CN112198094A - 一种根据接触角大小测定烟用接装纸粘唇力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟用接装纸粘唇力的测定方法，使用接触角测试仪测试人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角θ的度数，然后建立接触角θ的角度的大小与烟用接装纸粘唇力之间的定量关系，即可判断烟用接装纸粘唇力的大小。本发明首次建立了人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角θ的度数的测量结果与烟用接装纸粘唇力之间的一致性的定量关系，使接装纸的粘唇程度进行了定量化。与人工评吸相比的结果相比，重现性大大增强。

Description

一种根据接触角大小测定烟用接装纸粘唇力的方法
技术领域
本发明属于烟草测试技术领域，具体涉及一种根据接触角大小测定烟用接装纸粘唇力的测定方法。
背景技术
卷烟滤嘴主要是由醋酸纤维、成型纸、接装纸三层组成。其中接装纸，又名水松纸，用于包裹在过滤嘴外面并将滤嘴粘接到烟条末端。接装纸是通过对接装原纸进行印刷涂布及其他方式加工后得到的一种装潢纸，常为软木色或不透明的白色，具有改善外观的作用。接装纸同吸烟者嘴唇直接接触，在天气干燥时，消费者吸食卷烟的时候，由于可能会有少量唾液将接装纸蘸湿，在吸烟过程中又慢慢干燥，在嘴唇残留的唾液蛋白质会对接装纸有粘合作用，导致滤嘴上的接装纸粘连在嘴唇皮肤上，甚至粘扯嘴唇出现撕破、出血的现象，吸食完后不能将滤嘴顺利吐出，严重影响卷烟消费体验感。良好的接装纸应该是在抽吸过程中不粘唇。
目前，国内外卷烟滤嘴接装纸的研究热点多集中于其热解特性、低引燃性、有害元素含量、卷烟纸改性及改性后一氧化碳的释放能力、毒理性及安全性评价等方面。而其粘唇力的筛选或者判定没有相关的研究，涉及粘唇方面均是对接装纸的配方和工艺进行改进，并没有具体的筛选方法或者是判定方法。例如发明专利“一种不粘嘴防止唇舌干燥的香味保健水松纸及其制备方法”中描述了水松纸的工艺配方，但在效果检测上只是检测了原纸的纵向抗张强度和透气度，没有提及是否有粘唇力的判定。实用新型专利“一种防粘唇防污染的过滤嘴”在水松纸外涂上一层保护膜和“一种多功能水松纸”目的是防粘唇、赋香、阻燃等，在水松纸外层复合水果香防水层和防护膜层，但并未提及防粘唇的判定结果。行业内也没有相应的标准进行规范，各大企业仅凭专业人员的评吸判断，具有很大的主观性和不确定性，为了能判定不同工艺、不同类型接装纸是否对嘴唇有粘粘性/力，亟需建立相应客观的筛选检测方法。
接装纸的粘唇程度，现有技术的评价方法为：在人工抽吸过程中，通过抽吸者的主观感觉给出粘唇程度进行定性打分，然后给出接装纸的粘唇性能是否合格。这种评价方法的缺点是完全凭人工主观感觉，重现性较差；并且不能严格定量结果。
本发明首次将接触角的测量方法用于接装纸粘唇力的评价，建立了接触角的测量结果与烟用接装纸粘唇力之间的一致性的定量关系，使接装纸的粘唇程度进行了定量化。与人工评吸相比，重现性大大增强。
发明内容
本发明的目的在于建立一种烟用接装纸粘唇力的测定方法。本发明的方法使用接触角测试仪测试人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角，然后建立接触角与烟用接装纸粘唇力之间的一致性的定量关系。
本发明的技术方案如下：
本发明公开了一种烟用接装纸粘唇力的测定方法，使用接触角测试仪测试人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角θ的度数，如图2所示，然后建立接触角θ的角度的大小与烟用接装纸粘唇力之间的定量关系，即可判断烟用接装纸粘唇力的大小。
优选地，所述接触角测试仪包括如下部件：
--机架平面1；
--置物工作台2，位于所述机架平面1的中部，所述置物工作台2由工作台前后移动旋钮3和工作台上下移动旋钮4控制；
--背光屏6，位于所述置物工作台2侧面的竖直方向，所述背光屏6的亮度由亮度调节旋钮5控制；
--摄像头12，位于所述置物工作台2的另一侧面，所述摄像头12、置物工作台2和背光屏6大致在一水平线上，且摄像头12面向置物工作台2和背光屏6；所述摄像头12的高度略高于置物工作台2的台面；
--进样架13，位于所述置物工作台2上部，其上有进样针筒11，所述进样针筒11为竖直设置使得所述进样针筒11的针头部正对所述置物工作台2的台面；所述进样针筒11底部有进样液注入旋钮10；所述进样架13由进样架左右调节旋钮7、进样架左右调节旋钮8和进样架角度微调旋钮9控制。
优选地，所述测试人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角的角度的测试步骤如下：
①配置人工唾液，然后放入进样针筒11中；将烟用接装纸样品放置在所述置物工作台2的台面上；调节所述置物工作台2的高度和左右位置，使烟用接装纸样品位于所述摄像头12图像的中心位置；调整所述进样针筒11的高度，使得针头距所述烟用接装纸样品表面约2.0mm；
②从所述进样针筒11中滴出一滴体积为2μL的人工唾液，当人工唾液与所述烟用接装纸样品表面完全接触，注射针头脱离液滴，开始计时，接触时间不超过4分钟；
③分别对所述烟用接装纸样品表面的人工唾液液滴进行接触角θ测定计算，每一烟用接装纸样品测定5次；
④对步骤③的检测数据进行统计，测试结果以5次测量的平均值表示，接触角θ的角度度数精确至0.1°。
优选地，人工评价烟用接装纸粘唇力的大小，然后建立接触角的角的大小与烟用接装纸粘唇力之间的定量关系。
优选地，所述人工唾液的的组成如下表所示：
试剂 浓度(g/l)
氯化镁(MgCl<sub>2</sub>.6H<sub>2</sub>O) 0.17
氯化钙(GaCl<sub>2</sub>.2H<sub>2</sub>O) 0.15
磷酸二氢钾(K<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub>·2H<sub>2</sub>O) 0.76
碳酸钾(K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>) 0.53
氯化钠(NaCl) 0.33
氯化钾(KCl) 0.75
盐酸(HCl,质量分数为1％) 添加至PH为6.8±0.1
。
优选地，烟用接装纸样品的接触角测定方法为悬滴量高法，步骤如下：量取人工唾液在所述烟用接装纸样品表面形成液滴球冠的直径2r和球冠的高度h，按如下公式计算接触角的度数：θ＝2tan-1(h/r)。
测定方法悬滴量高法，也叫θ/2法，如图3所示，人工唾液在所述烟用接装纸样品表面形成液滴，由于液体本身的表面张力和烟用接装纸的表面自由能的作用，液体会趋向于形成一个球冠，测试液体直径2r和球冠的高度h，可以通过分析影像的侧面正视图中的左右点的宽和弧形的高度得到。接触角θ的值可以通过θ＝2tan-1(h/r)计算得出；因为m点和p点是切点，θ1＝θ2＝θ3，θ＝θ1+θ3。
优选地，定义：当人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角θ的度数≥100°时，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为0级，表现为不粘唇；当90°≤θ＜100°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为1级，表现为轻度粘唇；当80°≤θ＜90°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为2级，表现为中度粘唇；当70°≤θ＜80°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为3级，表现为重度粘唇；当θ＜70°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为4级，表现为严重度粘唇。
本发明的有益效果：
1、本发明首次将接触角的测量方法用于接装纸粘唇力的评价，建立了人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角θ的度数的测量结果与烟用接装纸粘唇力之间的一致性的定量关系，使接装纸的粘唇程度进行了定量化。与人工评吸相比的结果相比，重现性大大增强。
2、本发明的人工唾液的成分接近人体分泌的唾液的成分，使用本发明的人工唾液测定的接触角θ的度数的与烟用接装纸粘唇力之间的定量关系的一致性较好。
3、本发明首次定义：当人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角θ的度数≥100°时，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为0级，表现为不粘唇；当90°≤θ＜100°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为1级，表现为轻度粘唇；当80°≤θ＜90°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为2级，表现为中度粘唇；当70°≤θ＜80°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为3级，表现为重度粘唇；当θ＜70°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为4级，表现为严重度粘唇。该定义为本领域的技术人员提供了烟用接装纸粘唇力定量化的思路。
附图说明
图1为本发明的接触角测试仪示意图。
附图标记为：1、机架；2、置物工作台；3、置物工作台前后移动旋钮；4、置物工作台上下移动旋钮；5、背光屏亮度调节旋钮；6、背光屏；7、进样架左右调节旋钮；8、进样架左右调节旋钮；9、进样架角度微调旋钮；10、进样液注入旋钮；11、进样针筒；12、工业照相机；13、进样架。
图2为本发明人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角θ示意图。左图为接触角θ小于90°，右图为接触角θ大于90°。
附图标记为：Y、人工唾液的液滴球冠；Z、烟用接装纸。
图3为本发明人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角θ测试计算示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。除非另外说明，所述百分比和份数按重量计算。
本发明公开了一种烟用接装纸粘唇力的测定方法，使用接触角测试仪测试人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角θ的角度度数，如图2所示，然后建立接触角θ的角度的大小与烟用接装纸粘唇力之间的定量关系，即可判断烟用接装纸粘唇力的大小。所述接触角测试仪如图1所示，包括如下部件：机架平面1；置物工作台2，位于所述机架平面1的中部，所述置物工作台2由工作台前后移动旋钮3和工作台上下移动旋钮4控制；背光屏6，位于所述置物工作台2侧面的竖直方向，所述背光屏6的亮度由亮度调节旋钮5控制；摄像头12，位于所述置物工作台2的另一侧面，所述摄像头12、置物工作台2和背光屏6大致在一水平线上，且摄像头12面向置物工作台2和背光屏6；所述摄像头12的高度略高于置物工作台2的台面；进样架13，位于所述置物工作台2上部，其上有进样针筒11，所述进样针筒11为竖直设置使得所述进样针筒11的针头部正对所述置物工作台2的台面；所述进样针筒11底部有进样液注入旋钮10；所述进样架13由进样架左右调节旋钮7、进样架左右调节旋钮8和进样架角度微调旋钮9控制。
使用如图1所示的所述接触角测试仪测试人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角的角度的测试步骤如下：
①配置人工唾液，然后放入进样针筒11中；将烟用接装纸样品放置在所述置物工作台2的台面上；调节所述置物工作台2的高度和左右位置，使烟用接装纸样品位于所述摄像头12图像的中心位置；调整所述进样针筒11的高度，使得针头距所述烟用接装纸样品表面约2.0mm；
②从所述进样针筒11中滴出一滴体积为2μL的人工唾液，当人工唾液与所述烟用接装纸样品表面完全接触，注射针头脱离液滴，开始计时，接触时间不超过4分钟；
③分别对所述烟用接装纸样品表面的人工唾液液滴进行接触角θ测定计算，每一烟用接装纸样品测定5次；
④对步骤③的检测数据进行统计，测试结果以5次测量的平均值表示，接触角θ的角度度数精确至0.1°。
然后人工评价烟用接装纸粘唇力的大小，然后建立接触角的角的大小与烟用接装纸粘唇力之间的定量关系。
所述人工唾液的的组成如下表所示：
试剂 浓度(g/l)
氯化镁(MgCl<sub>2</sub>.6H<sub>2</sub>O) 0.17
氯化钙(GaCl<sub>2</sub>.2H<sub>2</sub>O) 0.15
磷酸二氢钾(K<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub>·2H<sub>2</sub>O) 0.76
碳酸钾(K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>) 0.53
氯化钠(NaCl) 0.33
氯化钾(KCl) 0.75
盐酸(HCl,质量分数为1％) 添加至PH为6.8±0.1
烟用接装纸样品的接触角测定方法为悬滴量高法，步骤如下：量取人工唾液在所述烟用接装纸样品表面形成液滴球冠的直径2r和球冠的高度h，按如下公式计算接触角的度数：θ＝2tan-1(h/r)。测定方法悬滴量高法，也叫θ/2法，如图3所示，人工唾液在所述烟用接装纸样品表面形成液滴，由于液体本身的表面张力和烟用接装纸的表面自由能的作用，液体会趋向于形成一个球冠，测试液体直径2r和球冠的高度h，可以通过分析影像的侧面正视图中的左右点的宽和弧形的高度得到。接触角θ的值可以通过θ＝2tan-1(h/r)计算得出；因为m点和p点是切点，θ1＝θ2＝θ3，θ＝θ1+θ3。
根据测试结果，定义：当人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角θ的度数≥100°时，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为0级，表现为不粘唇；当90°≤θ＜100°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为1级，表现为轻度粘唇；当80°≤θ＜90°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为2级，表现为中度粘唇；当70°≤θ＜80°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为3级，表现为重度粘唇；当θ＜70°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为4级，表现为严重度粘唇。
实施例1
本实施例对20个不同样品采用本发明方法和现有人工评吸方法进行检测，检测结果如下表所示。其中人工评吸采用多组编码暗评，即评吸人员提前不知道样品的接触角情况下，将同一样品分成多组随机编码，让评吸人员评吸，给出等级：不粘唇、轻度粘唇、中度粘唇、重度粘唇和严重度粘唇五个等级；其中粘唇的分别为1级为轻度粘唇、2级为中度粘唇、3级为重度粘唇和4级为严重度粘唇。
Figure BDA0002770631160000071
Figure BDA0002770631160000081
实施例2
本实施例也对20个不同样品采用本发明方法和现有人工评吸方法进行检测，检测结果如下表所示。其中人工评吸也采用多组编码暗评。
Figure BDA0002770631160000082
Figure BDA0002770631160000091
由实施例1和实施例2测试结果可知，本发明检测方法与人工评吸检测结果完全一致。本发明方法能客观、准确对烟用接装纸是否有粘唇力进行定量，易于推广应用，为烟支粘唇力的标准制定提供依据。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种烟用接装纸粘唇力的测定方法，其特征在于，使用接触角测试仪测试人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角θ的度数，然后建立接触角θ的角度的大小与烟用接装纸粘唇力之间的定量关系，即可判断烟用接装纸粘唇力的大小。
2.根据权利要求1所述的烟用接装纸粘唇力的测定方法，其特征在于，所述接触角测试仪包括如下部件：
--机架平面(1)；
--置物工作台(2)，位于所述机架平面(1)的中部，所述置物工作台(2)由工作台前后移动旋钮(3)和工作台上下移动旋钮(4)控制；
--背光屏(6)，位于所述置物工作台(2)侧面的竖直方向，所述背光屏(6)的亮度由亮度调节旋钮(5)控制；
--摄像头(12)，位于所述置物工作台(2)的另一侧面，所述摄像头(12)、置物工作台(2)和背光屏(6)大致在一水平线上，且摄像头(12)面向置物工作台(2)和背光屏(6)；所述摄像头(12)的高度略高于置物工作台(2)的台面；
--进样架(13)，位于所述置物工作台(2)上部，其上有进样针筒(11)，所述进样针筒(11)为竖直设置使得所述进样针筒(11)的针头部正对所述置物工作台(2)的台面；所述进样针筒(11)底部有进样液注入旋钮(10)；所述进样架(13)由进样架左右调节旋钮(7)、进样架左右调节旋钮(8)和进样架角度微调旋钮(9)控制。
3.根据权利要求2所述的烟用接装纸粘唇力的测定方法，其特征在于，所述测试人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角的角度的测试步骤如下：
①配置人工唾液，然后放入进样针筒(11)中；将烟用接装纸样品放置在所述置物工作台(2)的台面上；调节所述置物工作台(2)的高度和左右位置，使烟用接装纸样品位于所述摄像头(12)图像的中心位置；调整所述进样针筒(11)的高度，使得针头距所述烟用接装纸样品表面约2.0mm；
②从所述进样针筒(11)中滴出一滴体积为2μL的人工唾液，当人工唾液与所述烟用接装纸样品表面完全接触，注射针头脱离液滴，开始计时，接触时间不超过4分钟；
③分别对所述烟用接装纸样品表面的人工唾液液滴进行接触角θ测定计算，每一烟用接装纸样品测定5次；
④对步骤③的检测数据进行统计，测试结果以5次测量的平均值表示，接触角θ的角度度数精确至0.1°。
4.根据权利要求3所述的烟用接装纸粘唇力的测定方法，其特征在于，人工评价烟用接装纸粘唇力的大小，然后建立接触角的角的大小与烟用接装纸粘唇力之间的定量关系。
5.根据权利要求3所述的烟用接装纸粘唇力的测定方法，其特征在于，所述人工唾液的的组成如下表所示：
试剂 浓度(g/l) 氯化镁(MgCl<sub>2</sub>.6H<sub>2</sub>O) 0.17 氯化钙(GaCl<sub>2</sub>.2H<sub>2</sub>O) 0.15 磷酸二氢钾(K<sub>2</sub>HPO<sub>4</sub>.2H<sub>2</sub>O) 0.76 碳酸钾(K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>) 0.53 氯化钠(NaCl) 0.33 氯化钾(KCl) 0.75 盐酸(HCl,质量分数为1％) 添加至PH为6.8±0.1
。
6.根据权利要求3所述的烟用接装纸粘唇力的测定方法，其特征在于，烟用接装纸样品的接触角测定方法为悬滴量高法，步骤如下：量取人工唾液在所述烟用接装纸样品表面形成液滴球冠的直径2r和球冠的高度h，按如下公式计算接触角的度数：θ＝tan-1(h/r)。
7.根据权利要求1所述的烟用接装纸粘唇力的测定方法，其特征在于，定义：当人工唾液的液滴在烟用接装纸表面形成的接触角θ的度数≥100°时，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为0级，表现为不粘唇；当90°≤θ＜100°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为1级，表现为轻度粘唇；当80°≤θ＜90°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为2级，表现为中度粘唇；当70°≤θ＜80°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为3级，表现为重度粘唇；当θ＜70°，确定烟用接装纸粘唇性等级结果为4级，表现为严重度粘唇。
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