浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率不確定度評定*

張佳彬　高丹丹　高　鵬　黃海兵　郭明輝

（1.東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江　哈爾濱　150040；2.黑龍江省木材科學(xué)研究所，哈爾濱　150081；3.黑龍江省人造板及原木鋸材產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，哈爾濱　150081）

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浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率不確定度評定*

張佳彬1,2,3高丹丹2,3高鵬2,3黃海兵2,3郭明輝1

（1.東北林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150040；2.黑龍江省木材科學(xué)研究所，哈爾濱150081；3.黑龍江省人造板及原木鋸材產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，哈爾濱150081）

摘要：依據(jù)GB/T 18102-2007《浸漬紙層壓木質(zhì)地板》及JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》規(guī)定，對浸漬紙層壓木質(zhì)地板樣品的吸水厚度膨脹率不確定度來源進(jìn)行分析和量化，提出了吸水厚度膨脹率不確定度的評定方法。關(guān)鍵詞：浸漬紙層壓木質(zhì)地板；吸水厚度膨脹率；不確定度

浸漬紙層壓木質(zhì)地板也稱強(qiáng)化木地板，目前已成為市場上的主流木質(zhì)地板產(chǎn)品之一，因其美觀、耐磨、尺寸穩(wěn)定性能較好，被廣泛用于家庭裝修及公共場所地面的鋪裝。由于該產(chǎn)品基材采用的是高密度纖維板，故吸水厚度膨脹率是檢測地板耐水性能和尺寸穩(wěn)定性能非常重要的指標(biāo)之一。相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，吸水厚度膨脹率是將試件浸于20℃水中24 h后測量其厚度增加的情況，以百分?jǐn)?shù)表示，判定時(shí)不超過18%為合格。由于吸水厚度膨脹率指標(biāo)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直接關(guān)系到產(chǎn)品是否合格，故判定需準(zhǔn)確可靠；而板材的不均勻性、儀器精度、環(huán)境溫濕度及人員操作等因素都會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。由于檢測中不可避免地產(chǎn)生系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，我們無法確定測量結(jié)果的真值，出具的檢測報(bào)告結(jié)果，只能使用約定真值。為了得到測量值和真值之間的“余量”，需要引入不確定度的評定。一方面給出該余量的寬度；另一方面給出置信概率，說明對“真值”在該余量范圍內(nèi)有多大把握。在產(chǎn)品檢測時(shí)增加不確定度的評定，可以表征測量值波動范圍的不確定性，不僅可以表明測量結(jié)果的可信賴程度，更增加了臨界值判定的準(zhǔn)確性，可以使第三方檢測機(jī)構(gòu)給出的測量結(jié)果更加嚴(yán)謹(jǐn)和公正，也符合檢測工作逐步與國際接軌的需要。本文依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18102-2007《浸漬紙層壓木質(zhì)地板》及JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》規(guī)定，對浸漬紙層壓木質(zhì)地板樣品的吸水厚度膨脹率進(jìn)行了測試，并對其不確定度進(jìn)行評定，為相關(guān)檢測提供參考。

1　試驗(yàn)材料與方法

1.1材料與儀器

選用規(guī)格尺寸為1 220 mm×192 mm×8 mm的浸漬紙層壓木質(zhì)地板盲樣為試驗(yàn)材料，在溫度20℃、濕度65%的環(huán)境下，對試樣的吸水厚度膨脹率進(jìn)行檢測。

儀器包括：恒溫水槽，精度1℃；校準(zhǔn)溫度70℃時(shí)，不確定度U=0.4℃。千分尺，精度0.01 mm，最大允差2 μm。

1.2試驗(yàn)方法

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18102-2007《浸漬紙層壓木質(zhì)地板》6.3.4規(guī)定，測量每個(gè)試件吸水前厚度h1，單位為mm。將試件浸于溫度為（20±1）℃的蒸餾水水槽中，要求試件垂直于水平面放置在水槽中，試件下表面與水槽底部要有一定距離，試件之間要有一定間隙，使其可自由膨脹，浸泡時(shí)間24 h± 15 min。完成浸泡后，取出試件，擦去表面附水，在原測量點(diǎn)測其厚度h2，單位為mm。吸水厚度膨脹率計(jì)算數(shù)學(xué)模型

式中:D——吸水厚度膨脹率,%；

h1——浸水前試件厚度，mm；

h2——浸水后試件厚度，mm。

本次選取12組試件進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表1。

表1　吸水厚度膨脹率測試結(jié)果

1.3不確定度來源分析

計(jì)算不確定度，首先必須識別測量中的不確定度因素來源。根據(jù)對全部試驗(yàn)過程的分析可知，影響浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率不確定度的來源包括隨機(jī)效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)兩部分：隨機(jī)效應(yīng)來源于重復(fù)測量給出隨機(jī)的不同結(jié)果，通過多次測量，取平均值，再通過統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行評定，此部分稱為A類不確定度的評定；系統(tǒng)效應(yīng)是指對重復(fù)測量的每一次結(jié)果都有相同的影響，可能來自過去的測量經(jīng)驗(yàn)、校準(zhǔn)證書、生產(chǎn)廠家的技術(shù)說明書、出版物的信息、經(jīng)驗(yàn)常識等等，這是B類不確定度的評定。通過評定每個(gè)來源的不確定度大小，最后把各個(gè)不確定度合成以給出總不確定度。本次試驗(yàn)A類不確定度評定來源于試驗(yàn)重復(fù)性引入的不確定度，B類不確定度評定來源于千分尺誤差引入的不確定度和恒溫水槽溫度誤差引入的不確定度（圖1）。

圖1　不確定度來源魚刺圖

2　不確定度評定

2.1B類不確定度的分析評定

2.1.1千分尺的測量誤差引入的相對不確定度的計(jì)算

由于吸水厚度膨脹率計(jì)算數(shù)學(xué)模型中包含厚度h1、h2的測量，使用的測量工具為千分尺，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2 μm，即±0.002 mm，服從均勻分布：包含因子，區(qū)間半寬為0.002 mm，故由千分尺允差引入的不確定度UB1(h1)為

由千分尺引入的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度UC(h1)為

由千分尺引入的相對不確定度Urel(h1)為

由于同一千分尺還用于測量吸水后試件厚度h2，故h2由千分尺引入的相對不確定度Urel(h2)為

由千分尺引入的合成相對不確定度Urel(h)為

2.1.2恒溫水槽的測量誤差引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

本試驗(yàn)使用的恒溫水槽，校準(zhǔn)證書給出：溫度為70℃時(shí)，U=0.4℃。置信水準(zhǔn)在95%時(shí)，選擇包含因子為k=2，那么區(qū)間半寬為0.2℃，故恒溫水槽測量誤差引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel(f)為

2.2試驗(yàn)重復(fù)性引入的不確定度（A類不確定度）的評定

重復(fù)性的不確定度是由隨機(jī)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度分量，主要由于浸漬紙層壓木質(zhì)地板基材為高密度纖維板，在鋪裝、熱壓、成型等生產(chǎn)過程中可能形成材質(zhì)不均勻，造成個(gè)體差異，又由于試驗(yàn)人員操作誤差等原因引起。試驗(yàn)選取12份試樣，在相同條件下進(jìn)行相同處理。由表1可看出，通過重復(fù)試驗(yàn)12次，得出吸水厚度膨脹率測量結(jié)果，采用A類不確定度評定方法進(jìn)行評定。

12次試驗(yàn)吸水厚度膨脹率平均值計(jì)算

標(biāo)準(zhǔn)不確定度

則相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Urel(D)為

2.3各分量不確定度的合成

對由A類和B類評定所計(jì)算的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度綜合評定，可以用“平方和法”有效地進(jìn)行合成，成為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。本試驗(yàn)由儀器、人員、重復(fù)性等因素引入的不確定度各個(gè)分量見表2。

表2　不確定度分量

則合成不確定度Ucr為

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度UC為

擴(kuò)展不確定度的計(jì)算：置信水準(zhǔn)95%下，選擇包含因子k = 2，該批浸漬紙層壓木質(zhì)地板試樣的吸水厚度膨脹率擴(kuò)展不確定度為

3　小　結(jié)

3.1依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18102-2007《浸漬紙層壓木質(zhì)地板》規(guī)定：浸漬紙層壓木質(zhì)地板吸水厚度膨脹率結(jié)果以百分?jǐn)?shù)表示，精確到0.1%。故吸水厚度膨脹率測量結(jié)果表示為10.6%±0.4%，置信概率為95%。

3.2不確定度的評定，定量地說明了測量結(jié)果的質(zhì)量，對檢測工作的質(zhì)量控制有一定的幫助；尤其是當(dāng)檢測值處于標(biāo)準(zhǔn)的臨界值時(shí)，計(jì)算不確定度一方面能檢查檢測工作是否存在差錯(cuò)，另一方面也能幫助檢測人員和檢測機(jī)構(gòu)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，更有利于檢測結(jié)論的判定。

參考文獻(xiàn)

［1］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJF1059-1999.測量不確定度的評定與表示［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.

［2］中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T18102-2007.浸漬紙層壓木質(zhì)地板［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［3］施昌彥.測量不確定度評定與表示指南［M］.北京:中國計(jì)量出版社,2005.

（責(zé)任編輯：潘啟英）

Evaluation Measurement Uncertainties of Thickness Expansion Rate of Water Absorbing(TS) of Laminate Flooring

ZHANGJiabin
（Material Science and Engineering College,Northeast Forestry University,Heilongjiang Harbin 150040）

Abstract Based on the standard《laminate flooring》GB/T 18102-2007 and standard《Evaluation and expression of uncertainty in measurement》JJF 1059.1-2012.The source of the uncertainty of thickness expansion rate of water absorbing (TS) from laminate flooring sample were analyzed and quantified.Put forward the evaluation method of uncertainty of thickness expansion rate of water absorbing(TS) .

Key words Laminate flooring; Thicknessexpansionrate ofwater absorbing(TS); Uncertainty

收稿日期：2016-01-11

作者簡介：第1張佳彬（1983-）,女,碩士,助理研究員,研究方向：生物質(zhì)材料綜合利用。

文章編號：1001-9499（2016）02-0025-03

中圖分類號：TS664.07

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A