Сравнительный анализ физико-механических свойств длинного трёпаного льноволокна

LONG SCUTCHED FLAX FIBER, QUALITY CONTROL, PARTIAL QUALITY FUNCTIONS

Analysis of physical and mechanical properties of long scutched flax harvested in Belarus in 2013—2015 was conducted in the article. For 10, 11, 12 and 13 quality indices of long scutched flax fiber partial functions of quality for breaking load, flexibility, color group and handful length were built. The graphics of partial quality functions allow analyzing and comparing the quality of a single batch of long scutched flax fiber with quality of flax fiber harvested in 2013—2015. Developed graphs of partial quality functions can be used by the specialists in the flax processing enterprises involved in quality control of long scutched flax fiber.

РУПТП «Оршанский льнокомбинат» является крупнейшим в Республике Беларусь и Восточной Европе льноперерабатывающим предприятием. Информационная система контроля качества предприятия [1] аккумулирует данные о более чем 90 % льноволокна, производимого в Республике Беларусь. Применение современных статистических методов и информационных технологий при проектировании и контроле качества льняных текстильных материалов позволяет увеличить скорость принятия управленческих решений и повысить качество выпускаемой продукции [2, 3]. Настоящее исследование основано на анализе данных, собранных в информационной системе льнокомбината, включающих сведения о физико-механических свойствах более 3000 партий длинного трепаного льноволокна, произведенного белорусскими льнозаводами в 2013—2015 годах [4, 5]. Целью исследования является выявление статистических закономерностей в свойствах длинного трепаного льноволокна.

На рисунке 1 приведено распределение показателей качества (номеров), определенных согласно действующей нормативной документации [6], белорусского длинного трепаного льноволокна урожая 2013—2015 годов.

Как видно из рисунка 1, в поставках белорусских льнозаводов преобладает длинное трепаное льноволокно 11 номера. Волокно ниже 10 номера не закупается льнокомбинатом, волокно 14 и более высоких номеров не поставлялось белорусскими льнозаводами в 2013—2015 годах.

Согласно методике оценки качества длинного трепаного льноволокна [6], числен- ная оценка прядильной способности N (номер) определяется по следующей формуле:

N = A + A i X i + A 2 X 2 + A 3 X 3 + A 4 X 4 , (1)

где A, A₁, A₂, A₃, A₄, – коэффициенты, значение которых изменяется в зависимости от значения горстевой длины трепаного льноволокна X₁ – горстевая длина, см; X₂ – группа цвета; X₃ – разрывная нагрузка, Н; X₄ – гибкость, мм. После получения расчетного значения номера длинного трепаного льноволокна в него могут вноситься поправки в зависимости от горстевой длины, закостренности, наличия недоработки, значения произведений коэффициентов вариации по разрывной нагрузке и гибкости.

Особенность применяемой методики заключаются в том, что низкие значения одного из физико-механических свойств могут быть компенсированы более высоким значением другого [7]. В случае рекламации, не подтверждения заявленного поставщиком (льнозаводом) номера волокна, в результате инструментальной оценки, проведенной в сертифицированной лаборатории, поставщик может либо согласится с понижением номера для партии льноволокна, либо отозвать партию на пересортировку. В последнем случае необходимо знать, какое именно из

физико-механических свойств не удовлетворяет заданному номеру. Для этого был разработан и внедрен в информационную систему контроля качества РУПТП «Оршанский льнокомбинат» статистический метод частных функций качества [8, 9].

Частная функция качества для определения относительного положения среднего значения выбранного физико-механического свойства отдельной партии (образца) по отношению ко всем обследованным образцам, имеющим аналогичный заявленный показатель качества (номер):

где x – значение свойства одного исследованного образца; CDF(x ) – кумулятивная функция распределения; PDF(t) – функция плотности вероятности; p_i – вероятность, связанная со значением, удовлетворяющим условию x_i ≥ x ; n – количество исследованных образцов; k – количество образцов, удовлетворяющих условию x_i ≥ x .

Численное значение частной функции качества показывает, какое количество обследованных образцов обладает лучшим значением выбранного свойства. В информационной системе контроля качества РУПТП «Оршанский льнокомбинат» реализовано автоматическое вычисление значения частной функции качества для каждого исследуемого физико-механического свойства. Для использования частных функций качества вне информационной системы предлагается построить по формуле (2) графики частных функций качества для каждого физико-механического свойства и для каждого показателя качества (номера).

На рисунках 2—5 приведены графики частных функций качества для разрывной нагрузки, гибкости, горстевой длины и группы цвета длинного трепаного льноволокна урожая 2013—2015 гг. Приведенные графики частных функций качества рассчитаны и построены с использованием языка статистической обработки данных R [10].

Рисунок 2 – Частные функции качества для разрывной нагрузки длинного трепаного льноволокна урожая

2013—2015 годов

Рисунок 3 – Частные функции качества для гибкости длинного трепаного льноволокна урожая 2013—

2015 годов

Рисунок 4 – Частные функции качества для горстевой длины длинного трепаного льноволокна урожая

2013—2015 годов

V

Рисунок 5 – Частные функции качества для группы цвета длинного трепаного льноволокна урожая

2013—2015 годов

Графики частных функций качества, представленные на рисунках 2—5, могут быть использованы для проведения сравнительной оценки отдельной партии длинного трепаного льноволокна с льноволокном урожая 2013— 2015 гг. Проведя перпендикуляр к оси абсцисс в точке, соответствующей среднему значению выбранного свойства отдельной партии льноволокна, находят точку пересечения перпендикуляра с графиком частной функции качества, затем, проведя через эту точку линию, перпендикулярную оси ординат, можно найти значение частного показателя качества для выбранного образца. Так, например, для партии волокна 10 номера (рисунок 2), со средним значением разрывной нагрузки 198 Н, значение частного показателя качества равняется 25 %, то есть 25 % образцов обладают значением разрывной нагрузки больше 198 Н.

Из рисунков 2—5 видно, что с увеличением численного значения показателя качества (номера) графики частных функций качества выбранного физико-механического свойства длинного трепаного льноволокна сдвигаются вправо, что свидетельствует об увеличении численных значений физико-механических свойств волокна с увеличением номера.

В таблице 1 приведены результаты сравнительного анализа значений физико-механических свойств образца длинного трепаного льноволокна с инструментально подтвержденным 11 номером, имеющего среднее значение разрывной нагрузки 219 Н; среднее значение гибкости 35 мм; среднее значение горстевой длины 63 см; среднее значение группы цвета 3.

Анализируя данные, приведенные в таблице 1, можно сделать следующие заключения:

• •    Если бы данный образец был заявлен по-

• ставщиком как льняное волокно 10-го номера, то он бы входил в 10 % лучших образцов по разрывной нагрузке и горстевой длине. По гибкости он попадал бы в 50 %, но не попадал бы в 25 % лучших образцов. При этом он обладал бы самым лучшим значением группы цвета.

• •    Данный образец был заявлен поставщиком как 11 номер. По горстевой длине 25 % образцов обладают лучшим значением, чем у выбранного образца. По гибкости он попадает в 75 %, но не попадает в 50 % лучших образцов. По разрывной нагрузке он попадает в 25 %, но не попадает в 10 % лучших образцов. По группе цвета только 7.96 % образцов обладают лучшим значением, чем у выбранного образца.

• •    Если бы данный образец был заявлен поставщиком как льняное волокно 12-го номера, то 81,82 % образцов обладало бы лучшим значением группы цвета. По горстевой длине он попадал бы в 75 %, но не попадал бы в 50 % лучших образцов. По гибкости он попадал бы в 90 %, но не попадал бы в 75 % лучших образцов. По разрывной нагрузке он попадал бы в 75 %, но не попадал бы в 50 % лучших образцов. В этом случае, при рекламации, необходимо обратить внимание на значения группы цвета и гибкости.

• •    Если бы данный образец был заявлен поставщиком как льняное волокно 13-го номера, то 100 % образцов обладало бы лучшим значением группы цвета, поскольку 3 группа цвета не встречается в образцах 13 номера. По горстевой длине ровно 75 % образцов обладают лучшим значением, чем у выбранного образца. По гибкости и разрывной нагрузке более 90 % образцов обладало бы лучшими значениями свойств. В данном случае образец обладает неудовлетворительными значениями всех исследованных

  Таблица 1 – Значения частных функций качества для выбранного образца
  Номер	По разрывной нагрузке	По гибкости	По горстевой длине	По группе цвета
  10	<10 %	25 – 50 %	<10 %	0 %
  11	10 – 25 %	50 – 75 %	25 %	7.96 %
  12	50 – 75 %	75 – 90 %	50 – 75 %	81.82 %
  I        13	>90 %	>90 %	75 %	100 %

  
  

свойств.

ВЫВОДЫ

Таким образом, проведенный анализ данных физико-механических свойств белорусского длинного трепаного льноволокна урожая 2013-2015гг, позволил для 10, 11, 12, 13 номеров длинного трепаного льноволокна построить частные функции качества для разрывной нагрузки, гибкости, горстевой длины и группы цвета. Получен- ные графики частных функций качества позволяют проводить анализ и сравнение качества отдельной партии длинного трепаного льноволокна с качеством льноволокна урожая 2013-2015гг. Приведенные графики частных функций качества могут быть использованы сотрудниками льноперерабатывающих предприятий, занимающимися контролем качества длинного трепаного льноволокна.