雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜拉伸強度不確定度的評定

【摘要】本文分析了雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜拉伸強度測定的不確定度，通過建立測量不確定度的數學模型，分析了拉力機測試不確定度、厚度測試不確定度、寬度測試不確定度、重復性測試不確定度等因素對于測量不確定度的影響，并對其進行評定，研究表明重復性測試因素對于不確定度結果的影響最大。

【關鍵詞】不確定度；拉伸強度；評定

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.04.026

Evaluation of Uncertainty in the Measurement of Tensile Strength of Biaxially Oriented Polyamide （Nylon） Film

ZANG Jinqiu， YANG Kai， CHEN Dong， SUN Chunpeng， KONG Xiangxiang

（Qingdao Product Quality Testing Research Institute， Qingdao 266000， China）

Abstract： Determination of the uncertainty of the tensile strength of biaxially oriented polyamide （nylon） film is analyzed. Through establishing a mathematical model of uncertainty，the impact of factors such as uncertainty in tensile testing， uncertainty in thickness testing， uncertainty in width testing， and uncertainty in repeatability testing on measurement uncertainty is analyzed and evaluated. The research shows that repeatability test make the greatest impact on the results of uncertainty.

Keywords： uncertainty； tensile strength； evaluation

0引言

雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜是生產各種復合食品包裝材料的重要材料，已成為繼雙向拉伸聚丙烯（BOPP）、雙向拉伸聚對苯二甲酸乙二醇酯（BOPET）薄膜之后的第三大包裝材料。雙向拉伸聚酰胺（尼龍）是以聚酰胺6（尼龍6）為主要原材料制成的，聚酰胺分子內含有極性酰胺基（-CO-NH-），其中的-NH-基能和-C=0基能形成氫鍵，氫鍵的形成是聚酰胺具有較高結晶性和較好的機械性能的重要因素。與其他薄膜相比，雙向拉伸聚酰胺（尼龍）具有良好的透明性和光澤度，霧度低，有優異的韌性、耐穿刺性和耐沖擊強度，極好的氣體阻隔性，由于聚酰胺6（尼龍6）材料易吸水、穩定性差的原因，通常采用與其他種類的基材薄膜搭配復合使用，以提高包裝材料的總體性能，改善包裝材料的吸水性能。因此，雙向拉伸聚酰胺（尼龍）廣泛地應用于日用品包裝、電子產品包裝、藥品包裝、化妝品包裝、食品類包裝等領域[1]。目前，針對雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜制定了GB/T 20218—2021《雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜》行業推薦性標準[2]，其中拉伸強度是表征材料物理性能的一項主要指標，是材料抵抗拉伸斷裂的一種指標，可以評估雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜的質量優劣及產品驗收評判依據[3]，還可以作為材料使用性能和工程設計的依據[4]。

測量是在各個科學實驗領域、計量校準領域、日常生活領域均不可缺少的一項重要工作[5]。由于測量結果受測試實驗室環境、測試工具、測試人員、測試樣品的代表性及測量方法的影響，得到的結果都會存在一定的偏差，即存在一定的概率分散區域，因此測試數據只用測量結果或者測量誤差表示是不準確的，測量誤差也只能表示測量數值與真值存在一定的偏差，不能準確表示被測量材料的真實狀態，因此分析數據需用到不確定度。JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》中對測量結果不確定度的評定有明確要求，測量不確定度是衡量結果質量的一個參數，也是計量工作的重要部分[6]。不確定度的定義：根據所用到的信息，表征賦予被測量值分散性的非負參數，簡稱不確定度[7]。可以理解為：測量不確定度是由于隨機效應和系統效應不完善，導致測量的最終數值不能確定或可疑程度。不確定度數值越小，測量水平越高，測量結果使用價值就會越大[8]。正確理解測量不確定的影響及含義，掌握好測量不確定度的評定方法，對提高測試結果數據的準確性具有重要的現實意義[9-10]。為了研究雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜拉伸強度測試結果的分散程度，分析測量不確定度的來源，找到產生不確定度的因素，對雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜拉伸強度不確定的貢獻率大小進行分析。

1試驗部分

1.1儀器設備

XLW（G6）多工位拉力試驗儀（濟南蘭光機電技術公司）；CH-1-ST千分臺式薄膜測厚儀（上海六菱儀器廠）；電子數顯卡尺（哈爾濱量具刃具集團有限責任公司）。

1.2測試方法

按照GB/T 1040.3—2006《塑料拉伸性能的測定第3部分：薄膜和薄片的試驗條件》[11]，制備2型試樣，寬度為15 mm，拉伸速度為（200±20）mm/min。

在拉伸試驗中，試樣直至斷裂為止所受的最大拉伸應力即為拉伸強度，其結果以MPa表示。

1.3試驗測試環境

按照GB/T 2918—2018《塑料試樣狀態調節和試驗的標準環境》的規定執行，環境溫度為23℃±2℃，相對濕度為50%±10%，狀態調節時間為4 h，并在此條件下進行拉伸試驗。

2數學模型

3測定不確定度的來源

在進行分析雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜拉伸強度的試驗中，引起不確定度分量的來源有5個：

1）試樣拉伸強度重復測試帶來的A類相對不確定度。2）試樣寬度b測量過程中帶來的B類相對不確定度。3）試樣厚度d測量過程中帶來的B類相對不確定度。4）試樣拉伸負荷P測量帶來的B類相對不確定度。5）其他因素。

試驗在環境溫度為23℃±2℃，相對濕度為50%±10%的恒溫恒濕實驗室中進行拉伸試驗，環境因素對于最終測試結果的影響相對較小，可以忽略不計。

4不確定度的評定

4.1測量不確定度的A類評定

在相同條件下，按標準進行測試，由樣品測量值的變動性對雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜拉伸強度測量不確定所產生的貢獻，即對測量數據和測量過程進行統計分析，本次試驗中共測試10個試樣，其塑料薄膜拉伸強度試驗過程測量值和計算值如表1所示。

5結束語

本研究對食品包裝用雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜的拉伸強度的測定不確定度進行了評定分析，并對其影響因素來源進行了分析。

以上分析結果表明，雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜的拉伸強度測試結果具有良好的分散性，不確定度較小。通過對不確定度引入量的計算分析，試樣拉伸強度重復測試帶來的相對不確定度對測量結果影響最大，其他因素影響較小。本次研究試驗說明拉伸強度測試精度高，測試結果的使用價值較大。

【參考文獻】

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[2]雙向拉伸聚酰胺（尼龍）薄膜：GB/T 20218—2021[S].

[3]塑料拉伸性能的測定第1部分：總則：GB/T 1040.1—2018[S].

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[10]靳浩元，劉軍.測量不確定度的評定方法及應用研究[J].計量科學與技術，2021，65（5）：124-131.

[11]塑料拉伸性能的測定第3部分：薄膜和薄片的試驗條件：GB/T 1040.3—2006[S].

【作者簡介】

臧金秋，女，1988年出生，工程師，研究方向為食品包裝材料檢驗。

（編輯：李鈺雙）