激光預打孔接裝紙透氣度與孔面積數(shù)學模型的建立

劉雯+李桂珍+陳欣+余玉梅+鄭琳+舒芳譽+羅鳳頻+黃盈

摘要：研究建立卷煙激光預打孔接裝紙透氣度和打孔孔徑關系。設置不同打孔排數(shù)、孔數(shù)的激光預打孔接裝紙，分別測試其透氣度和孔面積，分析透氣度和孔面積的關聯(lián)性，建立數(shù)學模型。結果表明，激光預打孔接裝紙透氣度和孔面積高度相關，單位長度孔面積（S，μm2/cm）和透氣度（A，cm3/min，150

關鍵詞：激光預打孔接裝紙；透氣度；孔面積；孔徑

中圖分類號：TS426；TS452 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）21-4112-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.21.029

Establishment of Mathematical Model for the Permeability and Pore Area of Laser Perforated Tipping Paper

LIU Wen1，LI Gui-zhen1，CHEN Xin1，YU Yu-mei1，ZHENG Lin1，SHU Fang-yu2，LUO Feng-pin1，HUANG Ying1

（1.Technology Center，F(xiàn)ujian Branch of China Tobacco Industry Co.，Ltd.，Xiamen 361022，F(xiàn)ujian，China；

2.Xiamen Tobacco Industrial Co.，Ltd， Xiamen 361021，F(xiàn)ujian，China）

Abstract： The relations between permeability and pore radius of laser perforated tipping paper in tobacco were build. Setting different rows andnumbers of pores of tipping paper to respectively test the permeability and pore area，and analyze the relationship between permeability and pore area of laser perforated tipping paper，then a mathematical model was established. Results showed that，the permeability and pore area of laser perforated tipping paper were highly correlated，the better regression equation between the pore area（S，μm2/cm）and permeability（A，cm3/min，150

Key words： laser perforated tipping paper； permeability； pore area； pore radius

低焦油、低CO卷煙已成為卷煙發(fā)展的趨勢，而接裝紙預打孔通風技術作為一項簡單易行、直接有效的物理降焦方式，普遍用于卷煙產(chǎn)品的生產(chǎn)中。其原理在于在接裝紙表面打孔增加空氣吸入量，達到稀釋煙氣、降低焦油濃度的效果[1]?，F(xiàn)階段，接裝紙預打孔技術已經(jīng)相對成熟，主要為靜電打孔、激光打孔兩種[2-5]。近年來，等離子技術在接裝紙中也有所應用[6]。打孔方式不同，但透氣度的衡量方式是一致的。透氣度的定義為在1.00 kPa測量壓力下，通過1 cm2的被測樣品表面的空氣流量（cm3/min）[7]?？酌娣e與透氣度的關聯(lián)性已有共識，且已經(jīng)應用于接裝紙打孔設備的在線檢測[8，9]，但其數(shù)學模型卻鮮見文獻報道?？酌娣e與透氣度的數(shù)學模型對于通過透氣度和孔數(shù)預測打孔孔徑具有一定的意義，可以通過透氣度儀直接量化預打孔接裝紙的打孔大小。

本研究選取不同透氣度、打孔排數(shù)、孔數(shù)的激光打孔接裝紙，分別測試其透氣度和孔面積，進而尋找接裝紙透氣度和打孔參數(shù)的關聯(lián)性，建立一種通過透氣度和孔數(shù)預測孔徑的方法。

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

1.1.1 材料 激光預打孔接裝紙，由廈門鑫葉印務有限公司集團提供，共計42個樣品，具體參數(shù)見表1。

1.1.2 儀器與設備 Borgwaldt Technik A20透氣測定儀購自Borgwaldt KC，AEH DH2010PC數(shù)字投影儀購自西安愛德華（放大倍數(shù)30），計算軟件由廈門煙草工業(yè)有限責任公司與中國科學院合肥研究院聯(lián)合開發(fā)。

1.2 方法

1.2.1 透氣度和透氣度變異系數(shù)測定 按國家標準GB/T 23227-2008測定[7]。

1.2.2 孔面積測定 將激光預打孔接裝紙置于顯微鏡下，采集打孔圖像，并運用自主開發(fā)的軟件直接計算孔數(shù)、孔面積等[10]。

1.2.3 數(shù)學模型建立 采用Origine和SPSS軟件計算孔面積和透氣度的數(shù)學模型。

2 結果與分析

2.1 透氣度與孔面積測試結果及計算

根據(jù)公式1、公式2分別計算出單孔面積、單孔孔徑。預打孔接裝紙參數(shù)設計及實測結果見表2。

公式1：單孔面積=。

公式2：孔徑=。

2.2 孔面積與透氣度的關聯(lián)性分析

以單位長度孔面積（S）和透氣度（A）為變量，取150

分別選取孔數(shù)設計值相同的樣品，分析其線性擬合，結果見表4，每排孔數(shù)設計值為10、12、14時，預打孔接裝紙的透氣度與孔面積擬合度較設計值為16、18時好。

對結果進行分析，可得出激光預打孔接裝紙單位長度孔面積（μm2/cm）對透氣度（cm3/min，150

2.3 數(shù)學模型驗證

為了驗證數(shù)學模型的可行性，進行了實測。比較孔徑的實測值和計算值差異。具體情況見表5。驗證結果表明，利用數(shù)學模型S=547.3A+37 813.6設定孔徑切實可行，計算值和實測值的偏差均不到1%，證實所建立的模型有較高的準確性。

3 小結與討論

經(jīng)過多輪試驗驗證發(fā)現(xiàn)，激光預打孔接裝紙的孔面積與透氣度呈線性相關，對于實際生產(chǎn)和試驗中利用透氣度預測打孔孔徑具有一定的現(xiàn)實意義。計算結果表明，激光預打孔接裝紙單位長度孔面積（S，μm2/cm）和透氣度（A，cm3/min）的線性回歸方程為S=547.3A+37 813.6（r=0.985，150

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