刨花板吸水厚度膨脹率檢測(cè)不確定度研究

唐強(qiáng)強(qiáng) 朱欽 程麗美 彭飛 鄧有香

關(guān)鍵詞：刨花板，吸水厚度膨脹率，不確定度

0 引言

吸水厚度膨脹率是反應(yīng)刨花板耐濕脹性能和尺寸穩(wěn)定性能的重要指標(biāo)之一。吸水厚度膨脹率越小，表明板材不易吸濕變形，使用過程中板材尺寸越穩(wěn)定，使用該板材的裝飾裝修工程質(zhì)量越好、使用壽命越長(zhǎng)。

刨花板吸水厚度膨脹率是試件浸于20℃水中在規(guī)定時(shí)間后的厚度增量占原厚度之比。吸水厚度膨脹率是產(chǎn)品是否合格的重要指標(biāo)，板材的不均勻性、儀器精度、環(huán)境溫濕度及人員操作等因素均會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，檢驗(yàn)檢測(cè)時(shí)需高度重視檢測(cè)準(zhǔn)確性。檢測(cè)中不可避免地存在系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，測(cè)量結(jié)果的真值無法確定，出具的檢測(cè)報(bào)告結(jié)果，只能使用約定真值。為得到測(cè)量值和真值之間的“余量”，需對(duì)刨花板吸水厚度膨脹率檢測(cè)的不確定度進(jìn)行分析[1-3]。

本項(xiàng)目采用GB/T 17657-2013《人造板及飾面人造板理化性能試驗(yàn)方法》中4.4規(guī)定的方法進(jìn)行刨花板吸水厚度膨脹率測(cè)定；以干燥狀態(tài)下使用的家具型刨花板作為檢測(cè)對(duì)象，測(cè)定2 h吸水厚度膨脹率；對(duì)單張刨花板樣板2 h吸水厚度膨脹率檢測(cè)的不確定度進(jìn)行分析。

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

試驗(yàn)材料：P 2 型刨花板，外購，尺寸2 4 4 0mm×1220 mm×18 mm。

試驗(yàn)設(shè)備：恒溫水槽，精度1℃；千分尺，精度0.01 mm。

1.2 試驗(yàn)方法

按GB/T 4897-2015要求，制備8塊試件，試件尺寸（50±1）mm×（50±1）mm。

測(cè)量試件中心點(diǎn)厚度t 1，測(cè)量點(diǎn)為試件對(duì)角線交叉點(diǎn)。

將試件浸于pH值為7±1、溫度為（20±1）℃的水槽中，試驗(yàn)期間溫度保持不變。試件表面垂直于水面。試件之間及試件與水槽底部和槽壁之間至少相距15 mm。試件上部低于水面（25±5）mm。浸泡時(shí)間2 h。

完成浸泡后，取出試件，擦去表面附著的水，在原測(cè)量點(diǎn)測(cè)其厚度t 2。測(cè)量工作在10 min內(nèi)完成[4]。

2 數(shù)學(xué)計(jì)算模型及檢測(cè)結(jié)果

依據(jù)GB/T 4897-2015《刨花板》，吸水厚度膨脹率為：

式中：T 為吸水厚度膨脹率，%；t 1為浸水前試件厚度，mm；t 2為浸水后試件厚度，mm。

表1為使用千分尺測(cè)量的8個(gè)試件的浸水前后的試件厚度檢測(cè)結(jié)果及各試件吸水厚度膨脹率計(jì)算結(jié)果。

刨花板吸水厚度膨脹率指標(biāo)值為95%分位值，單張刨花板樣板測(cè)量值轉(zhuǎn)化為95%分位值的計(jì)算過程如表2所示[5]。

3 檢測(cè)不確定度來源

本試驗(yàn)檢測(cè)不確定度評(píng)定參考JJ F 10 59.1-2012。

誤差一般分為隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，不確定度包含隨機(jī)誤差帶來的不確定度和系統(tǒng)誤差帶來的不確定度。分析試驗(yàn)過程可知，刨花板吸水厚度膨脹率隨機(jī)誤差帶來的不確定度為人員操作、板材材質(zhì)不均等因素帶來的不確定度，此部分不確定度稱之為試驗(yàn)重復(fù)性引入的不確定度；系統(tǒng)誤差帶來的不確定度為檢測(cè)工具和設(shè)備的系統(tǒng)誤差導(dǎo)致，主要與千分尺測(cè)量誤差、恒溫水槽控溫誤差有關(guān)[1，6]。

4 檢測(cè)不確定度的量化

4.1 千分尺的測(cè)量誤差引入的不確定度分量

吸水厚度膨脹率計(jì)算模型中厚度t 1、t 2的測(cè)量，需使用測(cè)量工具千分尺，根據(jù)千分尺檢定證書給出的校準(zhǔn)結(jié)果，本次試驗(yàn)用千分尺的示值允差為±0.002 mm，服從均勻分布，包含因子k = ，區(qū)間半寬為 0.002 mm，故由千分尺允差引入的不確定度U B1（t 1）為：

4.2 恒溫水槽的控溫誤差引入的不確定度分量

本試驗(yàn)使用的恒溫水槽，校準(zhǔn)證書給出：U =0. 3℃。置信水準(zhǔn)在95%時(shí)，包含因子k =2，區(qū)間半寬為0.15℃，故恒溫水槽測(cè)量誤差引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.3 試驗(yàn)重復(fù)性引入的不確定度分量

試驗(yàn)重復(fù)性引入的不確定度是由隨機(jī)誤差導(dǎo)致的不確定度分量，主要由試驗(yàn)人員操作誤差等原因引起。試驗(yàn)選取8份試樣，處理?xiàng)l件完全相同，通過重復(fù)試驗(yàn)8次，得出吸水厚度膨脹率測(cè)量結(jié)果，如表1所示。

8次試驗(yàn)吸水厚度膨脹率平均值計(jì)算為：=6.56%

4.4 相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

上述各分量互不相關(guān)，故相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.5 擴(kuò)展不確定度

根據(jù)以上分析，取置信概率為P =95%，包含因子k =2，可求得相對(duì)擴(kuò)展不確定度為：

4.6 不確定度報(bào)告

根據(jù)以上分析結(jié)果，單張刨花板樣板吸水厚度膨脹率檢測(cè)結(jié)果可表示為： =6.9%±0.1%，k =2。

5 結(jié) 語

依據(jù)JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》，分析刨花板吸水厚度膨脹率的檢測(cè)不確定度，不確定度來源主要有千分尺測(cè)量誤差引入的不確定度，恒溫水槽控溫誤差引入的不確定度，重復(fù)性試驗(yàn)引入的不確定度。

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4897-2015《刨花板》對(duì)單張刨花板樣板進(jìn)行吸水厚度膨脹率檢測(cè)，結(jié)果表明，置信概率為95%時(shí)，試驗(yàn)條件下吸水厚度膨脹率檢測(cè)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為0.1%。