玩具快速檢測(cè)中薄膜厚度的不確定度評(píng)定

王迪迪 尉立華 王明昊 馬保民 王京敏

摘 要：兒童玩具種類繁多，功能多樣，銷售場(chǎng)所分布廣泛，其存在的安全風(fēng)險(xiǎn)不能及時(shí)識(shí)別，兒童在使用過(guò)程中存在隱患，也給監(jiān)管帶來(lái)了一定的困難。兒童玩具的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)可以推動(dòng)兒童和學(xué)生用品的安全守護(hù)行動(dòng)，也能完善兒童玩具的標(biāo)準(zhǔn)體系，配套服務(wù)相關(guān)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可以顯著提高抽樣的針對(duì)性，重拳打擊市場(chǎng)上銷售不合格兒童玩具的商家。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析溫度變化為0℃～45℃時(shí)，玩具中薄膜厚度快速檢測(cè)的不確定度，為玩具的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：玩具安全，快速檢測(cè)，薄膜厚度，不確定度

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.09.033

0 引 言

隨著中國(guó)居民生活水平的提高和觀念的進(jìn)步，對(duì)具有娛樂(lè)性、教育性的玩具需求不斷上升，玩具產(chǎn)品的種類越來(lái)越多，形式也越來(lái)越多樣化[1-2]。由于市面上銷售的玩具魚(yú)龍混雜，質(zhì)量參差不齊，因此玩具安全的相關(guān)檢驗(yàn)就顯得尤為重要[3-4]。

現(xiàn)行玩具安全系列標(biāo)準(zhǔn)GB 6675對(duì)玩具安全的基本規(guī)范、通用要求、特定產(chǎn)品要求進(jìn)行了規(guī)定，也是玩具產(chǎn)品監(jiān)督抽查的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[5]。機(jī)械與物理性能主要針對(duì)玩具中對(duì)使用者造成窒息、刺傷、割傷等物理性傷害而設(shè)立的項(xiàng)目，對(duì)于不同年齡段的玩具有不同程度的要求?？傮w要求玩具應(yīng)盡可能不含有細(xì)小零件或結(jié)構(gòu)，以避免使用者在使用過(guò)程中誤吞隔絕空氣而造成窒息風(fēng)險(xiǎn)，或者不可避免地含有小零件或結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)提高使用者年齡限制或增加醒目警示語(yǔ)以提示危險(xiǎn)存在。玩具中的特定部分（例如薄膜）不應(yīng)因覆蓋面部或吸入而引起窒息風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)也要求玩具上的可觸及邊緣、突出物、繩索、電線和緊固件的設(shè)計(jì)和制造，應(yīng)保證盡可能減少與其接觸時(shí)的割傷、刺傷和擠夾傷害等風(fēng)險(xiǎn)。但按照該系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，機(jī)械物理性能涉及項(xiàng)目均在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行檢測(cè)，要求在針對(duì)這些物理項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)前，需要對(duì)樣品進(jìn)行恒溫處理。由于玩具種類繁多，功能多樣，銷售場(chǎng)所分布廣泛，特別是一些安全風(fēng)險(xiǎn)較大的網(wǎng)紅玩具，經(jīng)常在流動(dòng)攤點(diǎn)、夜市等場(chǎng)所銷售，其存在的安全風(fēng)險(xiǎn)不能及時(shí)識(shí)別，兒童在使用過(guò)程中存在隱患，也給監(jiān)管帶來(lái)了一定的困難[6-7]。

玩具的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)可以為監(jiān)督抽查過(guò)程中的抽樣提供技術(shù)支持，可以提高檢測(cè)效率，開(kāi)展快速鑒別工作，節(jié)省抽樣成本，加強(qiáng)抽樣的針對(duì)性，為兒童玩具使用安全提供有力的保障，能夠很好地保護(hù)廣大玩具消費(fèi)者的合法利益[8]。

玩具安全標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于用做玩具包裝的材料或者玩具本身所含有的軟性塑料薄膜的厚度都有要求。GB 6675—2014中規(guī)定玩具包裝中的塑料薄膜平均厚度應(yīng)大于或等于0.038 mm，且每一次測(cè)得的厚度不應(yīng)小于0.032 mm；或者塑料薄膜上應(yīng)有界線清晰的孔，并占有一定的面積[5]。有些玩具包裝用薄膜厚度太薄，容易貼在兒童臉上，捂住口鼻，造成窒息的風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)是玩具出口大國(guó)，近些年來(lái)，兒童玩具因?yàn)橘|(zhì)量問(wèn)題而被頻繁召回，從而引起世界各國(guó)對(duì)玩具安全的重視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2019—2020年間，我國(guó)出口歐美的玩具產(chǎn)品中，因塑料包裝袋不合格的產(chǎn)品有21個(gè)，占比2.3%[9]。當(dāng)進(jìn)行玩具快速檢測(cè)時(shí)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度無(wú)法滿足GB/T 6675.2—2001的要求，GB/T 6672—2001規(guī)定玩具中進(jìn)行薄膜厚度測(cè)試的樣品，在檢測(cè)前需要在23±2℃的條件狀態(tài)下至少調(diào)節(jié)1 h[10]。現(xiàn)分析溫度變化為0℃～45℃時(shí)，玩具中薄膜厚度檢測(cè)的不確定度，為玩具的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)提供了依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

選用三種玩具包裝中常用薄膜：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯材質(zhì)的薄膜作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。

1.2 設(shè)備

測(cè)厚儀（i-410 0），濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司，設(shè)備精度0.001 mm；恒溫恒濕箱（HWS-80），天津市萊玻特瑞儀器設(shè)備有限公司，設(shè)備精度0.1℃；電子數(shù)顯卡尺，設(shè)備精度0.01 mm。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

其具體操作參照GB 6 675. 2—2 014和GB / T6672—20 01標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。在不拉伸的情況下將被測(cè)試塑料袋沿接縫裁開(kāi)，在每張薄膜上取任意10 0mm×100 mm面積的部分。

實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)部分。第一部分以玩具中常用的聚乙烯材質(zhì)塑料薄膜為例，設(shè)定溫度為23℃，重復(fù)10次實(shí)驗(yàn)，分析其數(shù)值變化。第二部分以5℃為梯度，分析溫度變化為0℃～45℃時(shí)，聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯材質(zhì)的三種薄膜的厚度變化。

2 結(jié)果和分析

2.1 不確定度來(lái)源

不確定度主要指的是由于檢驗(yàn)誤差的存在，對(duì)要測(cè)量值不能準(zhǔn)確肯定的程度，也表示對(duì)結(jié)果的信賴程度。不確定度值越高，代表結(jié)果準(zhǔn)確度越高，信賴程度越大，反之，不確定度值越低，代表結(jié)果準(zhǔn)確度越低，信賴程度越小。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該充分考慮各個(gè)檢驗(yàn)因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果不受檢測(cè)方法以外的因素影響，并進(jìn)行足夠的重復(fù)測(cè)量次數(shù)，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。玩具中薄膜厚度的測(cè)試實(shí)驗(yàn)的不確定來(lái)源主要分為A類和B類。其中A類不確定主要是來(lái)自測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性，以平均值的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差作為測(cè)量結(jié)果的不確定度；B類不確定度來(lái)源可來(lái)自校準(zhǔn)（檢定）證書、檢測(cè)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、引用手冊(cè)的參考數(shù)據(jù)、以前測(cè)量的數(shù)據(jù)、相關(guān)材料特性的知識(shí)等[11]。在本實(shí)驗(yàn)中B類不確定度主要來(lái)源于測(cè)量?jī)x器示值誤差和溫度波動(dòng)兩個(gè)方面。

2.2 不確定度分量評(píng)定

2.2.1 測(cè)量結(jié)果重復(fù)性引入的不確定度

該部分的不確定度考察的是在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，多次測(cè)量結(jié)果的一致性。實(shí)驗(yàn)以玩具中常用的聚乙烯材質(zhì)塑料薄膜為例，在不拉伸的情況下將被測(cè)試塑料袋沿接縫裁開(kāi)，取100 mm×100 mm面積的部分。設(shè)定環(huán)境溫度為23℃，用測(cè)厚儀對(duì)該樣品重復(fù)10次實(shí)驗(yàn)，得到如表1所示的數(shù)據(jù)，Xi是每次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的薄膜厚度， 是10次實(shí)驗(yàn)的平均值，n為總實(shí)驗(yàn)次數(shù)，u A （x）為測(cè)量不確定度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在用測(cè)厚儀對(duì)聚乙烯材質(zhì)的塑料薄膜進(jìn)行厚度檢驗(yàn)時(shí)，測(cè)量結(jié)果變化不大，10次檢測(cè)的最大值是0.041 mm，最小值是0.040 mm，平均值是0.0405mm。說(shuō)明該測(cè)厚儀的穩(wěn)定性較好，經(jīng)計(jì)算，不確定度uA （x）為0.000159 mm。

2.2.2 測(cè)量?jī)x器示值誤差引起的不確定度

玩具中薄膜厚度的檢測(cè)所用到的最主要的設(shè)備就是測(cè)厚儀和電子數(shù)顯卡尺等量具，其中電子數(shù)顯卡尺等量具主要用來(lái)量取薄膜的尺寸，對(duì)最終薄膜厚度的測(cè)量結(jié)果影響不大，可以忽略，所以這里由測(cè)量?jī)x器誤差引起的不確定度主要考慮測(cè)厚儀。測(cè)厚儀最大允許誤差引入的不確定度，我們由設(shè)備精度B 1和包含因子k根據(jù)公式U =B 1/k 求得，設(shè)備精度為0.001mm，k =2（對(duì)應(yīng)約95%的置信概率），得到U =0.0005。

2.2.3 溫度波動(dòng)帶來(lái)的不確定度

玩具中薄膜厚度的快速檢測(cè)所面臨的最大問(wèn)題就是檢測(cè)環(huán)境的溫度不恒定，其引起的測(cè)量結(jié)果的變化不容忽視。

現(xiàn)以5℃為梯度，分析溫度變化為0℃～45℃時(shí)，三種玩具包裝中常用薄膜的厚度變化，見(jiàn)表2。d為不同測(cè)試溫度下的薄膜厚度，B 2為厚度變化極差值，樣品1～3對(duì)應(yīng)高中低三種薄膜厚度的樣品。結(jié)果顯示，不同的材質(zhì)對(duì)測(cè)量結(jié)果影響不大。當(dāng)溫度波動(dòng)范圍在0℃到45℃之間時(shí)，三種材質(zhì)的玩具薄膜的厚度變化均小于等于0.004 mm。U = /k 求得，k =2（對(duì)應(yīng)約95%的置信概率），得到U =0.0017。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成合成

不確定度由各分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成，因?yàn)楦鞑淮_定度分量相互獨(dú)立，故不用考慮分量之間的相關(guān)性，因此玩具快速檢測(cè)中薄膜厚度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下：

2.4 擴(kuò)展不確定度

在一般的檢驗(yàn)檢測(cè)任務(wù)中，通常按照95%的包含概率向客戶報(bào)告拓展不確定度。因此取k =2（對(duì)應(yīng)約95%的置信概率），得到拓展不確定度如下：

3 結(jié) 論

玩具的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)可以提高檢測(cè)效率，節(jié)省抽樣成本，利于開(kāi)展快速鑒別工作，加強(qiáng)抽樣的針對(duì)性。但是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于受現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)間和場(chǎng)地的限制，所有檢測(cè)樣品無(wú)法經(jīng)過(guò)特定溫度的預(yù)處理調(diào)節(jié)。針對(duì)受溫度影響最大的玩具中薄膜厚度檢測(cè)項(xiàng)目，對(duì)其不確定度進(jìn)行評(píng)定，綜合考慮由重復(fù)性帶來(lái)的A類不確定度和由設(shè)備精度和溫度波動(dòng)帶來(lái)的B類不確定度。經(jīng)計(jì)算，玩具中常見(jiàn)薄膜的不確定度，得到其拓展不確定度為0.004mm。該結(jié)論為玩具的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)提供了依據(jù)，為監(jiān)督抽查過(guò)程中的抽樣提供了技術(shù)支持。該研究可以推動(dòng)兒童和學(xué)生用品的安全守護(hù)行動(dòng)，也能完善兒童玩具的標(biāo)準(zhǔn)體系，配套服務(wù)相關(guān)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可以顯著提高抽樣的針對(duì)性，重拳打擊市場(chǎng)上銷售不合格的兒童玩具的商家。

參考文獻(xiàn)

[1]張碧蓮，張植敏，許冰容.我國(guó)玩具產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)思考[J].玩具世界，2022（5）：14-18.

[2]肖建芳，宋子珺，李衛(wèi).我國(guó)玩具產(chǎn)品行業(yè)與質(zhì)量安全狀況分析[J].質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化，2017（9）：50-53.

[3]楊俊華.玩具安全檢測(cè)中的問(wèn)題及對(duì)策探討[J].科技與企業(yè)，2016（10）：52.

[4]喬楓.兒童玩具產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)分析.標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2020（12）：167-170，179.

[5]全國(guó)玩具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).玩具安全 第2部分：機(jī)械與物理性能： GB 6675.2—2014[S].2014.

[6]黃國(guó)忠，高金鳳，王琰.兒童玩具機(jī)械物理性能傷害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2014（9）：57-61.

[7]李嘯.我國(guó)兒童玩具質(zhì)量安全政府監(jiān)管研究[D].北京：中國(guó)社會(huì)科學(xué)院，2013.

[8]山東質(zhì)量檢驗(yàn)協(xié)會(huì).玩具現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)規(guī)程：T/SDAQI 066—2021[S].2021.

[9]謝靜，葉明立，王銳蘭，等.2019-2020年歐美召回我國(guó)玩具質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)分析[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2021（15）：208-213.

[10]全國(guó)塑料制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).塑料薄膜和薄片厚度測(cè)定 機(jī)械測(cè)量法：GB/T 6672—2001[S].2001.

[11]張惠軍，李曉平，劉毅，等.測(cè)量不確定度的評(píng)定及應(yīng)用[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2007，3（6）：130-133.

作者簡(jiǎn)介

王迪迪，碩士，工程師，研究方向?yàn)橄M(fèi)品安全檢測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

（責(zé)任編輯：袁文靜）