СПОСОБ ОЦЕНКИ РАСЩЕПЛЯЕМОСТИ МОДИФИЦИРОВАННОГО ЛУБЯНОГО ВОЛОКНА Российский патент 2023 года по МПК G01N21/84 G01N33/36 

Изобретение относится к методам контроля параметров качества волокнистых материалов и может быть использовано при анализе их свойств при производстве и переработке, а также при решении задач квалиметрии.

Понятие расщепленность лубяного волокна, предложено в работах [1-3].

Известен способ определения расщепленности лубяного волокна в виде номера по расщепленности, включающий формирование первичной пробы, вырезка из пробы навески определенной длины и массы, определение числа волокон в навеске и расчета расщепленности волокон [4].

Однако данный известный способ имеет недостаток, связанный с проявлением субъективизма при определении числа волокон, выполняемых вручную. Это снижает точность анализа.

Известен стандартный способ оценки расщепленности льняного волокна с применением гравиметрического метода [5]. Этот способ, включает формирование пробы волокна определенной длины и массы, механические воздействия на волокно и оценку расщепленности, как показатель степени дробимости волокон. Испытания по способу [5] применимы не только к чесаному волокну и к модифицированному по действующему стандарту [6].

Однако известный способ [5] имеет недостатки, связанные с особенностями оценки расщепляемости волокон после механического воздействия путем резки на отрезки определенной длины. Необходимо не только определить количество отрезков волокна, но и учесть какой из них имеет ответвления. В зависимости от длины ответвлений уточняют общее количество отрезков. Это снижает точность анализа и увеличивает его продолжительность.

Известный способ [5] по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому изобретению.

Технической задачей изобретения является повышение точности результатов анализа и сокращение его продолжительности при оценке расщепленности лубяных волокон.

Указанная задача достигается тем, что в способе испытания, включающем подготовку пробы, ее механическую обработку и оценку расщепляемости волокнистых комплексов, согласно изобретению, механическую проводят обработку в течение постоянного времени посредством скользящего изгиба волокон в условиях отсутствия их зажима относительно перемещающихся по окружности относительно оси в вертикальной плоскости пластин с закругленными кромками в камере цилиндрической формы, причем волокна механической обработке подвергаются циклически посредством пересечения траектории кромок пластин с потоком волокон, имеющем при перемещении циклические изменения траектории, а оценку расщепляемости волокна проводят на основе учета относительного изменения до и после механической обработки его тонины в виде ширины волокон, определяемой на их цифровом изображении.

Проведение механической обработки пробы посредством скользящего изгиба волокон в условиях отсутствия их зажима относительно перемещающихся по окружности относительно оси в вертикальной плоскости пластин с закругленными кромками в камере цилиндрической формы позволяет имитировать характер воздействий на волокно, имеющих место при их переработке в производственных условиях. При этом отсутствие зажима волокон обеспечивает возможность взаимодействия волокон с рабочими органами по длине волокон в условиях их угловой дезориентации. Перемещение пластин по окружности относительно оси в вертикальной плоскости в камере цилиндрической формы позволяет обеспечить постоянство воздействий на волокно, перемещающееся потоком в процессе обработки по окружности вдоль стенок камеры цилиндрической формы.

Циклические воздействия на волокно при механической обработке в течение постоянного времени посредством пересечения траектории кромок пластин с потоком волокон, имеющем при перемещении (в камере цилиндрической формы) циклические изменения траектории, позволяют обеспечивать периодические воздействия пластин на волокно и его перемешивание в рабочей области обработки. Это сокращает продолжительность анализа.

Проведение оценки расщепляемости волокна на основе учета его тонины относительного изменения до и после механической обработки повышает точность и объективность результатов анализа, а также упрощает и ускоряет процесс расчетов.

Использование показателя тонины в виде ширины волокон, определяемой на их цифровом изображении повышает повысить точность результатов анализа и сократить их продолжительность.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом. На фиг. 1 представлена схема реализации предлагаемого способа. На фиг. 2 указан вид сверху схемы реализации предлагаемого способа.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Для анализа готовят пробу модифицированного лубяного волокна в виде навески определенной длины и массы. С использованием цифрового микроскопа и ЭВМ определяют на цифровом изображении у волокон их ширину H₁. Далее волокна размещают в рабочей камере 1, имеющей цилиндрическую форму. Внутри камеры имеются рабочие органы в виде вращающихся пластин 2, рабочие кромки которых расположены по вертикали. Пластины закреплены на вращающейся оси 3. После закрытия камеры крышкой 4 и включения привода, начинается процесс взаимодействия волокон 5 с закругленными кромками пластин 2. В камере волокна 5 начинают перемещаться относительно и вдоль стенок камеры. При вращении их поток взаимодействует с направляющими 6, которые обеспечивают циклическое отклонение потоков волокон и воздуха. Это обеспечивает перемешивание волокон в потоке. При взаимодействии с пластинами 2 волокна подвергаются скользящему изгибу относительно их рабочих закругленных кромок, что способствует эффективному расщеплению волокон. Через определенное время процесс обработки заканчивают. После прекращения вращения пластин открывают крышку 4 камеры 1 и из нее извлекают волокна. Далее их подвергают анализу с использованием цифрового микроскопа и ЭВМ. Получают цифровое изображение волокон, предварительно расположив их разреженным образом на предметном столе. На цифровом изображении выявляют и определяют ширину волокон Н₂.

На заключительном этапе определяют оценку расщепляемости модифицированного лубяного волокна Д в % по формуле:

Д=[(Н₁-Н₂):Н₁]⋅100, %

Пример реализации способа.

Для анализа использовали модифицированное льняное волокно, полученное на предприятии АПК, связанного с производством и переработкой льна. От партии волокна была отобрана проба по методике, указанной в п. 4.4.2 ГОСТ Р 53483-2009. Далее от нее формировали вторичную пробу массой 30 мг. Эту вторичную пробу анализировали с использованием цифрового микроскопа Levenhuk, связанного с ЭВМ. Для этого волокна располагали разреженно на предметном столе. Применяя встроенную программу определяли с повторением толщину волокон с последующим вычислением среднего арифметического значения H₁ (H₁=200 мкм).

После этого все волокна массой 30 мг помещали в рабочую камеру 1, для реализации предлагаемого способа. Внутри камеры располагаются рабочие органы в виде пластин 5, которые способны вращаться. Камеру закрывали крышкой 4 и включали привод. Время вращения пластин составляло 5 с. В процессе обработки волокна взаимодействуют с закругленными кромками пластин для реализации скользящего изгиба. Для более эффективного взаимодействия волокон с кромками пластин внутри камеры 1 на ее стенках закреплены направляющие 6. При вращении пластин поток волокон и воздуха взаимодействует с этими направляющими, которые обеспечивают циклическое отклонение потоков от периферии к центру камеры. Иными словами процесс протекает циклически посредством пересечения траектории кромок пластин с потоком волокон, имеющем при перемещении циклические изменения траектории. Это обеспечивает более эффективное перемешивание волокон в потоке, что в конечном итоге приводит к увеличению числа волокон, подвергнутых скользящему изгибу относительно рабочих закругленных кромок пластин.

По истечении 5 секунд вращение пластин прекращается. Открывают крышку камеры и извлекают из нее волокна. Далее их анализируют с использованием цифрового микроскопа Levenhuk, связанного с ЭВМ. Для этого волокна располагают разреженно на предметном столе. Применяя встроенную программу определяют толщину волокон в повторности с последующим вычислением среднего арифметического значения Н₂ (Н₂=180 мкм).

На завершающем этапе оценку расщепляемости Д, % волокна проводят на основе расчета относительного изменения до и после механической обработки его тонины в виде ширины волокон, определяемой на их цифровом изображении посредством машинного зрения. По итогам анализа получено:

Д=[(200-180):200]⋅100=10%.

Чем больше величина Д, тем в большей степени модифицированные лубяные волокна подвержены расщеплению или продольному дроблению. Это обеспечивает прогноз поведения волокон в процессе их обработки на промышленном предприятии.

Предлагаемый способ оценки расщепляемости модифицированного лубяного волокна не требует значительных затрат на реализацию, а его использование возможно при проведении материаловедческих испытаний в рамках решения задач стандартизации, квалиметрии и определения рациональных режимов обработки на промышленных предприятиях.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ источников

1. Блинова О.М. Исследование влияние дробимости на прочность луба. Бюллетень НИТИ, 1932, №4.

2. Овсянникова Н.Л. Результаты анатомических и механических исследований одного и того же номера льняного волокна различных районов. - М., Труды НИТИ, 1933, вып. 15.

3. Добычин В.П. Расщепленность комплексного волокна. Труды Института нового лубяного сырья, т. IX, вып. 1, 1934 - с. 5-27.

4. Добычин В.П. Вопросы теории и методологии исследований в текстильной технологии. -М.: Изд-во научно-техн. литературы, 1960. -428.

5. ГОСТ Р 53486-2009 «Очес льняной. ТУ» (п.7.4.2). - М., Стандартинформ, 2010.- 16 с.

6. ГОСТ Р 53483-2009 Волокно льняное модифицированное суровое. Методы испытаний. - М., Стандартинформ, 2010. - 11 с.

Использование: для оценки расщепляемости модифицированного лубяного волокна. Сущность изобретения заключается в том, что проводят механическую обработку модифицированного лубяного волокна посредством скользящего изгиба волокон в условиях отсутствия их зажима относительно перемещающихся по окружности относительно оси в вертикальной плоскости пластин с закругленными кромками в камере цилиндрической формы, причем волокна механической обработке подвергаются циклически посредством пересечения траектории кромок пластин с потоком волокон, имеющим при перемещении циклические изменения траектории, а оценку расщепляемости волокна проводят на основе учета относительно изменения до и после механической обработки его тонины в виде ширины волокон, определяемой на их цифровом изображении. Технический результат: повышение точности результатов анализа и сокращение его продолжительности при оценке расщепленности лубяных волокон. 2 ил.

Способ оценки расщепляемости модифицированного лубяного волокна, включающий подготовку пробы, ее механическую обработку в течение постоянного времени и оценку степени расщепляемости волокнистых комплексов, отличающийся тем, что механическую обработку проводят посредством скользящего изгиба волокон в условиях отсутствия их зажима относительно перемещающихся по окружности относительно оси в вертикальной плоскости пластин с закругленными кромками в камере цилиндрической формы, причем волокна механической обработке подвергаются циклически посредством пересечения траектории кромок пластин с потоком волокон, имеющим при перемещении циклические изменения траектории, а оценку расщепляемости волокна проводят на основе учета относительно изменения до и после механической обработки его тонины в виде ширины волокон, определяемой на их цифровом изображении.