數據庫軟件在紙漿物理性能客觀評價中的應用

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產品安全技術中心，天津，300201)

數據庫軟件在紙漿物理性能客觀評價中的應用

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產品安全技術中心，天津，300201)

在紙漿測試中，不同打漿點的物理性能差距很大。如何能夠對紙漿的物理性能做出客觀評價和判斷，找到標準點的各項物理數值，這始終是困擾國內外紙漿檢測領域的一個難題，在本研究中，在綜合分析和研究國際現行的各種檢測方法的基礎上，以VISUAL BASIC為編程語言，用ACCESS辦公軟件進行數據庫管理，開發出了紙漿物理性能計算系統，實現了實驗室打漿、抄片、及手抄片的物理性能測試的優化，為紙漿的物理性能評價和科研提供更加科學、高效、準確的技術支撐。

打漿點;紙漿的物理性能;標準點;數據庫軟件

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，找到標準點的各項物理數值，這始終是困擾國內外紙漿檢測領域的一個難題，當前國內檢測中主要使用手工方法繪制紙漿各打漿點物理檢測數據曲線 (坐標紙描線法)，采用圖解內插法查出標準點物理性能［1-2］。這種方法會出現人為誤差。筆者在綜合分析和研究國際現行的各種檢測方法的基礎上，研究并開發紙漿物理性能計算軟件，以VISUAL BASIC和ACCESS為工具開發軟件，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、高效、準確的服務和支持。

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辦公軟件進行數據庫管理［4］。程序分三個模塊:數據處理模塊、對數據的插入點求值模塊、輸入標準值進行判定。開發技術設計采取兩層結構。把系統所用的數據庫與實現系統功能的程序分離，運行系統時，自動調用數據庫，使得系統安全性得到提高。

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。操作人員通過設置用戶密碼，做到合法使用者才能進入該系統。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。檢測結果主要可以選擇緊度或松厚度、打漿時間或轉數、抗張指數或裂斷長、耐破指數或耐破因子、撕裂指數或撕裂因子中一項或多項，并可繪制所選的打漿特性曲線。輸入合同值或規定數值后，該系統可自動進行比較，計算偏差值，以判斷合格與否。

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

1.2 PPC數據庫的設計

本研究設計的軟件，包括以下幾個表單:

——登陸表，實現輸入ID號和密碼后登陸，查找數據庫登陸表;

——測試信息表，首先輸入關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據;

——測試項目表，錄入該批紙漿的特定標識、測試的組數、打漿的時間或轉數、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、手抄片的耐破因子或耐破指數、手抄片的撕裂指數或撕裂因子等。

——檢測數據表，儲存各個測試項目的離散數據的表格;

——合同規定表，錄入測試項目的相應合同規定值。

1.3 檢測數據的生成

依據國際標準 (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準單位，是由于國外少量紙漿生產企業仍使用非標準單位，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量，g;

A——每張試樣的面積，m2;

n——試樣的張數。

(2)緊度 e，g/cm3。

式中:d——每張試樣的平均厚度，μm。

(3)抗張指數 X1，N·m/g。

式中:F1——抗張力的平均讀數值，N;

b——試樣的寬度，m。

(4)撕裂指數 X2，mN·m2/g。

式中:F2——試樣的平均撕裂度，mN。(5)耐破指數 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

利用數學公式——拉格郎日 (LAGRANGE)插值公式對各個點求插值。

當給定 (n+1)個離散點 {(xi，yi)}利用插值基函數可得插值多項式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、抗張指數或抗張因子、耐破指數或耐破因子、撕裂指數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:國外產漂白硫酸鹽針葉木漿，國外產未漂白硫酸鹽針葉木漿。

儀器:PFI磨漿機，標準疏解器，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 輸入測試數據

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

圖1 測試數據輸入界面

2.3 輸入合同數值

選擇主菜單“合同值”下的“合同值”，輸入合同規定的標準數值，檢測結果的判定將以該合同數值為依據。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57.5 N·m/g，耐破指數3.90 kPa·m2/g，撕裂因子123，打漿轉數1765轉。

2.4 曲線擬合

選擇“輸出”主菜單下“結果預覽”，系統對所輸入的數據繪制平滑的曲線，進行數據計算處理。顯示檢測報告。擬合結果如圖2所示。

圖2 紙漿機械性能曲線擬合結果

2.5 與合同值比對

選擇“輸出”主菜單下“測試數據”，系統顯示出操作者輸入的原始數據、合同值、合同值與所測的數據的比較。結果如圖3所示。

2.6 驗證實驗

用研制的運算系統與國外已知標準數值進行比較，選取不同組數，不同打漿方法，打漿設備采用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場指導驗證，其結果與國外檢測實驗室檢測結果相對比，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果圖

3 結果與討論

3.1 TAPPI方法—三點驗證

檢測方法為TAPPI［10-13］，所輸入測試數據為3個點，所用的打漿設備為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，所要求計算的結果為:松厚度、裂斷長、撕裂指數、耐破指數。所的結果分別與其國外實驗室檢測結果相比較見表1和表2。由所測的結果比較可以看到，所測結果與國外提供的標準測試結果幾乎完全重合。

表1 TAPPI—三點驗證實測數據

表2 TAPPI—三點驗證輸出數據與國外比對結果

3.2 ISO方法—三點驗證

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

表3 ISO—三點驗證實測數據表

表4 ISO—三點驗證輸出數據比對結果

3.3 TAPPI方法—四點驗證

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

表5 TAPPI—四點驗證實測數據

表6 TAPPI—四點驗證輸出數據比對比結果 (一)

表7 TAPPI—四點驗證輸出數據比對比結果 (二)

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

由上述各表可以分析出，本論文闡述的系統計算結果與國外實驗室各項目測試數據誤差，都在1.1%以內，遠低于上述國外標準規定的幅度。

4 結論

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

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

［1］蘇求鳳．紙漿性質的評價［J］．中國造紙，1986，5(1):58．

［2］蘇求鳳．紙漿性質的評價［J］．中國造紙，1986，5(2):53．

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

［4］嚴蔚敏，吳偉民．數據結構［M］．北京:清華大學出版社，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。

2011-06-15(修改稿)

(責任編輯:常 青)