賀志強(qiáng)

(鞍山市檢驗(yàn)檢測(cè)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(lái)，定制家居在我國(guó)的快速發(fā)展，對(duì)刨花板的需求量增加，也對(duì)刨花板的質(zhì)量提出了較高要求[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)2018年刨花板產(chǎn)量為2 732萬(wàn)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(qiáng)度是其中重要的物理力學(xué)指標(biāo)之一。在檢測(cè)過(guò)程中，由于受到人員、設(shè)備等的影響，檢測(cè)結(jié)果不可避免會(huì)產(chǎn)生誤差，因此引入測(cè)量不確定評(píng)定方法對(duì)測(cè)量結(jié)果不確定度進(jìn)行估計(jì)。測(cè)量不確定度，簡(jiǎn)稱(chēng)不確定度，是根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測(cè)量值分散性的非負(fù)參數(shù)[5]。本文就以浸漬膠膜紙飾面刨花板內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)為研究對(duì)象，進(jìn)行測(cè)量不確定度評(píng)定。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)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(wàn)能拉壓力試驗(yàn)機(jī)，型號(hào)規(guī)格：WDW-10D，測(cè)量范圍：0～10 KN，等級(jí)：Ⅰ級(jí)。

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

1.3 測(cè)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(qiáng)度試件，并將試件在溫度(20±2) ℃、相對(duì)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(yàn)方法》[6]4.11的要求，測(cè)量試件的長(zhǎng)度l、寬度b、破壞時(shí)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(yàn)方法》4.11.5.1內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度計(jì)算公式建立數(shù)學(xué)模型。

(1)

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

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)試結(jié)果

6塊試件的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

2.2 測(cè)量不確定度評(píng)定[7-12]

2.2.1 測(cè)量不確定度來(lái)源分析

本試驗(yàn)中，標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分量可能主要來(lái)源于：

(1) 試件長(zhǎng)度測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，包括長(zhǎng)度重復(fù)測(cè)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(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，包括寬度重復(fù)測(cè)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(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，包括最大破壞載荷重復(fù)測(cè)量引入的不確定度和電子拉壓力試驗(yàn)機(jī)示值誤差引入的不確定度。

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

試件在相同測(cè)量人員、測(cè)量材料、實(shí)驗(yàn)環(huán)境的條件下進(jìn)行，本試驗(yàn)不確定度來(lái)源主要考慮了可以量化的因素，長(zhǎng)度、寬度、最大破壞載荷引起的不確定度都是各自獨(dú)立測(cè)量，可認(rèn)為是相互獨(dú)立的。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中環(huán)境溫濕度變化影響很小，予以忽略不計(jì)；還有可能尚未考慮到的來(lái)源，均予以忽略不計(jì)。

2.2.2 不確定度分量評(píng)定

2.2.2.1 不確定度分量評(píng)定方法選擇

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》，長(zhǎng)度、寬度和最大載荷分別在復(fù)現(xiàn)性條件下測(cè)量6次，復(fù)現(xiàn)性測(cè)量值接近正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度應(yīng)采用A類(lèi)評(píng)定中極差法，按公式(2)計(jì)算。

(2)

式中：u1(x)為被測(cè)量估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；x為長(zhǎng)度、寬度、最大載荷；R為極差，測(cè)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(jiàn)表2。

表2 自由度v和C值表[3]

長(zhǎng)度、寬度和內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度計(jì)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(lèi)評(píng)定，按公式(3)計(jì)算。

(3)

式中：a為被測(cè)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(dú)立不相關(guān)，所以試樣長(zhǎng)度、寬度和最大載荷的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成為u(x)，按公式(4)計(jì)算：

(4)

2.2.2.2 不確定度分量計(jì)算

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

2.2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

由于各分量相互獨(dú)立，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按公式(5)計(jì)算。

(5)

式中：uc(σ)為被測(cè)量的估計(jì)值σ的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度；ci是靈敏系數(shù)，表示σ對(duì)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(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，相關(guān)參數(shù)及結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 分量不確定度計(jì)算結(jié)果

表4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算結(jié)果

2.2.4 擴(kuò)展不確定度評(píng)定

擴(kuò)展不確定度可根據(jù)公式(6)計(jì)算。

U(σ)=kuc(σ)

(6)

式中：U(σ)為被測(cè)量的估計(jì)值σ的擴(kuò)展不確定度；k為包含因子。

按公式(6)，對(duì)浸漬膠膜紙飾面刨花板內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度擴(kuò)展不確定度進(jìn)行評(píng)定，相關(guān)參數(shù)及結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度擴(kuò)展不確定度評(píng)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(duì)內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)最大。長(zhǎng)度、寬度、內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度修約標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量對(duì)內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度測(cè)量不確定度的貢獻(xiàn)均較小。從表3可以發(fā)現(xiàn)，最大破壞載荷重復(fù)性測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度對(duì)最大破壞載荷標(biāo)準(zhǔn)不確定度貢獻(xiàn)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(xiàn)呈對(duì)稱(chēng)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(cè)量波動(dòng)較大。此外有時(shí)在粘接試件與卡頭時(shí)，試件斷面偶爾沾到膠水也會(huì)對(duì)最大破壞載荷測(cè)量值產(chǎn)生一定的影響。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)浸漬膠膜紙飾面刨花板內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定，發(fā)現(xiàn)最大破壞載荷的重復(fù)性測(cè)量是測(cè)量不確定度的主要來(lái)源，而最大破壞載荷重復(fù)性測(cè)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。