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引言

標準中檢測方法的合理性是檢測數(shù)據(jù)重復性與再現(xiàn)性的基礎。隨著我國經(jīng)濟社會步入新常態(tài)，國際貿(mào)易的日趨頻繁，全國上萬家第三方檢測機構的出現(xiàn)，檢測數(shù)據(jù)的一致性顯得尤為重要。本文針對“筆套空氣流量”安全項目，對比相關國內(nèi)外檢測標準，以及CNAS 實驗室內(nèi)與實驗室間的實際檢測過程中遇到的問題展開闡述，以期標準中檢測方法更加精準科學。

1.筆套安全項目的概述

1.1 背景

全世界每年的用筆量數(shù)以百億計，發(fā)達國家相關標準ISO 11540:2014、BS 7272-1-2008、BS 7272-2-2008+A1-2014、JIS S 6060：1996 已經(jīng)明確制定了相關筆套安全要求，兒童誤吞這些不符合要求的筆套會產(chǎn)生卡住喉管導致窒息的危險，如圖1 所示。

1.2 “筆套空氣流量“要求

GB 21027—2020《學生用品的安全通用要求》中4.8.3 要求：“在室溫下最大壓差為1.33kPa 時，流經(jīng)筆套的空氣流量應至少為8L/min。”

圖1 吞咽筆套后導致窒息危險的示意圖

1.3 筆套空氣流量檢測原理

將被測筆套完全插入適當直徑的彈性軟管內(nèi)，空氣流經(jīng)軟管時，在兩個方向分別測量壓差。如圖2 所示。

圖2 筆套空氣流量試驗裝置示意圖

2.檢測能力驗證情況

根據(jù)官方網(wǎng)站查詢，“檢測能力驗證項目”中2020年確認筆套空氣流量的項目確實沒有開展，據(jù)了解此項目的能力驗證還未曾開展。

3.實驗室內(nèi)檢測數(shù)據(jù)研究

按照GB 21027—2020 中規(guī)定的“F.2 設備”的“F.2.6” 彈性軟管要求，選擇內(nèi)徑為被測筆套最寬處外接圓直徑的80%～85%、壁厚為（0.75±0.25）mm、邵氏硬度A55（±10）的軟管，進行CNAS 實驗室內(nèi)檢測數(shù)據(jù)研究如下。

3.1 耗材選擇(彈性軟管)

3.1.1 彈性軟管直徑的選擇

GB 21027—2020 標準要求的彈性軟管：管內(nèi)直徑為被測筆套最大外接圓直徑80%～85%，固定壁厚和邵氏硬度，以兩個極端值80%和85%進行試驗。舉例：一個被測筆套外徑為Ф15.00mm,按照管內(nèi)直徑為被測筆套外接圓直徑的80%，則彈性軟管內(nèi)徑計算所得為Ф12mm，在現(xiàn)實中彈性管內(nèi)徑就會選擇Ф12 規(guī)格；按照管內(nèi)直徑為被測筆套外接圓直徑的85%，則彈性管內(nèi)徑計算所得為Ф12.75mm，在現(xiàn)實中彈性軟管內(nèi)徑可以選擇Ф12.5 規(guī)格。

相同的CNAS 實驗室環(huán)境，同一人員，同一臺筆帽通氣量測試儀，同樣筆套外徑Ф15mm 試樣，均在標準范圍內(nèi)選取Ф12.0 和Ф12.5 內(nèi)徑彈性軟管檢測空氣流量檢測結果見表1。兩種內(nèi)徑彈性軟管檢測數(shù)據(jù)顯示最大差值為3.8 L/min，約為16.0%。

本項測試中，如果結合一下實驗室的不確定度計算，從圖3 可以看出，筆套空氣流量的不確定度主要來源于“數(shù)值修約”“儀器顯示數(shù)值”和“其他因素”等三個方面。

通過計算，表1 兩組數(shù)據(jù)的平均值分別為23.6L/min，27.1L/min。

1、數(shù)值修約不確定度

因測試結果精確至0.1L/min，數(shù)值修約的相對不確定度：

圖3 筆套空氣流量分析魚刺圖

表1 不同內(nèi)徑彈性軟管檢測結果

2、儀器顯示數(shù)值

儀器精度相對不確定度：

設備的相對不確定度：

3、其他因素

單次測量標準偏差分別為：

平均值的標準偏差分別為：

4、合成標準不確定度

分量類別來源相對不確定度1 相對不確定度2 urel(off)數(shù)值修約0.12%0.11%urel (L)數(shù)值讀取0.4%0.4%urel (X)各種因素1.10%0.83%

取置信率95%，包含因子k=2，2 次測試的不確定度分別為U1rel=2.4%，k=2；以及U2rel=1.9%，k=2。本測試樣，使用Ф12 的彈性軟管測試真值在（22.5～23.7）L/min， 使用Ф12.5 的彈性軟管測試真值在（26.2～27.2）L/min，兩者結果相差可達20.9%。

3.1.2 彈性軟管壁厚選擇

相同的CNAS 實驗室環(huán)境，相同的檢測人員，相同的筆帽通氣量測試儀，彈性軟管內(nèi)徑同為Ф12mm，同一個筆套外徑Ф15.00mm 的試樣，彈性軟管邵氏硬度同為A65，而彈性軟管厚度分別為0.75mm 與0.95mm 的對比檢測空氣流量的結果見表2。兩者檢測數(shù)據(jù)顯示最大差值為1.4 L/min，約為6.3%。

3.1.3 彈性軟管硬度選擇

相同的CNAS 實驗室環(huán)境，相同的檢測人員，相同的筆帽通氣量測試儀，彈性軟管內(nèi)徑同為Ф11mm，同一筆套外徑Ф13.74mm 的試樣，彈性軟管邵氏硬度為A45 與邵氏硬度為A65 的對比檢測空氣流量結果見表3。兩者檢測數(shù)據(jù)顯示最大差值為1.7 L/min ，約為10.8%。

3.2 實驗室間數(shù)據(jù)比對

選擇在全國權威的第三方檢測機構（曾經(jīng)接收國家監(jiān)督檢驗任務），送樣為同一批次，尺寸規(guī)格一致的樣品2 份，同時發(fā)送2 家通過CNAS 與CMA 認可的第三方檢測機構進行測試，其數(shù)據(jù)最小與最大分別是14.3L/min 和 18.0L/min。實驗室間對比研究檢測數(shù)據(jù)顯示，會產(chǎn)生約26%的誤差。此結果也正在我們實驗室內(nèi)試驗推算的范圍內(nèi)。

表2 不同壁厚彈性軟管檢測結果

表3 不同硬度彈性軟管檢測結果

目前，國內(nèi)還沒有專業(yè)生產(chǎn)筆套空氣流量測試用彈性軟管的專業(yè)廠家，一般都是空氣流量檢測儀設備廠家提供，都是在一些生產(chǎn)日用品的彈性軟管生產(chǎn)廠按照第三方檢測機構的要求而定制的，無論從彈性軟管的硬度、厚度及均勻性、直徑規(guī)格細分是不統(tǒng)一的，導致的后果是，檢測數(shù)據(jù)存在明顯的差異。

4.結論

上述三種不同試驗顯示，彈性軟管在標準要求范圍內(nèi)的直徑、硬度、壁厚允許誤差范圍過大，特別是直徑選擇誤差的影響最大，本次試驗符合標準測試方法情況下直接數(shù)據(jù)檢測差異可達16.0%，結合不確定度計算的話最大可推算到20.0%。彈性軟管是筆套安全檢測項目中很關鍵的耗材，但是目前還沒有需要經(jīng)過校準或檢定的要求。實驗室使用的時候，均是基于進料驗收時對硬度、內(nèi)徑、厚度的確認，在標準范圍合格選用。通過實驗室間的對比測試，試驗結果顯示，檢測樣品真值與檢測值之間最大差值可達37.7%。兩類實驗客觀事實存在，應該引起足夠重視。假設一個企業(yè)生產(chǎn)的筆套，引用本次試驗中的不確定度Urel=2.4%，k=2，因軟管選擇的不同，按照測得值可能具有20.9%的檢測差異，那么這樣的情況下，空氣流量的測得值接近偏下值時（接近8L/min）的筆套極易引起誤判，將本身不合格的筆套誤判為合格的筆套，如被兒童誤吞食的話，將會發(fā)生怎樣的嚴重后果？

針對“彈性軟管直徑的選擇”，從檢測方法的合理性與不同檢測機構的數(shù)據(jù)再現(xiàn)性兩點出發(fā)，強烈建議縮小彈性軟管內(nèi)徑允許誤差的范圍，嚴格采用標準中測量被測筆套最大外接圓直徑的80%；同時取值后軟管規(guī)格選用精度在±0.1mm 內(nèi)，這樣才能有效地減少人為的彈性軟管選擇上的誤差，避免因為彈性軟管選擇差異而導致的檢測結果不同，對兒童的安全更負責，合適的情況下應及時修訂相關標準。

針對“彈性軟管壁厚選擇”，結合當前彈性軟管的制造工藝水平，應該將標準壁厚修訂到（0.75±0.1）mm，以提高檢測數(shù)據(jù)的精度。

針對“彈性軟管硬度選擇”，結合當前彈性軟管的制造工藝水平，應該將標準的硬度修訂到邵氏硬度A（55～65），以提高檢測數(shù)據(jù)的準確性。

為積極響應中國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展十四五規(guī)劃的“高質(zhì)量規(guī)劃引領高質(zhì)量發(fā)展”精神，謹以此文，供相關標準化與兒童安全風險工作者引起足夠的重視，努力從標準質(zhì)量提升做出一些應有的貢獻，保障兒童安全健康成長。