双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜拉伸强度不确定度的评定

【摘要】本文分析了双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜拉伸强度测定的不确定度，通过建立测量不确定度的数学模型，分析了拉力机测试不确定度、厚度测试不确定度、宽度测试不确定度、重复性测试不确定度等因素对于测量不确定度的影响，并对其进行评定，研究表明重复性测试因素对于不确定度结果的影响最大。

【关键词】不确定度；拉伸强度；评定

【DOI编码】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.04.026

Evaluation of Uncertainty in the Measurement of Tensile Strength of Biaxially Oriented Polyamide （Nylon） Film

ZANG Jinqiu， YANG Kai， CHEN Dong， SUN Chunpeng， KONG Xiangxiang

（Qingdao Product Quality Testing Research Institute， Qingdao 266000， China）

Abstract： Determination of the uncertainty of the tensile strength of biaxially oriented polyamide （nylon） film is analyzed. Through establishing a mathematical model of uncertainty，the impact of factors such as uncertainty in tensile testing， uncertainty in thickness testing， uncertainty in width testing， and uncertainty in repeatability testing on measurement uncertainty is analyzed and evaluated. The research shows that repeatability test make the greatest impact on the results of uncertainty.

Keywords： uncertainty； tensile strength； evaluation

0引言

双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜是生产各种复合食品包装材料的重要材料，已成为继双向拉伸聚丙烯（BOPP）、双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯（BOPET）薄膜之后的第三大包装材料。双向拉伸聚酰胺（尼龙）是以聚酰胺6（尼龙6）为主要原材料制成的，聚酰胺分子内含有极性酰胺基（-CO-NH-），其中的-NH-基能和-C=0基能形成氢键，氢键的形成是聚酰胺具有较高结晶性和较好的机械性能的重要因素。与其他薄膜相比，双向拉伸聚酰胺（尼龙）具有良好的透明性和光泽度，雾度低，有优异的韧性、耐穿刺性和耐冲击强度，极好的气体阻隔性，由于聚酰胺6（尼龙6）材料易吸水、稳定性差的原因，通常采用与其他种类的基材薄膜搭配复合使用，以提高包装材料的总体性能，改善包装材料的吸水性能。因此，双向拉伸聚酰胺（尼龙）广泛地应用于日用品包装、电子产品包装、药品包装、化妆品包装、食品类包装等领域[1]。目前，针对双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜制定了GB/T 20218—2021《双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜》行业推荐性标准[2]，其中拉伸强度是表征材料物理性能的一项主要指标，是材料抵抗拉伸断裂的一种指标，可以评估双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜的质量优劣及产品验收评判依据[3]，还可以作为材料使用性能和工程设计的依据[4]。

测量是在各个科学实验领域、计量校准领域、日常生活领域均不可缺少的一项重要工作[5]。由于测量结果受测试实验室环境、测试工具、测试人员、测试样品的代表性及测量方法的影响，得到的结果都会存在一定的偏差，即存在一定的概率分散区域，因此测试数据只用测量结果或者测量误差表示是不准确的，测量误差也只能表示测量数值与真值存在一定的偏差，不能准确表示被测量材料的真实状态，因此分析数据需用到不确定度。JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》中对测量结果不确定度的评定有明确要求，测量不确定度是衡量结果质量的一个参数，也是计量工作的重要部分[6]。不确定度的定义：根据所用到的信息，表征赋予被测量值分散性的非负参数，简称不确定度[7]。可以理解为：测量不确定度是由于随机效应和系统效应不完善，导致测量的最终数值不能确定或可疑程度。不确定度数值越小，测量水平越高，测量结果使用价值就会越大[8]。正确理解测量不确定的影响及含义，掌握好测量不确定度的评定方法，对提高测试结果数据的准确性具有重要的现实意义[9-10]。为了研究双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜拉伸强度测试结果的分散程度，分析测量不确定度的来源，找到产生不确定度的因素，对双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜拉伸强度不确定的贡献率大小进行分析。

1试验部分

1.1仪器设备

XLW（G6）多工位拉力试验仪（济南兰光机电技术公司）；CH-1-ST千分台式薄膜测厚仪（上海六菱仪器厂）；电子数显卡尺（哈尔滨量具刃具集团有限责任公司）。

1.2测试方法

按照GB/T 1040.3—2006《塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片的试验条件》[11]，制备2型试样，宽度为15 mm，拉伸速度为（200±20）mm/min。

在拉伸试验中，试样直至断裂为止所受的最大拉伸应力即为拉伸强度，其结果以MPa表示。

1.3试验测试环境

按照GB/T 2918—2018《塑料试样状态调节和试验的标准环境》的规定执行，环境温度为23℃±2℃，相对湿度为50%±10%，状态调节时间为4 h，并在此条件下进行拉伸试验。

2数学模型

3测定不确定度的来源

在进行分析双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜拉伸强度的试验中，引起不确定度分量的来源有5个：

1）试样拉伸强度重复测试带来的A类相对不确定度。2）试样宽度b测量过程中带来的B类相对不确定度。3）试样厚度d测量过程中带来的B类相对不确定度。4）试样拉伸负荷P测量带来的B类相对不确定度。5）其他因素。

试验在环境温度为23℃±2℃，相对湿度为50%±10%的恒温恒湿实验室中进行拉伸试验，环境因素对于最终测试结果的影响相对较小，可以忽略不计。

4不确定度的评定

4.1测量不确定度的A类评定

在相同条件下，按标准进行测试，由样品测量值的变动性对双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜拉伸强度测量不确定所产生的贡献，即对测量数据和测量过程进行统计分析，本次试验中共测试10个试样，其塑料薄膜拉伸强度试验过程测量值和计算值如表1所示。

5结束语

本研究对食品包装用双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜的拉伸强度的测定不确定度进行了评定分析，并对其影响因素来源进行了分析。

以上分析结果表明，双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜的拉伸强度测试结果具有良好的分散性，不确定度较小。通过对不确定度引入量的计算分析，试样拉伸强度重复测试带来的相对不确定度对测量结果影响最大，其他因素影响较小。本次研究试验说明拉伸强度测试精度高，测试结果的使用价值较大。

【参考文献】

[1]张丽.双向拉伸尼龙薄膜在包装领域应用分析[J].化工技术经济，2006（1）：25-26，39.

[2]双向拉伸聚酰胺（尼龙）薄膜：GB/T 20218—2021[S].

[3]塑料拉伸性能的测定第1部分：总则：GB/T 1040.1—2018[S].

[4]张伟，王磊，谈雄，等.塑料薄膜拉伸强度不确定度简析[J].河北企业，2015（7）：112.

[5]张海鹏，黄克磊，马跃.测量不确定度的评定与表示[J].中国医疗器械信息，2021（5）：19-21.

[6]刘凯，叶战锋.对JJF 1059.1—2012规范的几点看法[J].计量与测试技术，2014，41（10）：85，87.

[7]测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1—2012[S].

[8]杨琦，刘世栋，巩泽龙，等.采用气相色谱法测定复合食品包装膜、袋中二氨基甲苯及其不确定度评估[J].包装与食品机械，2016，34（2）：46-51.

[9]高维胜，羊衍富.测量不确定度评定方法及应用分析[J].机电元件，2012，42（5）：44-46.

[10]靳浩元，刘军.测量不确定度的评定方法及应用研究[J].计量科学与技术，2021，65（5）：124-131.

[11]塑料拉伸性能的测定第3部分：薄膜和薄片的试验条件：GB/T 1040.3—2006[S].

【作者简介】

臧金秋，女，1988年出生，工程师，研究方向为食品包装材料检验。

（编辑：李钰双）