RU2525598C1 - Method of measurement of strength of flax stock - Google Patents
Method of measurement of strength of flax stock Download PDFInfo
- Publication number
- RU2525598C1 RU2525598C1 RU2012154931/28A RU2012154931A RU2525598C1 RU 2525598 C1 RU2525598 C1 RU 2525598C1 RU 2012154931/28 A RU2012154931/28 A RU 2012154931/28A RU 2012154931 A RU2012154931 A RU 2012154931A RU 2525598 C1 RU2525598 C1 RU 2525598C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flax
- strength
- measurement
- lignin
- stock
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к стандартизации льняного сырья и может быть использовано на предприятиях первичной обработки льна для определения прочности льняной тресты. Положительный эффект достигается за счет применения бесконтактного и неразрушающего стебель способа измерения, а также за счет сокращения времени на проведение измерения. В связи с тем, что отбор проб льнотресты для проведения измерений значительно затрудняет анализ и требует значительных временных затрат, то экспресс-способ измерения параметра прочности льняной тресты является наилучшим.The invention relates to the standardization of flax raw materials and can be used in enterprises of primary processing of flax to determine the strength of the linen trust. A positive effect is achieved through the use of a non-contact and non-destructive stem of the measurement method, as well as by reducing the time to carry out the measurement. Due to the fact that sampling flax trusts for measurements significantly complicates the analysis and requires considerable time, the express method of measuring the strength parameter of flax trusts is the best.
Прочность льняной тресты является необходимым показателем качества сырья, поступающего на льнозаводы. Бесконтактный способ контроля прочности льняной тресты в потоке позволит оперативно собирать информацию о состоянии слоя уже на раскладочном столе мяльно-трепального агрегата. Оперативный контроль прочности в потоке решит задачу дифференцированного управления технологическими режимами и обеспечит условия обработки, адекватные изменяющимся свойствам льнотресты [1]. Экспресс-метод измерения прочности значительно упростит оценку качества льняной тресты в рулонах.The strength of flax trusts is a necessary indicator of the quality of raw materials supplied to flax plants. A non-contact way to control the strength of the linen trust in the stream will allow you to quickly collect information about the state of the layer already on the folding table of the milling and bobbin aggregate. Operational control of flow strength will solve the problem of differentiated control of technological modes and provide processing conditions adequate to the changing properties of flax treads [1]. The express method of measuring strength will greatly simplify the assessment of the quality of linen trusts in rolls.
Известен способ измерения прочности льняного волокна, заключающийся в определении наибольшего усилия, выдерживаемого образцами до разрыва. Разрывная нагрузка прядей волокна выражает его прочность и определяется на динамометре или разрывной машине. Вычисление значения разрывной нагрузки льняного волокна является одним из критериев для оценки его качества [2]. Недостатком этого способа является высокая трудоемкость при проведении опытов и заготовке проб, невозможность поточного использования.A known method of measuring the strength of flax fiber, which consists in determining the greatest force withstand samples before breaking. The breaking load of strands of fiber expresses its strength and is determined on a dynamometer or tensile testing machine. The calculation of the breaking load of flax fiber is one of the criteria for assessing its quality [2]. The disadvantage of this method is the high complexity when conducting experiments and the preparation of samples, the impossibility of continuous use.
К известным способам определения прочности волокнистых материалов относится способ определения прочности волокна хризотил-асбеста. Сущность метода следующая: волокна хризотил-асбеста нагревают, измеряют электрическое сопротивление, а по полученной зависимости lgR=f(1/T) определяют энергию активации в области собственной проводимости. По величине энергии судят о прочности волокна хризотил-асбеста. Однако при использовании этого способа определения прочности применительно к стланцевой льняной тресте объективность и точность оценки является невысокой [3].Known methods for determining the strength of fibrous materials include a method for determining the strength of chrysotile asbestos fiber. The essence of the method is as follows: chrysotile asbestos fibers are heated, electrical resistance is measured, and the activation energy in the intrinsic conductivity region is determined from the obtained dependence logR = f (1 / T). The strength of chrysotile asbestos is judged by the amount of energy. However, when using this method of determining the strength with respect to the linen foliage trust, the objectivity and accuracy of the assessment is low [3].
Существуют разработки по определению параметров качества слоя стеблей льна с использованием его цифровых изображений. Недостатком метода является невысокая точность оценки, коэффициент корреляции измерения по данному методу составляет порядка 0,6 согласно [4].There are developments to determine the quality parameters of the layer of flax stems using its digital images. The disadvantage of this method is the low accuracy of the estimate, the correlation coefficient of the measurement by this method is about 0.6 according to [4].
Известен также способ неразрушимого контроля физико-механических параметров волокон растительного и искусственного происхождения по средствам сопоставления акустических колебаний, прошедших через эталонный образец и образец сравнения. При этом образцы попеременно помещаются между излучающим и принимающим датчиками акустических колебаний, а о параметрах волокон испытуемого образца судят по величине базы измерения умноженного на коэффициент пропорциональности. Однако данный способ является лабораторным и служит лишь для контроля средних параметров волокон в массе [5]. Бесконтактный метод контроля параметров волокна в массе по средствам измерения колебаний акустических волн является наиболее близким к способу измерения прочности льняной тресты по средствам анализа инфракрасных спектров. Данный метод мы возьмем за прототип способа измерения прочности льняной тресты.There is also a method of indestructible control of the physico-mechanical parameters of fibers of plant and artificial origin by means of comparing acoustic vibrations that have passed through a reference sample and a comparison sample. In this case, the samples are alternately placed between the emitting and receiving sensors of acoustic vibrations, and the fiber parameters of the test sample are judged by the value of the measurement base multiplied by the proportionality coefficient. However, this method is laboratory and serves only to control the average parameters of the fibers in the mass [5]. The non-contact method of controlling the parameters of the fiber in the mass by means of measuring vibration of acoustic waves is the closest to the method of measuring the strength of a linen trust by means of analyzing infrared spectra. We will take this method as a prototype of a method for measuring the strength of a linen trust.
Технологической задачей заявленного изобретения является сокращение временных затрат на определение прочности льнотресты при сохранении высокой точности измерений.The technological task of the claimed invention is to reduce the time spent on determining the strength of flax treads while maintaining high measurement accuracy.
Технологический результат согласно изобретению достигается за счет того, что измерения прочности льнотресты проводятся бесконтактным неразрушающим способом и базируются на химическом составе льнотресты. В противопоставлении лабораторному методу, основанному на сравнении акустических колебаний.The technological result according to the invention is achieved due to the fact that strength measurements of flax treads are carried out in a non-contact non-destructive manner and are based on the chemical composition of flax treads. In contrast, a laboratory method based on a comparison of acoustic vibrations.
В связи с особенностями рулонной технологии приготовления стланцевой тресты ее прочность при поступлении на льнозавод значительно изменяется как от рулона к рулону, так и внутри одного рулона. Это требует постоянного контроля прочности льняной тресты в ходе ее обработки. Использование лабораторного метода в такой ситуации невозможно из-за необходимости значительных временных затрат.Due to the peculiarities of the roll technology for preparing the stanza trusts, its strength upon entering the flax mill significantly varies both from roll to roll and inside one roll. This requires constant monitoring of the strength of the linen trust during its processing. Using the laboratory method in such a situation is impossible because of the need for significant time costs.
Отличием предлагаемого способа от прототипа является использование ближней инфракрасной (БИК) спектрометрии для определения прочности льнотресты. Способ основывается на измерении процентного содержания лигнина и пектиновых веществ в стебле льняной тресты.The difference between the proposed method and the prototype is the use of near infrared (NIR) spectrometry to determine the strength of flax treads. The method is based on measuring the percentage of lignin and pectin substances in the stem of a linen trust.
Лигнин представляет собой сетчатый трехмерный полимер нерегулярного строения. В бензольном кольце фенилпропановые структуры содержат метоксильные группы -ОСН3 и фенольные гидроксилы -ОН. Они представляют собой целую группу соединений, поэтому область их проявления в инфракрасном (ПК) спектре является размытой и определяется границами 8700-8000 см-1.Lignin is a three-dimensional network polymer of irregular structure. In the benzene ring, phenylpropane structures contain methoxyl groups —OCH 3 and phenolic hydroxyls —OH. They represent a whole group of compounds, therefore, the region of their manifestation in the infrared (PC) spectrum is blurred and is determined by the boundaries of 8700-8000 cm -1 .
Пектиновые вещества первичных клеточных стенок представляют собой сложный разветвленный полиуглеродный комплекс. Карбоксильные группы полигалактуроновой кислоты, цепи которой образуют комплекс, частично этерифицированы и содержат метоксильные группы. В природных растениях растворимый пектин, находящийся в соке растений, и нерастворимый протопектин, расположенный в растительных тканях, проявляют себя в области инфракрасного спектра в границах 8700-8000 см-1.Pectin substances of the primary cell walls are a complex branched polycarbon complex. The carboxyl groups of polygalacturonic acid, the chains of which form a complex, are partially esterified and contain methoxyl groups. In natural plants, soluble pectin, located in the sap of plants, and insoluble protopectin, located in plant tissues, manifest themselves in the infrared spectrum in the range of 8700-8000 cm -1 .
Содержание лигнина в стеблях льна колеблется в широких пределах и зависит от степени зрелости, условий выращивания, сорта льна. В лубяной части зрелого стебля содержится 2,5-6% лигнина, в древесной части - 20-30%. Содержание пектиновых веществ в лубяной части стебля льна изменяется от 3 до 10%, а в древесной части от 1 до 3%. Пектиновые вещества взаимосвязаны с лигнином, так на месте повышенного содержания пектинов в стебле льна на поздних стадиях вегетации происходит накопление лигнина. При отсутствии низкомолекулярных углеводов пектиновые вещества являются главными предшественниками лигнина [6].The lignin content in flax stems varies widely and depends on the degree of maturity, growing conditions, and flax variety. In the bast part of the mature stem contains 2.5-6% lignin, in the wood part - 20-30%. The content of pectin substances in the bast part of the flax stem varies from 3 to 10%, and in the wood part from 1 to 3%. Pectin substances are interconnected with lignin, so at the place of the increased pectin content in the stalk of flax in the late stages of vegetation, lignin accumulates. In the absence of low molecular weight carbohydrates, pectin substances are the main precursors of lignin [6].
В растениях лигнин выполняет опорную функцию, он придает клеточным стенкам устойчивость к механическим воздействиям, жесткость. Кроме того, лигнин внутри клеточной стенки химически связан с углеводами и образует редко сшитую лигноуглеводную сетку. Наличие лигноуглеводной сетки в конечном счете влияет на прочность льняной тресты. Чем сильнее связь, тем прочнее льняная треста и тем меньше площадь отраженного ИК-спектра. Таким образом, лигнин и пектин в сочетании выступают в роли индикатора прочности льняной тресты [6].In plants, lignin performs a supporting function; it gives the cell walls resistance to mechanical stress and rigidity. In addition, lignin inside the cell wall is chemically bound to carbohydrates and forms a rarely cross-linked ligno-carbohydrate network. The presence of a ligno-carbohydrate network ultimately affects the strength of the linen trust. The stronger the bond, the stronger the linen trust and the smaller the area of the reflected IR spectrum. Thus, lignin and pectin in combination act as an indicator of the strength of the linen trust [6].
Проведенный анализ ИК-спектров в области 8700-8000 см-1 показал, что между интенсивностью отраженного спектра и прочностью льнотресты имеет место высокая корреляция (см. фиг.1). По всей ширине диапазона влияние влажности минимально. Кроме того, при сравнении образцов льняной тресты разных сортов, а также контрастных степеней вылежки удалось выделить длину волны 8333 см-1, на которой интенсивность спектра определяется только метоксильными группами характерными для пектиновых веществ и лигнина. Оценка интенсивности спектров на данной длине волны позволяет измерять прочность льняной тресты с высокой точностью. В связи с этим предложено использовать этот диапазон для построения калибровочной модели оценки прочности льнотресты.The analysis of IR spectra in the region of 8700-8000 cm -1 showed that between the intensity of the reflected spectrum and the strength of the flax trusts there is a high correlation (see Fig. 1). Across the entire range, the effect of humidity is minimal. In addition, when comparing samples of flax trusts of different varieties, as well as contrasting degrees of aging, it was possible to isolate a wavelength of 8333 cm -1 , at which the intensity of the spectrum is determined only by methoxyl groups characteristic of pectin and lignin. Assessing the intensity of the spectra at a given wavelength allows the strength of the linen trust to be measured with high accuracy. In this regard, it is proposed to use this range to build a calibration model for assessing the strength of flax treads.
На основании полученной калибровочной модели составлено линейное уравнение для расчета прочности льняной тресты при известной интенсивности инфракрасного излучения в области 8333 см-1:Based on the obtained calibration model, a linear equation is compiled to calculate the strength of the linen trust at a known intensity of infrared radiation in the region of 8333 cm -1 :
П=32.5-46.4·I8333,P = 32.5-46.4 · I 8333 ,
где I8333 - интенсивность отраженного спектра в области 8333 см-1.where I 8333 is the intensity of the reflected spectrum in the region of 8333 cm -1 .
Источники информацииInformation sources
1. Мозохин А.Е., Дроздов В.Г., Ефремов А.С. Оптимизация и управление режимами процесса трепания в зависимости от свойств льнотресты // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности, Иваново, 2011. - №5. - С.39-43.1. Mozokhin A.E., Drozdov V.G., Efremov A.S. Optimization and control of the beating process modes depending on the properties of the flax trust // News of higher educational institutions. Technology of the textile industry, Ivanovo, 2011. - No. 5. - S. 39-43.
2. ГОСТ 10330-76 «Лен трепаный. Технические условия». - М: Издательство стандартов, 1982.2. GOST 10330-76 “Flax shabby. Technical conditions. " - M: Publishing house of standards, 1982.
3. Бахтерев В.В. Способ определения прочности волокна хризотил-асбеста // RU 2241218, G01N 27/04. - Опубл. 27.11.2004.3. Bakhterev VV A method for determining the strength of chrysotile asbestos fiber // RU 2241218, G01N 27/04. - Publ. 11/27/2004.
4. Куликов А.В. Разработка инструментальной системы определения технологического качества трепаного льна: Дис… канд.техн.наук / Костромской гос.технол. ун-т. - Кострома, 2004. - 148 с.4. Kulikov A.V. Development of an instrumental system for determining the technological quality of scruffy flax: Dis ... Candidate of Technical Science / Kostroma State Technological. un-t - Kostroma, 2004 .-- 148 p.
5. Костюков А.Ф. Способ лабораторного контроля параметров волокон в массе // RU 2398224, G01N 29/00. - Опубл. 27.08.2010.5. Kostyukov A.F. Method for laboratory control of fiber parameters in mass // RU 2398224, G01N 29/00. - Publ. 08/27/2010.
6. Гурусова А.А. Влияние химического состава и структуры льняных волокон на их качество и основные принципы построения технологии получения тресты с применением химических реагентов: Дис… канд.техн.наук / Костромской гос.технол. ун-т. - Кострома, 1989. - 251 с.6. Gurusova A.A. The influence of the chemical composition and structure of flax fibers on their quality and the basic principles of building technology for producing trusts using chemical reagents: Dis ... Candidate of Technical Science / Kostroma State Technology. un-t - Kostroma, 1989 .-- 251 p.
Claims (1)
П=32.5-46.4·I8333,
где I8333 - интенсивность отраженного спектра в данной области. A method for measuring the strength of a linen trust, including non-destructive testing by comparing wave signals, characterized in that the strength value is determined based on the analysis of the absolute value of the infrared spectrum of the linen trust in the region of 8333 cm -1 by the formula:
P = 32.5-46.4 · I 8333 ,
where I 8333 is the intensity of the reflected spectrum in this region.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012154931/28A RU2525598C1 (en) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | Method of measurement of strength of flax stock |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012154931/28A RU2525598C1 (en) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | Method of measurement of strength of flax stock |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012154931A RU2012154931A (en) | 2014-07-20 |
| RU2525598C1 true RU2525598C1 (en) | 2014-08-20 |
Family
ID=51214872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012154931/28A RU2525598C1 (en) | 2012-12-18 | 2012-12-18 | Method of measurement of strength of flax stock |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2525598C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1035484A1 (en) * | 1982-01-05 | 1983-08-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физики Ан Бсср | Cellulose structure analysis method |
| SU1383168A1 (en) * | 1986-04-28 | 1988-03-23 | Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова | Optical method of checking strength of sheet fibre transparent materials and process of making same |
| DE3808336A1 (en) * | 1988-03-12 | 1989-09-21 | Steinbeis Stiftung Fuer Wirtsc | Method and device for the determination of the fineness of textile fibres, especially flax fibres |
| US6551451B2 (en) * | 1999-12-23 | 2003-04-22 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Method for determining liquid content in chemical pulps using ramen spectrometry |
| RU2241218C2 (en) * | 2003-02-06 | 2004-11-27 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Method for determining hardness of chrysotile asbestos filament |
| RU2398224C1 (en) * | 2009-06-15 | 2010-08-27 | Анатолий Федорович Костюков | Method for laboratory monitoring fibre parametres in mass |
| RU2464547C1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромской государственный технологический университет" | Method for measurement of flax stock separability |
-
2012
- 2012-12-18 RU RU2012154931/28A patent/RU2525598C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1035484A1 (en) * | 1982-01-05 | 1983-08-15 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Физики Ан Бсср | Cellulose structure analysis method |
| SU1383168A1 (en) * | 1986-04-28 | 1988-03-23 | Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им.С.М.Кирова | Optical method of checking strength of sheet fibre transparent materials and process of making same |
| DE3808336A1 (en) * | 1988-03-12 | 1989-09-21 | Steinbeis Stiftung Fuer Wirtsc | Method and device for the determination of the fineness of textile fibres, especially flax fibres |
| US6551451B2 (en) * | 1999-12-23 | 2003-04-22 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Method for determining liquid content in chemical pulps using ramen spectrometry |
| RU2241218C2 (en) * | 2003-02-06 | 2004-11-27 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Method for determining hardness of chrysotile asbestos filament |
| RU2398224C1 (en) * | 2009-06-15 | 2010-08-27 | Анатолий Федорович Костюков | Method for laboratory monitoring fibre parametres in mass |
| RU2464547C1 (en) * | 2011-04-27 | 2012-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромской государственный технологический университет" | Method for measurement of flax stock separability |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012154931A (en) | 2014-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhou et al. | Prediction of mixed hardwood lignin and carbohydrate content using ATR-FTIR and FT-NIR | |
| Fujimoto et al. | Application of near infrared spectroscopy for estimating wood mechanical properties of small clear and full length lumber specimens | |
| Meder et al. | Near infrared spectroscopic and hyperspectral imaging of compression wood in Pinus radiata D. Don | |
| Yao et al. | Determination of lignin content in Acacia spp using near-infrared reflectance spectroscopy | |
| Nanayakkara et al. | Quantitative chemical indicators to assess the gradation of compression wood | |
| Meder et al. | Towards the in-forest assessment of Kraft pulp yield: comparing the performance of laboratory and hand-held instruments and their value in screening breeding trials | |
| CN101140223A (en) | Textile fibre identification method | |
| Fujimoto et al. | Estimation of wood stiffness and strength properties of hybrid larch by near-infrared spectroscopy | |
| Sun et al. | Application of FT-NIR-DR and FT-IR-ATR spectroscopy to estimate the chemical composition of bamboo (Neosinocalamus affinis Keng) | |
| Hein et al. | Predicting microfibril angle in Eucalyptus wood from different wood faces and surface qualities using near infrared spectra | |
| Sun et al. | Non‐invasive imaging of cellulose microfibril orientation within plant cell walls by polarized Raman microspectroscopy | |
| CN104596975A (en) | Method for measuring lignin of reconstituted tobacco by paper-making process by virtue of near infrared reflectance spectroscopy technique | |
| Hein | Estimating shrinkage, microfibril angle and density of Eucalyptus wood using near infrared spectroscopy | |
| Wentzel-Vietheer et al. | Prediction of non-recoverable collapse in Eucalyptus globulus from near infrared scanning of radial wood samples | |
| CN101949825B (en) | Leaf water near infrared non-destructive testing device and method in light open environment | |
| Bonarski et al. | Application of the crystalline volume fraction for characterizing the ultrastructural organization of wood | |
| RU2525598C1 (en) | Method of measurement of strength of flax stock | |
| CN104132865A (en) | Method for predicting density of wood of loblolly pine by utilizing near-infrared spectrum technology | |
| CN104568828A (en) | Method for determining tensile strength of reproduced tobacco leaves of papermaking method by near-infrared diffuse reflection spectrum | |
| Watanabe et al. | Non-destructive evaluation of surface longitudinal growth strain on Sugi (Cryptomeria japonica) green logs using near-infrared spectroscopy | |
| Sandak et al. | Weathering kinetics of thin wood veneers assessed with near infrared spectroscopy | |
| Schimleck et al. | Determination of important pulp properties of hybrid poplar by near infrared spectroscopy | |
| Sandberg et al. | Separating Norway spruce heartwood and sapwood in dried condition with near-infrared spectroscopy and multivariate data analysis | |
| CN101387497A (en) | Method for measuring plant fiber material fibre morphology by near-infrared spectrum technology | |
| Sandberg | Modelling water sorption gradients in spruce wood using CT scanned data |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151219 |