包裝用聚乙烯吹塑薄膜拉伸強(qiáng)度的不確定度評(píng)定

張 磊

（煙臺(tái)市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，山東煙臺(tái)264003）

聚乙烯吹塑薄膜是一種常用的食品包裝材料，以低密度聚乙烯樹(shù)脂（LDPE）、線性低密度聚乙烯樹(shù)脂（LLDPE）或其共混物為主要原料，經(jīng)吹塑、分切加工得到的薄膜。目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 4456-2008《包裝用聚乙烯吹塑薄膜》[1]的拉伸強(qiáng)度是塑料薄膜的力學(xué)性能表征，是質(zhì)量控制的一項(xiàng)重要指標(biāo)，作為質(zhì)量比較和產(chǎn)品驗(yàn)收依據(jù)，還可以作為使用性能指標(biāo)和工程設(shè)計(jì)依據(jù)[2]。

不確定度的評(píng)定在檢測(cè)工作中具有很重要的意義，《測(cè)量不確定度表示指南》給出了測(cè)定不確定度的定義：與測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的一個(gè)參數(shù)，用以表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性。該定義可以概括理解為：測(cè)量不確定度是由于隨機(jī)效應(yīng)和已識(shí)別的系統(tǒng)效應(yīng)不完善的影響，而對(duì)被測(cè)量的測(cè)得值不能確定（或可疑）的程度[3]。不確定度越小，測(cè)量水平越高，測(cè)量結(jié)果使用價(jià)值越大。

本研究以包裝用聚乙烯吹塑薄膜拉伸強(qiáng)度的不確定度評(píng)定為例，分析了包裝用聚乙烯吹塑薄膜拉伸強(qiáng)度測(cè)量不確定度的來(lái)源, 并進(jìn)行系統(tǒng)的分析、計(jì)算，研究包裝用聚乙烯吹塑薄膜中拉伸強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果的分散程度。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備

XLW(EC)-A 智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)：1 級(jí)精度；鋼直尺：分辨力為0.5mm；測(cè)厚儀：分辨力為0.001mm。

1.2 樣品的制備

依據(jù) GB/T 1040.3-2006《塑料 拉伸性能的測(cè)定 第3 部分：薄膜和薄片的試驗(yàn)條件》[4]規(guī)定制備2 型試樣，寬度為10mm。

1.3 測(cè)量條件

(1)測(cè)量環(huán)境條件:23℃，RH50%。

(2)忽略應(yīng)變率對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

1.4 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)GB/T 1040.1-2018《塑料 拉伸性能的測(cè)定 第1部分：總則》規(guī)定[5]，在拉伸過(guò)程中，試樣承受的最大拉伸應(yīng)力即塑料薄膜的拉伸強(qiáng)度。拉伸強(qiáng)度表示為：

式（1）中:σ—拉伸強(qiáng)度（應(yīng)力），單位為MPa；A—試樣原始截面積，單位為mm2；b—試樣寬度，單位為mm；d—試樣厚度，單位為mm；F—所測(cè)的對(duì)應(yīng)負(fù)荷，單位為N。

1.5 試驗(yàn)過(guò)程

在相同條件下，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)包裝用聚乙烯吹塑薄膜樣品拉伸強(qiáng)度（縱向）進(jìn)行N=5 次測(cè)量，包裝用聚乙烯吹塑薄膜拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程測(cè)量值和計(jì)算值見(jiàn)表1，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表1 塑料薄膜拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程測(cè)量值和計(jì)算值Table 1 Measured values and calculated values of tensile strength test process of plastic film

2 包裝用聚乙烯吹塑薄拉伸強(qiáng)度不確定度分量來(lái)源的分析

分析包裝用聚乙烯吹塑薄拉伸強(qiáng)度不確定度分量來(lái)源有4 個(gè)：（1）試樣拉伸強(qiáng)度σ測(cè)量重復(fù)性引入的A類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(σ)；（2）試樣對(duì)應(yīng)負(fù)荷F測(cè)量引入的B 類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(F)；（3）試樣寬度b測(cè)量引入的B 類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(b)；（4）試樣厚度d測(cè)量引入的B 類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(d)。

3 包裝用聚乙烯吹塑薄拉伸強(qiáng)度不確定度的計(jì)算

3.1 試樣拉伸強(qiáng)度σ 測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(σ )

拉伸強(qiáng)度σ值測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

拉伸強(qiáng)度σ值測(cè)量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：

3.2 試樣對(duì)應(yīng)負(fù)荷F 測(cè)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel (F)

試驗(yàn)中試樣對(duì)應(yīng)負(fù)荷F使用拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)量，拉力試驗(yàn)機(jī)的精度為1 級(jí)，按均勻分布計(jì)算，故拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)量試樣對(duì)應(yīng)負(fù)荷F引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：

3.3 試樣寬度b 測(cè)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(b)

試驗(yàn)中試樣寬度b使用鋼直尺進(jìn)行測(cè)量，鋼直尺的示值誤差是 0.5mm，按均勻分布計(jì)算，故鋼直尺的示值誤差測(cè)量試樣寬度b引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：

鋼直尺的示值誤差測(cè)量試樣寬度b引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：

3.4 試樣厚度d 測(cè)量引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(d)

試驗(yàn)中試樣厚度d使用測(cè)厚儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)厚儀的示值誤差是 0.001mm，按均勻分布計(jì)算，故測(cè)厚儀的示值誤差測(cè)量試樣厚度d引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：

測(cè)厚儀的示值誤差測(cè)量試樣厚度d引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：

3.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度Uc

以上各個(gè)分量不相關(guān)，則合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.6 擴(kuò)展不確定度U

U=kUc，取包含因子k=2，故U=2×0.84 =1.68MPa

3.7 測(cè)量不確定度報(bào)告

拉伸強(qiáng)度=（30.1±1.7）MPa，其中擴(kuò)展不確定度U=1.7MPa。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)包裝用聚乙烯吹塑薄拉伸強(qiáng)度測(cè)量過(guò)程中的不確定度分量進(jìn)行了評(píng)定，其中試樣寬度的測(cè)量對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定度貢獻(xiàn)較大。檢驗(yàn)檢測(cè)工作中，可以選用比鋼直尺精度高的測(cè)量器具來(lái)測(cè)量試樣的寬度，以降低不確定分量。