2025年纸板市场情况分析：平滑度测定仪(别克法)的研究与应用

  随着包装行业的不断发展，纸板作为一种重要的包装材料，其市场需求持续增长。纸板的平滑度是衡量其表面质量的关键指标之一，直接影响印刷性能和书写体验。2025年，纸板行业对平滑度测定技术的需求日益增加，特别是在高精度测量和校准方面。本文通过对纸和纸板平滑度测定仪(别克法)的研究，探讨其工作原理、主要结构特性以及对试验结果的影响，并针对校准难点进行不确定度评定，为纸板行业的质量控制提供科学依据。

  一、纸板平滑度测定仪的工作原理

  《2025-2030年全球及中国纸板行业市场现状调研及发展前景分析报告》平滑度测定仪(别克法)是一种广泛应用于纸和纸板表面平滑度检测的仪器。其工作原理基于空气泄入法，通过测量真空度在规定范围内变化所需的时间来评估纸板的平滑度。具体而言，在特定的接触状态和规定的压力下，将纸板放在玻璃量砧上，产生半真空，从而吸入空气并使空气通过接触表面。测量真空度在规定范围内变化所需的时间，以秒表示。这种方法能够有效评估纸板表面的凹凸程度和平整性，为纸板的印刷性能和书写体验提供重要参考。

  二、纸板平滑度测定仪的主要结构特性

  (一)试样加压机构

  纸板市场情况分析提到试样加压机构的作用是为试验样品提供特定的接触压力，确保试验过程中样品不受外界干扰。由于真空容器处于半真空状态，仪器周边的大气压大于真空容器内的压力。如果试样加压机构产生的接触压力偏小，空气会通过压头泄入真空容器，导致计时点压力提前到达，从而影响试验结果的准确性。

  (二)真空压力测量系统

  真空压力测量系统是平滑度测定仪的重要组成部分，负责在平滑度试验和仪器校准时实时提供真空容器的真实压力。该系统采用高精度的压力传感器和微电脑自动控制，能够实时测量真空容器内的真空压力，并记录规定时间内的压力变化。测量系统的密封性和各计时点真空压力误差必须符合要求，以确保测量结果的可靠性。

  (三)真空容器

  真空容器包括大真空容器和小真空容器，其容积包括到玻璃量砧表面的连接管。根据校准规范JJF(轻工)139-2020，真空容器的体积与进气量结果成正比。在测量大真空容器进气量时，泄入10 mL空气;在测量小真空容器进气量时，泄入1 mL空气。校准过程中，使用蒸馏水和分度吸量管，通过读取分度吸量管获得泄入的空气体积。水的密度与温度关系密切，校准时真空容器的真空压力下降数值固定，因此水的密度越大，达到相同重量的水体积越小。实验表明，在不同温度下校准的进气量结果存在差异，具体数据如表1所示。

  三、纸板平滑度测定仪的测量结果不确定度评定

  (一)进气量的综合校准测量结果不确定度评定

  依据校准规范JJF(轻工)139-2020，真空容器容积误差和进气量的综合校准是纸和纸板平滑度测定仪校准中的难点。本文针对此项目进行测量结果不确定度评定。

  1. 测量方法

  真空容器容积采用测量泄入空气容积的方法进行测量。测量大真空容器进气量时使用分度值为0.2 mL、准确度等级A级的25 mL分度吸量管;测量小真空容器进气量时使用分度值为0.02 mL、准确度等级A级的2 mL分度吸量管。检测环境大气压采用0.01级压力校验仪测量。

  2. 数学模型

  ΔV0=p0piΔVi 式中：ΔV0为标准大气压下泄入空气的体积(mL);ΔVi为检测时环境大气压下的泄入空气的体积(mL);pi为当前检测环境大气压(kPa);p0为标准大气压101.325 kPa。

  3. 方差和灵敏系数

  uc2(ΔV0)=c12u2(pi)+c22u2(ΔVi) 传播系数： c1=∂(pi)∂(ΔV0)=p0ΔVi c2=∂(ΔVi)∂(ΔV0)=p0pi4. 标准不确定度评定

  (1)由标准器示值误差引起的标准不确定度分量

  压力校验仪示值误差引起的标准不确定度分量： u1(pi)=30.0001×110=0.0064 kPa 分度吸量管示值误差引起的标准不确定度分量： 25 mL分度吸量管：u1(ΔVi)=30.05=0.029 mL 2 mL分度吸量管：u1(ΔVi)=30.008=0.005 mL(2)由测量重复性引起的标准不确定度分量

  依据规程，在同一条件下进行10次独立重复测量，得到的试验数据如表2所示。

  根据贝塞尔公式计算，可以得到试件的单次实验标准偏差：大气压：s(pi)=0.0067 kPa 10 mL测量点：s(ΔVi)=0.067 mL 1 mL测量点：s(ΔVi)=0.005 mL 实际测量时，取3次示值的算术平均值作为测量结果，则测量重复性引入的标准不确定度分量分别为：大气压：u2(pi)=3s(pi)=0.0039 kPa 10 mL测量点：u2(ΔVi)=3s(ΔVi)=0.039 mL 1 mL测量点：u2(ΔVi)=3s(ΔVi)=0.003 mL(3)由标准器分辨力引起的标准不确定度分量

  压力校验仪分辨力引起的标准不确定度分量： u3(pi)=230.01=0.0029 kPa 分度吸量管分辨力引起的标准不确定度分量： 25 mL分度吸量管：u3(ΔVi)=230.2=0.058 mL 2 mL分度吸量管：u3(ΔVi)=230.02=0.006 mL 当分辨力引入的不确定度小于测量重复性引入的不确定度时，不考虑分辨力带来的影响。因此，大气压合成标准不确定度为： uc(pi)=u12(pi)+u22(pi)=0.0075 kPa 分度吸量管合成标准不确定度为： 10 mL测量点：uc(ΔVi)=u12(ΔVi)+u32(ΔVi)=0.065 mL 1 mL测量点：uc(ΔVi)=u12(ΔVi)+u32(ΔVi)=0.008 mL(4)合成标准不确定度

  10 mL测量点： uc(ΔV0)=c12uc2(pi)+c22uc2(ΔVi)≈0.065 mL 1 mL测量点： uc(ΔV0)=c12uc2(pi)+c22uc2(ΔVi)≈0.008 mL(5)扩展不确定度

  取包含因子k=2，扩展不确定度为： 10 mL测量点：U=2×uc(ΔV0)≈0.13 mL 1 mL测量点：U=2×uc(ΔV0)≈0.02 mL(二)真空容器容积测量结果不确定度评定

  1. 测量方法

  依据校准规范JJF(轻工)139-2020，采用测量泄入空气容积的方法测量真空容器容积。以泄入10 mL空气测量大真空容器，以泄入1 mL空气测量小真空容器。

  2. 数学模型

  Vx=p1−p2p0ΔV0 式中：Vx为真空容器容积(mL);ΔV0为标准大气压下泄入空气的体积(mL);p1为测量时真空容器开始泄入空气时的真空压力(kPa);p2为测量时真空容器泄入空气终止时的真空压力(kPa);p0为标准大气压101.325 kPa。

  3. 方差和灵敏系数

  uc2(Vx)=c12u2(p1)+c22u2(p2)+c32u2(ΔV0) 传播系数： c1=∂(p1)∂(Vx)=(p1−p2)2p0ΔV0 c2=∂(p2)∂(Vx)=(p1−p2)2p0ΔV0 c3=∂(ΔV0)∂(Vx)=p1−p2p04. 标准不确定度分量的评定

  (1)假设真空压力标准不确定度分量为：

  u(p1)=0.025 kPa u(p2)=0.025 kPa(2)进气量标准不确定度分量

  25 mL分度吸量管测量大真空容器：u(ΔV0)=0.065 mL 2 mL分度吸量管测量小真空容器：u(ΔV0)=0.008 mL(3)合成标准不确定度

  根据校准规范，开始泄入空气时的真空压力p1=50.66 kPa，泄入空气终止时的真空压力p2=48.00 kPa。计算得：大真空容器：uc(Vx)=c12u2(p1)+c22u2(p2)+c32u2(ΔV0)≈5.6 mL 小真空容器：uc(Vx)=c12u2(p1)+c22u2(p2)+c32u2(ΔV0)≈0.60 mL(5)扩展不确定度

  取包含因子k=2，扩展不确定度为：大真空容器：U=2×uc(Vx)=12 mL 小真空容器：U=2×uc(Vx)=1.2 mL四、总结

  平滑度是衡量纸和纸板表面质量的重要指标，直接影响其印刷性能和书写体验。平滑度测定仪(别克法)作为一种广泛应用的测量工具，其准确性和可靠性至关重要。本文通过对平滑度测定仪的工作原理、主要结构特性以及对试验结果的影响进行了深入分析，并针对校准难点进行了不确定度评定。研究结果表明，校准过程中必须严格控制环境温度，确保测量结果的准确性。通过这些研究，为纸板行业的质量控制提供了科学依据，有助于提高纸板产品的市场竞争力。

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