数据库软件在纸浆物理性能客观评价中的应用

2011-11-21栗建永赵黎华张占明

中国造纸 2011年10期

关键词：手抄物理性能测试数据

栗建永赵黎华周磊张慧张占明

(天津出入境检验检疫局工业产品安全技术中心，天津，300201)

数据库软件在纸浆物理性能客观评价中的应用

栗建永赵黎华周磊张慧张占明

(天津出入境检验检疫局工业产品安全技术中心，天津，300201)

在纸浆测试中，不同打浆点的物理性能差距很大。如何能够对纸浆的物理性能做出客观评价和判断，找到标准点的各项物理数值，这始终是困扰国内外纸浆检测领域的一个难题，在本研究中，在综合分析和研究国际现行的各种检测方法的基础上，以VISUAL BASIC为编程语言，用ACCESS办公软件进行数据库管理，开发出了纸浆物理性能计算系统，实现了实验室打浆、抄片、及手抄片的物理性能测试的优化，为纸浆的物理性能评价和科研提供更加科学、高效、准确的技术支撑。

打浆点;纸浆的物理性能;标准点;数据库软件

纸浆物理性能的测试主要包括:实验室打浆、抄片及手抄片的物理性能测试。在测试中，不同打浆点的物理性能差距很大。如何能够快速对纸浆的物理性能做出客观评价和判断，找到标准点的各项物理数值，这始终是困扰国内外纸浆检测领域的一个难题，当前国内检测中主要使用手工方法绘制纸浆各打浆点物理检测数据曲线 (坐标纸描线法)，采用图解内插法查出标准点物理性能［1-2］。这种方法会出现人为误差。笔者在综合分析和研究国际现行的各种检测方法的基础上，研究并开发纸浆物理性能计算软件，以VISUAL BASIC和ACCESS为工具开发软件，对纸浆的物理性能的评价和判定，为科研和检测提供更加科学、高效、准确的服务和支持。

1 纸浆物理性能计算程序 (PPC)的建立

编程使用VISUAL BASIC语言［3］，用ACCESS办公软件进行数据库管理［4］。程序分三个模块:数据处理模块、对数据的插入点求值模块、输入标准值进行判定。开发技术设计采取两层结构。把系统所用的数据库与实现系统功能的程序分离，运行系统时，自动调用数据库，使得系统安全性得到提高。

1.1 功能需求分析

在本研究中，将为软件使用人员建立一个易于操作的图形化界面。操作人员通过设置用户密码，做到合法使用者才能进入该系统。输入必要的检测信息后，选择性输入有助于检测的商品信息。检测结果主要可以选择紧度或松厚度、打浆时间或转数、抗张指数或裂断长、耐破指数或耐破因子、撕裂指数或撕裂因子中一项或多项，并可绘制所选的打浆特性曲线。输入合同值或规定数值后，该系统可自动进行比较，计算偏差值，以判断合格与否。

针对以上要求，程序的设计准备用VISUAL BAS-IC作为编程语言。用ACCESS办公软件作为数据库进行管理。程序分三个模块:数据处理模块、对数据的插入点求值模块、输入标准值进行判定。在程序的插入点求值模块采用数学拉格郎日 (LAGRANGE)插值方法对各个点求插值。检测数据的各点模拟出一条光滑的曲线。

1.2 PPC数据库的设计

本研究设计的软件，包括以下几个表单:

——登陆表，实现输入ID号和密码后登陆，查找数据库登陆表;

——测试信息表，首先输入关于该批试样的检测信息，此外可以新建、查看、修改以前本实验室所保留数据;

——测试项目表，录入该批纸浆的特定标识、测试的组数、打浆的时间或转数、纸浆的游离度或打浆度、手抄片的紧度或松厚度、手抄片的裂断长或抗张指数、手抄片的耐破因子或耐破指数、手抄片的撕裂指数或撕裂因子等。

——检测数据表，储存各个测试项目的离散数据的表格;

——合同规定表，录入测试项目的相应合同规定值。

1.3 检测数据的生成

依据国际标准 (ISO)［5-9］，按照式 (1)～式(9)，分别为生成的纸浆物理性能值，部分公式和物理性能值采用了非标准单位，是由于国外少量纸浆生产企业仍使用非标准单位，目前这些纸浆仍有进口。

(1)试样定量g，g/m2。

式中:m——温湿处理过的裁切试样的质量，g;

A——每张试样的面积，m2;

n——试样的张数。

(2)紧度 e，g/cm3。

式中:d——每张试样的平均厚度，μm。

(3)抗张指数 X1，N·m/g。

式中:F1——抗张力的平均读数值，N;

b——试样的宽度，m。

(4)撕裂指数 X2，mN·m2/g。

式中:F2——试样的平均撕裂度，mN。(5)耐破指数 X3，kPa·m2/g。

式中:P——试样的平均耐破度，kPa。

(6)其他

式中:t——单张试片厚度，μm;

r——试片绝干定量，g/m2;b——试片耐破度，gf/cm2;

p——15 mm宽度试片抗张强度，kgf/cm;f——撕裂单张试片的力，gf。

1.4 曲线拟合

利用数学公式——拉格郎日 (LAGRANGE)插值公式对各个点求插值。

当给定 (n+1)个离散点 {(xi，yi)}利用插值基函数可得插值多项式Ln为:

其中:

2 实验

利用PPC程序，选取有代表性的试样，经过3组或4组测试后，得到手抄片的打浆度或游离度、松厚度或紧度、抗张指数或抗张因子、耐破指数或耐破因子、撕裂指数或撕裂因子的拟合曲线，进行与合同值比对验证。

2.1 试样与仪器

试样:国外产漂白硫酸盐针叶木浆，国外产未漂白硫酸盐针叶木浆。

仪器:PFI磨浆机，标准疏解器，滤水性能测定仪，压榨机，手抄片成形器，卧式拉力机，厚度仪，抗张强度测定仪，撕裂强度测定仪等。

2.2 输入测试数据

选择主菜单“输入”下的“测试数据”，采用键盘输入实验测试数值 (平均值)。其中插值点即为特征打浆点。输入测试数据的界面，如图1所示。

图1 测试数据输入界面

2.3 输入合同数值

选择主菜单“合同值”下的“合同值”，输入合同规定的标准数值，检测结果的判定将以该合同数值为依据。选取试样的合同值分别为:打浆度20.0°SR，松厚度1.65 cm3/g，抗张指数57.5 N·m/g，耐破指数3.90 kPa·m2/g，撕裂因子123，打浆转数1765转。

2.4 曲线拟合

选择“输出”主菜单下“结果预览”，系统对所输入的数据绘制平滑的曲线，进行数据计算处理。显示检测报告。拟合结果如图2所示。

图2 纸浆机械性能曲线拟合结果

2.5 与合同值比对

选择“输出”主菜单下“测试数据”，系统显示出操作者输入的原始数据、合同值、合同值与所测的数据的比较。结果如图3所示。

2.6 验证实验

用研制的运算系统与国外已知标准数值进行比较，选取不同组数，不同打浆方法，打浆设备采用PFI磨浆机，不同的打浆度，输出不同的测试项目，由天津造纸研究所的专家现场指导验证，其结果与国外检测实验室检测结果相对比，通过误差分析进行实验验证。

图3 程序输出值与合同值比对结果图

3 结果与讨论

3.1 TAPPI方法—三点验证

检测方法为TAPPI［10-13］，所输入测试数据为3个点，所用的打浆设备为PFI磨浆机，样品为漂白硫酸盐针叶木浆，打浆度用游离度表示，所要求计算的结果为:松厚度、裂断长、撕裂指数、耐破指数。所的结果分别与其国外实验室检测结果相比较见表1和表2。由所测的结果比较可以看到，所测结果与国外提供的标准测试结果几乎完全重合。

表1 TAPPI—三点验证实测数据

表2 TAPPI—三点验证输出数据与国外比对结果

3.2 ISO方法—三点验证

检测方法为ISO方法，所输入测试数据为3个点，所用的打浆设备为PFI磨浆机，样品为国外产未漂白硫酸盐针叶木浆，所要求计算的结果为:紧度、抗张指数、撕裂指数、耐破指数。所得结果分别与其国外实验室检测结果相比较见表3和表4。由所测的结果可以看到，所测结果与国外提供的标准结果几乎完全重合。

表3 ISO—三点验证实测数据表

表4 ISO—三点验证输出数据比对结果

3.3 TAPPI方法—四点验证

检测方法为TAPPI，所输入测试数据为4个点，所用的打浆设备为PFI磨浆机，样品为国外产漂白硫酸盐针叶木浆，所要求计算的结果为:松厚度、裂断长、撕裂因子、耐破因子。所测结果分别与其国外实验室检测结果相比较，见表5、表6和表7。

表5 TAPPI—四点验证实测数据

表6 TAPPI—四点验证输出数据比对比结果 (一)

表7 TAPPI—四点验证输出数据比对比结果 (二)

依据美国TAPPI220os71标准，纸浆实验室检测重现性为:耐破因子为5%，裂断长为7%，撕裂因子为10%。依据美国TAPPI T 1206对纸浆物理性能检测重现性的要求为:耐破指数13%，撕裂指数20%，抗张指数10%。ISO标准对于纸浆物理检测的重现性没有作出具体的规定。

由上述各表可以分析出，本论文阐述的系统计算结果与国外实验室各项目测试数据误差，都在1.1%以内，远低于上述国外标准规定的幅度。

4 结论

本论文阐述的系统程序实现了设计的技术要求和功能要求。本纸浆物理性能计算系统计算结果与国外相同计算系统计算结果的误差极小，完全可以替代国外的计算系统，并且更容易操作，简单易用。在纸浆的结果分析中实现自动化，可减轻纸浆检测计算的工作强度和节省工作时间。

由于时间原因，本系统还存在一些不足，主要是对于一些细节和一些附属功能的设计还有欠缺，有待于继续完善改进。

［1］苏求凤．纸浆性质的评价［J］．中国造纸，1986，5(1):58．

［2］苏求凤．纸浆性质的评价［J］．中国造纸，1986，5(2):53．

［3］捷新工作室．VISUAL BASIC高级教程［M］．北京:国防工业出版社，1999．

［4］严蔚敏，吴伟民．数据结构［M］．北京:清华大学出版社，2000．

［5］ISO 5264/2-2002纸浆—实验室打浆第二部分:PFI法［S］．

［6］ISO 5267/1-1999纸浆—滤水性能的测定第一部分:肖泊尔——瑞格勒法［S］．

［7］ISO 5267/2-2001纸浆—滤水性能的测定第二部分:“加拿大标准”游离度法［S］．

［8］ISO 5269/1-2005纸浆—物理试验用实验室浆张的制备第一部分:常规纸页成型法［S］．

［9］ISO 5270-1998纸浆—试验室纸页—物理性能的测定［S］．

［10］TAPPI 205sp-06纸浆物理测试手抄片的制备［S］．

［11］TAPPI 220sp-96纸浆手抄片的物理测试［S］．

［12］TAPPI 227om-99纸浆的游离度［S］．

［13］TAPPI 248 sp-00纸浆的实验室打浆(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