卷煙和濾棒物理性能的測定第 15 部分：卷煙 通風的測定 定義和測量原理

1GB/T22838.15—202×/ISO9512:2019卷煙和濾棒物理性能的測定第15部分：卷煙通風的測定定義和測量原理本文件描述了卷煙通風的測定方法。本文件適用于卷煙通風的測定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T16447煙草及煙草制品調(diào)節(jié)和測試的大氣環(huán)境（ISO3402：1999,IDT）GBT16450常規(guī)分析用吸煙機定義和標準條件GB/T22838.5卷煙吸阻和濾棒壓降ISO5725-2：1994測量方法與結(jié)果的準確度（正確度與精密度）第2部分確定標準測量方法重復(fù)性與再現(xiàn)性的基本方法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1通風ventilation通過未點燃試樣（除輸入端外）吸入的空氣。3.2輸入端frontarea氣流進入的一端。3.3總氣流量totalairflowrate當試樣按GBT16450規(guī)定的插入深度置于測試裝置中時，從氣流輸出端流出的空氣體積流量，用Q表示。3.4總氣流量控制器generatorfortotalairflow當試樣以一定插入深度置于測試裝置中時，使從氣流輸出端流出的空氣體積流量保持恒定的裝置。3.5通風量ventilationairflow未點燃試樣通過外包裝紙吸入的空氣量。2GB/T22838.15—202×/ISO9512:2019注2:在本文件中，測量的體積流量用Q表示，通風量的一個組成部分用Q下標表示(見3.7和圖1)。在試樣入口側(cè)測量通風流量(見圖2)，并轉(zhuǎn)換為試樣出口相應(yīng)的體積流量3.6總通風totalventilation當試樣按GBT16450規(guī)定的插入深度置于測試裝置中時，通過試樣氣流輸入端區(qū)域以外進入試樣的所有空氣的體積流量（按3.5進行轉(zhuǎn)換）。3.7通風率degreeofventilation通風量占總氣流量的比值，用百分比表示。3.7.1濾嘴通風filterventilation從煙蒂被夾持端到煙支和濾嘴相接處吸入卷煙的空氣體積流量（按3.5進行轉(zhuǎn)換用Q′F表示。3.7.2紙通風paperventilation通過卷煙紙（包括與接裝紙重疊區(qū)）吸入卷煙的空氣體積流量（按3.5進行轉(zhuǎn)換用Q′P表示。3.7.3煙蒂通風buttventilation從煙蒂被夾持端到試樣相應(yīng)的煙蒂標志處（由GBT16450所定義）吸入卷煙的空氣體積流量（按3.5進行轉(zhuǎn)換用Q′B表示。3.7.4卷煙燃燒段通風burnabletobaccorodventilation從煙蒂標志處到試樣氣流輸入端通過卷煙紙吸入卷煙的空氣體積流量（按3.5進行轉(zhuǎn)換用Q′R表示。3.7.5濾嘴接裝紙通風tipping-paperventilation從煙蒂被夾持端到接裝紙和卷煙紙外搭口處通過接裝紙吸入試樣的空氣體積流量（按3.5進行轉(zhuǎn)換），用Q′M表示。3.7.63GB/T22838.15—202×/ISO9512:2019卷煙紙通風cigarette-paperventilation通過卷煙紙（不包括與接裝紙重疊區(qū)）吸入試樣的空氣體積流量（按3.5進行轉(zhuǎn)換用Q′C表示。a）濾嘴通風率：VF=Q×100%;b）紙通風率100%;d）卷煙燃燒段通風率：VR=×100%;e）煙蒂通風率：VB=×100%;f）卷煙紙通風率：VC=×100%;圖1不同類型的通風率4GB/T22838.15—202×/ISO9512:20194原理當抽吸形成的恒定氣流按標準煙氣氣流方向流經(jīng)未點燃的卷煙或其他試樣時，分別對試樣各部位的通風進行測定，通過計算得出通風率。5試驗條件5.1調(diào)節(jié)大氣試樣試驗前應(yīng)按照GB/T16447的要求進行狀態(tài)調(diào)節(jié)，并達到平衡。5.2測試大氣儀器校準和測試條件應(yīng)符合GB/T16447的規(guī)定。5.3試樣中的氣流方向應(yīng)與試樣被抽吸時的氣流方向一致。6儀器設(shè)備6.1所用儀器應(yīng)能分別測試圖1所示試樣各部位的通風。6.2試樣應(yīng)由包覆裝置包覆在測頭中，包覆深度應(yīng)符合GBT16450的要求。6.3為減少系統(tǒng)誤差，用于夾持試樣和分隔通風測試區(qū)域的密封圈，其規(guī)格大小和放置位置應(yīng)與待測試樣的外形尺寸相匹配，見圖2。6.4當氣流流經(jīng)置于測試裝置中的試樣時，除試樣氣流輸入端和插入密封圈的濾嘴部分外，試樣所受到的外部壓力應(yīng)保持在測試環(huán)境大氣壓力以下，且二者之間的差值不得超過20Pa。6.5儀器采用一個總氣流控制器以保證測試條件?？倸饬髁康钠顟?yīng)不大于±0.10mL/s。注:在真空法測試系統(tǒng)中，通常用臨界流孔(C6.6測試通風流量的裝置不應(yīng)對體積流量的測量產(chǎn)生固有影響，見圖2。6.7通風率標準棒應(yīng)符合附錄A的要求。5GB/T22838.15—202×/ISO9512:2019圖2通風量測量示意圖7樣品7.1選取在統(tǒng)計上能代表總體特征的樣品。7.2樣品應(yīng)無影響測試特性的可見缺陷和皺痕。8儀器檢查在進行校準或檢查校準前應(yīng)確保儀器無泄漏，應(yīng)按照廠家推薦方法對儀器進行校準。9試驗步驟6GB/T22838.15—202×/ISO9512:20199.1樣品調(diào)節(jié)按5.1中的要求對選取的待測樣品進行調(diào)節(jié)。9.2校準按附錄B用通風率標準棒校準儀器，儀器校準的范圍應(yīng)覆蓋待測試樣的量值范圍。校準前，應(yīng)按儀器說明書檢查測試儀的泄漏情況。具有卷煙吸阻測量和對通風測量進行吸阻補償功能的通風測試儀，其壓降測量系統(tǒng)應(yīng)按照GB/T22838.5進行校準。9.3測試確保測試儀器已調(diào)整到位，以適合待測卷煙試樣的規(guī)格。將待測卷煙試樣插入測頭，并按說明書操作儀器。記錄通風測試結(jié)果。10結(jié)果表示報告中通風測定值應(yīng)是測試樣品測量值的平均值，用與總氣流量的百分比表示。結(jié)果應(yīng)表示如下：a）結(jié)果按照GB/T8170的規(guī)定進行數(shù)值修約；b）單個試樣的測量值應(yīng)至少精確至一位小數(shù)；c）平均值應(yīng)精確至一位小數(shù)（0.05修約為0.1d）標準偏差應(yīng)精確至一位小數(shù)（0.05修約為0.1）。11精密度選擇濾嘴通風標稱值能覆蓋正常測試范圍的3種卷煙產(chǎn)品以評估本方法的精密度。采用了19家符合共同試驗協(xié)議實驗室的測試數(shù)據(jù)，以確定本方法的重復(fù)性限(r)和再現(xiàn)性限(R)。分別用5天完成通風率不同的3種卷煙樣品測試，每種卷煙每天測試一組，每組樣品由10支卷煙構(gòu)成。整體平均通風率值如表1所示。表1濾嘴通風率值%123按ISO5725-2完成離群值分析，在確定重復(fù)性限(r)和再現(xiàn)性限(R)時已將離群值剔除。重復(fù)性和再現(xiàn)性統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2。表2不同通風程度卷煙的濾嘴通風率重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)%%7GB/T22838.15—202×/ISO9512:201912312試驗報告試驗報告應(yīng)說明使用的方法、儀器和儀器配置，也應(yīng)注明在本文件中未規(guī)定的其他操作條件，或認為可選的，以及任何可能影響測試結(jié)果的情況。試驗報告應(yīng)包括完整標識樣品和獲得測試結(jié)果所需的詳細資料。試驗報告應(yīng)包含以下內(nèi)容：——測試樣品名稱或唯一性標識；——取樣日期；——測試日期；——使用的儀器類型，儀器配置或設(shè)置時間；——測試結(jié)果；——測試試樣總數(shù)；——測試環(huán)境溫度，以℃表示；——測試環(huán)境相對濕度，以RH％表示；——大氣壓力。8GB/T22838.15—202×/ISO9512:2019通風率標準棒的校準A.1校準用的通風率標準棒通風率標準棒用于校準通風測試儀器。通風率標準棒標有用于校準儀器測量范圍內(nèi)的通風率值。A.2通風率標準棒的基本特性A.2.1通風率標準棒應(yīng)由不易受使用或老化影響的惰性材料制成。A.2.2通風率標準棒應(yīng)與卷煙的尺寸和形狀相符。A.2.3當以17.5mL/s的體積流量在標準棒出口處抽吸時，通風率標準棒應(yīng)具有確定的可重復(fù)通風率值。A.2.4通風率標準棒附加參數(shù)包括:——濾嘴通風區(qū)開啟時的壓降值(Δpo——濾嘴通風區(qū)封閉時的壓降值(Δpc——濾嘴和紙張通風區(qū)均封閉時的壓降值(Δpe）。A.2.5流經(jīng)通風率標準棒的氣流應(yīng)為層流。通風率標準棒應(yīng)具有良好的可重復(fù)測量特性，且應(yīng)不易受大氣環(huán)境條件變化的影響。A.2.6通風率標準棒應(yīng)有唯一性標識，并具有給出可溯源濾嘴通風率值的校準證書，也可包括其他參數(shù)。通風率標準棒的校準不確定度不應(yīng)超過1.5%（絕對值）。A.2.7校準證書應(yīng)注明校準期間實驗室的大氣環(huán)境條件：大氣壓力、溫度和相對濕度。A.3程序A.3.1儀器要求為了獲得通風率標準棒的特征值，應(yīng)在校準裝置中進行測試，校準裝置的機械結(jié)構(gòu)不應(yīng)改變標準棒的特性，也不應(yīng)對測量產(chǎn)生任何系統(tǒng)影響。校準應(yīng)在GB/T16447規(guī)定的測試環(huán)境下進行。校準裝置應(yīng)能對通風率標準棒的壓降值進行測試和校準（見圖A.2）。校準裝置應(yīng)有一個總氣流量控制器，使流出通風率標準棒出口端的總氣流量（Q）恒定在（17.5±0.3）mL/s范圍內(nèi)。注2：可采用另一種校準方法，在校準點17.5mL/s任一側(cè)對流量和壓降進行測量，然后通過插值計A.3.2通風流量測試a）在調(diào)節(jié)和測試過程中，應(yīng)按GB/T16447中3.2的要求保持實驗室大氣環(huán)境如下：——溫度22±2）℃;——相對濕度60±5）%。b）應(yīng)檢查通風率標準棒是否有損壞跡象，只有狀況良好的標準棒才能提交校準。c）必要時應(yīng)清潔通風率標準棒。d）測試前，通風率標準棒在實驗室大氣中應(yīng)至少調(diào)節(jié)12小時。e）測試開始之前，應(yīng)檢查校準裝置確保其氣密性符合附錄D中的技術(shù)要求，并確保通9GB/T22838.15—202×/ISO9512:2019風率標準棒在校準裝置中包覆密封良好。f）使用前，應(yīng)至少通過一個具有中間通風率值的參考標準棒對校準裝置的性能進行驗證。視情況還可采用覆蓋整個測量范圍的兩個參考標準棒進行驗證?；蛘?，檢查通風率值為100%和0%的情況。如果測量的參考通風率值超出了預(yù)期范圍，不應(yīng)開始校準。g）校準開始前，通過抽吸使空氣以17.5mL/s的標稱體積流量流經(jīng)通風率標準棒應(yīng)至少持續(xù)5min，以使通風率標準棒在校準裝置中保持穩(wěn)定。h）如果采用在線流量測量裝置測量進入通風管路的空氣體積流量，則串聯(lián)引入的壓降應(yīng)小于20Pa。否則，應(yīng)平衡標準棒通風管路入口和標準棒入口端的壓力，以避免對通風流量產(chǎn)生系統(tǒng)性影響。i）應(yīng)采用容積式流量測試裝置對插入校準裝置的通風率標準棒出口端總氣流量進行檢查，該裝置不會對通風流量測試產(chǎn)生系統(tǒng)影響。j）典型的校準程序宜包括以下步驟（見圖A.1但具體步驟可根據(jù)采用儀器設(shè)備及其操作情況有所差異。圖A.1典型的校準程序示意圖A.3.3壓降測試應(yīng)按照GB/T22838.5測試通風率標準棒的壓降值。A.3.4通風流量測試的壓降補償通風流量應(yīng)表示為相對于通風率標準棒出口端壓力的流量。當通風率標準棒置于校準裝置中時，由于通風率標準棒壓降的作用會導致通風率標準棒出口端壓力變化。通風率標準棒各通風區(qū)域的通風流量測量值Qi（i=1、2、……）應(yīng)按式（A.1）修正，然后與通風率標準棒出口端的100%總氣流量測量值相比。Qi=（A.1）式中：Patm——實際大氣壓力，單位為帕斯卡（Pa如果不進行大氣壓力測試，通常取101325Pa；ΔPz——標準棒通風區(qū)域開放時的壓降，單位為帕斯卡（PaQi——通風區(qū)i處通風流量測量值，單位為毫升每秒（mL/sGB/T22838.15—202×/ISO9512:2019Q’i——通風區(qū)i處通風流量修正值，單位為毫升每秒（mL/s）。A.3.5計算通風率值每個通風區(qū)域的通風率Vi按式（A.2）進行計算，Vi表示特定通風區(qū)域VF、VP、VR、VB、VC或VM(見圖1、圖A.2)?！?00%式中：Q——總氣流速率，單位為毫升每秒（mL/s）；Q’i——通風區(qū)i處修正體積流量，單位為毫升每秒（mL/sVi——通風區(qū)i處的通風率，%。A.3.6精密度CORESTA物理測試方法分學組組織開展了一項由能執(zhí)行規(guī)定程序的4家實驗室參與的共同實驗，通風率標準棒在實驗室之間循環(huán)校準，對每個標準棒分別在2天進行3次重復(fù)測量。按照ISO5725-2：1994計算出兩天內(nèi)每個標準棒的平均值、重復(fù)性標準偏差和再現(xiàn)性標準偏差。通風率標準棒的濾嘴通風率平均值、重復(fù)性標準偏差和再現(xiàn)性標準偏差見表A.1，重復(fù)性變異系數(shù)和再現(xiàn)性變異系數(shù)見表A.2。由于只有4家參與實驗室，未給出重復(fù)性限r(nóng)和再現(xiàn)性限R。表A.1濾嘴通風率平均值、重復(fù)性標準偏差和再現(xiàn)性標準偏差表A.2不同通風程度卷煙的濾嘴通風率重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)GB/T22838.15—202×/ISO9512:2019圖A.2校準裝置示意圖GB/T22838.15—202×/ISO9512:2019用通風率和吸阻標準棒校準通風測試儀B.1儀器校準應(yīng)按儀器使用說明書校準和操作通風測試儀。B.2原理為了獲得插值測量的最佳精度，應(yīng)盡可能對儀器進行全量程校準或在待測產(chǎn)品測量范圍上下限處進行校準。檢查儀器的測量系統(tǒng)，確保通風的零點測量有效。然后采用至少一個具有中間值的通風標準棒檢查測量系統(tǒng)的泄漏和線性。B.3方法B.3.1應(yīng)按照儀器說明將通風率標準棒插入測頭中，使標準棒平衡至測試大氣的溫度。當儀器讀數(shù)穩(wěn)定時，即完成校準。B.3.2應(yīng)檢查已校準儀器的線性，至少應(yīng)使用一個具有中間值的通風率標準棒進行檢查。B.3.3建議使用具有多個參數(shù)的通風率標準棒對卷煙通風及壓降測試儀進行校準，這些參數(shù)應(yīng)是經(jīng)驗證并可溯源的，包括：——濾嘴通風；——紙通風；——濾嘴通風區(qū)開放時的壓降值(ΔPo)；——濾嘴通風區(qū)關(guān)閉時的壓降值(ΔPc)；——濾嘴和紙通風區(qū)均關(guān)閉時的壓降值(ΔPe)。B.3.4使用單一標準棒可減少所需的校準件數(shù)量，降低了操作失誤的風險和操作造成的影響，縮短了校準時間。通過測試得到的ΔPe、ΔPc和ΔPo三種壓降值，可用于儀器的校準和校準檢查，也可對儀器進行泄漏和線性檢查。GB/T22838.15—202×/ISO9512:2019卷煙通風流量的測試C.1理論依據(jù)通風率由測得的進入卷煙特定區(qū)域的空氣流量決定。通風流量是在大氣環(huán)境下卷煙外表面進行測試的，然后與在一定壓降下流出卷煙出口端的總氣流量相比，這時卷煙出口端氣壓等于大氣壓力減去卷煙吸阻值。在氣路中，測得的體積流量取決于測量點的空氣密度。為比較體積流量，應(yīng)將測量結(jié)果修正至標準環(huán)境條件。C.2測量誤差的產(chǎn)生——需進行吸阻補償在進行卷煙通風流量測試時，將通風孔和卷煙氣流出口端之間壓降視為零。測得的進入通風區(qū)域的體積流量會與卷煙氣流出口端測得的體積流量相等。這是由于人為設(shè)定卷煙吸阻為零，即不同的氣體密度不會改變體積流量。若卷煙具有981Pa（100mmWG）的吸阻值，其出口端氣體壓力將比卷煙通風區(qū)域的壓力低981Pa（100mmWG）。不論試樣吸阻大小，卷煙出口端的流量（Q）保持恒定的17.5mL/s，因此如能確定吸阻對通風流量的影響，就可以比較各種通風流量測量結(jié)果。當在濾嘴通風區(qū)域進氣口進行測試時，可用波義耳定律確定實際的通風流量，按式（C.1）計算：×P2式中：Q1——進入濾嘴通風區(qū)域的流量，單位為毫升每秒（mL/sP1——濾嘴通風區(qū)域氣流入口處的大氣壓力，單位為帕斯卡（PaQ2——總氣流量為17.5mL/s；P2——卷煙氣流出口端的壓力，即P1減去卷煙吸阻，單位為帕斯卡（Pa）。=101325Pa（標準大氣壓力）時，對于100mmWG的卷煙吸阻，P2的值按式（C.2）計算如下：P1-然后按式（C.3）計算Q1：=17.33mL/s（C.3）通過計算表明，當卷煙具有981Pa（100mmWG）的吸阻時，其通風流量會減少，與流出濾嘴端的恒定流量17.5mL/s相比，降低了0.97%。當測試的卷煙具有981Pa至2452Pa（100mmWG至250mmWG）的吸阻時，若不對卷煙通風流量進行吸阻補償，將會導致1%至2.5%的絕對誤差。GB/T22838.15—202×/ISO9512:2019通風測試儀的泄漏檢查D.1總則泄漏測試原理可應(yīng)用于對通風測試儀進行泄漏檢查，先舉例說明。由于儀器具有特定技術(shù)參數(shù)及推薦的測試和檢查方法，因此對儀器進行泄漏檢查時應(yīng)參考儀器的使用說明。D.2原理D.2.1泄漏檢查用于鑒別可調(diào)分隔密封圈是否合格并檢查通風室的密封性。一般通過使用通風率和吸阻標準棒檢查全量程校準后儀器中間測量值的精度這種方法查找泄漏源頭。通常采用由不滲透材料制成的通風率為100%的標準棒對通風測試儀進行滿量程校準。采用不通風和不滲透的柱形標準棒對測試儀進行通風率為0%的校準。D.2.2當采用通風率為100%的標準棒進行測試或校準時，可能不會發(fā)現(xiàn)明顯的泄漏現(xiàn)象，這是由于除需要測試的通風區(qū)域外，其他區(qū)域的泄漏不影響標準棒的測試值。D.2.3具有濾嘴通風區(qū)開啟和關(guān)閉狀態(tài)下測試卷煙吸阻功能的通風測試儀，采用電磁閥將通風測試區(qū)域與大氣及通風流量測