浸渍胶膜纸饰面刨花板内结合强度测量不确定度评定

贺志强

(鞍山市检验检测认证中心，辽宁 鞍山 114001)

浸渍胶膜纸饰面刨花板是以刨花板为基材，以浸渍胶膜纸为饰面材料的装饰板材[1]。它是重要的林产品之一，用于家具、橱柜、定制衣柜等的制造[2]；尤其是近几年来，定制家居在我国的快速发展，对刨花板的需求量增加，也对刨花板的质量提出了较高要求[3]。据统计2018年刨花板产量为2 732万m3，其中装饰纸饰面后使用的约占80%[4]。在浸渍胶膜纸饰面刨花板的产品质量指标中，内结合强度是其中重要的物理力学指标之一。在检测过程中，由于受到人员、设备等的影响，检测结果不可避免会产生误差，因此引入测量不确定评定方法对测量结果不确定度进行估计。测量不确定度，简称不确定度，是根据所用到的信息，表征赋予被测量值分散性的非负参数[5]。本文就以浸渍胶膜纸饰面刨花板内结合强度检测为研究对象，进行测量不确定度评定。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料选取某企业生产的浸渍胶膜纸饰面刨花板1块，规格：2 440 mm×1 220 mm×18 mm，密度0.71 g·cm-3。

1.2 仪器设备

电子万能拉压力试验机，型号规格：WDW-10D，测量范围：0～10 KN，等级：Ⅰ级。

数显游标卡尺，型号规格：0～150 mm，精度0.01 mm。

1.3 测试方法

根据标准GB/T 15102-2017《浸渍胶膜纸饰面纤维板和刨花板》[1]规定的试件制备方法，制备6块尺寸为50 mm×50 mm的内结合强度试件，并将试件在温度(20±2) ℃、相对湿度(65±5)%的环境条件下平衡至质量恒定；根据GB/T17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》[6]4.11的要求，测量试件的长度l、宽度b、破坏时最大载荷Fmax。

根据GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》4.11.5.1内结合强度计算公式建立数学模型。

(1)

式中：σ为试件内结合强度(MPa)；Fmax为试件破坏时最大载荷(N)；l为试件长度(mm)；b为试件宽度(mm)。

2 结果与分析

2.1 测试结果

6块试件的内结合强度测试结果见表1。

表1 内结合强度测试结果

2.2 测量不确定度评定[7-12]

2.2.1 测量不确定度来源分析

本试验中，标准不确定度的分量可能主要来源于：

(1) 试件长度测量引入的标准不确定度，包括长度重复测量引入的不确定度和游标卡尺示值误差引入的不确定度；

(2) 试件宽度测量引入的标准不确定度，包括宽度重复测量引入的不确定度和游标卡尺示值误差引入的不确定度；

(3) 最大破坏载荷测量引入的标准不确定度，包括最大破坏载荷重复测量引入的不确定度和电子拉压力试验机示值误差引入的不确定度。

(4) 内结合强度计算结果数值修约引起的不确定度，长度、宽度、最大破坏载荷、内结合强度结果数值修约有重复，因此为避免重复计算，只考虑内结合强度计算结果数值修约引起的不确定度。

试件在相同测量人员、测量材料、实验环境的条件下进行，本试验不确定度来源主要考虑了可以量化的因素，长度、宽度、最大破坏载荷引起的不确定度都是各自独立测量，可认为是相互独立的。实验过程中环境温湿度变化影响很小，予以忽略不计；还有可能尚未考虑到的来源，均予以忽略不计。

2.2.2 不确定度分量评定

2.2.2.1 不确定度分量评定方法选择

根据标准JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》，长度、宽度和最大载荷分别在复现性条件下测量6次，复现性测量值接近正态分布，标准不确定度应采用A类评定中极差法，按公式(2)计算。

(2)

式中：u1(x)为被测量估计值的标准不确定度；x为长度、宽度、最大载荷；R为极差，测量中最大值与最小值之差；C为极差系数，具体数值参见表2。

表2 自由度v和C值表[3]

长度、宽度和内结合强度计算修约值可假设为均匀分布，最大载荷的仪器示值误差可假设为正态分布，它们引入的不确定度采用B类评定，按公式(3)计算。

(3)

式中：a为被测量可能值区间的半宽度；k为置信因子。

u1(x)和u2(x)可视为独立不相关，所以试样长度、宽度和最大载荷的测量标准不确定度合成为u(x)，按公式(4)计算：

(4)

2.2.2.2 不确定度分量计算

按照公式(2)～(4)，计算各分量不确定度，相关参数和计算结果见表3。

2.2.3 合成标准不确定度的计算

由于各分量相互独立，合成标准不确定度可按公式(5)计算。

(5)

式中：uc(σ)为被测量的估计值σ的合成标准不确定度；ci是灵敏系数，表示σ对各分量xi的偏导数；|ci|u(xi)为各分量标准不确定度。

按照公式(5)，计算合成标准不确定度，相关参数及结果见表4。

表3 分量不确定度计算结果

表4 合成标准不确定度计算结果

2.2.4 扩展不确定度评定

扩展不确定度可根据公式(6)计算。

U(σ)=kuc(σ)

(6)

式中：U(σ)为被测量的估计值σ的扩展不确定度；k为包含因子。

按公式(6)，对浸渍胶膜纸饰面刨花板内结合强度扩展不确定度进行评定，相关参数及结果见表5。

表5 内结合强度扩展不确定度评定

从表4、表5可以看出，最大破坏载荷标准不确定度分量对内结合强度测量不确定度的贡献最大。长度、宽度、内结合强度修约标准不确定度分量对内结合强度测量不确定度的贡献均较小。从表3可以发现，最大破坏载荷重复性测量标准不确定度对最大破坏载荷标准不确定度贡献最大。

由于浸渍胶膜纸饰面刨花板基材的断面密度沿厚度方向是变化的，其断面密度分布曲线呈对称的马鞍形，上下表层密度较高，芯层密度较低[13]，这种不均匀性可能导致最大破坏载荷重复性测量波动较大。此外有时在粘接试件与卡头时，试件断面偶尔沾到胶水也会对最大破坏载荷测量值产生一定的影响。

3 结 语

通过对浸渍胶膜纸饰面刨花板内结合强度测量不确定度进行评定，发现最大破坏载荷的重复性测量是测量不确定度的主要来源，而最大破坏载荷重复性测量不确定度分量值较大主要是由于板材自身不均匀性造成的。