JJF(石化) 071-2023 热封仪校准规范

中华 人民 共和 国工 业和 信息 化部 石油和化工计量技术规范

JJF(石化)071—2023

热封仪校准规范

Calibration Specification for Heat Seal Testers

2023-07-28发布 2023-09-01实施

中华 人民 共和 国工 业和 信息 化部 发布

Calibration Specification for

Heat Seal Testers

归口 单位：中国石油和化学工业联合会

主要起草单位：上海市质量监督检验技术研究院

参加起草单位：济南兰光机电技术有限公司广州标际包装设备有限公司

本规范委托全国石油和化工行业计量技术委员会负责解释

本规范主要起草人：

朱佳奇(上海市质量监督检验技术研究院) 金路(上海市质量监督检验技术研究院) 陶笑昱(上海市质量监督检验技术研究院) 张佳仁(上海市质量监督检验技术研究院)

王鹏(上海市质量监督检验技术研究院) 参加起草人：

郝文静(济南兰光机电技术有限公司) 邵德花(广州标际包装设备有限公司)

目录

引言 (Ⅱ)

1 范围 (1)

2 引用文件 (1)

3 术语 (1)

4 概述 (2)

5 计量特性 (2)

6 校准条件 (3)

6.1 环境条件 (3)

6.2 测量标准及其他设备 (3)

7 校准项目和校准方法 (3)

7.1 校准项目 (3)

7.2 校准方法 (4)

7.3 数据处理 (5)

8 校准结果 (6)

8.1 校准记录 (6)

8.2 校准证书 (6)

8.3 不确定度 (7)

9 复校时间间隔 (7)

附录A 热封仪校准原始记录参考格式 (8)

附录B 热封仪校准证书/报告内页参考格式 (10)

附录C 热封仪温度示值误差测量结果不确定度评定示例 (12)

附录D 热封仪计时误差测量结果不确定度评定示例 (15)

I

引言

本规范依据JJF 1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、 JJF 1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》、JJF 1001—2011《通用计量术语及定义》等基础性系列规范进行编制。

本规范为首次发布。

Ⅱ

1 范围

本规范适用于基于电加热原理，温度控制范围为室温～300℃,结构为上、下热封头式单点或梯度热封试验仪和热板封口机的校准。

2 引用文件

本规范引用了下列文件：

JJF 1071—2010 国家计量校准规范编写规则

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。

3 术语

下列术语和定义适用于本规范。

3.1 热封 heat sealing

利用外界条件(电加热、高频电压、超声波等)使塑料薄膜的封口部位变成黏流状态，并施加压力后，使上下两层薄膜彼此融合为一体，冷却后能保持一定的强度。

3.2 热封试验仪 heat sealing tester

采用热压封口法测定塑料薄膜基材、软包装复合膜、涂布纸及其他热封复合膜的热封温度、热封时间等参数的设备。

注：又称热封仪、包装热封测试仪。

3.3 热板封口机 hot plate sealing machine

采用对包装材料进行上、下热封头施压、加热的方式来封闭包装容器的机械设备。

3.4 单点热封试验仪 single point heat seal tester

一般为连续式上、下封头结构，上、下封头一次只能设置一种温度或只有上封头可设置温度，下封头为室温状态。

注：采用热压封口法来测定塑料薄膜基材、软包装复合膜、涂布纸及其他热封复合膜的热封温度、热封时间等参数。

3.5 梯度热封试验仪 gradient heat seal tester

上、下封头由多块独立热封头组成，每块热封板能够独立控温，可同时设定多个温度点。

注：采用热压封口法来测定塑料薄膜基材、软包装复合膜、涂布纸及其他热封复合膜，在一 定热封速度下或不同热封温度下的热封参数。

3.6 温度示值误差 temperature indication error

被检设备稳定状态下，显示温度平均值与工作区域中心处实际温度平均值的差值。

3.7 温度波动度 temperature fluctuation

被检设备稳定状态下，在规定的时间间隔内工作区域上任意一点温度随时间的变

1

JJF (石化)071—2023

化量。

3.8 温度均匀度 temperature uniformity

被检设备稳定状态下，工作区域上在规定的时间间隔内任意两点温度之间的最大差值的算术平均值。

4 概述

热封仪一般包括单点、梯度热封仪。热封仪是对软包装材料在相应设定温度、压力、时间下进行热封试验的仪器。热封仪的构造可分为空气驱动系统、热封装置、温度调节系统、时间调节系统等4部分。热板封口机主要由压力调节器、加热金属板、温度控制系统等部分组成。两者主要基于热压封合法，通过上、下热封头加热封口处材料， 使软包装材料达到黏流状态后加压使之粘封。图1为单点热封仪热封头结构示意图，图 2为梯度热封仪热封头结构示意图。

2

图 1 单点热封仪热封头结构示意图

1 — 上封头;2 — 下封头;3 — 加热板

3

图 2 梯度热封仪热封头结构示意图

5 计量特性

具体计量特性见表1。

表 1 热封仪计量特性一览表

参数

项目

测量范围

技术要求

温度

温度示值误差

(0～300)℃

±2.0℃

温度均匀度

3.0℃

温度波动度

±1.0℃

时间

计时误差

(0～999)s

±0.5 s

注：以上技术指标不是用于合格性判定，仅供参考。

6 校准条件

6.1 环境条件

温度：(15～35)℃。

相对湿度：不大于85%。

气压：(80～106)kPa。

校准环境无明显机械振动和强电磁干扰;校准过程中应避免强烈辐射和对流对校准装置和被检热封仪的干扰;应无强烈振动及腐蚀性气体存在，环境温度避免剧烈波动。

6.2 测量标准及其他设备

测量标准及其他设备见表2。

表 2 校准项目和测量标准

序号

设备名称

分辨力

温度测量装置

0.1℃

测量扩展不确定度不大于被检设备最大允许误差的1/3

时间测量装置

0.1 s

MPE:±0.5 s/d

注：温度测量装置为一体式温度计或温度传感器配电测设备。

7 校准项目和校准方法

7.1 校准项目

7.1.1 外观检查

a) 被检热封仪上应标有型号规格、制造厂(或商标)和出厂编号，标识清晰;

b) 被检热封仪上(或说明书上)应有热封温度、时间范围;

c) 被检热封仪外观应无锈蚀、变形、热封面无脱落、划痕等缺陷;

d) 按键功能完好，指示屏显示正常，无叠字、乱码、缺笔画等可见缺损。

7.1.2 温度校准

温度校准项目包括温度示值误差、温度均匀度、温度波动度。

7.1.3 时间校准

时间校准项目为计时误差。

7.2 校准方法

7.2.1 外观目测观察。

7.2.2 温度测试点的布置

温度校准时，应对热封仪上、下封头分别进行测量，温度传感器的结构示意图见图3。

a) 对于单点热封仪，温度传感器分别均匀布置于热封仪上、下热封头加热板工作面上，且每个加热板工作面上布置点不少于3点，分别位于距热封头加热板左端1/10 处 ( A/A')、 热封头加热板中心处 ( O/O′)、 距热封头加热板右端1/10处 ( B/B'), 测量点布置示意见图4,热封头较长时可适当增加布点。

b) 对于梯度热封仪，温度传感器布置于热封仪各个上、下热封头中心处 ( A/A'、 B/B'、O/O'……), 测量点布置示意见图5。

图 3 温度传感器的结构示意图

1—温度传感器;2—绝热材料

A' O' B'

图 4 单点热封仪测量点布置示意图

1 — 上封头;2 — 下封头;A/A’、0/O′、B/B′— 温度传感器

4

O'

图5 梯度热封仪测量点布置示意图

1—上封头;2—下封头;A/A′、B/B'、O/O'、C/C′、D/D′—温度传感器

7.2.3 温度校准

热封仪的校准温度点一般应包含常用温度点以及热封仪使用范围的上限值。按 7.2.2规定布置温度传感器，将设备设定至校准温度，开启运行，待设备达到稳定状态后，分别记录热封仪的显示值和各温度实测值，记录间隔2 min, 记录时间不少于 10 min, 上、下热封头共记录12组数据。

温度稳定时间可按说明书为依据，说明书没有给出的， 一般按以下原则执行：温度达到设定值，20 min 后可以开始记录数据，如仍未稳定，至多延长至30 min。

7.2.4 时间校准

将热封仪设定时间点为60 s 或仪器时间适用范围上限，触发被校设备热封合动作， 同时开始计时，在热封仪结束工作时完成计时，重复测量3次。

7.3 数据处理

7.3.1 温度示值误差

a) 单点热封仪按公式(1)计算温度示值误差△T。

△T=Ta 一T。一△T。 (1)

式中：

△T—— 温度示值误差， ℃;

Ta——热封仪显示温度的平均值，℃;

T。——温度测量装置在中心点测量的平均值，℃;

△T。———温度测量装置在校准温度点的修正值， ℃。

b) 梯度热封仪按公式(2)计算温度示值误差△T;。

△T;= T; 一T。一△T。 (2)

△T;—— 第 i 个热封头的温度示值误差，℃,i=1,2,3……;

T;—— 热封仪第i 个热封头显示温度的平均值， ℃;

T。——温度测量装置在第i 个热封头测量的平均值， ℃。

△T。——温度测量装置在校准温度点的修正值， ℃。

5

7.3.2 温度均匀度

实测最高温度与最低温度之差的算术平均值。按公式(3)计算温度均匀度△T。 (梯度热封仪不涉及此项)。

6

(3)

△T———温度均匀度，℃;

Timax——温度测量装置在各测量点第i 组测得的最高温度，℃,i=1,2,3……;

Ti min——温度测量装置在各测量点第i 组测得的最低温度，℃。

7.3.3 温度波动度

a) 单点热封仪的温度波动度为实测最高温度与最低温度之差的一半，冠以“士” 号，取全部变化量的最大值作为温度波动度的校准结果，见公式(4)。

△T=±max[(T;max-T;m:n)]/2 (4)

△T—— 温度波动度， ℃;

T;max——温度测量装置在各测量点j 次测得的最高温度，℃,j=1,2,3……;

T;min——温度测量装置在各测量点j 次测得的最低温度，℃。

b) 梯度热封仪的温度波动度为实测单个热封头温度最大值与最小值之差的一半冠以“士”号见公式(5)。

△T₄=±[(T;max-T;min)]/2 (5)

△T—— 第 l 个热封头温度波动度，℃,l=1,2,3……;

T;max——温度测量装置在第l 个热封头j 次测得的最高温度，℃,j=1,2,3……;

T;min——温度测量装置在第l 个热封头j 次测得的最低温度，℃。

7.3.4 计时误差

计时误差按公式(6)计算。

△t=t;—ts (6)

△t——热封仪的计时误差，s;

t;—— 热封仪的时间显示值， s;

tg——时间测量装置3次读数的平均值， s。

8 校准结果

8.1 校准记录

校准记录应详尽记录测量数据和计算结果。推荐的校准记录格式见附录 A。

8.2 校准证书

经校准的热封仪应出具校准证书。校准结果应在校准证书上反映。校准证书包括的信息应符合JJF 1071—2010中5. 12的要求，推荐的校准证书(内页)格式参见附录B。

8.3 不确定度

校准证书应给出各校准项目测量结果的扩展不确定度，评定示例见附录 C、 附录D。

9 复校时间间隔

由于复校时间间隔的长短是由热封仪的使用频率、使用环境、热封仪本身质量等诸因素所决定，因此用户可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔，建议不超过1年。

7

附录A

热封仪校准原始记录参考格式

基本信息

委托单位

原始记录号

校准证书号

仪器名称

规格型号

设备编号

制造厂商

环境温度

℃

相对湿度

%

标准器

名称

编号

证书号

有效期

不确定度或准确度等级或最大允许误差

校准依据

校准地点

校准日期年 月日

校准结果：

校准前检查：外观

□标有型号规格、制造厂(或商标)和出厂编号，标识清晰。

□热封仪上(或说明书上)有热封温度、时间范围。

□外观无锈蚀、变形、热封面无脱落、划痕等缺陷。

□按键功能完好，指示屏显示正常，无叠字、乱码、缺笔画等可见缺损。

一、传感器布点示意图：

A B o C D - — 上封头 A′B'O′C′D' ——下封头

二、温度数据记录及处理：

上封头温度设定值：

下封头温度设定值：

次数

被校热封仪温度显示值/℃

各位置实测温度值/℃

A

B

O

……

上封头

8

平均值

修正值

——

实际值

最大值

—--

最小值

温度波动度/℃

温度示值误差/℃

温度均匀度/℃

A'

B'

O′

下封头

----

三、时间数据记录及处理：

显示值/s

实测时间值/s

计时误差：

温度示值误差扩展不确定度：U= ℃(k=2) 计时误差扩展不确定度：U= s(k=2)

备注

9

附录B

热封仪校准证书/报告内页参考格式

校准结果(单点热封仪)

证书编号：

校准项目

校准结果

计时误差/s

温度示值误差扩展不确定度：U= ℃(k=2) 计时误差扩展不确定度：U= s(k=2)

10

校准结果(梯度热封仪)

上封头各位置

C

D

下封头各位置

C'′

D′

…

C′

温度示值误差扩展不确定度：U= ℃(k=2) 计时误差扩展不确定度：U= s(k=2)

11

附录C

热封仪温度示值误差测量结果不确定度评定示例

C.1 概述

以温度显示分辨力为0.1℃的单点热封仪为例，温度测量装置由温度传感器和温度巡回检测仪组成，该套设备有温度修正值。温度示值误差是指被检热封仪温度显示值与工作区域中心点实测值之差。以下以校准温度点为120℃时为例分析温度示值误差测量不确定度。

C.2 测量模型

温度示值误差测量模型见公式 (C.1)。

△T=Ta-T。 一△T。 (C.1) 式中：

△T—— 温度示值误差，℃;

Ta—— 被检设备温度显示值，℃;

T。——温度测量装置的读数，℃;

△T。——温度测量装置的修正值(指整套修正值),℃。

C.3 方差与灵敏系数

公式 ( C.1) 中 Td、T。和 △T。相互独立，因而可得：

故：

u。=√ u²(Ta )+u²(T。 )+u²(△T。) (C.2)

C.4 不确定度来源及分析

公式( C.2) 中，输入量 Ta 的不确定度来源主要由热封仪温度仪表的读数重复性引入的不确定度分量和热封仪温度仪表的显示分辨力引入的不确定度分量组成;输入量 T。的不确定度来源主要由温度测量装置的测量重复性引入的不确定度分量和显示分辨力引入的不确定度分量组成;输入量△T。的不确定度来源主要来自温度测量装置的修正值引入的不确定度分量。

C.4.1 温度测量装置的测量重复性引入的不确定度分量u1

温度测量装置对热封仪做10次独立重复测量，记为 T。1,T。2,…,T。10, 平均值记为T。, 其测量观测值如表C.1 所示。

表C.1 温度测量装置重复测量的读数值

i(次数)

T。:/℃

121.3

121.2

120.8

120.6

121.1

120.5

120.7

121.4

120.1

根据公式 (C.3):

12

(C.3)

计算得出实验标准偏差s(T。)=0.41℃, 则由6次测量取平均值引入的不确定度分量u₁=s(T。)/√6=0.17℃。

C.4.2 温度测量装置的显示分辨力引入的不确定度分量u₂

温度测量装置的温度显示分辨力为0. 1℃,半宽a=0.05℃, 服从均匀分布，则由温度测量装置的显示分辨力引入的不确定度分量：

u₂=0.05℃/√3≈0.03℃

C.4.3 温度测量装置的修正值引入的不确定度分量u₃

温度测量装置的修正值的扩展不确定度为0.6℃,k=2, 则由温度测量装置的修正值引入的不确定度分量u₃ =U/k=0.6℃/2=0.3℃。

C.4.4 热封仪温度仪表的读数重复性引入的不确定度分量u4

对热封仪做10次独立重复试验，从热封仪温度仪表读取10次显示值，记为 Ta, Ta2,Ta3, …, Ta10, 平均值记为Ta, 其测量观测值如表C.2 所示。

表 C.2 热封仪温度仪表重复测量的读数值

T.;/℃

120.0

120.2

根据公式 (C.4):

(C.4)

计算得出实验标准偏差s(Ta)=0.07℃, 则由6次测量取平均值引入的不确定度分量u₄=s(Ta)/√6=0.03℃。

C.4.5 热封仪温度仪表的显示分辨力引入的不确定度分量u₅

热封仪温度仪表的显示分辨力为0. 1℃,半宽a=0.05℃, 服从均匀分布，则由热封仪温度仪表的显示分辨力引入的不确定度分量u₅ =0.05℃/ √ 3≈0.03℃。

C.5 不确定度分量汇总

不确定度分量汇总见表C.3。

表 C.3 不确定度分量表

不确定度分量

不确定度来源

不确定度分量的值/℃

U1

温度测量装置的测量重复性

0.17

u2

温度测量装置的显示分辨力

0.03(略去)

U3

温度测量装置的修正值

0.3

13

表C.3 (续)

U4

热封仪温度仪表的读数重复性

0.03

u5

热封仪温度仪表的显示分辨力

即，u(Ta)=u4、u(T。 )=u₁、u(△T。)=u3。

C.6 合成标准不确定度

输入量间彼此独立不相关，且灵敏系数绝对值都为1,所以合成标准不确定度可按公式 ( C.5) 得到：

uc=√u²(Ta)+u²(T。)+u²(△T。)=0.35℃ (C.5)

C.7 扩展不确定度

扩展不确定度U=ku, 取包含因子k=2, 则热封仪温度示值误差测量结果的扩展不确定度：

U=kuc=2uc=0.7℃(k=2) (C.6)

14

附录D

热封仪计时误差测量结果不确定度评定示例

D.1 概述

以时间显示分辨力为0.1 s 的单点热封仪为例，用计时器作为时间测量装置进行校准，分析、计算校准温度点为60 s 时的计时示值误差测量不确定度。

D.2 测量模型

计时示值误差测量模型见公式 (D.1):

△t= t; 一ts (D.1) 式中：

△t——热封仪计时误差， s;

t; ——热封仪时间显示值， s;

ts——时间测量装置的读数，s。

D.3 方差与灵敏系数

公式 ( D.1) 中 t; 和 ts 相互独立，因而可得：

uc=√u²(t;)+u²(ts) (D.2)

D.4 不确定度来源及分析

公式( D.2) 中，输入量t; 的不确定度来源主要由时间测量装置的测量重复性引入的不确定度分量、读数分辨力引入的不确定度分量以及时间测量装置量值溯源引入的不确定度分量组成;ts 的不确定度来源主要由热封仪计时的测量重复性引入的不确定度分量和读数分辨力引入的不确定度分量组成。

D.4.1 时间测量装置的测量重复性引入的不确定度分量 u1

时间测量装置在60 s 时间校准点重复测量10次，根据贝塞尔公式 ( D.3), 求出测量的实验标准偏差s:

(D.3)

在实际测量中对被测量进行3次重复测量，则由3次独立重复测量引入的不确定度分量u₁=s /√3=0 .06 s。

D.4.2 时间测量装置的显示分辨力引入的不确定度分量u₂

时间测量装置的读数分辨力为0.1 s, 半宽a=0.05 s, 服从均匀分布，则由时间测量装置的显示分辨力引入的不确定度分量u₂= 0.05 s/ √3≈0.03 s。

15

D.4.3 时间测量装置量值溯源引入的不确定度分量u₃

根据时间测量装置的溯源证书，其测量扩展不确定度为U=0.06s(k=2), 则由时间测量装置量值溯源引入的不确定度分量 u₃=0.06 s/2=0.03 s。

D.4.4 热封仪计时的测量重复性引入的不确定度分量u4

u4=s/√3=0.00 s

D.4.5 热封仪计时的显示分辨力引入的不确定度分量u5

时间测量装置的显示分辨力为0.1s, 半宽a=0.05s, 服从均匀分布，则由热封仪

计时的显示分辨力引入的不确定度分量 us=0.05 s/√3≈0.03s。

D.5 不确定度分量汇总

不确定度分量汇总见表D.1。

表D.1 不确定度分量表

不确定度分量的值/s

时间测量装置的测量重复性引入的不确定度

0.06

时间测量装置的读数分辨力引入的不确定度

0.03(忽略)

时间测量装置的量值溯源引入的不确定度

u4

热封仪计时的测量重复性引入的不确定度

0.00(忽略)

U5

热封仪计时的显示分辨力引入的不确定度

即，u(t;)=us、u(ts)=√u²+u³。

D.6 合成标准不确定度

输入量间彼此独立不相关，且灵敏系数绝对值都为1,所以合成标准不确定度可按公式 ( D.4) 得到：

uc= √u²(t;)+u²(ts)=0.1s (D.4)

D.7 扩展不确定度

扩展不确定度 U=kuc, 取包含因子k=2, 则热封仪计时误差测量结果的不确定度：

U=kuc=2uc=0.2 s(k=2) (D.5)

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