專利名稱：卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試裝置及其測試方法
技術領域：
本發(fā)明涉及卷煙紙自然透氣度和孔眼測試技術領域，尤其涉及一種卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試裝置及其測試方法。
背景技術：
卷煙紙屬于薄頁紙，一般厚度在O. 04mm左右，作為卷煙輔助材料，在煙草工業(yè)中占有較重要的地位，卷煙紙占卷煙煙支重量的5%左右，由于它直接參與燃燒，可通過控制煙支的燃燒性和對煙氣的稀釋作用，來影響卷煙的燃燒性、香味和焦油產(chǎn)生量，以及其他的煙氣有害成分如一氧化碳、HCN，4-甲基亞硝基吡啶基丁酮(NNK)、NH3、苯并[a]芘(B[a]P)、苯酚、巴豆醛等的變化。其中，發(fā)揮重要作用的關鍵指標之一就是卷煙紙透氣度，卷煙紙透氣度是指在I. OOkPa測量壓力下，通過Icm2的被測樣品表面的空氣流量(cm3/min)。 目前，卷煙紙國家標準是GB/T 12655-2007《卷煙紙》(以下簡稱卷煙紙國標)，卷煙紙的透氣度測定是按照YC/T 172—2002/IS0 2965:1997《卷煙紙、成型紙、接裝紙及具有定向透氣帶的材料透氣度的測量》(以下簡稱YC/T 172)規(guī)定的方法進行。卷煙紙之所以透氣一是因為其基質(zhì)中存在空隙，其透氣度受植物纖維的類型和分布以及填料的影響，間隙依植物纖維而存在，細長曲折，肉眼不可見，間隙形成的透氣度是卷煙紙自然透氣度，卷煙紙上可形成自然透氣度的典型空隙為I微米，本申請文件中把卷煙紙上孔徑3微米以下的空隙形成的透氣度定義為自然透氣度；二是造紙過程中不可避免地形成的孔眼，孔眼是指卷煙紙的貫穿孔，本申請文件中將卷煙紙上孔徑3微米以上(含3微米)的空隙定義為孔眼?？籽凼且环N紙張缺陷，會影響卷煙的生產(chǎn)和設計，目前沒有量化檢測方法，孔眼貫通紙張，孔徑較大，肉眼可見，本申請文件中將卷煙紙上孔眼形成的透氣度叫做孔眼透氣度，孔眼透氣度對卷煙的作用與打孔透氣度對卷煙的作用相同?，F(xiàn)有技術所測量的卷煙紙透氣度實際上是自然透氣度與孔眼透氣度的和，本申請文件定義為卷煙紙全透氣度。就卷煙紙的質(zhì)量判定來說，自然透氣度高、孔眼少的優(yōu)于自然透氣度低、孔眼多的，由于現(xiàn)有檢測方法不能把自然透氣度和孔眼透氣度分開，把全透氣度視為自然透氣度，夸大了卷煙紙的自然透氣度，也就夸大了卷煙紙的質(zhì)量；不能量化孔眼，也不能準確的判斷孔眼對卷煙紙質(zhì)量的影響程度。通過研究發(fā)現(xiàn)，卷煙紙的自然透氣度和打孔透氣度(孔眼透氣度與打孔透氣度對卷煙的作用相同)對卷煙的燃燒性能、煙氣化學成分變化、抽吸口數(shù)等指標有著顯著的不同，圖I、圖2是以含O. 5%檸檬鹽的亞麻纖維紙為對象作的對比實驗結(jié)果，該結(jié)果表明卷煙紙的自然透氣度和打孔透氣度對卷煙的汽相、尼古丁、一氧化氮、一氧化碳、焦油、抽吸口數(shù)的影響曲線具有顯著不同?？籽弁笟舛扰c打孔透氣度對卷煙的作用相同，由于目前卷煙紙測試方法不能把自然透氣度和孔眼透氣度分開、現(xiàn)行卷煙紙國標沒有規(guī)定卷煙紙孔眼的測量方法，也不能把孔眼量化，會造成卷煙紙的誤用，不利于卷煙的設計和質(zhì)量穩(wěn)定，例如，一種自然透氣度為20⑶、孔眼透氣度為20⑶的卷煙紙，以現(xiàn)有測量方法看，它就是一個40CU自然透氣度的卷煙紙，用它設計或生產(chǎn)卷煙，按照圖I特性曲線可知，會得到一個焦油降低20%的卷煙，實際上得到的是焦油降低17%的卷煙(圖I與圖2特性曲線疊加)，其他指標與預期值也存在著不同程度的差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是為了解決現(xiàn)有測量方法存在的，不能把卷煙紙自然透氣度、孔眼透氣度、孔眼量準確測量而造成的卷煙紙質(zhì)量誤判、卷煙設計因卷煙紙帶來的設計誤差和卷煙生產(chǎn)因卷煙紙帶來的質(zhì)量波動問題；提供一種卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試裝置；能夠準確測量卷煙紙自然透氣度、孔眼透氣度和孔眼量，準確判定卷煙紙質(zhì)量，為低危害卷煙卷煙紙設計參數(shù)的優(yōu)化選擇提供有力的支持，有利于卷煙生產(chǎn)應用和高品質(zhì)、高安全性卷煙設計，具有很大的經(jīng)濟和社會效益。本發(fā)明還提供一種卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試方法。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試裝置，包括光線吸收暗室、信號處理器，所述光線吸收暗室為中空的圓柱體，所述圓柱體的頂部設有平行光光源，平行光光源下部的圓柱體空腔中自上而下設有樣品室、光學組件，空腔底部設有光電感應組件，光電感應組件與信號處理器由信號線連接。所述光學組件為高倍光學顯微鏡。所述光電感應組件為高性能數(shù)碼照相機或攝像機。所述信號處理器為帶顯示屏的高性能計算機。光線吸收暗室的內(nèi)壁設有黑色、表面磨砂處理的光線吸收強的材料層。平行光光源與光線吸收室配合，利用該材料層的吸光性消除孔眼成像干擾。光學組件包括鏡筒、鏡臂，鏡筒與鏡臂連接，鏡筒上設有目鏡、物鏡，鏡臂上設有粗準焦螺旋，細準焦螺旋。光學組件具有顯微放大作用，光學組件使透過的光線能很好的聚光到光電感應組件上，使光電感應組件形成清晰的電子圖像信號。卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試方法，包括以下測試步驟I)用YC/T172規(guī)定的方法測得卷煙紙樣品全透氣度，將測得的卷煙紙的全透氣度值輸入信號處理器；2)將步驟I)的卷煙紙樣品放入樣品室；3)打開平行光光源；4)調(diào)節(jié)光學組件的粗準焦螺旋和細準焦螺旋，把卷煙紙樣品光學放大；5)讓光電感應組件曝光，產(chǎn)生清晰的電子圖像信號；6)電子圖像信號經(jīng)電路傳遞到信號處理器，信號處理器儲存電子圖像，同時對圖像進行測量、計算、分析；通過測量樣品的厚度、面積，通過多角度測量孔眼的多條直徑并計算其平均值，以平均值代表具體孔眼的直徑，再對以平均值代表的具體孔眼的直徑分類統(tǒng)計，得到直徑3微米以上(含3微米)的孔眼數(shù)量n，把測得的直徑3微米以上(含3微米)的孔眼圖像信號轉(zhuǎn)換成孔眼透氣度；用孔眼透氣度、孔眼平均孔徑、孔眼數(shù)量、孔率或孔眼分布情況數(shù)據(jù)來量化表征紙張缺陷孔眼，信號處理器儲存以上信息并通過顯示屏顯示結(jié)果；7)記錄數(shù)據(jù)。測試完成后取出樣品，關閉裝置。
用步驟I)測得的卷煙紙樣品全透氣度，減去步驟6)測得的孔眼透氣度，得到自然透氣度。所述步驟6)通過以下公式得到孔眼透氣度
權利要求
1.一種卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試裝置，其特征是，包括光線吸收暗室、信號處理器，所述光線吸收暗室為中空的圓柱體，所述圓柱體的頂部設有平行光光源，平行光光源下部的圓柱體空腔中自上而下設有樣品室、光學組件，空腔底部設有光電感應組件，光電感應組件與信號處理器由信號線連接。
2.如權利要求I所述的卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試裝置，其特征是，所述信號處理器為帶顯示屏的高性能計算機。
3.如權利要求I所述的卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試裝置，其特征是，所述光學組件為高倍光學顯微鏡。
4.如權利要求3所述的卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試裝置，其特征是，所述高倍光學顯微鏡包括鏡筒、鏡臂，鏡筒與鏡臂連接，鏡筒上設有目鏡、物鏡，鏡臂上設有粗準焦螺旋、細準焦螺旋。
5.如權利要求I所述的卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試裝置，其特征是，所述光電感應組件為高性能數(shù)碼照相機或攝像機。
6.如權利要求I所述的卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試裝置，其特征是，所述光線吸收暗室的內(nèi)壁設有黑色、表面磨砂處理的光線吸收強的材料層。
7.利用權利要求I至6任意一項所述的測試裝置對卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試方法，其特征是，包括以下測試步驟 1)用YC/T172規(guī)定的方法測得卷煙紙樣品全透氣度，將測得的卷煙紙的全透氣度值輸入信號處理器； 2)將步驟I)的卷煙紙樣品放入樣品室； 3)打開平行光光源； 4)調(diào)節(jié)光學組件的粗準焦螺旋和細準焦螺旋，把卷煙紙樣品光學放大； 5)讓光電感應組件曝光，產(chǎn)生清晰的電子圖像信號； 6)電子圖像信號經(jīng)電路傳遞到信號處理器，信號處理器儲存電子圖像，同時對圖像進行測量、計算、分析；通過測量得到樣品的厚度、面積，通過多角度測量孔眼的多條直徑并計算其平均值，以平均值代表具體孔眼的直徑，再對以平均值代表的具體孔眼的直徑分類統(tǒng)計，得到直徑3微米以上的孔眼數(shù)量n，把測得的直徑3微米以上的孔眼圖像信號轉(zhuǎn)換成孔眼透氣度；用孔眼透氣度、孔眼平均孔徑、孔眼數(shù)量、孔率或孔眼分布情況數(shù)據(jù)來量化表征紙張缺陷孔眼，信號處理器儲存以上信息并通過顯示屏顯示結(jié)果； 7)記錄數(shù)據(jù)。
8.如權利要求7所述的卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試方法，其特征是，用步驟I)測得的卷煙紙樣品全透氣度，減去步驟6)測得的孔眼透氣度，得到自然透氣度。
9.如權利要求7所述的卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試方法，其特征是，所述步驟6)通過以下公式得到孔眼透氣度 _ ΑηSv(l—0)do l5^S d-0.4)之—4 p, 式中Q為孔眼透氣度；A為樣品面積；η為空氣的黏滯系數(shù)；Sv為體積比表面積；0為樣品孔率;i為孔眼平均孔徑，P為空氣密度。
10.如權利要求7所述的卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試方法，其特征是，所述步驟6)通過以下公式得到孔眼j的直徑dj_ (dji+dj2+dj3+dj4+dj5+dj6) /6， 式中噸為任意一個孔眼j的直徑，為測量到的孔眼j的6條直徑;· 所述步驟6)通過以下公式得到直徑3微米以上的孔眼平均孔徑d — (ΣΓ=ι di)/.n.， 式中為孔眼平均孔徑,d,為直徑3微米以上的任意一個孔眼j的直徑，η為直徑3微米以上的孔眼數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種卷煙紙自然透氣度和孔眼的測試裝置和方法，包括光線吸收暗室、信號處理器，所述光線吸收暗室為中空的圓柱體，所述圓柱體的頂部設有平行光光源，平行光光源下部的圓柱體空腔中自上而下設有樣品室、光學組件，空腔底部設有光電感應組件，光電感應組件與信號處理器由信號線連接；能夠準確測量卷煙紙自然透氣度、孔眼透氣度和孔眼量，準確判定卷煙紙質(zhì)量，為低危害卷煙卷煙紙設計參數(shù)的優(yōu)化選擇提供有力的支持，有利于卷煙生產(chǎn)應用和高品質(zhì)、高安全性卷煙設計，具有很大的經(jīng)濟和社會效益。
文檔編號G01N15/08GK102879314SQ20121036677
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權日2012年9月27日
發(fā)明者張晉, 張群群, 楊慶, 高云 申請人:山東中煙工業(yè)有限責任公司