栗建永 趙黎華 周 磊 張 慧 張占明

(天津出入境檢驗檢疫局工業(yè)產(chǎn)品安全技術(shù)中心，天津，300201)

數(shù)據(jù)庫軟件在紙漿物理性能客觀評價中的應(yīng)用

栗建永 趙黎華 周 磊 張 慧 張占明

(天津出入境檢驗檢疫局工業(yè)產(chǎn)品安全技術(shù)中心，天津，300201)

在紙漿測試中，不同打漿點的物理性能差距很大。如何能夠?qū)垵{的物理性能做出客觀評價和判斷，找到標(biāo)準點的各項物理數(shù)值，這始終是困擾國內(nèi)外紙漿檢測領(lǐng)域的一個難題，在本研究中，在綜合分析和研究國際現(xiàn)行的各種檢測方法的基礎(chǔ)上，以VISUAL BASIC為編程語言，用ACCESS辦公軟件進行數(shù)據(jù)庫管理，開發(fā)出了紙漿物理性能計算系統(tǒng)，實現(xiàn)了實驗室打漿、抄片、及手抄片的物理性能測試的優(yōu)化，為紙漿的物理性能評價和科研提供更加科學(xué)、高效、準確的技術(shù)支撐。

打漿點;紙漿的物理性能;標(biāo)準點;數(shù)據(jù)庫軟件

紙漿物理性能的測試主要包括:實驗室打漿、抄片及手抄片的物理性能測試。在測試中，不同打漿點的物理性能差距很大。如何能夠快速對紙漿的物理性能做出客觀評價和判斷，找到標(biāo)準點的各項物理數(shù)值，這始終是困擾國內(nèi)外紙漿檢測領(lǐng)域的一個難題，當(dāng)前國內(nèi)檢測中主要使用手工方法繪制紙漿各打漿點物理檢測數(shù)據(jù)曲線 (坐標(biāo)紙描線法)，采用圖解內(nèi)插法查出標(biāo)準點物理性能［1-2］。這種方法會出現(xiàn)人為誤差。筆者在綜合分析和研究國際現(xiàn)行的各種檢測方法的基礎(chǔ)上，研究并開發(fā)紙漿物理性能計算軟件，以VISUAL BASIC和ACCESS為工具開發(fā)軟件，對紙漿的物理性能的評價和判定，為科研和檢測提供更加科學(xué)、高效、準確的服務(wù)和支持。

1 紙漿物理性能計算程序 (PPC)的建立

編程使用VISUAL BASIC語言［3］，用ACCESS辦公軟件進行數(shù)據(jù)庫管理［4］。程序分三個模塊:數(shù)據(jù)處理模塊、對數(shù)據(jù)的插入點求值模塊、輸入標(biāo)準值進行判定。開發(fā)技術(shù)設(shè)計采取兩層結(jié)構(gòu)。把系統(tǒng)所用的數(shù)據(jù)庫與實現(xiàn)系統(tǒng)功能的程序分離，運行系統(tǒng)時，自動調(diào)用數(shù)據(jù)庫，使得系統(tǒng)安全性得到提高。

1.1 功能需求分析

在本研究中，將為軟件使用人員建立一個易于操作的圖形化界面。操作人員通過設(shè)置用戶密碼，做到合法使用者才能進入該系統(tǒng)。輸入必要的檢測信息后，選擇性輸入有助于檢測的商品信息。檢測結(jié)果主要可以選擇緊度或松厚度、打漿時間或轉(zhuǎn)數(shù)、抗張指數(shù)或裂斷長、耐破指數(shù)或耐破因子、撕裂指數(shù)或撕裂因子中一項或多項，并可繪制所選的打漿特性曲線。輸入合同值或規(guī)定數(shù)值后，該系統(tǒng)可自動進行比較，計算偏差值，以判斷合格與否。

針對以上要求，程序的設(shè)計準備用VISUAL BAS-IC作為編程語言。用ACCESS辦公軟件作為數(shù)據(jù)庫進行管理。程序分三個模塊:數(shù)據(jù)處理模塊、對數(shù)據(jù)的插入點求值模塊、輸入標(biāo)準值進行判定。在程序的插入點求值模塊采用數(shù)學(xué)拉格郎日 (LAGRANGE)插值方法對各個點求插值。檢測數(shù)據(jù)的各點模擬出一條光滑的曲線。

1.2 PPC數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

本研究設(shè)計的軟件，包括以下幾個表單:

——登陸表，實現(xiàn)輸入ID號和密碼后登陸，查找數(shù)據(jù)庫登陸表;

——測試信息表，首先輸入關(guān)于該批試樣的檢測信息，此外可以新建、查看、修改以前本實驗室所保留數(shù)據(jù);

——測試項目表，錄入該批紙漿的特定標(biāo)識、測試的組數(shù)、打漿的時間或轉(zhuǎn)數(shù)、紙漿的游離度或打漿度、手抄片的緊度或松厚度、手抄片的裂斷長或抗張指數(shù)、手抄片的耐破因子或耐破指數(shù)、手抄片的撕裂指數(shù)或撕裂因子等。

——檢測數(shù)據(jù)表，儲存各個測試項目的離散數(shù)據(jù)的表格;

——合同規(guī)定表，錄入測試項目的相應(yīng)合同規(guī)定值。

1.3 檢測數(shù)據(jù)的生成

依據(jù)國際標(biāo)準 (ISO)［5-9］，按照式 (1)～式(9)，分別為生成的紙漿物理性能值，部分公式和物理性能值采用了非標(biāo)準單位，是由于國外少量紙漿生產(chǎn)企業(yè)仍使用非標(biāo)準單位，目前這些紙漿仍有進口。

(1)試樣定量g，g/m2。

式中:m——溫濕處理過的裁切試樣的質(zhì)量，g;

A——每張試樣的面積，m2;

n——試樣的張數(shù)。

(2)緊度 e，g/cm3。

式中:d——每張試樣的平均厚度，μm。

(3)抗張指數(shù) X1，N·m/g。

式中:F1——抗張力的平均讀數(shù)值，N;

b——試樣的寬度，m。

(4)撕裂指數(shù) X2，mN·m2/g。

式中:F2——試樣的平均撕裂度，mN。(5)耐破指數(shù) X3，kPa·m2/g。

式中:P——試樣的平均耐破度，kPa。

(6)其他

式中:t——單張試片厚度，μm;

r——試片絕干定量，g/m2;b——試片耐破度，gf/cm2;

p——15 mm寬度試片抗張強度，kgf/cm;f——撕裂單張試片的力，gf。

1.4 曲線擬合

利用數(shù)學(xué)公式——拉格郎日 (LAGRANGE)插值公式對各個點求插值。

當(dāng)給定 (n+1)個離散點 {(xi，yi)}利用插值基函數(shù)可得插值多項式Ln為:

其中:

2 實驗

利用PPC程序，選取有代表性的試樣，經(jīng)過3組或4組測試后，得到手抄片的打漿度或游離度、松厚度或緊度、抗張指數(shù)或抗張因子、耐破指數(shù)或耐破因子、撕裂指數(shù)或撕裂因子的擬合曲線，進行與合同值比對驗證。

2.1 試樣與儀器

試樣:國外產(chǎn)漂白硫酸鹽針葉木漿，國外產(chǎn)未漂白硫酸鹽針葉木漿。

儀器:PFI磨漿機，標(biāo)準疏解器，濾水性能測定儀，壓榨機，手抄片成形器，臥式拉力機，厚度儀，抗張強度測定儀，撕裂強度測定儀等。

2.2 輸入測試數(shù)據(jù)

選擇主菜單“輸入”下的“測試數(shù)據(jù)”，采用鍵盤輸入實驗測試數(shù)值 (平均值)。其中插值點即為特征打漿點。輸入測試數(shù)據(jù)的界面，如圖1所示。

圖1 測試數(shù)據(jù)輸入界面

2.3 輸入合同數(shù)值

選擇主菜單“合同值”下的“合同值”，輸入合同規(guī)定的標(biāo)準數(shù)值，檢測結(jié)果的判定將以該合同數(shù)值為依據(jù)。選取試樣的合同值分別為:打漿度20.0°SR，松厚度1.65 cm3/g，抗張指數(shù)57.5 N·m/g，耐破指數(shù)3.90 kPa·m2/g，撕裂因子123，打漿轉(zhuǎn)數(shù)1765轉(zhuǎn)。

2.4 曲線擬合

選擇“輸出”主菜單下“結(jié)果預(yù)覽”，系統(tǒng)對所輸入的數(shù)據(jù)繪制平滑的曲線，進行數(shù)據(jù)計算處理。顯示檢測報告。擬合結(jié)果如圖2所示。

圖2 紙漿機械性能曲線擬合結(jié)果

2.5 與合同值比對

選擇“輸出”主菜單下“測試數(shù)據(jù)”，系統(tǒng)顯示出操作者輸入的原始數(shù)據(jù)、合同值、合同值與所測的數(shù)據(jù)的比較。結(jié)果如圖3所示。

2.6 驗證實驗

用研制的運算系統(tǒng)與國外已知標(biāo)準數(shù)值進行比較，選取不同組數(shù)，不同打漿方法，打漿設(shè)備采用PFI磨漿機，不同的打漿度，輸出不同的測試項目，由天津造紙研究所的專家現(xiàn)場指導(dǎo)驗證，其結(jié)果與國外檢測實驗室檢測結(jié)果相對比，通過誤差分析進行實驗驗證。

圖3 程序輸出值與合同值比對結(jié)果圖

3 結(jié)果與討論

3.1 TAPPI方法—三點驗證

檢測方法為TAPPI［10-13］，所輸入測試數(shù)據(jù)為3個點，所用的打漿設(shè)備為PFI磨漿機，樣品為漂白硫酸鹽針葉木漿，打漿度用游離度表示，所要求計算的結(jié)果為:松厚度、裂斷長、撕裂指數(shù)、耐破指數(shù)。所的結(jié)果分別與其國外實驗室檢測結(jié)果相比較見表1和表2。由所測的結(jié)果比較可以看到，所測結(jié)果與國外提供的標(biāo)準測試結(jié)果幾乎完全重合。

表1 TAPPI—三點驗證實測數(shù)據(jù)

表2 TAPPI—三點驗證輸出數(shù)據(jù)與國外比對結(jié)果

3.2 ISO方法—三點驗證

檢測方法為ISO方法，所輸入測試數(shù)據(jù)為3個點，所用的打漿設(shè)備為PFI磨漿機，樣品為國外產(chǎn)未漂白硫酸鹽針葉木漿，所要求計算的結(jié)果為:緊度、抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)、耐破指數(shù)。所得結(jié)果分別與其國外實驗室檢測結(jié)果相比較見表3和表4。由所測的結(jié)果可以看到，所測結(jié)果與國外提供的標(biāo)準結(jié)果幾乎完全重合。

表3 ISO—三點驗證實測數(shù)據(jù)表

表4 ISO—三點驗證輸出數(shù)據(jù)比對結(jié)果

3.3 TAPPI方法—四點驗證

檢測方法為TAPPI，所輸入測試數(shù)據(jù)為4個點，所用的打漿設(shè)備為PFI磨漿機，樣品為國外產(chǎn)漂白硫酸鹽針葉木漿，所要求計算的結(jié)果為:松厚度、裂斷長、撕裂因子、耐破因子。所測結(jié)果分別與其國外實驗室檢測結(jié)果相比較，見表5、表6和表7。

表5 TAPPI—四點驗證實測數(shù)據(jù)

表6 TAPPI—四點驗證輸出數(shù)據(jù)比對比結(jié)果 (一)

表7 TAPPI—四點驗證輸出數(shù)據(jù)比對比結(jié)果 (二)

依據(jù)美國TAPPI220os71標(biāo)準，紙漿實驗室檢測重現(xiàn)性為:耐破因子為5%，裂斷長為7%，撕裂因子為10%。依據(jù)美國TAPPI T 1206對紙漿物理性能檢測重現(xiàn)性的要求為:耐破指數(shù)13%，撕裂指數(shù)20%，抗張指數(shù)10%。ISO標(biāo)準對于紙漿物理檢測的重現(xiàn)性沒有作出具體的規(guī)定。

由上述各表可以分析出，本論文闡述的系統(tǒng)計算結(jié)果與國外實驗室各項目測試數(shù)據(jù)誤差，都在1.1%以內(nèi)，遠低于上述國外標(biāo)準規(guī)定的幅度。

4 結(jié)論

本論文闡述的系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)了設(shè)計的技術(shù)要求和功能要求。本紙漿物理性能計算系統(tǒng)計算結(jié)果與國外相同計算系統(tǒng)計算結(jié)果的誤差極小，完全可以替代國外的計算系統(tǒng)，并且更容易操作，簡單易用。在紙漿的結(jié)果分析中實現(xiàn)自動化，可減輕紙漿檢測計算的工作強度和節(jié)省工作時間。

由于時間原因，本系統(tǒng)還存在一些不足，主要是對于一些細節(jié)和一些附屬功能的設(shè)計還有欠缺，有待于繼續(xù)完善改進。

［1］蘇求鳳．紙漿性質(zhì)的評價［J］．中國造紙，1986，5(1):58．

［2］蘇求鳳．紙漿性質(zhì)的評價［J］．中國造紙，1986，5(2):53．

［3］捷新工作室．VISUAL BASIC高級教程［M］．北京:國防工業(yè)出版社，1999．

［4］嚴蔚敏，吳偉民．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2000．

［5］ISO 5264/2-2002紙漿—實驗室打漿第二部分:PFI法［S］．

［6］ISO 5267/1-1999紙漿—濾水性能的測定 第一部分:肖泊爾——瑞格勒法［S］．

［7］ISO 5267/2-2001紙漿—濾水性能的測定 第二部分:“加拿大標(biāo)準”游離度法［S］．

［8］ISO 5269/1-2005紙漿—物理試驗用實驗室漿張的制備 第一部分:常規(guī)紙頁成型法［S］．

［9］ISO 5270-1998紙漿—試驗室紙頁—物理性能的測定［S］．

［10］TAPPI 205sp-06紙漿物理測試手抄片的制備［S］．

［11］TAPPI 220sp-96紙漿手抄片的物理測試［S］．

［12］TAPPI 227om-99紙漿的游離度［S］．

［13］TAPPI 248 sp-00紙漿的實驗室打漿(PFI磨方法)［S］

Application of Database Software in Objective Assessment of Physical Properties of Pulp

LI Jian-yong*ZHAO Li-hua ZHOU LeiZHANG HuiZHANG Zhan-ming
(Technical Center for Safety of Industrial Products of Tianjin Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Tianjin，300201)
(*E-mail:lijytj138@sina．com)

In pulp evaluation，the physical properties of the pulp depend on different beating points．The objective assessment of physical properties of the pulp and to find the standard values were difficult．In this study，based on analysis and investigation of all kinds of testing methods，the calculation system of pulp's physical properties was developed by VISUAL BASIC and ACCESS．It realizes the optimization of pulp evaluation，it is useful for assessment of pulp's physical properties．

beating point;pulp’s physical properties;standard values;database software

TS77

A

0254-508X(2011)10-0020-04

栗建永先生，高級工程師;研究方向:紙張紙漿檢測技術(shù)。

2011-06-15(修改稿)

(責(zé)任編輯:常 青)