卷煙引燃傾向檢測(cè)模型分析

蔣佳磊，陳曉水，趙路燦，湯曉東，林 墾，彭鈺涵，宣潤(rùn)泉，洪梨梨，朱書(shū)秀，許高燕

浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，杭州市西湖區(qū)科海路118號(hào) 310024

被點(diǎn)燃的卷煙如果隨意丟棄可能會(huì)引燃其周圍基質(zhì)，從而引起火災(zāi)［1］。一些國(guó)家或地區(qū)相繼立法強(qiáng)制要求卷煙應(yīng)具有防火安全性能（阻燃性能），這類卷煙通常稱之為低引燃傾向［Lower Ignition Propensity（LIP）或 Reduced Ignition Propensity（RIP）］卷煙［2］。目前LIP卷煙主要通過(guò)使用含阻燃條卷煙紙來(lái)降低卷煙引燃傾向［3-5］?；诿绹?guó)材料與測(cè)試協(xié)會(huì)（American Society for Testing and Materials，ASTM）提出的ASTM E2187［6］，2010年 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Standard Organization,ISO）制定了ISO 12863方法［7］用于評(píng)價(jià)卷煙的引燃傾向。該方法的測(cè)試原理為卷煙在基質(zhì)上陰燃產(chǎn)生足夠熱量以維持煙絲柱燃燒的可能性。其檢測(cè)過(guò)程是先將點(diǎn)燃的卷煙在空氣中陰燃15 mm（含5 mm的點(diǎn)燃長(zhǎng)度），再轉(zhuǎn)移到10層專用的Whatman 2號(hào)濾紙表面繼續(xù)陰燃，重復(fù)測(cè)定40支卷煙后計(jì)算全長(zhǎng)燃燒百分比（Percent of Full Length Burn，P-FLB），若不超過(guò)25%［8］，則判定合格。阻燃條的作用主要是降低卷煙紙的透氣度，從而減少燃燒錐的氧氣供應(yīng)。潘曦等［9］的研究表明，無(wú)阻燃條卷煙很難在濾紙表面熄滅，且P-FLB均超過(guò)90%；另一方面，實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中LIP卷煙在前15 mm內(nèi)發(fā)生熄滅的情況較為少見(jiàn)。GB/T 22838.11［10］與ASTM E2187［6］均指出卷煙須滿足水平自由燃燒熄滅測(cè)試（Free Air Self Extinguish,FASE）要求，且通常熄滅率（P-FASE）≤10%，即LIP卷煙的熄滅主要發(fā)生在濾紙表面。因此，LIP卷煙的熄滅過(guò)程是阻燃條降低氧氣供應(yīng)和卷煙-濾紙接觸傳熱綜合作用的結(jié)果。故LIP卷煙的熄滅過(guò)程可能存在兩種結(jié)果：因阻燃條造成的氧氣不足而熄滅和因熱量損失過(guò)多不足以維持陰燃而熄滅，從而造成熄滅位置不僅可能發(fā)生在阻燃區(qū)域，也可能發(fā)生在間隔區(qū)域。有研究發(fā)現(xiàn)LIP卷煙的熄滅位置基本上位于阻燃條區(qū)域內(nèi)，且發(fā)生在前端，阻燃條區(qū)域僅有少部分被點(diǎn)燃［9］。由于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中LIP卷煙阻燃條的位置是隨機(jī)分布的，因此LIP卷煙在濾紙表面的熄滅位置也同樣具有隨機(jī)性。

目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有LIP卷煙相關(guān)的技術(shù)規(guī)范或檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)研究的起步也相對(duì)較晚，且主要側(cè)重于LIP卷煙感官品質(zhì)［11-13］、卷煙紙的阻燃性能［3-4,14-16］和相關(guān)法律法規(guī)［2,17-18］的研究，雖然偶有對(duì)方法的思考［9,19］，但鮮有涉及相關(guān)原理的探索。同時(shí)，不少研究表明ISO 12863方法測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性不足［20］，檢測(cè)數(shù)據(jù)的重復(fù)性較差（P-FLB有10%～20%的標(biāo)準(zhǔn)偏差［21］），其原理的可靠性值得探討?；诖?，通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證探討了傳熱和阻燃條位置對(duì)測(cè)試結(jié)果的綜合影響，并提出了一些可能的解決思路，旨在為ISO 12863標(biāo)準(zhǔn)方法的修訂或未來(lái)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供必要的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

A、B和C 3種不同規(guī)格LIP卷煙，阻燃區(qū)/間隔區(qū)寬度分別為6 mm/13 mm、6 mm/15 mm和6 mm/18 mm（浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司提供）；Whatman 2號(hào)濾紙（廈門精誠(chéng)行科技有限公司代購(gòu)）。

IP10卷煙引燃傾向檢測(cè)儀（德國(guó)伯格瓦特KC公司）；PT100恒溫恒濕箱（德國(guó)Binder公司）；SC7000紅外熱像儀（美國(guó)FLIR Systems公司）；TPS 2500S導(dǎo)熱系數(shù)儀（瑞典Hot Disk公司）；STA449F3同步熱分析質(zhì)譜儀（德國(guó)Netzsch公司）；XS204型電子天平［感量0.000 1 g，梅特勒托利多儀器（上海）有限公司］；電子數(shù)顯卡尺（感量0.01 mm，上海量具刃具廠）；LIP卷煙阻燃條位置測(cè)定裝置（自制）。

圖1 燃燒錐與濾紙接觸模型三視圖（左：主視圖；中：左視圖；右：仰視圖）Fig.1 Contact model between burning cone and filter paper（left:main side view;middle:frontal view;right:bottom view）

1.2 方法

1.2.1 有效接觸面積計(jì)算

理論上，圓柱形的卷煙與濾紙表面的接觸屬于線接觸，即兩者間的傳熱方式不屬于熱傳導(dǎo)，而是近距離的熱輻射。但由于卷煙本身在圓度和平直度上并非完美，卷煙燃燒過(guò)程中也會(huì)加熱濾紙，使濾紙發(fā)生微小的彎曲形變，因此實(shí)際上兩者間的接觸為面接觸。一些研究［9,19,22］顯示卷煙與濾紙的間距對(duì)測(cè)試結(jié)果有明顯影響：當(dāng)卷煙與濾紙的間距在0～0.5 mm時(shí)，P-FLB基本不變；而當(dāng)卷煙與濾紙的間距超過(guò)0.5 mm時(shí)，P-FLB迅速增大，卷煙與濾紙間的傳熱效率顯著下降。若設(shè)該間距為δmm，則δmm間距以內(nèi)的區(qū)域可以認(rèn)為是有效接觸面積。若設(shè)燃燒錐為半橢球型，并建立坐標(biāo)系（如圖1，左），得到燃燒錐表面方程：x=acosφ；y=bsinφcosθ；z=bsinφsinθ（其中a為燃燒錐長(zhǎng)度；b=c，為卷煙半徑；OD=b-δ）。圖1中紅色區(qū)域即為有接觸面。

1.2.2 熱通量計(jì)算

當(dāng)卷煙在空氣中陰燃時(shí)，燃燒錐的放熱包含兩部分：與空氣的自然對(duì)流和熱輻射。若設(shè)自然對(duì)流系數(shù)為α，燃燒錐的熱發(fā)射率為ε，黑體輻射常數(shù)為C0，燃燒錐表面積為S，有效接觸面積為s，燃燒錐與測(cè)試柜四周間的角系數(shù)γ=1，測(cè)試柜面積為A且S遠(yuǎn)小于A，熱對(duì)流通量為qd，熱輻射通量為qf，熱傳導(dǎo)通量為qc，總熱通量為qz，則［23］：

式中：T1為燃燒錐表面溫度，K；T2為環(huán)境溫度，K。

當(dāng)卷煙在濾紙表面陰燃時(shí)，燃燒錐的放熱包含3部分：與空氣的自然對(duì)流、熱輻射和與濾紙表面的熱傳導(dǎo)，即：

燃燒錐與濾紙間的熱傳導(dǎo)通量qc’無(wú)法直接計(jì)算，引入Comsol Multiphysics軟件，采用固體傳熱模塊建模求解qc’的大小。一些建模過(guò)程中需要的物性參數(shù)和獲取方法見(jiàn)表1。

表1 建模中的物性參數(shù)Tab.1 Parameters and material properties in the model

1.2.3 燃燒錐彎曲問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)與解決

實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，卷煙在濾紙表面陰燃時(shí)，燃燒錐的上部燃燒得比下部快，燃燒線以傾斜的方式向前推進(jìn)，并伴隨著燃燒錐逐步向上彎曲的過(guò)程，如圖2。燃燒錐向上彎曲引起燃燒錐下部與濾紙間產(chǎn)生了一定空間，從而降低了熱傳導(dǎo)有效接觸面積，也增強(qiáng)了氧氣的擴(kuò)散，為卷煙的持續(xù)燃燒起到了促進(jìn)作用，然而卻在一定程度上違背了引燃傾向測(cè)試方法的初衷。因此，本研究中計(jì)算了彎曲角度的大小，并提出了一種可能的解決方案。

圖2 燃燒錐彎曲現(xiàn)象（③、④分別為①、②對(duì)應(yīng)的熱成像圖）Fig.2 Upward bending phenomenon of burning cone

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用matlab 7.11并結(jié)合Excel 2007對(duì)研究過(guò)程中的一些參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算；采用Comsol Multiphysics軟件（5.4版）中的固體傳熱模塊對(duì)卷煙與濾紙表面的接觸傳熱進(jìn)行三維瞬態(tài)建模，通過(guò)網(wǎng)格法插值擬合繪制溫度場(chǎng)分布圖，并計(jì)算燃燒錐熱傳導(dǎo)通量。

2 結(jié)果與討論

2.1 有效接觸面積

圖3 卷煙與濾紙間距對(duì)P-FLB的影響Fig.3 Influence of space between cigarette and filter paper on P-FLB

2.2 傳熱過(guò)程和阻燃條位置對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響

2.2.1 傳熱過(guò)程對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響

卷煙在空氣中陰燃時(shí)：

可見(jiàn)，當(dāng)卷煙從空氣中轉(zhuǎn)移到濾紙表面陰燃時(shí)，熱輻射和熱對(duì)流雖有所減小，但變化不大。卷煙對(duì)濾紙的熱傳導(dǎo)通量qc’無(wú)法直接求解，引入Comsol Multiphysics軟件中的固體傳熱模塊建模求解qc’。

采用Comsol Multiphysics中的固體傳熱模塊對(duì)卷煙與濾紙表面的接觸傳熱進(jìn)行三維瞬態(tài)建模，利用AutoCAD 2014完成幾何模型的構(gòu)建，通過(guò)網(wǎng)格法插值擬合繪制溫度場(chǎng)分布圖（見(jiàn)圖4），并計(jì)算燃燒錐qc’。結(jié)果表明，濾紙徑向加熱僅發(fā)生在寬度約10 mm的范圍內(nèi)，且溫度梯度不大，而法向加熱則明顯梯度較大，20 s左右傳熱即能穿透10層濾紙，這些模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象基本吻合。

由圖5可知，隨著在濾紙表面陰燃長(zhǎng)度的增加，qc’逐漸下降，當(dāng)燃燒錐與濾紙接觸的瞬間，由于燃燒錐與濾紙間溫差大，熱通量達(dá)到最大，qc’=3.54 W；在前0.3 mm內(nèi)，濾紙被快速加熱，qc’急劇變小；在0.3～1.3 mm內(nèi)，處于過(guò)渡階段，濾紙達(dá)到一定溫度，qc’進(jìn)一步下降；1.3 mm后，濾紙熱量收支趨于平衡，qc’下降緩慢并趨于穩(wěn)定。通過(guò)圖5中的瞬時(shí)qc’對(duì)陰燃時(shí)間積分后求平均，可以得到不同時(shí)間段內(nèi)的平均qc’，具體見(jiàn)表2。

由表2可知，與在空氣中陰燃相比，當(dāng)燃燒錐與濾紙剛接觸時(shí)，qc’最大，Δqz達(dá)到263.08%；隨著陰燃時(shí)間的增加，Δqz逐漸下降，在4.6、9.2、20.0 s時(shí)Δqz分別為62.61%、46.15%、33.08%，這個(gè)階段若燃燒錐附近有阻燃條，燃燒錐內(nèi)部獲得的氧氣減少，燃燒錐溫度進(jìn)一步下降，則卷煙熄滅的可能性很大；而之后，Δqz相對(duì)較小，到6 mm處下降到16.92%，與在空氣中相比，總熱通量的差異已經(jīng)不太大，因此6 mm之后可能因阻燃條位置的隨機(jī)性出現(xiàn)而造成相同趨勢(shì)的隨機(jī)性熄滅。雖然卷煙燃燒錐表面溫度并不恒定，但隨著在濾紙表面陰燃的持續(xù)進(jìn)行，溫度會(huì)逐漸降低并最終導(dǎo)致卷煙熄滅，從整體趨勢(shì)上看qc’會(huì)進(jìn)一步下降，且在實(shí)際情況下6 mm后Δqz會(huì)更小，也進(jìn)一步增大了熄滅的隨機(jī)性。因此，理論計(jì)算表明，與傳統(tǒng)意義上認(rèn)為的LIP卷煙會(huì)因阻燃條的隨機(jī)出現(xiàn)而發(fā)生相同趨勢(shì)的隨機(jī)熄滅現(xiàn)象不同，LIP卷煙在濾紙表面初始陰燃期間傳熱量大，熄滅可能性高，而達(dá)到6 mm后則存在一定的隨機(jī)性。

2.2.2 阻燃條位置對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響

考察了A、B、C 3種LIP卷煙在濾紙表面前6 mm陰燃范圍內(nèi)熄滅的占比（p1），結(jié)果見(jiàn)表3。若設(shè)前6 mm內(nèi)含≥3 mm的阻燃條為存在有效阻燃條的條件，則A、B、C存在有效阻燃條的概率（p2）分別為15.78%、14.29%、12.50%，表明雖然3種卷煙的阻燃區(qū)/間隔區(qū)寬度比值各不相同，但p1均接近于一半，遠(yuǎn)大于p2，且約為后者的3倍。表明LIP卷煙確實(shí)在濾紙表面起始陰燃期間前6 mm內(nèi)更容易發(fā)生熄滅，熱通量計(jì)算結(jié)果也與實(shí)際相符。

圖4 溫度場(chǎng)分布表面圖（上）和切面圖（下）Fig.4 Surface figure(up)and sectional cross(down)of temperature field distribution

圖5 q c’隨濾紙表面陰燃長(zhǎng)度的變化Fig.5 Variation of q c’with smoldering lengthon filter paper

表2 模擬計(jì)算出的熱通量Tab.2 Heat flux of simulating results

表3 前6 mm內(nèi)熄滅位置占比Tab.3 Proportion of extinguishment position within the first 6 mm

表4 發(fā)生FLB行為卷煙的阻燃條位置Tab.4 Burn-retardant band position of tobacco occurred FLB behavior

通過(guò)300支卷煙B的IP測(cè)試發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)表4），有9支卷煙發(fā)生FLB行為，且這些卷煙在前15 mm內(nèi)均有一個(gè)完整的阻燃條。由阻燃條2的位置可知，這9支卷煙在15～21 mm內(nèi)均不含阻燃條。而前15 mm內(nèi)沒(méi)有完整阻燃條的卷煙沒(méi)有一支發(fā)生FLB行為，不完整的阻燃條有兩種情況：0～6 mm內(nèi)和后9～15 mm內(nèi)有一定長(zhǎng)度的阻燃條，兩種情況均導(dǎo)致在15～21 mm內(nèi)存在部分阻燃條，即卷煙在濾紙表面前6 mm陰燃范圍內(nèi)存在阻燃條。結(jié)合熱通量研究結(jié)果，表明燃燒錐與濾紙接觸的前6 mm內(nèi)，由于傳熱量大，熄滅的概率高，若該區(qū)域內(nèi)含有部分阻燃條，則一般不會(huì)發(fā)生FLB行為，且熄滅容易發(fā)生在該區(qū)域內(nèi)，而發(fā)生FLB行為的LIP卷煙一般在該區(qū)域內(nèi)不含阻燃條，因此，為保證LIP卷煙更容易通過(guò)IP測(cè)試，可以在卷接工藝上作一定的控制，保證15～21 mm內(nèi)存在大部分阻燃條。

2.3 燃燒錐彎曲問(wèn)題

2.3.1 燃燒錐彎曲的成因

卷煙在濾紙表面陰燃時(shí)，燃燒錐下部與濾紙接觸，熱量散失比上部更快，導(dǎo)致陰燃變慢；另一方面，由于燃燒錐下部的燃燒延遲或不完全燃燒，而燃燒錐上部陰燃后形成的煙灰塌縮，使燃燒錐周圍產(chǎn)生了向上的作用力，從而導(dǎo)致燃燒錐逐漸向上彎曲。維持卷煙燃燒的氧氣主要通過(guò)兩條途徑提供：卷煙燃燒錐表面空氣對(duì)流和通過(guò)卷煙紙的空氣擴(kuò)散。當(dāng)進(jìn)行引燃傾向測(cè)試時(shí)，由于測(cè)試柜阻擋了空氣的水平運(yùn)動(dòng)，因此限制了第一條途徑，氧氣主要通過(guò)燃燒線附近的卷煙紙擴(kuò)散進(jìn)入燃燒錐內(nèi)部。此時(shí)，由于燃燒錐下部與濾紙接觸，造成燃燒線的推進(jìn)是由上半部先開(kāi)始逐步向下半部推進(jìn)，這與卷煙在空氣中自由陰燃的情況明顯不同。同時(shí)，由于燃燒錐向上彎曲后在燃燒錐下部與濾紙間產(chǎn)生的空間降低了熱傳導(dǎo)有效接觸面積，增強(qiáng)了燃燒線下部氧氣的擴(kuò)散，為卷煙的持續(xù)燃燒起到了促進(jìn)作用，這可能是造成ISO 12863方法測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定性不足的一個(gè)原因，也在一定程度上違背了引燃傾向測(cè)試方法的初衷。

2.3.2 彎曲角度計(jì)算

燃燒錐向上彎曲的角度β由于大小和位置的關(guān)系很難測(cè)定，通過(guò)幾何分析發(fā)現(xiàn)，β實(shí)際上等于燃燒線傾斜的角度α（如圖6），因此，可以通過(guò)測(cè)定傾斜角α獲得彎曲角β。研究發(fā)現(xiàn)，隨著陰燃的持續(xù)進(jìn)行，燃燒錐向上彎曲的角度逐漸增大，當(dāng)發(fā)生FLB行為時(shí)達(dá)到最大。β越大，表明燃燒線上下兩側(cè)燃燒速度差越大，因此可以通過(guò)計(jì)算LIP卷煙在濾紙表面熄滅時(shí)，燃燒線上下兩側(cè)長(zhǎng)度的差值BC來(lái)計(jì)算α，即α=arctan［（BE-AD）/AC］。通過(guò)檢測(cè)A、B和C 3種不同規(guī)格的LIP卷煙發(fā)現(xiàn)，BC的最大長(zhǎng)度均在3 mm以內(nèi)，對(duì)于阻燃效果較好的卷煙BC往往更小，而對(duì)于阻燃效果不太理想的卷煙BC往往更大。對(duì)于一般直徑為7.8 mm的卷煙，α≤arctan（3/7.8）=0.367 rad=21.04°，若設(shè)BC的均值為1.5 mm，則α=arctan（1.5/7.8）=0.190 rad=10.89°，實(shí)際有效接觸面積：

則比原接觸面積減少了（18.85-16.95）/18.85=10.07%。燃燒錐與濾紙接觸位置作為主要的傳熱區(qū)域，其傳熱面積減少了約1/10，勢(shì)必對(duì)卷煙引燃傾向的檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

圖6 燃燒錐彎曲示意圖Fig.6 Schematic diagram of bended burning cone

2.3.3 燃燒錐彎曲問(wèn)題的解決

為解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種方法：當(dāng)卷煙由空氣中轉(zhuǎn)移到濾紙表面后開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)持續(xù)陰燃達(dá)到某一時(shí)間T時(shí)，將卷煙沿軸向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度，繼續(xù)在濾紙表面陰燃，當(dāng)陰燃時(shí)間達(dá)到2T時(shí)，再次將卷煙沿軸向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度，并如此反復(fù)。時(shí)間T的控制原則為保證彎曲角度穩(wěn)定在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，以減小接觸面積的變化，另一方面旋轉(zhuǎn)卷煙會(huì)對(duì)陰燃過(guò)程產(chǎn)生不必要的干擾，因此在滿足穩(wěn)定接觸面積的前提下，旋轉(zhuǎn)次數(shù)應(yīng)盡可能少。

一支發(fā)生FLB的卷煙B低引燃全長(zhǎng)為48 mm，其在濾紙表面陰燃總長(zhǎng)度為33 mm，則總用時(shí)為33/0.065=507.7 s。假設(shè)傾斜角α隨時(shí)間線性增大，當(dāng)發(fā)生FLB行為時(shí)，由2.3.2節(jié)可知，α達(dá)到最大時(shí)為0.367 rad，則dα/dt=0.367/507.7=0.000 72 rad/s。通過(guò)matlab編程可以計(jì)算不同時(shí)間t時(shí)的接觸面積st，見(jiàn)圖7（調(diào)整前）。表5計(jì)算了不同k（旋轉(zhuǎn)次數(shù)）與T、αmax（T時(shí)刻傾斜角）和Δsmax（T時(shí)刻接觸面積下降占比）之間的關(guān)系。對(duì)Δsmax和k作折線圖發(fā)現(xiàn)隨著k的增大，斜率絕對(duì)值逐漸減小，即當(dāng)k=1時(shí)，Δsmax下降最快（見(jiàn)圖8），而此時(shí)αmaxαmax（0.183 rad）與Δsmax（9.64%）仍然均較大，且陰燃長(zhǎng)度已經(jīng)過(guò)半，很多卷煙實(shí)際無(wú)法陰燃到該位置，故不能達(dá)到減小Δsmax的目的。當(dāng)k=2，αmax與Δsmax進(jìn)一步降低，且與k=3相比已經(jīng)差異不大，綜合考慮取k=2，得到調(diào)整后曲線，見(jiàn)圖7（調(diào)整后）。該方法通過(guò)每隔169.2 s旋轉(zhuǎn)一次卷煙，保證Δsmax穩(wěn)定在6.23%以內(nèi)，有效解決了卷煙在濾紙表面陰燃過(guò)程中燃燒錐彎曲過(guò)大的問(wèn)題。

圖7 接觸面積隨時(shí)間的變化Fig.7 Variation of contact area with time

表5 k（旋轉(zhuǎn)次數(shù)）與T、αmax和Δs max之間的關(guān)系①Tab.5 Relationships between rotation number k and T,αmax,Δs max

對(duì)于具有不同低引燃全長(zhǎng)的LIP卷煙A（44 mm）和C（54 mm），按照上述方法得到兩者k分別取2和3，此時(shí)T分別為148.7 s和150.0 s，Δsmax分別為6.23%和4.57%。而由上文可知，LIP卷煙更容易在濾紙表面起始陰燃期間內(nèi)熄滅，故檢測(cè)過(guò)程中實(shí)際需要的旋轉(zhuǎn)次數(shù)會(huì)有所降低。另外傾斜角α的變化其實(shí)是非線性的，前期傳熱量大，導(dǎo)致燃燒錐上下側(cè)陰燃速度差也較大，dα/dt相對(duì)較大，因此可以在前期適當(dāng)降低時(shí)間間隔T，而在后期則適當(dāng)延長(zhǎng)。

目前大多數(shù)出口LIP卷煙阻燃條的阻燃效果均十分顯著，P-FLB基本＜10%，且集中在P-FLB=0附近［9,28］，因此無(wú)法通過(guò)P-FLB指標(biāo)驗(yàn)證旋轉(zhuǎn)調(diào)整操作對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。參考文獻(xiàn)［9］的方法并作一定的改進(jìn)，采用卷煙在濾紙表面陰燃長(zhǎng)度比例作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，表面的陰燃長(zhǎng)度比例越大表明，LIP卷煙引燃能力越強(qiáng)。比較了3種LIP卷煙調(diào)整前后的差異，結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，雖然從PFLB來(lái)看調(diào)整前后沒(méi)有變化，但從陰燃長(zhǎng)度比例來(lái)看調(diào)整后均小于調(diào)整前，且牌號(hào)B和牌號(hào)C兩款卷煙差異顯著，表明燃燒錐向上彎曲的現(xiàn)象在一定程度上改變了ISO 12863檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的初衷，使檢測(cè)到的卷煙引燃能力比實(shí)際大。

圖8 Δs max隨k的變化Fig.8 Variation ofΔs max with k

表6 調(diào)整前后濾紙表面陰燃長(zhǎng)度比例和P-FLB差異Tab.6 Differences between smoldering length ratio of filter paper and P-FLB beforeand after adjustment （%）

3 結(jié)論

①卷煙在濾紙表面陰燃時(shí)，燃燒錐與濾紙接觸的前6 mm內(nèi)，由于傳熱量大，熄滅的概率高，若該區(qū)域內(nèi)含有部分阻燃條，則一般不會(huì)發(fā)生FLB行為，且熄滅容易發(fā)生在該區(qū)域內(nèi)，而發(fā)生FLB行為的LIP卷煙一般在該區(qū)域內(nèi)不含阻燃條，因此，為保證LIP卷煙更容易通過(guò)IP測(cè)試，可以在卷接工藝上作一定的控制，保證在15～21 mm內(nèi)擁有大部分阻燃條；②卷煙陰燃時(shí)，由于燃燒錐向上彎曲后在燃燒錐下部與濾紙間產(chǎn)生的空間會(huì)為卷煙的持續(xù)燃燒起到促進(jìn)作用，使檢測(cè)到的卷煙引燃能力比實(shí)際大，這可能是造成ISO 12863方法測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定性不足的一個(gè)原因，而通過(guò)每隔一定時(shí)間將卷煙迅速旋轉(zhuǎn)180度可以有效緩解這一問(wèn)題。