地毯背衬剥离强力测量不确定度的评定

周 正

（天津市产品质量监督检测技术研究院地毯研究中心，天津 300211）

测量依据是GB/T 26843-2011《地毯背衬剥离强力》的方法。地毯背衬有使地毯硬挺、厚实、平整的作用。剥离力是指将地毯为代表的纺织铺地物[1]的背衬层在50mm 的宽度上剥离所需要的，以N（牛顿）来表示的力。背衬剥离强力是GB/T 11746-2008《簇绒地毯》国家标准中内在质量的技术要求指标之一，此项指标对以纺织铺地物生产过程中背面胶乳用量以及网格底基布性能起到质量监控的作用。剥离强力测试量化地表示了地毯背衬层的粘附程度，如果粘附程度弱，底基布底布与胶乳及绒头就易分离，造成后期地毯不耐用。

1 试验部分

1.1 试验设备

英斯特朗万能材料试验机，型号3365，力值传感器500N，气动式钳口夹具。

1.2 试验环境

用于调节和测试的大气按GB/T 6529-2008《纺织品 调湿和试验用标准大气》规定的温度为（20±2）℃，相对湿度为（65±4）%。

1.3 试验方法

1）每块试样用手从一端将背衬层剥离开，保证测试距离应为150mm。将被测试样的剥离开的背衬层的全宽夹紧在材料试验机一个钳口上，剥离开的另一层夹紧在另一个钳口上，应确保拉伸力能够均匀地施加上去，并确保剥离的方向和试样的边缘成直角。

2）将材料试验机打开，进行试验，使试验机横梁以300mm/min±10mm/min 的恒定速率运行，剥离试样，从而取得剥离过程中的剥离力的起伏曲线的记录图，依次做完每个方向的5 个试样。

3）如果试样的某一组合层发生断裂或剥离发生在某一其它位置上（如绒头被拉出背衬之外或泡沫层的内侧发生撕裂），将这类问题记录，同时记录发生问题时拉伸力的大小。

4）每个试样记录曲线轨迹中，每个波峰代表背衬层剥离时输出力的最大值，波谷代表该力的撤出。曲线长度的最初25%忽略不计，将随后的曲线长度的50%分割成5 个等宽长度，选取每个等宽间隔内的波峰时的力值，计算5个等宽间隔内选取的波峰的平均值，即为该试样的背衬剥离强力，计算横纵方向上的5 个试样的平均值，并将最后结果用牛顿表示。5 个等宽间隔内选取的波峰如图1 所示。

图1 力值记录曲线取值示意图Fig.1 Schematic diagram of force value recording curve values

按照试验方法，将某块簇绒地毯作为被测样品，纵向、横向各取5 个试样分别测量，结果见表1。

2 数学模型的建立

式（1）中：Y 为被测量y 某次测得值；y为被测量y的算术平均值；Δy 为修约导致的偏差值。

3 不确定度的来源分析

不确定度的评定方法包括A 类和B 类评定。A 类评定法指的是在规定测量条件下用统计方法对测量值进行处理的一种评定方法，测试过程中试样的不确定度由随机效应所产生，如样品均匀性、样品夹持状态等产生的不确定度；B 类评定法是指在规定测量条件下用非统计方法对测量值进行处理的一种评定方法，测试过程中试样的不确定度由系统效应产生，如仪器校准、数值修约等产生的不确定度[2-4]。结合试验过程，不确定度的来源如图2 所示。地毯背衬剥离强力不确定度来源A 类评定有重复性测量引入的不确定度，B 类评定包括材料试验机力值示值误差引入的不确定度，材料试验机横梁移动速度引入的不确定度，数据修约的不确定度，具体见表2。

图2 不确定度来源分析Fig.2 Analysis of uncertainty sources

表2 不确定度的来源及评定方法Table 2 Sources and evaluation methods of uncertainty

4 试验结果异常值检验

在测量过程中，由于人员手法、仪器使用规范程度等原因，可能会产生异常的测量值，这会影响试验结果的准确程度，所以需要对异常数据进行检验，之后对异常值进行判别和剔除[5,6]。本文假定检测数值为正态分布，选用莱特检验法，当|Vi|>3σ(x)时就作为粗大误差数据，予以剔除。σ(x)为一组背衬剥离强力数值的标准偏差。由表3、表4 可知，试验数据均当|Vi|<3σ(x)，无异常值，数据可进行不确定度评定。

表4 横向背衬剥离强力力值异常值分析结果Table 4 Analysis results of outlier of horizontal backing peeling force

5 不确定度的评定

5.1 重复性测量引入的不确定度

由被测试样重复性测量引入的不确定度。

纵向标准偏差：

则纵向重复性试验导致的标准不确定度为：

相对不确定度为：

横向标准偏差：

则横向重复性试验导致的标准不确定度为：

相对不确定度为：

5.2 材料试验机仪器测量误差引入的标准不确定度

5.2.1 材料试验机力值示值误差引入的不确定度

根据试验机校准周期内的校准证书，在力值为100N时，材料试验机的相对扩展不确定度为：Urel=0.4%，k=2。

则材料试验机的力值示值相对不确定度为：

5.2.2 材料试验机横梁移动速度引入的不确定度

根据校准周期内的校准证书，在横梁移动速度为300mm/min 时，材料试验机的相对扩展不确定度为：Urel=0.4%，k=2。

则材料试验机的横梁移动速度相对不确定度为：

5.3 数据修约引入的不确定度计算

数值修约带来的不确定度使用B 类不确定度评估。根据标准中的要求，背衬剥离强力平均值精确至0.1N。

如果数据修约分量与其它分量比较不可忽略时，应计算修约引入的不确定度分量。公式（2）中的d 是数据修约的最大的允许区间，0.5d 是指区间半宽（相当扩展不确定度）。这里采用矩形分布，包含因子k=√3。

6 合成标准不确定度评定

综上所述，各不确定度来源均来自测量的不同系统或步骤，各分量之间保持彼此独立，互不相关。其合成标准不确定度纵向和横向分别按下式合成：

纵向合成标准不确定度：

横向合成标准不确定度：

7 扩展不确定度评定

在本测试中，包含因子取k=2，扩展不确定度U 为：

8 结论

依据GB/T 11746-2008 测试剥离强力时，本次测试用样品的纵向剥离强力为（52.0±2.7）N；横向剥离强力为（21.0±0.6）N，k=2。从以上不确定度分量的评估中，剥离强力的不确定度主要来源于测试过程中的重复性测量，数据修约引入的不确定度影响最小，可以忽略不计。因此，影响不确定度的主要因素是测量重复性。如果要提高所得测量结果的可靠性，则需要从“人”“机”“料”“法”“环”“测”等方面入手，资源要素尽可能保持一致性，从而减少重复性测量误差。实际检测中的关键控制点是要提高操作人员的质量意识，通过内部质控比对不同人员操作手法，盲样测试考核掌握操作人员的实际情况。注意各操作环节的严谨、规范，核查各类测量读数、计算、修约结果。对于测试中在钳口处断裂的试样及不满足莱特检验的异常值予以剔除，从而最大限度地提高测量结果的可信度。