней ширины на основе замеров, полученных в разных местах по длине всех анализируемых концевых участков позволяет повысить точность, объективность и информативность анализа, а также снизить его продолжительность. В частности, использование цифрового микроскопа с ЭВМ посредством компьютерного зрения для подсчета их средней ширины обеспечивает повышение объективности анализа при снижении его продолжительности. При этом подсчет их средней ширины на основе замеров, полученных в разных местах по длине всех анализируемых концевых участков, будет обеспечивать повышение точности результатов испытания, так как ширина волокнистых комплексов будет определяться в разных местах по длине всех концевых участках. Такая особенность анализа будет повышать точность определения не только среднего значения ширины, но и коэффициента вариации.

Учет при определении комплексной оценки качества, наряду с физико-механическими свойствами и показателя ширины волокна, величины произведения коэффициентов вариации значений разрывного усилия и ширины волокнистых комплексов, получаемых по результатам испытания навесок, позволит повысить точность результатов анализа и их информативность. Это объясняется возможностью учета уровня неоднородности волокна по важнейшим его свойствам. При этом особенностью является расчет коэффициента вариации ширины волокнитсых комплексов с учетом ее изменчивости не только среди значений, получаемых при испытании навесок, но и с учетом ширины в разных местах по длине всех анализируемых концевых участков, образованных в межзажимной зоне после одноосного разрыва.

Расчет комплексной оценки качества N по формуле:

N=4,3098+0,8214⋅М⋅К-0.0037⋅С1⋅С2 (где М=А+А1⋅ГД+А2⋅ГЦ+А3⋅РУ+А4⋅Ш; A, A1, А2, A3, А4 расчетные коэффициенты, определяемые в зависимости от свойств трепаного волокна (ГД - горстевая длина; ГЦ - группа цвета; РУ - разрывное усилие; Ш - ширина волокнистых комплексов); К - корректирующий коэффициент; С1 и С2 - соответственно, коэффициенты вариации разрывного усилия и ширины волокнистых комплексов), позволяет обеспечить при определении технологической ценности трепаного льняного волокна комплексный учет его свойств, степени варьирования по разрывной нагрузке и ширине волокнистых комплексов. Это ведет к снижению ошибок при определении комплексной оценки качества, например, на основе использования программных возможностей пакета EXCEL.

Способ определения технологической ценности трепаного льняного волокна реализуется следующим способом.

По стандартной методике [1] от партии трепаного льняного волокна проводят отбор первичной пробы в виде нескольких горстей определенной массы. От этих горстей отбирают вторичные пробы, части которых анализируют для определения горстевой длины волокна и его группы цвета. Оставшиеся части вторичных проб используют для определения разрывного усилия и ширины волокнистых комплексов. Для этого формируют тридцать навесок в виде отрезков массой 0,42 г. и длиной 27 см.

Каждую навеску испытывают путем разрыва с использованием разрывной машины. При этом каждый конец навески закрепляют в зажимы при межзажимном расстоянии 100 мм. Далее навеску разрывают. Так испытывают все 30 навесок. Полученные значения разрывных усилий используют для расчета среднего значения РУ в даН и коэффициента вариации С1 в %.

В межзажимной зоне после разрыва каждой навески образуются два концевых участка. Их освобождают из зажимов и складывают вместе, совмещая концевые участки. Далее от полученной массы отбирают определенную долю волокон и их размещают тонким слоем на предметном столе цифрового микроскопа так, чтобы в поле анализа располагались концевые участки. При этом концевые участки на предметном столе подсвечиваются снизу. Предварительно микроскоп подсоединяют к ЭВМ со специальной программой для реализации компьютерного зрения. Микроскоп с ЭВМ калибруют. Далее после включения программы на ЭВМ проводят анализ, позволяющий на мониторе зафиксировать среднее значение ширины волокнистых комплексов Ш в мкм и коэффициент вариации С2 в %.

Зная величины коэффициентов вариации по разрывному усилию и ширине, их перемножают, получая С1⋅С2.

Определение технологической ценности трепаного льняного волокна N осуществляют в зависимости от расчетного критерия М, корректирующего коэффициента К и величины произведения С1⋅С2. Для этого используют выражение: N=4,3098+0,8214⋅М⋅К-0,0037⋅С1⋅С2.

Расчетный критерий М определяется по формуле:

где A, A1, А2, A3, А4 расчетные коэффициенты, определяемые в зависимости от свойств трепаного волокна (ГД - горстевая длина, см; ГЦ - группа цвета, группа; РУ - разрывное усилие, даН; Ш - ширина волокнистых комплексов, мкм), полученных при испытании; К - корректирующий коэффициент.

Пример конкретного выполнения.

От партии трепаного льняного волокна были отобраны пробы совокупности горстей и навесок, а также проанализированы путем испытания. В итоге получены следующие результаты: горстевая длина, 67 см; группа цвета, 2; разрывное усилие, 20 даН; коэффициент вариации по разрывному усилию, 19%; ширина волокнистых комплексов, 210 мкм; коэффициент вариации по ширине волокнистых комплексов, 13%.

Величина расчетного и корректирующего коэффициентов представлена в таблице 1.

Используя зависимость (1), определяем значение технологической ценности трепаного льняного волокна в виде номера:

N=4,3098+0,8414⋅11,17⋅1,0-0,0037⋅247≈13.

Испытание волокна по предлагаемому способу позволяет повысить точность и объективность получаемых результатов, сократить необходимое для анализа время и способствует учету дробимости волокнистых комплексов. Предлагаемый способ определения технологической ценности трепаного льняного волокна не требует значительных капитальных затрат и реализуем на практике.

Используемые источники информации

1. ГОСТ 10330-76 «Лен Трепаный. Технические условия».

2. Прядение льна и химических волокон: Справочник / под ред. Л.Б. Карякина и Л.Н. Гинзбурга-М., Легпромбытиздат, 1991. 544 с.

3. Патент РФ №2245546 «Способ определения технологической ценности трепаного льна», опубл. 27.01.2005 г., бюл. №3.

Изобретение относится к области квалиметрии трепаного льняного волокна. Способ определения технологической ценности трепаного льняного волокна включает отбор пробы в виде совокупности навесок, их испытание, определение комплексной оценки качества в зависимости от физико-механических свойств волокна и коэффициентов вариации по отдельным свойствам и отличается тем, что дополнительно к физико-механическим свойствам волокна определяют ширину волокнистых комплексов концевых участков, образованных в межзажимной зоне после одноосного разрыва навесок волокна, причем ширину определяют у совокупности концевых участков при их подсветке снизу с использованием цифрового микроскопа с ЭВМ посредством компьютерного зрения для подсчета их средней ширины на основе замеров, полученных в разных местах по длине всех анализируемых концевых участков, а при определении комплексной оценки качества, наряду со значениями физико-механических свойств волокна и ширины волокнистых комплексов, учитывают величину произведения коэффициентов вариации значений разрывного усилия и ширины волокнистых комплексов. Технический результат заключается в повышении точности, объективности и информативности результатов анализа, снижении длительности испытания, а также в оценке способности волокна расщепляться при механических воздействиях. 1 табл., 1 пр.

Способ определения технологической ценности трепаного льняного волокна, включающий отбор пробы в виде совокупности навесок, их испытание, определение комплексной оценки качества в зависимости от физико-механических свойств волокна и коэффициентов вариации по отдельным свойствам, отличающийся тем, что дополнительно к физико-механическим свойствам волокна определяют ширину волокнистых комплексов концевых участков, образованных в межзажимной зоне после одноосного разрыва навесок волокна, причем ширину определяют у совокупности концевых участков при их подсветке снизу с использованием цифрового микроскопа с ЭВМ посредством компьютерного зрения для подсчета их средней ширины на основе замеров, полученных в разных местах по длине всех анализируемых концевых участков, а при определении комплексной оценки качества, наряду со значениями физико-механических свойств волокна и ширины волокнистых комплексов, учитывают величину произведения коэффициентов вариации значений разрывного усилия и ширины волокнистых комплексов.