专利名称：卷烟纸自然透气度和孔眼的测试装置及其测试方法
技术领域：
本发明涉及卷烟纸自然透气度和孔眼测试技术领域，尤其涉及一种卷烟纸自然透气度和孔眼的测试装置及其测试方法。
背景技术：
卷烟纸属于薄页纸，一般厚度在O. 04mm左右，作为卷烟辅助材料，在烟草工业中占有较重要的地位，卷烟纸占卷烟烟支重量的5%左右，由于它直接参与燃烧，可通过控制烟支的燃烧性和对烟气的稀释作用，来影响卷烟的燃烧性、香味和焦油产生量，以及其他的烟气有害成分如一氧化碳、HCN，4-甲基亚硝基吡啶基丁酮(NNK)、NH3、苯并[a]芘(B[a]P)、苯酚、巴豆醛等的变化。其中，发挥重要作用的关键指标之一就是卷烟纸透气度，卷烟纸透气度是指在I. OOkPa测量压力下，通过Icm2的被测样品表面的空气流量(cm3/min)。 目前，卷烟纸国家标准是GB/T 12655-2007《卷烟纸》(以下简称卷烟纸国标)，卷烟纸的透气度测定是按照YC/T 172—2002/IS0 2965:1997《卷烟纸、成型纸、接装纸及具有定向透气带的材料透气度的测量》(以下简称YC/T 172)规定的方法进行。卷烟纸之所以透气一是因为其基质中存在空隙，其透气度受植物纤维的类型和分布以及填料的影响，间隙依植物纤维而存在，细长曲折，肉眼不可见，间隙形成的透气度是卷烟纸自然透气度，卷烟纸上可形成自然透气度的典型空隙为I微米，本申请文件中把卷烟纸上孔径3微米以下的空隙形成的透气度定义为自然透气度；二是造纸过程中不可避免地形成的孔眼，孔眼是指卷烟纸的贯穿孔，本申请文件中将卷烟纸上孔径3微米以上(含3微米)的空隙定义为孔眼。孔眼是一种纸张缺陷，会影响卷烟的生产和设计，目前没有量化检测方法，孔眼贯通纸张，孔径较大，肉眼可见，本申请文件中将卷烟纸上孔眼形成的透气度叫做孔眼透气度，孔眼透气度对卷烟的作用与打孔透气度对卷烟的作用相同。现有技术所测量的卷烟纸透气度实际上是自然透气度与孔眼透气度的和，本申请文件定义为卷烟纸全透气度。就卷烟纸的质量判定来说，自然透气度高、孔眼少的优于自然透气度低、孔眼多的，由于现有检测方法不能把自然透气度和孔眼透气度分开，把全透气度视为自然透气度，夸大了卷烟纸的自然透气度，也就夸大了卷烟纸的质量；不能量化孔眼，也不能准确的判断孔眼对卷烟纸质量的影响程度。通过研究发现，卷烟纸的自然透气度和打孔透气度(孔眼透气度与打孔透气度对卷烟的作用相同)对卷烟的燃烧性能、烟气化学成分变化、抽吸口数等指标有着显著的不同，图I、图2是以含O. 5%柠檬盐的亚麻纤维纸为对象作的对比实验结果，该结果表明卷烟纸的自然透气度和打孔透气度对卷烟的汽相、尼古丁、一氧化氮、一氧化碳、焦油、抽吸口数的影响曲线具有显著不同。孔眼透气度与打孔透气度对卷烟的作用相同，由于目前卷烟纸测试方法不能把自然透气度和孔眼透气度分开、现行卷烟纸国标没有规定卷烟纸孔眼的测量方法，也不能把孔眼量化，会造成卷烟纸的误用，不利于卷烟的设计和质量稳定，例如，一种自然透气度为20⑶、孔眼透气度为20⑶的卷烟纸，以现有测量方法看，它就是一个40CU自然透气度的卷烟纸，用它设计或生产卷烟，按照图I特性曲线可知，会得到一个焦油降低20%的卷烟，实际上得到的是焦油降低17%的卷烟(图I与图2特性曲线叠加)，其他指标与预期值也存在着不同程度的差异。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决现有测量方法存在的，不能把卷烟纸自然透气度、孔眼透气度、孔眼量准确测量而造成的卷烟纸质量误判、卷烟设计因卷烟纸带来的设计误差和卷烟生产因卷烟纸带来的质量波动问题；提供一种卷烟纸自然透气度和孔眼的测试装置；能够准确测量卷烟纸自然透气度、孔眼透气度和孔眼量，准确判定卷烟纸质量，为低危害卷烟卷烟纸设计参数的优化选择提供有力的支持，有利于卷烟生产应用和高品质、高安全性卷烟设计，具有很大的经济和社会效益。本发明还提供一种卷烟纸自然透气度和孔眼的测试方法。 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种卷烟纸自然透气度和孔眼的测试装置，包括光线吸收暗室、信号处理器，所述光线吸收暗室为中空的圆柱体，所述圆柱体的顶部设有平行光光源，平行光光源下部的圆柱体空腔中自上而下设有样品室、光学组件，空腔底部设有光电感应组件，光电感应组件与信号处理器由信号线连接。所述光学组件为高倍光学显微镜。所述光电感应组件为高性能数码照相机或摄像机。所述信号处理器为带显示屏的高性能计算机。光线吸收暗室的内壁设有黑色、表面磨砂处理的光线吸收强的材料层。平行光光源与光线吸收室配合，利用该材料层的吸光性消除孔眼成像干扰。光学组件包括镜筒、镜臂，镜筒与镜臂连接，镜筒上设有目镜、物镜，镜臂上设有粗准焦螺旋，细准焦螺旋。光学组件具有显微放大作用，光学组件使透过的光线能很好的聚光到光电感应组件上，使光电感应组件形成清晰的电子图像信号。卷烟纸自然透气度和孔眼的测试方法，包括以下测试步骤I)用YC/T172规定的方法测得卷烟纸样品全透气度，将测得的卷烟纸的全透气度值输入信号处理器；2)将步骤I)的卷烟纸样品放入样品室；3)打开平行光光源；4)调节光学组件的粗准焦螺旋和细准焦螺旋，把卷烟纸样品光学放大；5)让光电感应组件曝光，产生清晰的电子图像信号；6)电子图像信号经电路传递到信号处理器，信号处理器储存电子图像，同时对图像进行测量、计算、分析；通过测量样品的厚度、面积，通过多角度测量孔眼的多条直径并计算其平均值，以平均值代表具体孔眼的直径，再对以平均值代表的具体孔眼的直径分类统计，得到直径3微米以上(含3微米)的孔眼数量n，把测得的直径3微米以上(含3微米)的孔眼图像信号转换成孔眼透气度；用孔眼透气度、孔眼平均孔径、孔眼数量、孔率或孔眼分布情况数据来量化表征纸张缺陷孔眼，信号处理器储存以上信息并通过显示屏显示结果；7)记录数据。测试完成后取出样品，关闭装置。
用步骤I)测得的卷烟纸样品全透气度，减去步骤6)测得的孔眼透气度，得到自然透气度。所述步骤6)通过以下公式得到孔眼透气度
权利要求
1.一种卷烟纸自然透气度和孔眼的测试装置，其特征是，包括光线吸收暗室、信号处理器，所述光线吸收暗室为中空的圆柱体，所述圆柱体的顶部设有平行光光源，平行光光源下部的圆柱体空腔中自上而下设有样品室、光学组件，空腔底部设有光电感应组件，光电感应组件与信号处理器由信号线连接。
2.如权利要求I所述的卷烟纸自然透气度和孔眼的测试装置，其特征是，所述信号处理器为带显示屏的高性能计算机。
3.如权利要求I所述的卷烟纸自然透气度和孔眼的测试装置，其特征是，所述光学组件为高倍光学显微镜。
4.如权利要求3所述的卷烟纸自然透气度和孔眼的测试装置，其特征是，所述高倍光学显微镜包括镜筒、镜臂，镜筒与镜臂连接，镜筒上设有目镜、物镜，镜臂上设有粗准焦螺旋、细准焦螺旋。
5.如权利要求I所述的卷烟纸自然透气度和孔眼的测试装置，其特征是，所述光电感应组件为高性能数码照相机或摄像机。
6.如权利要求I所述的卷烟纸自然透气度和孔眼的测试装置，其特征是，所述光线吸收暗室的内壁设有黑色、表面磨砂处理的光线吸收强的材料层。
7.利用权利要求I至6任意一项所述的测试装置对卷烟纸自然透气度和孔眼的测试方法，其特征是，包括以下测试步骤 1)用YC/T172规定的方法测得卷烟纸样品全透气度，将测得的卷烟纸的全透气度值输入信号处理器； 2)将步骤I)的卷烟纸样品放入样品室； 3)打开平行光光源； 4)调节光学组件的粗准焦螺旋和细准焦螺旋，把卷烟纸样品光学放大； 5)让光电感应组件曝光，产生清晰的电子图像信号； 6)电子图像信号经电路传递到信号处理器，信号处理器储存电子图像，同时对图像进行测量、计算、分析；通过测量得到样品的厚度、面积，通过多角度测量孔眼的多条直径并计算其平均值，以平均值代表具体孔眼的直径，再对以平均值代表的具体孔眼的直径分类统计，得到直径3微米以上的孔眼数量n，把测得的直径3微米以上的孔眼图像信号转换成孔眼透气度；用孔眼透气度、孔眼平均孔径、孔眼数量、孔率或孔眼分布情况数据来量化表征纸张缺陷孔眼，信号处理器储存以上信息并通过显示屏显示结果； 7)记录数据。
8.如权利要求7所述的卷烟纸自然透气度和孔眼的测试方法，其特征是，用步骤I)测得的卷烟纸样品全透气度，减去步骤6)测得的孔眼透气度，得到自然透气度。
9.如权利要求7所述的卷烟纸自然透气度和孔眼的测试方法，其特征是，所述步骤6)通过以下公式得到孔眼透气度 _ ΑηSv(l—0)do l5^S d-0.4)之—4 p, 式中Q为孔眼透气度；A为样品面积；η为空气的黏滞系数；Sv为体积比表面积；0为样品孔率;i为孔眼平均孔径，P为空气密度。
10.如权利要求7所述的卷烟纸自然透气度和孔眼的测试方法，其特征是，所述步骤6)通过以下公式得到孔眼j的直径dj_ (dji+dj2+dj3+dj4+dj5+dj6) /6， 式中吨为任意一个孔眼j的直径，为测量到的孔眼j的6条直径;· 所述步骤6)通过以下公式得到直径3微米以上的孔眼平均孔径d — (ΣΓ=ι di)/.n.， 式中为孔眼平均孔径,d,为直径3微米以上的任意一个孔眼j的直径，η为直径3微米以上的孔眼数量。
全文摘要
本发明公开了一种卷烟纸自然透气度和孔眼的测试装置和方法，包括光线吸收暗室、信号处理器，所述光线吸收暗室为中空的圆柱体，所述圆柱体的顶部设有平行光光源，平行光光源下部的圆柱体空腔中自上而下设有样品室、光学组件，空腔底部设有光电感应组件，光电感应组件与信号处理器由信号线连接；能够准确测量卷烟纸自然透气度、孔眼透气度和孔眼量，准确判定卷烟纸质量，为低危害卷烟卷烟纸设计参数的优化选择提供有力的支持，有利于卷烟生产应用和高品质、高安全性卷烟设计，具有很大的经济和社会效益。
文档编号G01N15/08GK102879314SQ20121036677
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者张晋, 张群群, 杨庆, 高云 申请人:山东中烟工业有限责任公司