KR102360497B1 - 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델 및 이의 구축 방법과 예측 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분석 검출 기술 분야에 속하는 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델 및 이의 구축 방법과 예측 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 담배 티핑 페이퍼의 입술 점착력과 동적 마찰계수, 정량 2개 값에 대해 단계적으로 회귀 분석을 수행함으로써, 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델을 획득한다. 모델 정확도 검수에서 예측값과 실측값은 기본적으로 1:1선에 가까웠으며 R2 지수는 0.99이고 nRMSE(normalized root mean square error)는 2.64%인 것으로 나타났다. 본 발명은 신속하고 간단하게 담배 티핑 페이퍼의 입술에 대한 점착력을 정량화할 수 있는 방법을 제공하였으며, 종래에 사람의 감각적 평가로 인한 주관적 요인 영향과 차이성 표징을 잘 방지할 수 있고, 검출 비용을 대폭 절감하였으며 효율을 향상시켰다. 또한, 더 객관적이고 효율이 높을 뿐만 아니라, 반복성이 우수하고 민감도가 높으며 조작이 간단하여 담배 산업 재료 진입, 품질 관리, 제품 업그레이드 측면에서 경쟁력을 갖고 있다
Description
본 발명은 분석 검출 기술 분야에 속하는 것으로, 보다 상세하게는 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델 및 이의 구축 방법과 예측 방법에 관한 것이다.
담배 필터는 주로 아세트산 섬유, 성형 페이퍼, 티핑 페이퍼(tipping paper)의 3층으로 구성된다. 여기에서 티핑 페이퍼는 수송지(水松紙)라고 부르기도 하며, 필터 외면을 감싸며 필터를 담배 말단에 부착하는 데 사용된다. 티핑 페이퍼는 티핑 원지(base paper)에 인쇄 도포 및 기타 방식을 수행하여 수득하는 일종의 장식지이다. 일반적으로 코르크색 또는 불투명한 백색이며 외관을 개선하는 기능을 한다. 티핑 페이퍼는 흡연자의 입술에 직접 닿기 때문에, 티핑 페이퍼 상에는 일반적으로 도료 또는 잉크를 사용해 인쇄를 수행한다. 건조한 날씨에 소비자가 담배를 흡인할 때, 소량의 타액이 티핑 페이퍼를 적시며 담배 흡인 과정에서 다시 천천히 건조해져 입술에 남은 타액 단백질이 티핑 페이퍼에 점착 작용을 일으킬 수 있다. 이 때문에 필터 상의 티핑 페이퍼가 입술 피부 상에 부착되며, 이로 인해 심지어 입술이 찢어지거나 출혈이 일어나는 현상이 발생하고, 흡연이 끝난 후 필터를 순조롭게 뱉지 못해 담배 소비 체험에 심각한 영향을 미친다.
현재 국내외 담배 필터 티핑 페이퍼의 연구 쟁점은 대다수가 열분해 특성, 낮은 발화성, 유해 원소 함량, 궐련지 개질 및 개질 후 일산화탄소의 방출 능력, 독성 및 안전성 평가 등 측면에 집중되어 있다. 그 입술 점착력 또는 입술 점착 정도에 관한 연구는 없으며, 입술 점착 측면에 관한 것은 모두 티핑 페이퍼의 배합 방법과 공정을 개선한 것으로, 구체적인 검출 방법에 대한 구축은 언급되지 않았다. 예를 들어, 리펑(李峰)의 발명 특허 "입에 점착되어 입술과 혀가 건조해지는 것을 방지하는 향기 보건 수송지 및 이의 제조 방법"에서 수송지의 공정 배합 방법을 설명하였다. 그러나 효과 검출 측면에서는 원지의 종방향 인장 강도와 투기성만 검출하였을 뿐, 입술 점착력 검출은 언급하지 않았다. 실용신안특허 "입술 점착 방지 및 오염 방지 필터"는 티핑 페이퍼 외부에 한 층의 보호막을 코팅하였으나 실제 유익한 효과는 검증하지 못했다. 저장테크메이뉴머티리얼스(Zhejiang Techmay New Materials) 실용신안특허 "다기능 수송지"의 목적은 입술 점착 방지, 향기 공급, 난연 등에 있으며, 수송지 외층이 복합 과일향 방수층과 방호막층이나, 입술 점착 방지에 대한 시험 결과는 언급되지 않았다. 업계 내에서는 상응하는 표준이 규범화되지 않았으며, 각 대기업에서도 전문가의 흡인 평가 판단에만 의존하고 있기 때문에 주관성과 불확정성이 매우 크다. 상이한 공정, 상이한 유형의 티핑 페이퍼가 입술의 점착성/점착력에 미치는 영향을 정확하기 측정하기 위해서는 그에 상응하는 객관적인 분석 시험 방법을 구축할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 해결하기 위해 담배 티핑 페이퍼(tipping paper) 입술 점착력 예측 모델 및 이의 구축 방법과 예측 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 방법은 담배 티핑 페이퍼의 일반적인 물리적 지표인 동적 마찰 계수와 정량값을 측정하기 위한 것으로, 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력을 비교적 잘 예측할 수 있으며 방법이 간단하고 실행 가능하여 널리 응용하기가 용이하다. 모델 정확도 검수에서 예측값과 실측값은 기본적으로 1:1선에 가까웠으며 R2 지수는 0.99이고 nRMSE(normalized root mean square error)는 2.64%인 것으로 나타났다. 본 발명은 담배 티핑 페이퍼의 입술에 대한 점착력을 정확하게 예측하며, 종래에 사람의 감각적 평가로 인한 주관적 요인 영향과 차이성 표징을 잘 방지할 수 있고, 담배 산업 재료 진입, 품질 관리, 제품 업그레이드 측면에서 경쟁력을 갖고 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 해결책은 하기와 같다.
담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델에 있어서, 상기 모델은 하기와 같다.
담배 티핑 페이퍼 두께가 (0.069mm, 0.112mm) 구간에 속할 때, Y입술 점착력=0.205+1.038×M마찰계수이다.
담배 티핑 페이퍼 두께가 (0.069mm, 0.112mm) 구간에 속하지 않을 때, Y입술 점착력=-0.335+1.181×M마찰계수+0.005×D정량이다.
여기에서 Y입술 점착력은 예측된 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력이고, M마찰계수는 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수이고, D정량은 담배 티핑 페이퍼의 정량이며, 단위면적의 그램중(Gram Weight)이다.
본 발명은 상기 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델의 구축 방법을 더 제공하며, 여기에는 하기 단계가 포함된다.
단계 (1): 테스트기를 사용하여 상표가 다른 티핑 페이퍼의 인쇄면과 인조 입술피부가 인공 타액에 의해 함께 점착되는 점착력을 측정하고, 단위 면적의 점착력을 실측된 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력으로 계산한다. 상기 테스트기는 박리강도 테스트기, 인장 기기 또는 동적 마찰계수 측정기이다.
단계 (2): 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수를 측정한다.
단계 (3): 담배 티핑 페이퍼의 두께를 측정한다.
단계 (4): 담배 티핑 페이퍼의 정량을 측정한다.
단계 (5): 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수(M), 정량(D) 및 두께(H)를 변수로, 티핑 페이퍼 입술 점착력을 반응 변수(Y)로 사용하여 회귀 분석을 수행하여 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델을 획득한다.
더 나아가, 바람직하게는 단계 (1)에서 담배 티핑 페이퍼의 폭 범위는 1 내지 1000mm이고, 길이 범위는 1 내지 1000mm이다. 인조 입술피부를 담배 티핑 페이퍼와 동일한 크기의 직사각형으로 전단하고, 인공 타액을 이용해 전단한 인조 입술피부, 담배 티핑 페이퍼의 일측을 대향하도록 점착시킨다. 점착 면적을 측정하고 항량이 되도록 정치한 후, 테스트기를 이용해 티핑 페이퍼와 인조 입술이 박리되는 순간의 최대 박리력을 그 점착력으로 측정한다.
더 나아가, 바람직한 정치 시간은 1 내지 1800s이다.
더 나아가, 바람직하게는, 항량이 되도록 정치한 후, 함께 점착되지 않은 티핑 페이퍼의 타측, 인조 입술피부의 타측을 각각 테스트기의 두 클램프 상에 클램핑시키고, 두 클램프 사이의 거리와 상대 이동 속도를 설정하며, 티핑 페이퍼와 인조 입술이 박리되는 순간의 최대 박리력을 수집한다. 테스트기의 두 클램프는 담배 티핑 페이퍼와 인조 입술피부를 완전히 클램핑시킬 수 있다. 테스트기의 부하 범위는 0 내지 200N이고, 해상도는 ≥0.01N이다. 테스트기의 두 클램프 거리는 5 내지 500mm이고, 이동 속도는 1 내지 500mm/min이다.
더 나아가, 바람직하게는 단계 (1)에서 인공 타액에는 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘, 인산이수소나트륨(sodium dihydrogenphosphate), 염화마그네슘, 요소, 포도당, 뮤신(mucin), 아밀라아제(amylase), 산성인산가수분해효소(acid phosphatase) 및 리소자임(lysozyme)이 포함된다. 이의 pH값은 5.5 내지 7.5이다. 사용된 인공 타액의 체적 범위는 1 내지 1000μL이다.
더 나아가, 바람직하게는 단계 (1)에서 인공 타액에는 1.40mmol/L 염화나트륨, 0.5mmol/L 염화칼륨, 0.1mmol/L 염화칼슘, 0.15mmol/L 인산이수소나트륨, 0.025mmol/L 염화마그네슘, 0.09mmol/L 요소, 0.2mmol/L 포도당, 2.7mmol/L 소 턱밑샘 타액 뮤신, 2.5units/mL 아밀라아제, 0.004units/mL 산성인산가수분해효소, 0.7units/mL 리소자임이 포함된다.
더 나아가, 바람직하게는, 인조 입술피부의 재질은 의료용 실리콘 고무 연성 가죽, 표피세포층이 있는 활성 복합 가죽, 폴리염화비닐(polyvinylchloride) 인조 가죽, 폴리우레탄(polyurethane) 건식 인조 가죽 또는 폴리올레핀(polyolefin) 인조 가죽이다.
더 나아가, 바람직하게는 단계 (2)에서 GB10006-88 "플라스틱 박막과 박편 마찰계수 측정 방법"에 따라 담배 티핑 페이퍼에 대해 동적 마찰계수 측정을 수행한다.
단계 (3)에서 GB/T 451.3-2002 "종이와 판지 두께의 측정"에 따라 담배 티핑 페이퍼에 대해 두께 측정을 수행한다.
단계 (4)에서 GB/T 451.2-2002 "종이와 판지 정량의 측정"에 따라 담배 티핑 페이퍼에 대해 정량 측정을 수행한다.
본 발명은 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력의 예측 방법을 더 제공하며, 상기 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델을 채택하거나, 상기 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델의 구축 방법을 구축하여 획득한 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델을 채택한다. 구체적으로 하기와 같다.
담배 티핑 페이퍼의 두께, 동적 마찰계수, 단위 면적의 그램중을 수집한 후, 이를 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델에 대입하여 계산함으로써 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력을 획득한다.
종래 기술과 비교할 때 본 발명의 유익한 효과는 하기와 같다.
1. 본 발명은 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델 및 이의 구축 방법과 예측 방법을 제공한다. 이는 티핑 페이퍼 입술 점착력의 정량화를 객관적이고 정확하게 수행할 수 있으며, 종래에 감각적 평가에 의존해 입술 점착 느낌, 뱉기 어려운 느낌 등 모호한 개념을 얻는 점, 주관적 요인의 영향이 비교적 큰 점, 흡인 품질 평가 결과의 차이가 큰 점, 인체 건강에 유해한 점 등의 폐단을 효과적으로 방지할 수 있다.
2. 본 발명의 방법은 담배 티핑 페이퍼의 입술 점착력과 동적 마찰계수, 정량 2개 값에 대해 단계적으로 회귀 분석을 수행함으로써, 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력을 예측하는 모델을 획득한다. 상기 방법은 담배 티핑 페이퍼의 일반적인 물리적 지표인 동적 마찰 계수와 정량값을 측정하기 위한 것으로, 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력을 비교적 잘 예측할 수 있으며 방법이 간단하고 실행 가능하여 널리 응용하기가 용이하다.
3. 본 발명 모델의 정확도 검수에서 예측값과 실측값은 기본적으로 1:1선에 가까웠으며 R2 지수는 0.99이고 nRMSE(normalized root mean square error)는 2.64%인 것으로 나타났다. 상기 방법은 담배 티핑 페이퍼의 입술 점착력을 정확하게 정량화하여 검출 비용을 크게 절감시킬 뿐만 아니라 객관적이고 효율이 높으며, 담배 산업 재료 진입, 품질 관리, 제품 업그레이드 측면에서 어느 정도 경쟁력이 있다.
도 1은 테스트기의 원리도 1이다.
도 2는 테스트기의 원리도 2이다.
여기에서 1은 클램프, 2는 척(chuck), 3은 담배 티핑 페이퍼, 4는 도포된 인공 타액, 5는 인조 입술피부, 6은 힘 센서와 변위 센서가 포함된 스마트 패널, 7은 힘과 변위 수집기이다.
도 3은 두께와 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력의 상관도표이다.
도 4는 정량과 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력의 상관도표이다.
도 5는 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측값과 실측값 비교도이다.
도 2는 테스트기의 원리도 2이다.
여기에서 1은 클램프, 2는 척(chuck), 3은 담배 티핑 페이퍼, 4는 도포된 인공 타액, 5는 인조 입술피부, 6은 힘 센서와 변위 센서가 포함된 스마트 패널, 7은 힘과 변위 수집기이다.
도 3은 두께와 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력의 상관도표이다.
도 4는 정량과 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력의 상관도표이다.
도 5는 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측값과 실측값 비교도이다.
이하에서는 실시예를 참고하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 하기 실시예가 본 발명을 설명하기 위한 것에 불과하며 본 발명의 범위를 한정하지 않음을 이해할 수 있다. 실시예에서 구체적 기술 또는 조건이 명시되지 않은 경우, 당업계 내의 문헌에 설명된 기술 또는 조건에 따르거나 제품 설명서에 따라 수행한다. 사용된 재료 또는 설비에 제조사가 명시되지 않은 경우, 모두 구매를 통해 획득한 일반적인 제품일 수 있다.
하기 실시예에서 특별히 설명하지 않았으나 백분율은 모두 중량백분율이다.
실시예 1
담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델에 있어서, 상기 모델은 하기와 같다.
담배 티핑 페이퍼 두께가 (0.069mm, 0.112mm) 구간에 속할 때, Y입술 점착력=0.205+1.038×M마찰계수이다.
담배 티핑 페이퍼 두께가 (0.069mm, 0.112mm) 구간에 속하지 않을 때, Y입술 점착력=-0.335+1.181×M마찰계수+0.005×D정량이다.
여기에서 Y입술 점착력은 예측된 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력이고, M마찰계수는 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수이고, D정량은 담배 티핑 페이퍼의 정량이며, 단위면적의 그램중(Gram Weight)이다.
실시예 2
담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델의 구축 방법에는 하기 단계가 포함된다.
단계 (1): 테스트기를 사용하여 상표가 다른 티핑 페이퍼의 인쇄면과 인조 입술피부가 인공 타액에 의해 함께 점착되는 점착력을 측정하고, 단위 면적의 점착력을 실측된 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력으로 계산한다. 상기 테스트기는 박리강도 테스트기이다.
단계 (2): 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수를 측정한다.
단계 (3): 담배 티핑 페이퍼의 두께를 측정한다.
단계 (4): 담배 티핑 페이퍼의 정량을 측정한다.
단계 (5): 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수(M), 정량(D) 및 두께(H)를 변수로, 티핑 페이퍼 입술 점착력을 반응 변수(Y)로 사용하여 회귀 분석을 수행하여 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델을 획득한다.
실시예 3
담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델의 구축 방법에는 하기 단계가 포함된다.
단계 (1): 테스트기를 사용하여 상표가 다른 티핑 페이퍼의 인쇄면과 인조 입술피부가 인공 타액에 의해 함께 점착되는 점착력을 측정하고, 단위 면적의 점착력을 실측된 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력으로 계산한다. 상기 테스트기는 인장 기기이다.
구체적으로 인조 입술피부를 담배 티핑 페이퍼와 동일한 크기의 직사각형으로 전단하고, 인공 타액을 이용해 전단한 인조 입술피부, 담배 티핑 페이퍼의 일측을 대향하도록 점착시킨다. 점착 면적을 측정하고 항량이 되도록 정치한 후, 테스트기를 이용해 티핑 페이퍼와 인조 입술이 박리되는 순간의 최대 박리력을 그 점착력으로 측정한다. 담배 티핑 페이퍼의 폭 범위는 1mm이고, 길이 범위는 1mm이며, 정치 시간은 1s이다. 인공 타액에는 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘, 인산이수소나트륨(sodium dihydrogenphosphate), 염화마그네슘, 요소, 포도당, 뮤신(mucin), 아밀라아제(amylase), 산성인산가수분해효소(acid phosphatase) 및 리소자임(lysozyme)이 포함된다. 이의 pH값은 5.5이다. 사용된 인공 타액의 체적 범위는 1μL이며, 도포 면적은 0.5×1=0.5mm2이다. 인조 입술피부의 재질은 의료용 실리콘 고무 연성 가죽이다.
단계 (2): 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수를 측정한다.
단계 (3): 담배 티핑 페이퍼의 두께를 측정한다.
단계 (4): 담배 티핑 페이퍼의 정량을 측정한다.
단계 (5): 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수(M), 정량(D) 및 두께(H)를 변수로, 티핑 페이퍼 입술 점착력을 반응 변수(Y)로 사용하여 회귀 분석을 수행하여 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델을 획득한다.
실시예 4
담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델의 구축 방법에는 하기 단계가 포함된다.
단계 (1): 테스트기를 사용하여 상표가 다른 티핑 페이퍼의 인쇄면과 인조 입술피부가 인공 타액에 의해 함께 점착되는 점착력을 측정하고, 단위 면적의 점착력을 실측된 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력으로 계산한다. 상기 테스트기는 인장 기기이다.
구체적으로 인조 입술피부를 담배 티핑 페이퍼와 동일한 크기의 직사각형으로 전단하고, 인공 타액을 이용해 전단한 인조 입술피부, 담배 티핑 페이퍼의 일측을 대향하도록 점착시킨다. 점착 면적을 측정하고 항량이 되도록 정치한 후, 테스트기를 이용해 티핑 페이퍼와 인조 입술이 박리되는 순간의 최대 박리력을 그 점착력으로 측정한다. 담배 티핑 페이퍼의 폭 범위는 1000mm이고, 길이 범위는 1000mm이며, 정치 시간은 1800s이다. 인공 타액에는 1.40mmol/L 염화나트륨, 0.5mmol/L 염화칼륨, 0.1mmol/L 염화칼슘, 0.15mmol/L 인산이수소나트륨, 0.025mmol/L 염화마그네슘, 0.09mmol/L 요소, 0.2mmol/L 포도당, 2.7mmol/L 소 턱밑샘 타액 뮤신, 2.5units/mL 아밀라아제, 0.004units/mL 산성인산가수분해효소 및 0.7units/mL 리소자임이 포함된다. 사용된 인공 타액의 체적 범위는 1000μL이며, 도포 면적은 500×1000=500000mm2이다. 인조 입술피부의 재질은 표피세포층이 있는 활성 복합 가죽이다.
테스트기의 부하 범위는 0 내지 200N이고, 해상도는 ≥0.01N이다. 테스트기의 두 클램프 거리는 500mm이며, 이동 속도는 500mm/min이다.
단계 (2): 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수를 측정한다.
단계 (3): 담배 티핑 페이퍼의 두께를 측정한다.
단계 (4): 담배 티핑 페이퍼의 정량을 측정한다.
단계 (5): 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수(M), 정량(D) 및 두께(H)를 변수로, 티핑 페이퍼 입술 점착력을 반응 변수(Y)로 사용하여 회귀 분석을 수행하여 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델을 획득한다.
실시예 5
담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델의 구축 방법에는 하기 단계가 포함된다.
단계 (1): 테스트기를 사용하여 상표가 다른 티핑 페이퍼의 인쇄면과 인조 입술피부가 인공 타액에 의해 함께 점착되는 점착력을 측정하고, 단위 면적의 점착력을 실측된 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력으로 계산한다. 상기 테스트기는 박리강도 테스트기이다.
구체적으로 인조 입술피부를 담배 티핑 페이퍼와 동일한 크기의 직사각형으로 전단하고, 인공 타액을 이용해 전단한 인조 입술피부, 담배 티핑 페이퍼의 일측을 대향하도록 점착시킨다. 점착 면적을 측정하고 항량이 되도록 정치한 후, 함께 점착되지 않은 티핑 페이퍼의 타측, 인조 입술피부의 타측을 각각 테스트기의 두 클램프 상에 클램핑시키고, 두 클램프 사이의 거리와 상대 이동 속도를 설정하며, 티핑 페이퍼와 인조 입술이 박리되는 순간의 최대 박리력을 그 점착력으로 수집한다. 담배 티핑 페이퍼의 폭 범위는 200mm이고, 길이 범위는 100mm이며, 정치 시간은 300s이다. 인공 타액에는 1.40mmol/L 염화나트륨, 0.5mmol/L 염화칼륨, 0.1mmol/L 염화칼슘, 0.15mmol/L 인산이수소나트륨, 0.025mmol/L 염화마그네슘, 0.09mmol/L 요소, 0.2mmol/L 포도당, 2.7mmol/L 소 턱밑샘 타액 뮤신, 2.5units/mL 아밀라아제, 0.004units/mL 산성인산가수분해효소 및 0.7units/mL 리소자임이 포함된다. 사용된 인공 타액의 체적 범위는 100μL이며, 도포 면적은 90×200=18000mm2이다. 인조 입술피부의 재질은 폴리올레핀 인조 가죽이다. 테스트기의 부하 범위는 0 내지 200N이고, 해상도는 ≥0.01N이다. 테스트기의 두 클램프 거리는 5mm이며, 이동 속도는 1mm/min이다.
단계 (2): 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수를 측정한다.
단계 (3): 담배 티핑 페이퍼의 두께를 측정한다.
단계 (4): 담배 티핑 페이퍼의 정량을 측정한다.
단계 (5): 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수(M), 정량(D) 및 두께(H)를 변수로, 티핑 페이퍼 입술 점착력을 반응 변수(Y)로 사용하여 회귀 분석을 수행하여 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델을 획득한다.
단계 (2)에서 GB10006-88 "플라스틱 박막과 박편 마찰계수 측정 방법"에 따라 담배 티핑 페이퍼에 대해 동적 마찰계수 측정을 수행하고, 단계 (3)에서 GB/T 451.3-2002 "종이와 판지 두께의 측정"에 따라 담배 티핑 페이퍼에 대해 두께 측정을 수행하며, 단계 (4)에서 GB/T 451.2-2002 "종이와 판지 정량의 측정"에 따라 담배 티핑 페이퍼에 대해 정량 측정을 수행한다.
실시예 6
담배 티핑 페이퍼 입술 점착력의 예측 방법에 있어서, 상기 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델을 채택하거나, 상기 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델의 구축 방법을 구축하여 획득한 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델을 채택한다. 구체적인 방법은 하기와 같다. 담배 티핑 페이퍼의 두께, 동적 마찰계수, 단위 면적의 그램중을 수집한 후, 이를 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델에 대입하여 계산함으로써 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력을 획득한다.
응용실례 1
단계 (1): 차이나 타바코 윈난(云南中烟)의 상표가 다른 담배 종이 25개를 준비하고, 담배 티핑 페이퍼를 정확하게 폭 15mm, 길이 50mm로 전단한다. 표 1에 따라 인공 타액을 배합 제조한다. 의료용 실리콘 고무 연성 가죽을 인조 입술피부로 두께 1mm로 준비하고, 인조 입술피부를 폭 15mm, 길이 50mm로 전단한다. 미량주사기를 이용해 10μL 인공 타액을 정확하게 취하여 인조 입술피부 상에 균일하게 도포하며, 도포 면적은 10×15=150mm2이다. 담배 티핑 페이퍼 인쇄면과 인조 입술피부를 인공 타액으로 함께 점착시킨 후 2분 동안 정치시킨다. 독일 KARL사의 M250-2.5 CT 인장 기기를 테스트 설비로 선택한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 점착된 티핑 페이퍼와 인조 입술피부의 나머지 두 끝 부분을 각각 인장 기기 클램프의 두 척(chuck) 사이에 클램핑시키며, 척 간격은 50mm로, 이동 속도는 50mm/min로 설정한다. 두 척은 힘 센서와 변위 센서가 포함된 스마트 패널(기존 설비) 상에 장착하며, 힘/변위 센서(통상적으로 컴퓨터)는 힘 센서와 변위 센서가 포함된 스마트 패널과 연결하고, 힘, 변위의 변화 데이터를 실시간으로 수집한다. 티핑 페이퍼와 인조 입술이 분리되는 순간 수집된 최대 힘이 점착력이다. 공식 F=점착력(N)/점착면적(mm2)에 따라 입술 점착력을 계산한다.
표 1 인공 타액 배합 방법
단계 (2): GB10006-88 "플라스틱 박막과 박편 마찰계수 측정 방법"에 따라 25개 샘플에 대해 동적 마찰계수 측정을 수행한다.
단계 (3): GB/T 451.3-2002 "종이와 판지 두께의 측정"에 따라 25개 샘플에 대해 두께 측정을 수행한다.
단계 (4): GB/T 451.2-2002 "종이와 판지 정량의 측정"에 따라 25개 샘플에 대해 정량 측정을 수행한다.
단계 (5): 테스트 결과는 표 2와 같다.
표 2 샘플 시험 결과
표 3에서 알 수 있듯이, 4개 지표인 마찰계수, 두께, 정량과 입술 점착력 사이에 모두 비교적 높은 상관성이 나타났다. 그 중 마찰계수와 입술 점착력의 상관성이 비교적 컸다(0.897**). 도 3 및 도 4에서 알 수 있듯이 두께, 정량과 입술 점착력 사이는 샘플이 두께와 정량 기울기 상에서 비교적 강한 응집성을 보여 주로 2개 수준의 두께 범위 (0.04-0.047, 0.069-0.112)와 2개 수준의 정량 범위 (36.34-42.4, 53.7-92)로 나뉠 수 있다. 여기에서 두께 (0.04-0.047), 정량 (36.34-42.4, 83.7-92) 범위 수준에서는 상관성이 크지 않았으나, 두께 (0.069-0.112) 범위 수준에서는 일정한 상관성이 나타났다. 따라서 두께 (0.069-0.112) 범위 수준 내 두께, 정량과 입술 점착력 간의 상관성을 더 고찰할 수 있다.
표 3 4개 지표 간 상관계수 상황 정리표
① 마찰계수, 두께, 정량과 입술 점착력에 대해 단계적으로 회귀 방정식을 수행한 바에 따르면, 두께와 정량 사이에 강한 상관성이 존재하였고, 두께와 마찰계수 사이에는 다중 공선성(collinearity) 관계가 나타났다. 따라서 구축된 단계적 회귀 방정식 중 두께 옵션을 제거하고 대표적 옵션으로서 마찰계수, 정량만 남긴 입술 점착력 간에 구축된 2원 회귀 방정식 모델은 공식 (1)이다.
식에서,
Y는 티핑 페이퍼 입술 점착력이고, 단위는 N/mm2이다.
M은 동적 마찰계수이고, 무차원이다.
D는 티핑 페이퍼 정량이고, 단위는 g/m2이다.
② 두께 (0.069-0.112) 범위 수준에서 마찰계수, 두께, 정량과 입술 점착력에 대해 단계적으로 회귀 방정식을 수행한 바에 따르면, 두께와 정량 사이에 강한 상관성이 존재하고, 두께, 정량과 마찰계수 사이에 다중 공선성 관계가 나타났다. 따라서 구축된 단계적 회귀 방정식에서 두께, 정량의 두 옵션을 제거하고 대표적 옵션으로서 마찰계수만 남긴 입술 점착력 간에 구축된 1원 회귀 방정식 모델은 공식 (2)이다. 즉 티핑 페이퍼가 비교적 두꺼운 경우, 동적 마찰계수와 입술 점착력은 매우 강한 상관성을 갖는다.
식에서,
Y는 티핑 페이퍼 입술 점착력이고, 단위는 N/mm2이다.
M은 동적 마찰계수이고, 무차원이다.
단계 (6): 티핑 페이퍼 입술 점착력 모델의 사용과 검증을 수행한다.
10개의 상이한 인쇄 공정, 상이한 상표의 티핑 페이퍼를 선택하여, 티핑 페이퍼 동적 마찰계수를 측정하며 식 (1)에 따라 티핑 페이퍼의 입술 점착력을 예측한다. 통상의 티핑 페이퍼 정량은 일반적으로 0.069mm보다 높지 않으므로 모델 (2)는 여기에서 사용 및 검증하지 않는다. 또한 박리 강도 테스트기에 따라 동일한 샘플에 대해 입술 점착력의 테스트를 시뮬레이션하였으며 비교 결과는 표 4와 같다.
표 4 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측값과 실측값 비교
상기 10개의 대표적 테스트 세트를 선택하여 모델 정확도를 검수하였다. 도 5는 예측값과 실측값의 비교이다. 도면에서 알 수 있듯이 데이터 점이 1:1선에 가까우며 R2는 0.99이고, nRMSE는 2.64%이다. 각 샘플의 입술 점착력 예측값과 실측값은 기본적으로 일치하였으며, 본 발명은 담배 입술 점착력 티핑 페이퍼 예측에 사용될 수 있음을 알 수 있다.
응용실례 2
단계 (1): 차이나 타바코 윈난(云南中烟)의 상표가 다른 담배 종이 10개를 준비하고, 담배 티핑 페이퍼를 정확하게 폭 15mm, 길이 50mm로 전단한다. 표 1에 따라 인공 타액을 배합 제조한다. 의료용 실리콘 고무 연성 가죽을 인조 입술피부로 두께 1mm로 준비하고, 인조 입술피부를 폭 15mm, 길이 50mm로 전단한다. 미량주사기를 이용해 10μL 인공 타액을 정확하게 취하여 인조 입술피부 상에 균일하게 도포하며, 도포 면적은 10×15=150mm2이다. 담배 티핑 페이퍼 인쇄면과 인조 입술피부를 인공 타액으로 함께 점착시킨 후 2분 동안 정치시킨다. 동적 마찰계수 측정기를 테스트 장비로 선택한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 점착된 티핑 페이퍼와 인조 입술피부의 나머지 두 끝 부분을 각각 동적 마찰계수 측정기 클램프의 두 척 사이에 클램핑시키며, 척 간격은 50mm로, 이동 속도는 50mm/min로 설정한다. 두 척은 힘 센서와 변위 센서가 포함된 스마트 패널(기존 설비) 상에 장착하며, 힘/변위 센서(통상적으로 컴퓨터)는 힘 센서와 변위 센서가 포함된 스마트 패널과 연결하고, 힘, 변위의 변화 데이터를 실시간으로 수집한다. 도 2에서 인조 입술피부는 클램프에 의해 측정 테이블 상에 고정한다. 티핑 페이퍼와 인조 입술이 분리되는 순간 수집된 최대 힘이 점착력이다. 공식 F=점착력(N)/점착면적(mm2)에 따라 입술 점착력을 계산한다.
단계 (2): GB10006-88 "플라스틱 박막과 박편 마찰계수 측정 방법"에 따라 25개 샘플에 대해 동적 마찰계수 측정을 수행한다.
단계 (3): GB/T 451.3-2002 "종이와 판지 두께의 측정"에 따라 25개 샘플에 대해 두께 측정을 수행한다.
단계 (4): GB/T 451.2-2002 "종이와 판지 정량의 측정"에 따라 25개 샘플에 대해 정량 측정을 수행한다.
단계 (5): 테스트 결과는 표 5와 같다.
표 5 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측값
본 발명은 신속하고 간단하게 담배 티핑 페이퍼의 입술에 대한 점착력을 정량화할 수 있는 방법을 제공하였으며, 종래에 사람의 감각적 평가로 인한 주관적 요인 영향과 차이성 표징을 잘 방지할 수 있고, 검출 비용을 대폭 절감하였으며 효율을 향상시켰다.
상기 내용은 본 발명의 기본 원리, 주요 특징 및 이점을 도시 및 설명한 것이다. 당업계에서 통상의 기술자는 본 발명이 상기 실시예에 의해 제한되지 않으며, 상기 실시예와 명세서에 설명된 것은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 사상과 범위 내에서 본 발명에 대해 각종 변경과 개선을 수행할 수 있으며, 이러한 변경과 개선은 본 발명의 보호 범위에 속함을 이해할 수 있다. 본 발명에서 보호하고자 하는 범위는 첨부된 청구범위 및 그 등가물에 의해 한정한다.
Claims (10)
- 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델의 구축 방법에 있어서,
상기 예측 모델은,
담배 티핑 페이퍼 두께가 (0.069mm, 0.112mm) 구간에 속할 때, Y입술 점착력=0.205+1.038×M마찰계수이고;
담배 티핑 페이퍼 두께가 (0.069mm, 0.112mm) 구간에 속하지 않을 때, Y입술 점착력=-0.335+1.181×M마찰계수+0.005×D정량이고;
여기에서, Y입술 점착력은 예측된 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력이고; M마찰계수는 담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수이고; D정량은 담배 티핑 페이퍼의 정량, 즉 단위면적의 그램중(Gram Weight)이고,
상기 구축 방법은 하기 단계,
테스트기를 사용하여 상표가 다른 티핑 페이퍼의 인쇄면과 인조 입술피부가 인공 타액에 의해 함께 점착되는 점착력을 측정하고, 단위 면적의 점착력을 실측된 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력으로 계산하고; 상기 테스트기는 박리강도 테스트기, 인장 기기 또는 동적 마찰계수 측정기인 단계 (1);
담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수를 측정하는 단계 (2);
담배 티핑 페이퍼의 두께를 측정하는 단계 (3);
담배 티핑 페이퍼의 정량을 측정하는 단계 (4);
담배 티핑 페이퍼의 동적 마찰계수(M), 정량(D) 및 두께(H)를 변수로, 티핑 페이퍼 입술 점착력을 반응 변수(Y)로 사용하여 회귀 분석을 수행하여 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델을 획득하는 단계 (5);를 포함하고;
상기 단계 (1)에서 담배 티핑 페이퍼의 폭 범위는 1 내지 1000mm이고, 길이 범위는 1 내지 1000mm이고; 인조 입술피부를 담배 티핑 페이퍼와 동일한 크기의 직사각형으로 전단하고, 인공 타액을 이용해 전단한 인조 입술피부, 담배 티핑 페이퍼의 일측을 대향하도록 점착시키고, 점착 면적을 측정하고 항량이 되도록 정치한 후, 테스트기를 이용해 티핑 페이퍼와 인조 입술이 박리되는 순간의 최대 박리력을 그 점착력으로 측정하는 것을 특징으로 하는 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델의 구축 방법. - 제1항에 있어서,
정치 시간은 1 내지 1800s인 것을 특징으로 하는 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델의 구축 방법. - 제1항에 있어서,
항량이 되도록 정치한 후, 함께 점착되지 않은 티핑 페이퍼의 타측, 인조 입술피부의 타측을 각각 테스트기의 두 클램프 상에 클램핑시키고, 두 클램프 사이의 거리와 상대 이동 속도를 설정하며, 티핑 페이퍼와 인조 입술이 박리되는 순간의 최대 박리력을 수집하고; 테스트기의 두 클램프는 담배 티핑 페이퍼와 인조 입술피부를 완전히 클램핑시킬 수 있고; 테스트기의 부하 범위는 0 내지 200N이고, 해상도는 ≥0.01N이고; 테스트기의 두 클램프 거리는 5 내지 500mm이고, 이동 속도는 1 내지 500mm/min인 것을 특징으로 하는 담배 티핑 페이퍼 입술 점착력 예측 모델의 구축 방법. - 삭제
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