刨花板吸水厚度膨胀率检测不确定度研究

唐强强 朱钦 程丽美 彭飞 邓有香

关键词：刨花板，吸水厚度膨胀率，不确定度

0 引言

吸水厚度膨胀率是反应刨花板耐湿胀性能和尺寸稳定性能的重要指标之一。吸水厚度膨胀率越小，表明板材不易吸湿变形，使用过程中板材尺寸越稳定，使用该板材的装饰装修工程质量越好、使用寿命越长。

刨花板吸水厚度膨胀率是试件浸于20℃水中在规定时间后的厚度增量占原厚度之比。吸水厚度膨胀率是产品是否合格的重要指标，板材的不均匀性、仪器精度、环境温湿度及人员操作等因素均会对测量结果产生影响，检验检测时需高度重视检测准确性。检测中不可避免地存在系统误差和随机误差，测量结果的真值无法确定，出具的检测报告结果，只能使用约定真值。为得到测量值和真值之间的“余量”，需对刨花板吸水厚度膨胀率检测的不确定度进行分析[1-3]。

本项目采用GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中4.4规定的方法进行刨花板吸水厚度膨胀率测定；以干燥状态下使用的家具型刨花板作为检测对象，测定2 h吸水厚度膨胀率；对单张刨花板样板2 h吸水厚度膨胀率检测的不确定度进行分析。

1 试 验

1.1 试验材料与设备

试验材料：P 2 型刨花板，外购，尺寸2 4 4 0mm×1220 mm×18 mm。

试验设备：恒温水槽，精度1℃；千分尺，精度0.01 mm。

1.2 试验方法

按GB/T 4897-2015要求，制备8块试件，试件尺寸（50±1）mm×（50±1）mm。

测量试件中心点厚度t 1，测量点为试件对角线交叉点。

将试件浸于pH值为7±1、温度为（20±1）℃的水槽中，试验期间温度保持不变。试件表面垂直于水面。试件之间及试件与水槽底部和槽壁之间至少相距15 mm。试件上部低于水面（25±5）mm。浸泡时间2 h。

完成浸泡后，取出试件，擦去表面附着的水，在原测量点测其厚度t 2。测量工作在10 min内完成[4]。

2 数学计算模型及检测结果

依据GB/T 4897-2015《刨花板》，吸水厚度膨胀率为：

式中：T 为吸水厚度膨胀率，%；t 1为浸水前试件厚度，mm；t 2为浸水后试件厚度，mm。

表1为使用千分尺测量的8个试件的浸水前后的试件厚度检测结果及各试件吸水厚度膨胀率计算结果。

刨花板吸水厚度膨胀率指标值为95%分位值，单张刨花板样板测量值转化为95%分位值的计算过程如表2所示[5]。

3 检测不确定度来源

本试验检测不确定度评定参考JJ F 10 59.1-2012。

误差一般分为随机误差和系统误差，不确定度包含随机误差带来的不确定度和系统误差带来的不確定度。分析试验过程可知，刨花板吸水厚度膨胀率随机误差带来的不确定度为人员操作、板材材质不均等因素带来的不确定度，此部分不确定度称之为试验重复性引入的不确定度；系统误差带来的不确定度为检测工具和设备的系统误差导致，主要与千分尺测量误差、恒温水槽控温误差有关[1，6]。

4 检测不确定度的量化

4.1 千分尺的测量误差引入的不确定度分量

吸水厚度膨胀率计算模型中厚度t 1、t 2的测量，需使用测量工具千分尺，根据千分尺检定证书给出的校准结果，本次试验用千分尺的示值允差为±0.002 mm，服从均匀分布，包含因子k = ，区间半宽为 0.002 mm，故由千分尺允差引入的不确定度U B1（t 1）为：

4.2 恒温水槽的控温误差引入的不确定度分量

本试验使用的恒温水槽，校准证书给出：U =0. 3℃。置信水准在95%时，包含因子k =2，区间半宽为0.15℃，故恒温水槽测量误差引入的相对标准不确定度为：

4.3 试验重复性引入的不确定度分量

试验重复性引入的不确定度是由随机误差导致的不确定度分量，主要由试验人员操作误差等原因引起。试验选取8份试样，处理条件完全相同，通过重复试验8次，得出吸水厚度膨胀率测量结果，如表1所示。

8次试验吸水厚度膨胀率平均值计算为：=6.56%

4.4 相对合成标准不确定度

上述各分量互不相关，故相对合成标准不确定度为：

4.5 扩展不确定度

根据以上分析，取置信概率为P =95%，包含因子k =2，可求得相对扩展不确定度为：

4.6 不确定度报告

根据以上分析结果，单张刨花板样板吸水厚度膨胀率检测结果可表示为： =6.9%±0.1%，k =2。

5 结 语

依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》，分析刨花板吸水厚度膨胀率的检测不确定度，不确定度来源主要有千分尺测量误差引入的不确定度，恒温水槽控温误差引入的不确定度，重复性试验引入的不确定度。

依据国家标准GB/T 4897-2015《刨花板》对单张刨花板样板进行吸水厚度膨胀率检测，结果表明，置信概率为95%时，试验条件下吸水厚度膨胀率检测结果的扩展不确定度为0.1%。