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一種測試卷煙燃燒過程中卷煙紙孔結(jié)構(gòu)與主流煙氣中co釋放量關(guān)系的方法

文檔序號:9373115閱讀:491來源:國知局
一種測試卷煙燃燒過程中卷煙紙孔結(jié)構(gòu)與主流煙氣中co釋放量關(guān)系的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種卷煙紙孔結(jié)構(gòu)表征技術(shù),特別是涉及一種卷煙燃燒過程中卷煙紙 未完全裂解區(qū)域與完全裂解區(qū)域孔結(jié)構(gòu)的掃描電鏡表征方法,屬于卷煙領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 如何減少吸煙對人體健康的危害,是卷煙行業(yè)的一個重要研究課題。隨著人們生 活水平的不斷提高,消費者對吸煙的安全性意識越來越強(qiáng)烈,故開發(fā)低危害的卷煙不僅是 煙草行業(yè)發(fā)展的必然趨勢,也是國家煙草專賣局關(guān)于行業(yè)卷煙降焦減害的發(fā)展戰(zhàn)略之一。
[0003] 卷煙紙的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)(微孔數(shù)目、微孔面積、微孔面積比、當(dāng)量孔徑),特別是炭化 線2~4_附近卷煙紙的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)能顯著影響主流煙氣中揮發(fā)性有害成分CO的擴(kuò)散及 氧氣進(jìn)入燃燒錐的量,進(jìn)而影響主流煙氣中C0、焦油等有害物質(zhì)的釋放量。研究炭化線附近 卷煙紙孔結(jié)構(gòu)的表征方法對指導(dǎo)低焦油低危害卷煙的設(shè)計與生產(chǎn)具有重要的意義。迄今為 止,國內(nèi)外在卷煙紙領(lǐng)域僅粗糙的使用透氣度這一物理參數(shù)來表征卷煙紙的透氣性能,尚 未建立一套卷煙紙孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的詳細(xì)表征方法;也沒有關(guān)于卷煙紙的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)對主流煙 氣CO釋放量影響的詳細(xì)報道。故尋找一種簡單有效、能準(zhǔn)確表征卷煙紙孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法 對卷煙設(shè)計和煙草行業(yè)減害降焦研究具有重要的指導(dǎo)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中尚不能準(zhǔn)確表征卷煙燃燒過程中卷煙紙的微孔數(shù)目、微孔面積、 微孔面積比、當(dāng)量孔徑等孔結(jié)構(gòu)參數(shù)對主流煙氣中CO釋放量的影響,滿足不了行業(yè)發(fā)展 的需求;本發(fā)明的目的是在于提供一種操作簡單、能準(zhǔn)確表征卷煙燃燒過程中卷煙紙的微 孔數(shù)目、當(dāng)量孔徑等孔結(jié)構(gòu)參數(shù)對主流煙氣中CO釋放量的關(guān)系的方法,為卷煙研究與生產(chǎn) 提供理論指導(dǎo)。
[0005] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的,本發(fā)明提供了一種測試卷煙燃燒過程中卷煙紙孔結(jié) 構(gòu)與主流煙氣中CO釋放量關(guān)系的方法,該方法包括以下步驟:
[0006] (1)原位采集卷煙燃燒過程中炭化線附近2~4_區(qū)域內(nèi)的卷煙紙,將所述卷煙紙 固定在樣品臺上,進(jìn)行噴金處理,得到待測樣本;
[0007] (2)所得待測樣本通過掃描電鏡獲得卷煙紙的微孔圖像,再隨機(jī)選取卷煙紙的某 局部區(qū)域的微孔圖像進(jìn)行二值化,并將所述卷煙紙局部區(qū)域微孔圖像進(jìn)行邊緣處理后,計 算出每個微孔的孔徑及面積;統(tǒng)計微孔數(shù)目,并對微孔的分布進(jìn)行分布統(tǒng)計;
[0008] (3)通過Image J軟件計算微孔面積A、微孔平均面積2、微孔面積比P廊當(dāng)量孔 徑D ;
[0009] (4)結(jié)合卷煙燃燒過程中主流煙氣CO釋放量數(shù)據(jù)與(3)所得卷煙紙微孔參數(shù)得出 結(jié)論:主流煙氣中CO釋放量與炭化線附近卷煙紙的微孔數(shù)目及當(dāng)量孔徑相關(guān),且微孔數(shù)目 越多,且當(dāng)量孔徑越小,主流煙氣CO釋放量越低。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案通過原位取樣及掃描電鏡技術(shù)結(jié)合統(tǒng)計學(xué)方法能夠較為直觀、 準(zhǔn)確低得到卷煙燃燒過程中卷煙紙的微孔面積A、微孔平均面積A、微孔面積比P i和當(dāng)量 孔徑D等數(shù)據(jù),再與卷煙中主流煙氣CO的釋放量關(guān)聯(lián)起來,可以快速、直觀準(zhǔn)確地得出卷煙 燃燒過程中卷煙紙孔結(jié)構(gòu)與主流煙氣中CO釋放量關(guān)系。
[0011] 優(yōu)選的方案中,卷煙紙?zhí)炕€附近2~4_區(qū)域包括部分卷煙紙未完全裂解區(qū)域 及部分卷煙紙的燃燒錐端完全裂解區(qū)域。卷煙燃燒過程中炭化線附近的卷煙紙根據(jù)燃燒狀 態(tài)一般分為3個不同的區(qū)域(如附圖1)。炭化線2~4_范圍之外的未燃燒區(qū)域為預(yù)熱 區(qū)域;炭化線附近2~4_內(nèi)包括卷煙紙未完全裂解區(qū)域和燃燒錐端卷煙紙完全裂解區(qū)域。 卷煙紙?zhí)炕€附近2~4_區(qū)域最能準(zhǔn)確表征卷煙燃燒過程中卷煙紙孔結(jié)構(gòu)與主流煙氣中 CO釋放量關(guān)系。
[0012] 優(yōu)選的方法中,卷煙紙通過導(dǎo)電雙面膠固定在樣品臺上。
[0013] 優(yōu)選的方法中,
[0014] 微孔面積A = SUM%,i = 1,2,. . .,n),A1為第i個微孔的面積;
[0015] 微孔平均面積I = (義i = I矣,A1為第i個微孔的面積;
[0016] 微孔面積比P i= A/A _s_,A_s_.為卷煙紙局部區(qū)域面積;
[0017] 當(dāng)量孔徑S =
[0018] 較優(yōu)選的方法中,微孔面積的計算過程中將卷煙紙的所有微孔中任意一個連通區(qū) 域作為一個微孔處理,計入微孔面積。
[0019] 優(yōu)選的方案中,掃描電鏡工作電壓為10.0 OkV,在分辨率為100 μπι的測量卷煙紙 的整體微孔圖像,再在分辨率為20 μ m的條件下測量并選取局部的卷煙紙微孔圖像。
[0020] 本發(fā)明的方法中采用的掃描電鏡可以為常規(guī)的掃描電鏡,如ZESS EV018掃描電子 顯微鏡(德國ZEISS公司)。
[0021] 優(yōu)選的方案中,對圖像進(jìn)行邊緣化處理,也叫邊緣檢測,目的是標(biāo)示數(shù)字圖像中亮 度變化明顯的點,是識別卷煙紙裂解致孔的過程。邊緣化處理方法是通過尋找圖像一階導(dǎo) 數(shù)中的最大和最小值來檢測邊界,通常是將邊界定位在梯度最大的方向。
[0022] 本發(fā)明測試卷煙燃燒過程中主流煙氣CO的釋放量數(shù)據(jù)采用常規(guī)的方法測試得 到,如采用轉(zhuǎn)盤吸煙機(jī)測試。
[0023] 相對現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的有益效果:本發(fā)明首次采用原位取樣的 方法結(jié)合SEM表征手段,建立了卷煙燃燒過程中炭化線附近未完全裂解區(qū)域與完全裂解區(qū) 域卷煙紙孔結(jié)構(gòu)的表征方法,較準(zhǔn)確地表征了卷煙燃燒過程中卷煙紙孔結(jié)構(gòu)的變化,進(jìn)一 步結(jié)合卷煙燃燒過程中主流煙氣CO釋放量的數(shù)據(jù),可以準(zhǔn)確地得到微孔數(shù)目與當(dāng)量孔徑 等卷煙紙孔結(jié)構(gòu)參數(shù)與主流煙氣CO釋放量關(guān)系。大量實驗驗證結(jié)果表明:主流煙氣CO釋 放量與未完全裂解區(qū)域與完全裂解區(qū)域卷煙紙的微孔數(shù)目與當(dāng)量孔徑密切相關(guān),即微孔數(shù) 目越多、當(dāng)量孔徑越小,主流煙氣CO釋放量越低;該測試方法簡單有效,可為低CO釋放量卷 煙紙的研究與生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。
【附圖說明】
[0024] 【圖1】炭化線附近卷煙紙的不同燃燒狀態(tài)區(qū)域;1為完全裂解區(qū)域卷煙紙,2為未 完全裂解區(qū)域卷煙紙,3位未燃燒卷煙紙的預(yù)熱區(qū)域。
[0025] 【圖2】為實施例1、實施例2與實施例3中未完全裂解區(qū)域卷煙紙的SM圖像:圖 2(a)為實施例1,圖2(b)為實施例2,圖2(c)為實施例3。
[0026] 【圖3】為實施例1、實施例2與實施例3中完全裂解區(qū)域卷煙紙的SM圖像:圖 3(a)為實施例1,圖3(b)為實施例2,圖3(c)為實施例3。
【具體實施方式】
[0027] 以下實施例旨在說明本發(fā)明,而不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的進(jìn)一步限定。
[0028] 實施例1
[0029] 將完全裂解區(qū)域的卷煙紙與未完全裂解區(qū)域的卷煙紙用鑷子輕輕夾起并固定在 貼有導(dǎo)電雙面膠的樣品臺上,進(jìn)行噴金處理。將制備好的樣品放入ZESSEV018掃描電鏡樣 品室并進(jìn)行抽真空處理,在工作電壓10.0 OkV的條件下觀察卷煙紙的形貌,調(diào)整SEM的放大 倍數(shù)得到整體和局部的微孔圖像。將圖像二值化,再對圖像進(jìn)行邊緣處理,
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