МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СИЛЫ ПРИЛИПАНИЯ СИГАРЕТНОЙ ОБОДКОВОЙ БУМАГИ К ГУБЕ, СПОСОБ ЕЕ ПОСТРОЕНИЯ И СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ С ЕЕ ПОМОЩЬЮ Российский патент 2022 года по МПК G06F30/20 A24D3/04 A24D3/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится, в общем, к технической области анализа и обнаружения и, в частности, к модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, способу ее построения и способу прогнозирования с ее помощью.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сигаретный фильтр состоит, главным образом, из ацетилцеллюлозы, фицеллы и ободковой бумаги. Ободковая бумага, известная также как бумага, имитирующая кору пробкового дерева, используется для обертывания внешней части кончика фильтра и приклеивания кончика фильтра к концу штранга сигареты. Ободковая бумага представляет собой вид декоративной бумаги, получаемой посредством печати, покрытия и обработки бумаги-основы. Ободковая бумага обычно имеет пробкообразный или матово белый внешний вид и выполняет декоративную функцию. Ободковая бумага находится в непосредственном контакте с губами курильщика и обычно на ободковую бумагу нанесена с помощью печати лишь краска или чернила. В сухую погоду, когда человек курит сигарету, ободковая бумага может смачиваться небольшим количеством слюны, а затем в процессе курения ободковая бумага медленно высыхает так, что протеин слюны, остающийся на губах, будет создавать эффект прилипания ободковой бумаги, вызывая прилипание ободковой бумаги на кончике фильтра к коже губы. Как следствие, возможно кровотечение губы из-за разрыва. После курения кончик фильтра нельзя беспрепятственно выплюнуть, что сильно влияет на ощущения курильщика.

В настоящее время исследования ободковой бумаги фильтров сигарет в стране и за рубежом направлены, главным образом, на ее пиролизные характеристики, низкую воспламеняемость, содержание вредных элементов, модификацию сигаретной бумаги и способность выделения монооксида углерода после модификации, токсичность, оценку безопасности и т. д. Однако исследования силы прилипания к губе или степени прилипания к губе не проводятся. При учете аспекта прилипания к губе композиция и способ изготовления ободковой бумаги улучшаются, но четко определенного способа обнаружения нет. Например, в патенте на изобретение "Scented health-care tipping paper capable of avoiding sticking to lips and preventing lips and tongue from drying and preparation method thereof", Feng Li, раскрыты способ изготовления и состав ободковой бумаги, однако при обнаружении эффекта обнаруживаются лишь прочность при растяжении в продольном направлении и воздухопроницаемость бумаги-основы, а обнаружение силы прилипания к губе не упоминается. В патенте на изобретение "Anti-pollution filter tip of anti-sticking lip" раскрыто, что на внешнюю часть ободковой бумаги нанесена защитная пленка, но это не доказывает фактических преимущественных результатов. Патент на изобретение "Multi-functional Imitation Cork Paper", Zhejiang Techmay New Materials Co., Ltd., направлен на предотвращение прилипания к губе, придание аромата и более низкую воспламеняемость и т. д. Наружный слой бумаги, имитирующей кору пробкового дерева составлен из фруктового водонепроницаемого слоя и слоя защитной пленки, но результат испытания на предотвращение прилипания к губе не упоминается. Из-за отсутствия соответствующих промышленных стандартов предприятия-изготовители сигарет оценивают эффект прилипания и судят о нем, лично пробуя сигареты, что связано с большой субъективностью и неточностью. Для того чтобы точно определить липкость/силу прилипания к губе при разных обработках и разных типах ободковой бумаги, крайне необходимо разработать и внедрить соответствующие способы объективного анализа и испытания.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является устранение недостатков известного уровня техники и предоставление модели прогнозирования силы прилипания к губе сигаретной ободковой бумаги, способа ее построения и способа прогнозирования с ее помощью. При использовании этого способа измеряют и определяют коэффициент динамического трения и значение плотности из обычных физических показателей сигаретной ободковой бумаги для точного прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, причем этот способ является простым, практически осуществимым и легким для популяризации и применения. При проверке точности предлагаемой модели установлено, что прогнозируемое и измеренное значения лежат в основном возле линии 1:1, индекс R² равен 0,99, и нормализованная среднеквадратичная ошибка (nRMSE) составляет 2,64%. Настоящее изобретение позволяет точно прогнозировать силу прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, надежно избежать влияния субъективного фактора и характеристики различий, привносимых традиционным способом органолептической оценки при самоличном курении, и обладает преимуществами в выборе материала, контроля качества и усовершенствования продукции в табачной промышленности.

Для достижения вышеупомянутой цели техническое решение, принятое в настоящем изобретении, заключается в следующем:

Модель прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, причем указанная модель представляет собой следующее:

если толщина сигаретной ободковой бумаги находится в диапазоне (0,069–0,112 мм), Y_{сила прилипания к губе} = 0,205 +1,038 × M_{коэффициент трения};

если толщина сигаретной ободковой бумаги не находится в диапазоне (0,069–0,112 мм), Y_{сила прилипания к губе} = -0,335 +1,181 × M_{коэффициент трения}×D_{плотность};

где Y_{сила прилипания к губе} – это прогнозируемая сила прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе; M_{коэффициент трения} – это коэффициент динамического трения сигаретной ободковой бумаги; и D_{плотность} – плотность сигаретной ободковой бумаги, то есть, масса в граммах на единицу площади.

Кроме того, предлагается способ построения вышеуказанной модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, включающий:

этап (1): использование прибора для испытания для измерения силы прилипания, причем сила прилипания – это сила между поверхностями с печатью разной ободковой бумаги и искусственной кожей рта, склеенными искусственной слюной, и расчет силы прилипания на единицу площади как измеренной силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе; причем прибор для испытания является прибором для испытания прочности на отделение, прибором для испытания на разрыв или прибором для определения коэффициента динамического трения;

этап (2): определение коэффициента динамического трения сигаретной ободковой бумаги;

этап (3): определение толщины сигаретной ободковой бумаги;

этап (4): определение плотности сигаретной ободковой бумаги; и

этап (5): проведение регрессионного анализа с использованием коэффициента динамического трения (M), плотности (D) и толщины (H) сигаретной ободковой бумаги в качестве переменных и использование силы прилипания ободковой бумаги к губе как реакционной переменной (Y) для получения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе.

Кроме того, предпочтительно на этапе (1) сигаретная ободковая бумага имеет диапазон ширины 1–1000 мм и диапазон длины 1–1000 мм; искусственную кожу рта нарезают на прямоугольники такого же размера, как и сигаретная ободковая бумага, одна сторона нарезанной искусственной кожи рта прилипает к одной стороне сигаретной ободковой бумаги под действием искусственной слюны, определяют площадь прилипания, и после оставления для высыхания до постоянной массы используют прибор для испытания для измерения максимальной силы расклеивания ободковой бумаги и искусственных губ в момент отделения, и максимальную силу расклеивания используют как силу прилипания ободковой бумаги к губе.

Кроме того, время оставления для высыхания предпочтительно составляет 1–1800 с.

Кроме того, предпочтительно, после оставления для высыхания до постоянной массы другую сторону ободковой бумаги и другую сторону искусственной кожи рта, не склеенные между собой, соответственно зажимают в двух тисках прибора для испытания, причем расстояние между двумя тисками и их относительную скорость перемещения устанавливают такими, чтобы измерить максимальную силу расклеивания в момент отделения ободковой бумаги от искусственной губы; двое тисков прибора для испытания могут полностью зажимать сигаретную ободковую бумагу и искусственную кожу рта; прибор для испытания имеет диапазон нагрузки 0–200 Н и разрешение большее или равное 0,01 Н; и расстояние между двумя тисками прибора для испытания составляет 5–500 мм, а скорость перемещения составляет 1–500 мм/мин.

Кроме того, предпочтительно, на этапе (1) искусственная слюна содержит хлористый натрий, хлористый калий, хлористый кальций, однозамещенный фосфорнокислый натрий, хлористый магний, мочевину, глюкозу, муцин, амилазу, кислую фосфатазу и лизоцим; значение pH искусственной слюны составляет 5,5–7,5; а диапазон объема используемой искусственной слюны составляет 1–1000 мкл.

Кроме того, предпочтительно, на этапе (1) искусственная слюна содержит 1,40 ммоль/л хлористого натрия, 0,5 ммоль/л хлористого калия, 0,1 ммоль/л хлористого кальция, 0,15 ммоль/л однозамещенного фосфорнокислого натрия, 0,025 ммоль/л хлористого магния, 0,09 ммоль/л мочевины, 0,2 ммоль/л глюкозы, 2,7 ммоль/л муцина бычьей подчелюстной слюнной железы, 2,5 ед./мл амилазы, 0,004 ед./мл кислой фосфатазы и 0,7 ед./мл лизоцима.

Кроме того, предпочтительно, материал искусственной кожи рта представляет собой мягкую кожу из медицинского силиконового каучука, кожу из активного композита со слоем эпидермальных клеток, поливинилхлоридную искусственную кожу, полиуретановую сухую искусственную кожу или полиолефиновую искусственную кожу.

Кроме того, коэффициент динамического трения сигаретной ободковой бумаги на этапе (2) предпочтительно определять в соответствии со стандартом GB10006-88 «Пластмассы. Пленка и листы. Определение коэффициентов трения»;

толщину сигаретной ободковой бумаги на этапе (3) предпочтительно определять в соответствии со стандартом GB/T 451.3-2002 «Бумага и картон. Определение толщины»; и

плотность сигаретной ободковой бумаги на этапе (4) предпочтительно определять в соответствии со стандартом GB/T 451.2-2002 «Бумага и картон. Определение плотности».

Предлагается также способ прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, в котором используют вышеуказанную модель прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе или модель прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, построенную вышеуказанным способом построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, включающий, в частности:

измерение толщины, коэффициента динамического трения и массы в граммах на единицу площади сигаретной ободковой бумаги, и затем введение толщины, коэффициента динамического трения и массы в граммах на единицу площади в модель прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе для расчета с целью получения силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе.

По сравнению с известным уровнем техники настоящее изобретение имеет следующие преимущества:

1. Изобретение обеспечивает модель прогнозирования для силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, способ ее построения и способ прогнозирования с ее помощью, позволяющие объективно и точно количественно определить силу прилипания ободковой бумаги к губе, эффективно избежать традиционных нечетких концепций, таких как ощущение прилипания к губе и неприятное ощущение при сплевывании, полученных посредством органолептической оценки, и избежать недостатков сильных субъективных факторов, больших различий в результатах оценки, вреда здоровью человека и т. п.

2. В способе в соответствии с настоящим изобретением выполняют пошаговый регрессионный анализ силы прилипания к губе и значений коэффициента динамического трения и плотности сигаретной ободковой бумаги для получения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе. В этом способе для лучшего прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе определяют обычные физические показатели, то есть, коэффициент динамического трения и значение плотности сигаретной ободковой бумаги, причем этот способ является простым, практически осуществимым и легким для популяризации и применения.

3. При проверке точности модели в соответствии с настоящим изобретением установлено, что прогнозируемое и измеренное значения лежат в основном возле линии 1:1, индекс R² равен 0,99, и нормализованная среднеквадратичная ошибка (nRMSE) составляет 2,64%. Этот способ позволяет точно количественно определить силу прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, значительно снижает стоимость обнаружения, является объективным и эффективным и имеет определенные преимущества в выборе материала, контроле качества и усовершенствования продукции в табачной промышленности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

ФИГ. 1 – первое схематическое представление прибора для испытания;

ФИГ. 2 – второе схематическое представление прибора для испытания;

на этих фигурах 1 – тиски; 2 – держатели; 3 – сигаретная ободковая бумага; 4 – искусственная слюна для намазывания; 5 – искусственная кожа рта; 6 – интеллектуальная панель, содержащая датчики силы и датчики смещения; 7 – устройство сбора данных о силе и смещении;

ФИГ. 3 представляет собой график диаграмм рассеяния для корреляции между толщиной и силой прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе;

ФИГ. 4 представляет собой график диаграмм рассеяния для корреляции между плотностью и силой прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе;

ФИГ. 5 иллюстрирует диаграмму сравнения прогнозируемого значения и измеренного значения силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Далее настоящее изобретение будет подробно описано на примерах вариантов его осуществления.

Специалистам в данной области будет понятно, что нижеописанные варианты осуществления используются исключительно для объяснения настоящего изобретения и не должны истолковываться как ограничения объема настоящего изобретения. Если в этих вариантах осуществления некоторые конкретные технология или условия не указаны, эти варианты осуществления должны реализовываться в соответствии с технологией или условиями, описанными в литературе в данной области техники или в соответствии с техническими условиями на изделие. Если предприятие-изготовитель используемых материалов или оборудования не указано, эти материалы или оборудование являются всеми обычными изделиями, которые можно купить.

Если в последующих описанных вариантах осуществления конкретно не указано иначе, «проценты» означают «массовые проценты».

Вариант осуществления 1

Модель прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, причем указанная модель представляет собой следующее:

если толщина сигаретной ободковой бумаги находится в диапазоне (0,069–0,112 мм), Y_{сила прилипания к губе} = 0,205 +1,038 × M_{коэффициент трения};

если толщина сигаретной ободковой бумаги не находится в диапазоне (0,069–0,112 мм), Y_{сила прилипания к губе} = -0,335 +1,181 × M_{коэффициент трения}×D_{плотность};

где Y_{сила прилипания к губе} – это прогнозируемая сила прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе; M_{коэффициент трения} – это коэффициент динамического трения сигаретной ободковой бумаги; и D_{плотность} – плотность сигаретной ободковой бумаги, то есть, масса в граммах на единицу площади.

Вариант осуществления 2

Способ построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, включающий:

этап (1): использование прибора для испытания для измерения силы прилипания, с которой поверхности с печатью разной ободковой бумаги и искусственная кожа рта склеены посредством искусственной слюны, и расчет силы прилипания на единицу площади как измеренной силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе; причем прибор для испытания является прибором для испытания прочности на расклеивание;

этап (2): определение коэффициента динамического трения сигаретной ободковой бумаги;

этап (3): определение толщины сигаретной ободковой бумаги;

этап (4): определение плотности сигаретной ободковой бумаги; и

этап (5): проведение регрессионного анализа с использованием коэффициента динамического трения (M), плотности (D) и толщины (H) сигаретной ободковой бумаги в качестве переменных и использование силы прилипания ободковой бумаги к губе как реакционной переменной (Y) для получения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе.

Вариант осуществления 3

Способ построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе включает следующий этап.

этап (1): использование прибора для испытания для измерения силы прилипания, с которой поверхности с печатью разной ободковой бумаги и искусственная кожа рта склеены посредством искусственной слюны, и расчет силы прилипания на единицу площади как измеренной силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе; причем прибор для испытания является прибором для испытания на разрыв.

В частности, искусственную кожу рта нарезают на прямоугольники такого же размера, как и сигаретная ободковая бумага. Одна сторона нарезанной искусственной кожи рта прилипает к одной стороне сигаретной ободковой бумаги под действием искусственной слюны. Определяют площадь прилипания. После оставления для высыхания до постоянной массы используют прибор для испытания для измерения максимальной силы расклеивания ободковой бумаги и искусственных губ в момент отделения, и максимальную силу расклеивания используют как силу прилипания ободковой бумаги. Сигаретная ободковая бумага имеет ширину 1 мм и длину 1 мм. Время оставления для высыхания составляет 1 с. Искусственная слюна содержит хлористый натрий, хлористый калий, хлористый кальций, однозамещенный фосфорнокислый натрий, хлористый магний, мочевину, глюкозу, муцин, амилазу, кислую фосфатазу и лизоцим. Значение pH искусственной слюны – 5,5. Объем используемой искусственной слюны составляет 1 мкл. Площадь намазывания составляет 0,5 × 1 = 0,5 мм². Материал искусственной кожи рта представляет собой мягкую кожу из медицинского силиконового каучука.

Этап (2): определение коэффициента динамического трения сигаретной ободковой бумаги.

Этап (3): определение толщины сигаретной ободковой бумаги.

Этап (4): определение плотности сигаретной ободковой бумаги.

Этап (5): проведение регрессионного анализа с использованием коэффициента динамического трения (M), плотности (D) и толщины (H) сигаретной ободковой бумаги в качестве переменных и использование силы прилипания ободковой бумаги к губе как реакционной переменной (Y) для получения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе.

Вариант осуществления 4

Способ построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе включает следующие этапы.

этап (1): использование прибора для испытания для измерения силы прилипания, с которой поверхности с печатью разной ободковой бумаги и искусственная кожа рта склеены посредством искусственной слюны, и расчет силы прилипания на единицу площади как измеренной силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе; причем прибор для испытания является прибором для испытания на разрыв.

В частности, искусственную кожу рта нарезают на прямоугольники такого же размера, как и сигаретная ободковая бумага. Одна сторона нарезанной искусственной кожи рта прилипает к одной стороне сигаретной ободковой бумаги под действием искусственной слюны. Определяют площадь прилипания. После оставления для высыхания до постоянной массы используют прибор для испытания для измерения максимальной силы расклеивания ободковой бумаги и искусственных губ в момент отделения, и максимальную силу расклеивания используют как силу прилипания ободковой бумаги. Сигаретная ободковая бумага имеет ширину 1000 мм и длину 1000 мм. Время оставления для высыхания составляет 1800 с. Искусственная слюна содержит 1,40 ммоль/л хлористого натрия, 0,5 ммоль/л хлористого калия, 0,1 ммоль/л хлористого кальция, 0,15 ммоль/л однозамещенного фосфорнокислого натрия, 0,025 ммоль/л хлористого магния, 0,09 ммоль/л мочевины, 0,2 ммоль/л глюкозы, 2,7 ммоль/л муцина бычьей подчелюстной слюнной железы, 2,5 ед./мл амилазы, 0,004 ед./мл кислой фосфатазы и 0,7 ед./мл лизоцима. Объем используемой искусственной слюны составляет 1000 мкл. Площадь намазывания составляет 500 × 1000 = 500000 мм². Материал искусственной кожи рта представляет собой кожу из активного композита со слоем эпидермальных клеток. Прибор для испытания имеет диапазон нагрузки 0–200 Н и разрешение большее или равное 0,01 Н. Расстояние между двумя тисками прибора для испытания составляет 500 мм, а скорость перемещения – 500 мм/мин.

Этап (2): определение коэффициента динамического трения сигаретной ободковой бумаги.

Этап (3): определение толщины сигаретной ободковой бумаги.

Этап (4): определение плотности сигаретной ободковой бумаги.

Этап (5): проведение регрессионного анализа с использованием коэффициента динамического трения (M), плотности (D) и толщины (H) сигаретной ободковой бумаги в качестве переменных и использование силы прилипания ободковой бумаги к губе как реакционной переменной (Y) для получения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе.

Вариант осуществления 5

Способ построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе включает следующие этапы.

Этап (1): использование прибора для испытания для измерения силы прилипания, с которой поверхности с печатью разной ободковой бумаги и искусственная кожа рта склеены посредством искусственной слюны, и расчет силы прилипания на единицу площади как измеренной силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе; причем прибор для испытания является прибором для испытания прочности на расклеивание.

В частности, искусственную кожу рта нарезают на прямоугольники такого же размера, как и сигаретная ободковая бумага. Одна сторона нарезанной искусственной кожи рта прилипает к одной стороне сигаретной ободковой бумаги под действием искусственной слюны. Определяют площадь прилипания. После оставления для высыхания до постоянной массы другую сторону ободковой бумага и другую сторону искусственной кожи рта, не склеенные между собой, соответственно зажимают в двух тисках прибора для испытания. Расстояние между двумя тисками и их относительную скорость перемещения устанавливают такими, чтобы измерить максимальную силу расклеивания в момент отделения ободковой бумаги от искусственной губы, и максимальную силу расклеивания используют как силу прилипания ободковой бумаги. Сигаретная ободковая бумага имеет ширину 200 мм и длину 100 мм; время оставления для высыхания составляет 300 с. Искусственная слюна содержит 1,40 ммоль/л хлористого натрия, 0,5 ммоль/л хлористого калия, 0,1 ммоль/л хлористого кальция, 0,15 ммоль/л однозамещенного фосфорнокислого натрия, 0,025 ммоль/л хлористого магния, 0,09 ммоль/л мочевины, 0,2 ммоль/л глюкозы, 2,7 ммоль/л муцина бычьей подчелюстной слюнной железы, 2,5 ед./мл амилазы, 0,004 ед./мл кислой фосфатазы и 0,7 ед./мл лизоцима. Объем используемой искусственной слюны составляет 100 мкл. Площадь намазывания составляет 90 × 200 = 18000 мм². Материал искусственной кожи рта представляет собой полиолефиновую искусственную кожу. Прибор для испытания имеет диапазон нагрузки 0–200 Н и разрешение большее или равное 0,01 Н. Расстояние между двумя тисками прибора для испытания составляет 5 мм, а скорость перемещения – 1 мм/мин.

Этап (2): определение коэффициента динамического трения сигаретной ободковой бумаги.

Этап (3): определение толщины сигаретной ободковой бумаги.

Этап (4): определение плотности сигаретной ободковой бумаги.

Этап (5): проведение регрессионного анализа с использованием коэффициента динамического трения (M), плотности (D) и толщины (H) сигаретной ободковой бумаги в качестве переменных и использование силы прилипания ободковой бумаги к губе как реакционной переменной (Y) для получения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе.

Коэффициент динамического трения сигаретной ободковой бумаги на этапе (2) определяют в соответствии со стандартом GB10006-88 «Пластмассы. Пленка и листы. Определение коэффициентов трения». Толщину сигаретной ободковой бумаги на этапе (3) определяют в соответствии со стандартом GB/T 451.3-2002 «Бумага и картон. Определение толщины». Плотность сигаретной ободковой бумаги на этапе (4) определяют в соответствии со стандартом GB/T 451.2-2002 «Бумага и картон. Определение плотности».

Вариант осуществления 6

Способ прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, в котором используют вышеуказанную модель прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе или модель прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, построенную вышеуказанным способом построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, включающий: измерение толщины, коэффициента динамического трения и массы в граммах на единицу площади сигаретной ободковой бумаги, и затем введение толщины, коэффициента динамического трения и массы в граммах на единицу площади в модель прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе для расчета с целью получения силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе.

Пример применения 1

Этап (1): готовят двадцать пять кусков разной сигаретной бумаги производства компании China Tobacco Yunnan Industrial Co., Ltd и точно нарезают шириной 15 мм и длиной 50 мм. Искусственную слюну готовят в соответствии с таблицей 1. В качестве искусственной кожи рта готовят мягкую кожу из медицинского силиконового каучука толщиной 1 мм, и искусственную кожу рта нарезают шириной 15 мм и длиной 50 мм. 10 мкл искусственной слюны точно переносят с помощью микроинъекционного шприца и равномерно намазывают ею искусственную кожу рта. Площадь намазывания = 10 × 15 = 150 мм². Поверхность с печатью сигаретной ободковой бумаги и искусственную кожу рта склеивают искусственной слюной и оставляют высыхать на 2 минуты. В качестве испытательного оборудования выбран прибор для испытания на разрыв M250-2.5 CT производства компании KARL, Германия. Как показано на ФИГ. 1, другой конец приклеенной ободковой бумага и другой конец искусственной кожи рта соответственно зажимают между двумя держателями тисков прибора для испытания на разрыв, причем держатели тисков устанавливают на расстоянии 50 мм, а скорость перемещения задают равной 50 мм/мин. Двое тисков устанавливают на интеллектуальной панели (существующее оборудование), содержащей датчик значения силы и датчик перемещения, и система сбора данных о значении силы/перемещении (обычно компьютер) соединена с интеллектуальной панелью, содержащей датчик значения силы и датчик перемещения, которые могут собирать данные об изменении значения силы и перемещении в реальном времени. Максимальная сила, измеренная в момент, когда ободковая бумага отделяется от искусственных губ, и есть сила прилипания. Силу прилипания к губе рассчитывают по формуле: F=сила прилипания (Н)/площадь прилипания (мм²).

Таблица 1. Состав искусственной слюны

Композиция Концентрация (мг/мл) Композиция Концентрация (мг/мл) NaCl 1,4 Глюкоза 0,2 KCl 0,5 Муцин 2,7 CaCl₂ 0,1 Амилаза 2,5* NaH₂PO₄ 0,15 Кислая фосфатаза 0,004* MgCl₂ 0,025 Лизоцим 0,7* Мочевина 0,09 Перед добавкой протеина откорректировать pH до 7,0

Примечание: * в ед./мл

Этап (2): коэффициенты динамического трения двадцати пяти образцов определяют в соответствии со стандартом GB10006-88 «Пластмассы. Пленка и листы. Определение коэффициентов трения».

Этап (3): значения толщины двадцати пяти образцов определяют в соответствии со стандартом GB/T 451.3-2002 «Бумага и картон. Определение толщины».

Этап (4): значения плотности двадцати пяти образцов определяют в соответствии со стандартом GB/T 451.2-2002 «Бумага и картон. Определение плотности».

Этап (5): результаты испытания приведены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты испытания образцов

Образец Сила прилипания (Н/мм²) Коэффициент динамического трения Толщина (мм) Плотность (г/м²) Относительное стандартное отклонение (%) 1 1,96×10^-3 0,409 0,043 39,28 1–6,9 2 0,68×10^-3 0,254 0,047 42,3 1,2–7,2 3 1,20×10^-3 0,374 0,042 36,9 1,3–7,7 4 1,29×10^-3 0,404 0,042 38,7 0,5–9,2 5 2,90×10^-3 0,432 0,044 39,3 0,2–9,8 6 1,45×10^-3 0,293 0,045 38,5 0,6–8,2 7 3,95×10^-3 0,541 0,043 36,34 1,2–9,2 8 0,91×10^-3 0,287 0,046 41,54 1,5–10 9 4,40×10^-3 0,6 0,043 37,54 1,4–9,3 10 0,87×10^-3 0,3 0,042 42,1 0,9–8,2 11 5,93×10^-3 0,75 0,04 37,1 1,6–8,4 12 1,10×10^-3 0,373 0,046 42,4 1,4–9,6 13 4,04×10^-3 0,608 0,04 36,4 0,2–7,2 14 1,20×10^-3 0,367 0,042 39,62 1,5–8,5 15 1,21×10^-3 0,306 0,04 37,94 1,0–9,8 16 1,32×10^-3 0,463 0,04 39,06 1,7–9,2 17 1,31×10^-3 0,285 0,044 41,28 1,0–7,7 18 2,90×10^-3 0,266 0,044 39,32 1,6–8,2 19 2,97×10^-3 0,323 0,04 38,54 2,2–9,7 20 3,47×10^-3 0,381 0,093 92 3,2–10,0 21 6,91×10^-3 0,884 0,11 83,3 2,4–9,4 22 0,78×10^-3 0,264 0,042 36,4 1,2–9,3 23 8,17×10^-3 0,943 0,1 89,45 1,7–7,9 24 4,25×10^-3 0,339 0,084 89,5 2,1–9,4 25 3,40×10^-3 0,292 0,069 53,7 1,4–8,8

Как можно видеть из таблицы 3, все четыре показателя, т. е. коэффициент трения, толщина, плотность и сила прилипания к губе, имеют относительно высокую степень корреляции между собой, причем корреляция между коэффициентом трения и силой прилипания к губе является относительно высокой (0,897 **). Кроме того, как можно видеть из ФИГ. 3 и 4, из-за более мощной агрегации образцов по градиенту толщины и плотности, корреляцию между толщиной и силой прилипания к губе и между плотностью и силой прилипания к губе можно, в основном, разбить на два уровня диапазонов толщины (0,04–0,047, 0,069–0,112) и два уровня диапазонов плотности (36,34–42,4, 53,7–92), причем корреляции в диапазоне толщины (0,04–0,047) и диапазонах плотности (36,34–42,4, 83,7–92) незначительны, в то время как в диапазоне толщины (0,069–0,112) имеется определенная корреляция. Следовательно, корреляции между толщиной и силой прилипания к губе и между плотностью и силой прилипания к губе в диапазоне толщины (0,069–0,112) можно дополнительно исследовать.

Таблица 3. Обзор коэффициентов корреляции среди четырех показателей

Коэффициент трения Толщина Плотность Сила прилипания к губе Коэффициент трения Корреляция Пирсона 1 0,618 ** 0,520 ** 0,897 ** Значимость (двусторонняя) 0,001 0,007 0,000 N 26 26 26 26 Толщина Корреляция Пирсона 0,618 ** 1 0,966 ** 0,749 ** Значимость (двусторонняя) 0,001 0 0 N 26 26 26 26 Плотность Корреляция Пирсона 0,520 ** 0,966 ** 1 0,683 ** Значимость (двусторонняя) 0,007 0,000 0,000 N 26 26 26 26 Сила прилипа ния к губе Корреляция Пирсона 0,897 ** 0,749 ** 0,683 ** 1 Значимость (двусторонняя) 0,000 0,000 0,000 N 26 26 26 26 ** Значимая корреляция на уровне 0,01 (двусторонняя).

Примечание: В статистическом программном обеспечении нет ничего в пространстве.

(1) С помощью уравнения пошаговой регрессии коэффициента трения, толщины, плотности и силы прилипания к губе установлено, что имеет место сильная корреляция между толщиной и плотностью, а также мультиколлинеарная зависимость между толщиной и коэффициентом трения. Поэтому, элемент толщины в установленном уравнении пошаговой регрессии исключен, а коэффициент трения и плотность оставлены как репрезентативные элементы для установления модели уравнения бинарной регрессии, т. е., уравнения (1) для силы прилипания к губе:

............ (1)

где:

Y – сила прилипания ободковой бумаги к губе, единица измерения – ньютоны на квадратный миллиметр (Н/мм²);

M – коэффициент динамического трения, безразмерный; и

D – плотность ободковой бумаги, единица измерения – граммы на квадратный метр (г/м²).

(2) С помощью уравнения пошаговой регрессии коэффициента трения, толщины, плотности и силы прилипания к губе установлено, что имеет место сильная корреляция между толщиной и плотностью, а также мультиколлинеарная зависимость между толщиной, плотностью и коэффициентом трения. Поэтому элемент толщины и элемент плотности в установленном уравнении пошаговой регрессии исключены, а коэффициент трения оставлен как репрезентативный элемент для установления модели уравнения бинарной регрессии, т. е., уравнения (2), для силы прилипания к губе, которое показывает, что для более толстой ободковой бумаги корреляция между коэффициентом динамического трения и силой прилипания к губе считается сильной:

·............. (2)

где:

Y – сила прилипания ободковой бумаги к губе, единица измерения – ньютоны на квадратный миллиметр (Н/мм²); и

M – коэффициент динамического трения, безразмерный.

Этап (6): использование и проверка модели силы прилипания ободковой бумаги к губе.

Выбирают десять видов ободковой бумаги с разными видами обработки посредством печати и разных марок, определяют коэффициент динамического трения ободковой бумаги, после чего по уравнению (1) прогнозируют силу прилипания ободковой бумаги к губе. Плотность обычной ободковой бумаги обычно не выше 0,069 мм, поэтому модель (2) использоваться и проверяться не будет. Кроме того, для моделирования силы прилипания к губе в соответствии с показаниями прибора для испытания прочности на расклеивание испытывают одни и те же образцы, и в таблице 4 приведены сравнительные результаты.

Таблица 4. Сравнение прогнозируемого и измеренного значений силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе

Образец Коэффициент динамического трения Плотность (г/м²) Прогнозируемая сила прилипания (Н/мм²) Фактическая сила прилипания (Н/мм²) nRMSE (%) 1 0,404 38,5 3,36 × 10^-1 3,20 × 10^-1 2,38 2 0,293 38,5 2,04 × 10^-1 1,98 × 10^-1 1,38 3 0,541 36,34 4,86 × 10^-1 4,59 × 10^-1 2,81 4 0,432 39,3 3,72 × 10^-1 3,54 ×10^-1 2,44 5 0,287 41,54 2,12 × 10^-1 2,32 × 10^-1 4,59 6 0,6 37,54 5,61 × 10^-1 5,45 × 10^-1 1,47 7 0,341 42,1 2,78 × 10^-1 2,98 × 10^-1 3,43 8 0,55 37,1 5,00 × 10^-1 4,89 × 10^-1 1,12 9 0,373 42,44 3,18 × 10^-1 3,23 × 10^-1 0,83 10 0,484 83,35 6,53 × 10^-1 6,48 × 10^-1 0,41

Для проверки точности модели выбраны десять вышеуказанных репрезентативных испытательных комплектов. ФИГ. 5 – это сравнение прогнозируемого и измеренного значений. Как можно видеть на этой фигуре, точки данных лежат возле линии 1:1, R² равен 0,99, и нормализованная среднеквадратичная ошибка (nRMSE) составляет 2,64%. Прогнозируемое значение силы прилипания к губе каждого образца в основном сопоставимо с измеренным значением, что показывает, что настоящее изобретение может использоваться для прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе.

Пример применения 2

Этап (1): готовят десять кусков разной сигаретной бумаги от China Tobacco Yunnan Industrial Co., Ltd и точно нарезают шириной 15 мм и длиной 50 мм. Искусственную слюну готовят в соответствии с таблицей 1. В качестве искусственной кожи рта готовят мягкую кожу из медицинского силиконового каучука толщиной 1 мм, и искусственную кожу рта нарезают шириной 15 мм и длиной 50 мм. 10 мкл искусственной слюны точно переносят с помощью микроинъекционного шприца и равномерно намазывают ею искусственную кожу рта. Площадь намазывания = 10 × 15 = 150 мм². Поверхность с печатью сигаретной ободковой бумаги и искусственную кожу рта склеивают искусственной слюной и оставляют высыхать на 2 минуты. В качестве испытательного оборудования выбран прибор для определения коэффициента динамического трения. Как показано на ФИГ. 2, другой конец приклеенной ободковой бумага и другой конец искусственной кожи рта, соответственно, зажимают между двумя держателями тисков прибора для определения коэффициента динамического трения. Расстояние между держателями тисков устанавливают на 50 мм, а скорость перемещения задают равной 50 мм/мин. Двое тисков устанавливают на интеллектуальной панели (существующее оборудование), содержащей датчик значения силы и датчик перемещения, и система сбора данных о значении силы/перемещении (обычно компьютер) соединена с интеллектуальной панелью, содержащей датчик значения силы и датчик перемещения, которые могут собирать данные об изменении значения силы и перемещении в реальном времени. Искусственную кожу рта тисками крепят к платформе для определения, как показано на ФИГ. 2. Максимальная сила, измеренная в момент, когда ободковая бумага и искусственные губы разделяются, и есть сила прилипания. Силу прилипания к губе рассчитывают по формуле: F=сила прилипания (Н)/площадь прилипания (мм²).

Этап (2): коэффициенты динамического трения двадцати пяти образцов определяют в соответствии со стандартом GB10006-88 «Пластмассы. Пленка и листы. Определение коэффициента трения».

Этап (3): значения толщины двадцати пяти образцов определяют в соответствии со стандартом GB/T 451.3-2002GB/T 451.3-2002 «Бумага и картон. Определение толщины».

Этап (4): значения плотности двадцати пяти образцов определяют в соответствии со стандартом GB/T 451.2-2002 GB/T 451.2-2002 «Бумага и картон. Определение плотности».

Этап (5): результаты испытания приведены в таблице 5.

Таблица 5. Прогнозируемое значение силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе

Образец Коэффициент динамического трения Плотность (г/м²) Прогнозируемая сила прилипания (Н/мм²) 1 0,273 42,3 1,99 × 10^-1 2 0,393 39,5 3,27 × 10^-3 3 0,353 37,3 2,68 × 10^-1 4 0,373 38,7 2,99 × 10^-1 5 0,442 39,3 3,83 × 10^-1 6 0,294 38,3 2,03 × 10^-1 7 0,542 36,6 4,88 × 10^-1 8 0,615 38,3 5,83 × 10^-1 9 0,311 42,1 2,43 × 10^-1 10 0,577 37,1 5,32 × 10^-1

Как можно видеть, настоящее изобретение предлагает способ, позволяющий быстро и просто количественно определить силу прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, надежно избежать влияния субъективных факторов и охарактеризовывания разницы, создаваемой традиционным способом личной органолептической оценкой курения, и значительно снижающий стоимость обнаружения и повышающий эффективность.

Выше показаны и описаны базовые принципы, основные признаки и преимущества настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение не ограничивается вышеприведенными вариантами осуществления, и что описание служит лишь для иллюстрации принципов настоящего изобретения. Возможны различные изменения и модификации в пределах сущности и объема настоящего изобретения, все из которых находятся в пределах заявленного объема настоящего изобретения. Заявленный объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.

Изобретение относится к способу построения модели прогнозирования силы прилипания к губе сигаретной ободковой бумаги. Технический результат направлен на повышение точности контроля качества и усовершенствования продукции. Способ построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе включает этап (1): использование прибора для испытания для измерения силы прилипания, этап (2): определение коэффициента динамического трения сигаретной ободковой бумаги, этап (3): определение толщины сигаретной ободковой бумаги, этап (4): определение плотности сигаретной ободковой бумаги и этап (5): проведение регрессионного анализа с использованием коэффициента динамического трения (M), плотности (D) и толщины (H) сигаретной ободковой бумаги в качестве переменных и использование силы прилипания ободковой бумаги к губе как реакционной переменной (Y) для получения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, отличающийся тем, что

модель представляет собой Y_{сила прилипания к губе} = 0,205 + 1,038 × M_{коэффициент трения}, если толщина сигаретной ободковой бумаги находится в диапазоне 0,069 мм ~ 0,112 мм;

модель представляет собой Y_{сила прилипания к губе} = -0,335 + 1,181 × M_{коэффициент трения} × D_{плотность}, если толщина сигаретной ободковой бумаги не находится в диапазоне 0,069 мм ~ 0,112 мм;

при этом Y_{сила прилипания к губе} - это прогнозируемая сила прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе; M_{коэффициент трения} - это коэффициент динамического трения сигаретной ободковой бумаги и D_{плотность} - плотность сигаретной ободковой бумаги, то есть масса в граммах на единицу площади;

при этом способ построения включает:

этап (1): использование прибора для испытания для измерения силы прилипания, причем сила прилипания - это сила между поверхностями с печатью разной ободковой бумаги и искусственной кожей рта, склеенными искусственной слюной, и расчет силы прилипания на единицу площади как измеренной силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе; причем прибор для испытания является прибором для испытания прочности на расклеивание, прибором для испытания на разрыв или прибором для определения коэффициента динамического трения;

этап (2): определение коэффициента динамического трения сигаретной ободковой бумаги;

этап (3): определение толщины сигаретной ободковой бумаги;

этап (4): определение плотности сигаретной ободковой бумаги и

этап (5): проведение регрессионного анализа с использованием коэффициента динамического трения (М), плотности (D) и толщины (Н) сигаретной ободковой бумаги в качестве переменных и использование силы прилипания ободковой бумаги к губе как реакционной переменной (Y) для получения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе;

при этом на этапе (1) сигаретная ободковая бумага имеет диапазон ширины 1-1000 мм и диапазон длины 1-1000 мм; искусственную кожу рта нарезают на прямоугольники такого же размера, как и сигаретная ободковая бумага, одна сторона нарезанной искусственной кожи рта прилипает к одной стороне сигаретной ободковой бумаги под действием искусственной слюны, определяют площадь прилипания, и после оставления в покое до достижения постоянной массы используют прибор для испытания для измерения максимальной силы расклеивания ободковой бумаги и искусственных губ в момент отделения, и максимальную силу расклеивания используют как силу прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе.

2. Способ построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе по п. 1, отличающийся тем, что время оставления в покое составляет 1-1800 с.

3. Способ построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе по п. 1, отличающийся тем, что после оставления в покое до достижения постоянной массы другую сторону сигаретной ободковой бумаги и другую сторону искусственной кожи рта не склеивают и соответственно зажимают в двух тисках прибора для испытания, причем расстояние между двумя тисками и их относительную скорость перемещения устанавливают такими, чтобы измерить максимальную силу расклеивания в момент отделения сигаретной ободковой бумаги от искусственной губы; двое тисков прибора для испытания полностью зажимают сигаретную ободковую бумагу и искусственную кожу рта; прибор для испытания имеет диапазон нагрузки 0-200 Н и разрешение большее или равное 0,01 Н; и расстояние между двумя тисками прибора для испытания составляет 5-500 мм, а скорость перемещения составляет 1-500 мм/мин.

4. Способ построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (1) искусственная слюна содержит хлористый натрий, хлористый калий, хлористый кальций, однозамещенный фосфорнокислый натрий, хлористый магний, мочевину, глюкозу, муцин, амилазу, кислую фосфатазу и лизоцим и при этом значение рН искусственной слюны составляет 5,5-7,5; а диапазон объема используемой искусственной слюны составляет 1-1000 мкл.

5. Способ построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе по п. 4, отличающийся тем, что на этапе (1) искусственная слюна содержит 1,40 ммоль/л хлористого натрия, 0,5 ммоль/л хлористого калия, 0,1 ммоль/л хлористого кальция, 0,15 ммоль/л однозамещенного фосфорнокислого натрия, 0,025 ммоль/л хлористого магния, 0,09 ммоль/л мочевины, 0,2 ммоль/л глюкозы, 2,7 ммоль/л муцина бычьей подчелюстной слюнной железы, 2,5 ед./мл амилазы, 0,004 ед./мл кислой фосфатазы и 0,7 ед./мл лизоцима.

6. Способ построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе по п. 1, отличающийся тем, что материал искусственной кожи рта представляет собой мягкую кожу из медицинского силиконового каучука, кожу из активного композита со слоем эпидермальных клеток, поливинилхлоридную искусственную кожу, полиуретановую сухую искусственную кожу или полиолефиновую искусственную кожу.

7. Способ прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе, отличающийся тем, что модель прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе построена способом построения модели прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе по любому из пп. 1-6, причем указанный способ прогнозирования включает:

измерение толщины, коэффициента динамического трения и массы в граммах на единицу площади сигаретной ободковой бумаги и затем введение толщины, коэффициента динамического трения и массы в граммах на единицу площади в модель прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе для расчета с целью получения силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе.

8. Способ прогнозирования силы прилипания ободковой бумаги сигареты к губе по п. 7, отличающийся тем, что время оставления в покое составляет от 1 с до 1800 с.

9. Способ прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе по п. 7, отличающийся тем, что после оставления в покое до достижения постоянной массы вторую сторону сигаретной ободковой бумаги и вторую сторону искусственной кожи рта не склеивают и соответственно зажимают в двух тисках прибора для испытания, причем расстояние между двумя тисками и их относительную скорость перемещения устанавливают такими, чтобы измерить максимальную силу расклеивания в момент отделения сигаретной ободковой бумаги от искусственной губы; двое тисков прибора для испытания полностью зажимают сигаретную ободковую бумагу и искусственную кожу рта; прибор для испытания имеет диапазон нагрузки 0-200 Н и разрешение большее или равное 0,01 Н; и расстояние между двумя тисками прибора для испытания составляет 5-500 мм, а скорость относительного перемещения составляет 1-500 мм/мин.

10. Способ прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе по п. 7, отличающийся тем, что на этапе (1) искусственная слюна содержит хлористый натрий, хлористый калий, хлористый кальций, однозамещенный фосфорнокислый натрий, хлористый магний, мочевину, глюкозу, муцин, амилазу, кислую фосфатазу и лизоцим и при этом значение рН искусственной слюны составляет 5,5-7,5; а диапазон объема используемой искусственной слюны составляет 1-1000 мкл.

11. Способ прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе по п. 10, отличающийся тем, что на этапе (1) искусственная слюна содержит 1,40 ммоль/л хлористого натрия, 0,5 ммоль/л хлористого калия, 0,1 ммоль/л хлористого кальция, 0,15 ммоль/л однозамещенного фосфорнокислого натрия, 0,025 ммоль/л хлористого магния, 0,09 ммоль/л мочевины, 0,2 ммоль/л глюкозы, 2,7 ммоль/л муцина бычьей подчелюстной слюнной железы, 2,5 ед./мл амилазы, 0,004 ед./мл кислой фосфатазы и 0,7 ед./мл лизоцима.

12. Способ прогнозирования силы прилипания сигаретной ободковой бумаги к губе по п. 7, отличающийся тем, что материал искусственной кожи рта представляет собой мягкую кожу из медицинского силиконового каучука, кожу из активного композита со слоем эпидермальных клеток, поливинилхлоридную искусственную кожу, полиуретановую сухую искусственную кожу или полиолефиновую искусственную кожу.