地毯背襯剝離強力測量不確定度的評定

周 正

（天津市產品質量監督檢測技術研究院地毯研究中心，天津 300211）

測量依據是GB/T 26843-2011《地毯背襯剝離強力》的方法。地毯背襯有使地毯硬挺、厚實、平整的作用。剝離力是指將地毯為代表的紡織鋪地物[1]的背襯層在50mm 的寬度上剝離所需要的，以N（牛頓）來表示的力。背襯剝離強力是GB/T 11746-2008《簇絨地毯》國家標準中內在質量的技術要求指標之一，此項指標對以紡織鋪地物生產過程中背面膠乳用量以及網格底基布性能起到質量監控的作用。剝離強力測試量化地表示了地毯背襯層的粘附程度，如果粘附程度弱，底基布底布與膠乳及絨頭就易分離，造成后期地毯不耐用。

1 試驗部分

1.1 試驗設備

英斯特朗萬能材料試驗機，型號3365，力值傳感器500N，氣動式鉗口夾具。

1.2 試驗環境

用于調節和測試的大氣按GB/T 6529-2008《紡織品 調濕和試驗用標準大氣》規定的溫度為（20±2）℃，相對濕度為（65±4）%。

1.3 試驗方法

1）每塊試樣用手從一端將背襯層剝離開，保證測試距離應為150mm。將被測試樣的剝離開的背襯層的全寬夾緊在材料試驗機一個鉗口上，剝離開的另一層夾緊在另一個鉗口上，應確保拉伸力能夠均勻地施加上去，并確保剝離的方向和試樣的邊緣成直角。

2）將材料試驗機打開，進行試驗，使試驗機橫梁以300mm/min±10mm/min 的恒定速率運行，剝離試樣，從而取得剝離過程中的剝離力的起伏曲線的記錄圖，依次做完每個方向的5 個試樣。

3）如果試樣的某一組合層發生斷裂或剝離發生在某一其它位置上（如絨頭被拉出背襯之外或泡沫層的內側發生撕裂），將這類問題記錄，同時記錄發生問題時拉伸力的大小。

4）每個試樣記錄曲線軌跡中，每個波峰代表背襯層剝離時輸出力的最大值，波谷代表該力的撤出。曲線長度的最初25%忽略不計，將隨后的曲線長度的50%分割成5 個等寬長度，選取每個等寬間隔內的波峰時的力值，計算5個等寬間隔內選取的波峰的平均值，即為該試樣的背襯剝離強力，計算橫縱方向上的5 個試樣的平均值，并將最后結果用牛頓表示。5 個等寬間隔內選取的波峰如圖1 所示。

圖1 力值記錄曲線取值示意圖Fig.1 Schematic diagram of force value recording curve values

按照試驗方法，將某塊簇絨地毯作為被測樣品，縱向、橫向各取5 個試樣分別測量，結果見表1。

2 數學模型的建立

式（1）中：Y 為被測量y 某次測得值；y為被測量y的算術平均值；Δy 為修約導致的偏差值。

3 不確定度的來源分析

不確定度的評定方法包括A 類和B 類評定。A 類評定法指的是在規定測量條件下用統計方法對測量值進行處理的一種評定方法，測試過程中試樣的不確定度由隨機效應所產生，如樣品均勻性、樣品夾持狀態等產生的不確定度；B 類評定法是指在規定測量條件下用非統計方法對測量值進行處理的一種評定方法，測試過程中試樣的不確定度由系統效應產生，如儀器校準、數值修約等產生的不確定度[2-4]。結合試驗過程，不確定度的來源如圖2 所示。地毯背襯剝離強力不確定度來源A 類評定有重復性測量引入的不確定度，B 類評定包括材料試驗機力值示值誤差引入的不確定度，材料試驗機橫梁移動速度引入的不確定度，數據修約的不確定度，具體見表2。

圖2 不確定度來源分析Fig.2 Analysis of uncertainty sources

表2 不確定度的來源及評定方法Table 2 Sources and evaluation methods of uncertainty

4 試驗結果異常值檢驗

在測量過程中，由于人員手法、儀器使用規范程度等原因，可能會產生異常的測量值，這會影響試驗結果的準確程度，所以需要對異常數據進行檢驗，之后對異常值進行判別和剔除[5,6]。本文假定檢測數值為正態分布，選用萊特檢驗法，當|Vi|>3σ(x)時就作為粗大誤差數據，予以剔除。σ(x)為一組背襯剝離強力數值的標準偏差。由表3、表4 可知，試驗數據均當|Vi|<3σ(x)，無異常值，數據可進行不確定度評定。

表4 橫向背襯剝離強力力值異常值分析結果Table 4 Analysis results of outlier of horizontal backing peeling force

5 不確定度的評定

5.1 重復性測量引入的不確定度

由被測試樣重復性測量引入的不確定度。

縱向標準偏差：

則縱向重復性試驗導致的標準不確定度為：

相對不確定度為：

橫向標準偏差：

則橫向重復性試驗導致的標準不確定度為：

相對不確定度為：

5.2 材料試驗機儀器測量誤差引入的標準不確定度

5.2.1 材料試驗機力值示值誤差引入的不確定度

根據試驗機校準周期內的校準證書，在力值為100N時，材料試驗機的相對擴展不確定度為：Urel=0.4%，k=2。

則材料試驗機的力值示值相對不確定度為：

5.2.2 材料試驗機橫梁移動速度引入的不確定度

根據校準周期內的校準證書，在橫梁移動速度為300mm/min 時，材料試驗機的相對擴展不確定度為：Urel=0.4%，k=2。

則材料試驗機的橫梁移動速度相對不確定度為：

5.3 數據修約引入的不確定度計算

數值修約帶來的不確定度使用B 類不確定度評估。根據標準中的要求，背襯剝離強力平均值精確至0.1N。

如果數據修約分量與其它分量比較不可忽略時，應計算修約引入的不確定度分量。公式（2）中的d 是數據修約的最大的允許區間，0.5d 是指區間半寬（相當擴展不確定度）。這里采用矩形分布，包含因子k=√3。

6 合成標準不確定度評定

綜上所述，各不確定度來源均來自測量的不同系統或步驟，各分量之間保持彼此獨立，互不相關。其合成標準不確定度縱向和橫向分別按下式合成：

縱向合成標準不確定度：

橫向合成標準不確定度：

7 擴展不確定度評定

在本測試中，包含因子取k=2，擴展不確定度U 為：

8 結論

依據GB/T 11746-2008 測試剝離強力時，本次測試用樣品的縱向剝離強力為（52.0±2.7）N；橫向剝離強力為（21.0±0.6）N，k=2。從以上不確定度分量的評估中，剝離強力的不確定度主要來源于測試過程中的重復性測量，數據修約引入的不確定度影響最小，可以忽略不計。因此，影響不確定度的主要因素是測量重復性。如果要提高所得測量結果的可靠性，則需要從“人”“機”“料”“法”“環”“測”等方面入手，資源要素盡可能保持一致性，從而減少重復性測量誤差。實際檢測中的關鍵控制點是要提高操作人員的質量意識，通過內部質控比對不同人員操作手法，盲樣測試考核掌握操作人員的實際情況。注意各操作環節的嚴謹、規范，核查各類測量讀數、計算、修約結果。對于測試中在鉗口處斷裂的試樣及不滿足萊特檢驗的異常值予以剔除，從而最大限度地提高測量結果的可信度。