賀志強

(鞍山市檢驗檢測認(rèn)證中心，遼寧 鞍山 114001)

浸漬膠膜紙飾面刨花板是以刨花板為基材，以浸漬膠膜紙為飾面材料的裝飾板材[1]。它是重要的林產(chǎn)品之一，用于家具、櫥柜、定制衣柜等的制造[2]；尤其是近幾年來，定制家居在我國的快速發(fā)展，對刨花板的需求量增加，也對刨花板的質(zhì)量提出了較高要求[3]。據(jù)統(tǒng)計2018年刨花板產(chǎn)量為2 732萬m3，其中裝飾紙飾面后使用的約占80%[4]。在浸漬膠膜紙飾面刨花板的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)中，內(nèi)結(jié)合強度是其中重要的物理力學(xué)指標(biāo)之一。在檢測過程中，由于受到人員、設(shè)備等的影響，檢測結(jié)果不可避免會產(chǎn)生誤差，因此引入測量不確定評定方法對測量結(jié)果不確定度進行估計。測量不確定度，簡稱不確定度，是根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測量值分散性的非負參數(shù)[5]。本文就以浸漬膠膜紙飾面刨花板內(nèi)結(jié)合強度檢測為研究對象，進行測量不確定度評定。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料選取某企業(yè)生產(chǎn)的浸漬膠膜紙飾面刨花板1塊，規(guī)格：2 440 mm×1 220 mm×18 mm，密度0.71 g·cm-3。

1.2 儀器設(shè)備

電子萬能拉壓力試驗機，型號規(guī)格：WDW-10D，測量范圍：0～10 KN，等級：Ⅰ級。

數(shù)顯游標(biāo)卡尺，型號規(guī)格：0～150 mm，精度0.01 mm。

1.3 測試方法

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15102-2017《浸漬膠膜紙飾面纖維板和刨花板》[1]規(guī)定的試件制備方法，制備6塊尺寸為50 mm×50 mm的內(nèi)結(jié)合強度試件，并將試件在溫度(20±2) ℃、相對濕度(65±5)%的環(huán)境條件下平衡至質(zhì)量恒定；根據(jù)GB/T17657-2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》[6]4.11的要求，測量試件的長度l、寬度b、破壞時最大載荷Fmax。

根據(jù)GB/T 17657-2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》4.11.5.1內(nèi)結(jié)合強度計算公式建立數(shù)學(xué)模型。

(1)

式中：σ為試件內(nèi)結(jié)合強度(MPa)；Fmax為試件破壞時最大載荷(N)；l為試件長度(mm)；b為試件寬度(mm)。

2 結(jié)果與分析

2.1 測試結(jié)果

6塊試件的內(nèi)結(jié)合強度測試結(jié)果見表1。

表1 內(nèi)結(jié)合強度測試結(jié)果

2.2 測量不確定度評定[7-12]

2.2.1 測量不確定度來源分析

本試驗中，標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分量可能主要來源于：

(1) 試件長度測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，包括長度重復(fù)測量引入的不確定度和游標(biāo)卡尺示值誤差引入的不確定度；

(2) 試件寬度測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，包括寬度重復(fù)測量引入的不確定度和游標(biāo)卡尺示值誤差引入的不確定度；

(3) 最大破壞載荷測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，包括最大破壞載荷重復(fù)測量引入的不確定度和電子拉壓力試驗機示值誤差引入的不確定度。

(4) 內(nèi)結(jié)合強度計算結(jié)果數(shù)值修約引起的不確定度，長度、寬度、最大破壞載荷、內(nèi)結(jié)合強度結(jié)果數(shù)值修約有重復(fù)，因此為避免重復(fù)計算，只考慮內(nèi)結(jié)合強度計算結(jié)果數(shù)值修約引起的不確定度。

試件在相同測量人員、測量材料、實驗環(huán)境的條件下進行，本試驗不確定度來源主要考慮了可以量化的因素，長度、寬度、最大破壞載荷引起的不確定度都是各自獨立測量，可認(rèn)為是相互獨立的。實驗過程中環(huán)境溫濕度變化影響很小，予以忽略不計；還有可能尚未考慮到的來源，均予以忽略不計。

2.2.2 不確定度分量評定

2.2.2.1 不確定度分量評定方法選擇

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》，長度、寬度和最大載荷分別在復(fù)現(xiàn)性條件下測量6次，復(fù)現(xiàn)性測量值接近正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度應(yīng)采用A類評定中極差法，按公式(2)計算。

(2)

式中：u1(x)為被測量估計值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；x為長度、寬度、最大載荷；R為極差，測量中最大值與最小值之差；C為極差系數(shù)，具體數(shù)值參見表2。

表2 自由度v和C值表[3]

長度、寬度和內(nèi)結(jié)合強度計算修約值可假設(shè)為均勻分布，最大載荷的儀器示值誤差可假設(shè)為正態(tài)分布，它們引入的不確定度采用B類評定，按公式(3)計算。

(3)

式中：a為被測量可能值區(qū)間的半寬度；k為置信因子。

u1(x)和u2(x)可視為獨立不相關(guān)，所以試樣長度、寬度和最大載荷的測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成為u(x)，按公式(4)計算：

(4)

2.2.2.2 不確定度分量計算

按照公式(2)～(4)，計算各分量不確定度，相關(guān)參數(shù)和計算結(jié)果見表3。

2.2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算

由于各分量相互獨立，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按公式(5)計算。

(5)

式中：uc(σ)為被測量的估計值σ的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度；ci是靈敏系數(shù)，表示σ對各分量xi的偏導(dǎo)數(shù)；|ci|u(xi)為各分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

按照公式(5)，計算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，相關(guān)參數(shù)及結(jié)果見表4。

表3 分量不確定度計算結(jié)果

表4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算結(jié)果

2.2.4 擴展不確定度評定

擴展不確定度可根據(jù)公式(6)計算。

U(σ)=kuc(σ)

(6)

式中：U(σ)為被測量的估計值σ的擴展不確定度；k為包含因子。

按公式(6)，對浸漬膠膜紙飾面刨花板內(nèi)結(jié)合強度擴展不確定度進行評定，相關(guān)參數(shù)及結(jié)果見表5。

表5 內(nèi)結(jié)合強度擴展不確定度評定

從表4、表5可以看出，最大破壞載荷標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量對內(nèi)結(jié)合強度測量不確定度的貢獻最大。長度、寬度、內(nèi)結(jié)合強度修約標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量對內(nèi)結(jié)合強度測量不確定度的貢獻均較小。從表3可以發(fā)現(xiàn)，最大破壞載荷重復(fù)性測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度對最大破壞載荷標(biāo)準(zhǔn)不確定度貢獻最大。

由于浸漬膠膜紙飾面刨花板基材的斷面密度沿厚度方向是變化的，其斷面密度分布曲線呈對稱的馬鞍形，上下表層密度較高，芯層密度較低[13]，這種不均勻性可能導(dǎo)致最大破壞載荷重復(fù)性測量波動較大。此外有時在粘接試件與卡頭時，試件斷面偶爾沾到膠水也會對最大破壞載荷測量值產(chǎn)生一定的影響。

3 結(jié) 語

通過對浸漬膠膜紙飾面刨花板內(nèi)結(jié)合強度測量不確定度進行評定，發(fā)現(xiàn)最大破壞載荷的重復(fù)性測量是測量不確定度的主要來源，而最大破壞載荷重復(fù)性測量不確定度分量值較大主要是由于板材自身不均勻性造成的。