酒用陶瓷瓶吸水率測定方法的研究

林子吉，袁 楠，陳柏潤，刁 波，何 霜

（1.國家酒類包裝產(chǎn)品質(zhì)量檢驗中心（四川），四川瀘州646000 ；2.瀘州市市場檢驗檢測中心，四川瀘州 646000；3.四川國檢檢測有限責(zé)任公司，四川瀘州 646000）

陶瓷試樣吸附的水的質(zhì)量與干燥試樣的質(zhì)量之比為該試樣的吸水率，以百分數(shù)表示。吸水率是衡量陶瓷制品質(zhì)量的重要物理性能指標之一，該指標是評價陶瓷產(chǎn)品的燒成程度、原料組成、原料配比、成型工藝的重要參數(shù)。陶瓷產(chǎn)品的機械強度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等與吸水率有密切關(guān)系[1]。自從陶瓷瓶用于白酒包裝以來，市面上關(guān)于“酒瓶漏酒”現(xiàn)象時有報道，因而陶瓷酒瓶吸水率指標得到重視?！熬破柯┚啤爆F(xiàn)象在排除了陶瓷瓶個體存在的細微裂縫缺陷外，多數(shù)是因陶瓷瓶的吸水率偏大造成。若吸水率偏大，當酒存放時間越長，損失也會越多。因此，酒企和酒瓶生產(chǎn)企業(yè)對吸水率指標都極其重視。在QB/T 4254—2011 標準中，規(guī)定陶瓷酒瓶吸水率小于1.0%，但很多企業(yè)制定了更嚴格的質(zhì)控標準，要求吸水率小于0.5%甚至更低。在GB/T 3299—2011 標準中，規(guī)定了陶瓷吸水率的兩種測定方法：煮沸法、真空法。但這兩種方法在測試過程中有許多因素影響測試結(jié)果數(shù)據(jù)的準確性，如樣品質(zhì)量、樣品形狀、稱量動作、揩布水分飽和度等，并且吸水率越小的樣品其影響越大。因此，在實際生產(chǎn)中，如何更準確地測量陶瓷酒瓶的吸水率顯得尤為重要。

本研究首先討論了陶瓷試樣質(zhì)量、形狀，以及吸水試樣稱重前處理方式等因素對吸水率測定數(shù)值準確性的影響。同時選取同一批次的陶瓷酒瓶，通過對酒瓶在破壞與不破壞、磨釉與不磨秞，以及不同模擬液、不同試驗時間進行吸水率測定，以確定陶瓷酒瓶吸水率在生產(chǎn)過程中最準確的測定方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

陶瓷瓶：從陶瓷瓶生產(chǎn)廠家采購且未曾使用過的同一批次樣品。在實驗中，為減小實驗誤差，使用超純水快速沖洗瓶子表面浮物。

儀器設(shè)備：陶瓷吸水率測定儀（TXY 型），湘潭湘儀公司；電子天平（CPA225D），德國賽多利斯公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9123A），上海一恒科技公司；超純水系統(tǒng)（Milli-Q），美國密理博公司；高低溫濕熱交變試驗箱（GDW/JB-150），無錫南亞公司。

試劑：95%乙醇，成都市科隆化學(xué)品有限公司；本實驗未采用成品酒進行試驗，而是使用與酒主要成分相似的模擬液進行試驗，模擬液為52%vol 乙醇溶液（體積分數(shù)）：現(xiàn)場配制；超純水：自制。

1.2 試驗方法

1.2.1 破壞性試驗

取施釉瓶和素坯瓶各20 個并將瓶底取出，將其中10 個施釉瓶底的釉層和10 個素坯瓶底的表層磨去，并將試樣上的磨料和磨耗物沖洗干凈備用。然后將所有試樣置入儀器中，按照GB/T 3299—2011中真空法測定試樣的吸水率值。

1.2.2 非破壞性試驗

取施釉瓶和素坯瓶各10 個并分為兩組，每組分別選取其中5 個盛裝超純水，另5 個盛裝52%vol乙醇溶液進行試驗。

在采用此方法測定試樣吸水率值時，需先將試樣快速清洗除去表層浮物后置入鼓風(fēng)干燥箱中烘干至恒重，再將瓶中注滿液體、密封后置入高低溫濕熱交變試驗箱中至規(guī)定試驗時間后倒出液體，將瓶子倒置，直至靜止30 s 無液體滴出為止，后再對瓶子進行稱重。

在本試驗中，為研究液體盛裝時間對吸水率的影響，取上釉瓶24 個并分為兩組，其中12 個盛裝超純水，另12 個盛裝52%vol 乙醇溶液，試驗時間分別為1 d、3 d、5 d、10 d、20 d、30 d。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同影響因素對測定數(shù)值準確性的研究

2.1.1 試樣質(zhì)量對吸水率值的影響

采用與生產(chǎn)酒瓶相同的原料和燒制工藝，將試驗樣品制成圓片狀。圓片厚度為4 mm，直徑分別為20 mm、30 mm和40 mm的3組樣品，質(zhì)量分別約為2.7 g、5.9 g 和10.5 g，樣品組編號分別為1、2、3。每組樣品各10 個，分別測試吸水率，所得數(shù)據(jù)見表1。

表1 不同質(zhì)量樣品的吸水率 (%)

在本文中，通過引入變異系數(shù)（CV 值）來表征測試數(shù)量的離散性，它是標準差與平均值的比。圖1 所示為不同質(zhì)量樣品吸水率與CV 值關(guān)系圖。從圖1 可看出，對于吸水率一定的試樣，試樣質(zhì)量越大，吸水率數(shù)值離散性越小，測量數(shù)值越準確。而當試樣質(zhì)量越小，受到擦拭試樣表面附著水、稱量過程中吸附水分蒸發(fā)等環(huán)節(jié)的影響越大，測量數(shù)值準確性變差。

2.1.2 試樣形狀對吸水率值的影響

通過對實驗室近年來大量的陶瓷樣品吸水率檢測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，當樣品質(zhì)量相同時，若其形狀不同，則表面積就不同，而表面積越大，吸水率則越大。因此，對于同一組測試樣品，要保證形狀基本相同，力求總表面積接近，以減小因同組試樣間表面積各異而造成的吸水率測試數(shù)值的離散程度，從而提高測試數(shù)值的準確性。

2.1.3 吸水試樣稱重前處理方式對吸水率值的影響

在GB/T 3299—2011 中提到“用已吸水飽和的布揩去試樣表面的附著水”，但確定揩布是否已達到飽和狀態(tài)不好掌握。通過大量實驗室檢測經(jīng)驗來看，選用純棉毛巾效果最為理想，因為純棉織品吸水性好，水在其中的滯留性好，飽和度相對易于掌握。為便于操作，建議選用200 mm×200 mm 方巾為宜。同時，為降低在稱量過程中因水分蒸發(fā)帶來的影響，需要做到快速稱量，迅速讀數(shù)，以提高測量結(jié)果的準確性。

2.2 不同測試條件下的對比試驗研究

2.2.1 釉層對吸水率值的影響

本試驗通過磨秞與不磨秞的對比試驗來考察釉層對吸水率值的影響程度，其試驗結(jié)果見表2。為探究能否省去繁瑣的磨秞制樣工序，以及減少磨秞對吸水率值的影響，直接采用經(jīng)成瓷溫度煅燒的同一批次素坯瓶進行測試，試驗結(jié)果見表3?？梢?，對于同一批次生產(chǎn)出的施釉瓶和素坯瓶，其經(jīng)打磨處理后測試出的吸水率數(shù)值僅相差0.008%，說明用該方法測定吸水率只與成瓷工藝有關(guān)，與酒瓶是否施釉關(guān)系不大。同時也可以看出，雖然素坯瓶在成瓷過程中其表面會形成致密?；瘜?，從而使吸水率降低，但相對于人為增加一層釉層，其吸水率降低效果仍不夠理想。因此，在陶瓷酒瓶生產(chǎn)過程中，對其內(nèi)、外部采用施釉工序，一方面是為了酒瓶美觀，另一方面也是為了降低酒瓶“漏酒”風(fēng)險。

2.2.2 試劑對吸水率值的影響

本試驗分別選取超純水、52%vol 乙醇溶液作為模擬液，試驗時間為10 d，研究其對施釉瓶和素坯瓶吸水率值的影響，試驗結(jié)果見表4。從試驗結(jié)果可以看出，當分別以超純水和52%vol 乙醇溶液為模擬試驗液時，由于二者表面張力的差異，最終表現(xiàn)為盛裝52%vol乙醇溶液的樣品比盛裝超純水的樣品測得的吸水率值大。因此，在實際生產(chǎn)過程中，為更真實地掌握酒瓶的吸水率值情況，建議選用與酒瓶實際盛裝酒度數(shù)最接近的乙醇溶液作為模擬液進行測試。

2.2.3 時間對吸水率值的影響

表2 施釉瓶磨秞、不磨秞吸水率測試結(jié)果

表3 素坯瓶打磨、不打磨吸水率測試結(jié)果

表4 不同浸泡試劑吸水率測試結(jié)果

本試驗在盛裝試劑相同的條件下，設(shè)定盛裝時間為1 d、3 d、5 d、10 d、20 d、30 d，以研究時間對吸水率影響的變化趨勢，試驗結(jié)果見圖2。從圖2 可以看出，陶瓷酒瓶的吸水率值隨盛裝時間的延長而不斷增大并最終趨于穩(wěn)定。在5 d 以后，吸水率值變化已很小，因此在實際生產(chǎn)過程中，以5 d為測試時間考慮。

3 結(jié)論

陶瓷酒瓶用于包裝酒后，多數(shù)情況下會長時間存放。為防止發(fā)生“漏酒”現(xiàn)象，酒類生產(chǎn)企業(yè)除了加大對驗收貨的管控，也將吸水率納入重要監(jiān)控指標。然而越來越多的酒企及酒瓶生產(chǎn)企業(yè)認為，現(xiàn)有測試吸水率的方法標準更適用于考量酒瓶的燒制工藝情況。實際上多數(shù)陶瓷酒瓶在生產(chǎn)過程中都有施釉工藝程序，施釉工藝除為了起美化作用，更重要的是為了降低“漏酒”風(fēng)險。此時若依照標準測試，需將釉層磨掉，這與酒瓶實際使用環(huán)境完全不符，不能真實反映酒瓶實際情況。因此，通過本文研究，建議在實際生產(chǎn)過程中，直接選用合格成品、不破壞、不磨釉，盛裝與實際包裝酒度接近的乙醇溶液進行測試。該測試方法可以幫助酒瓶生產(chǎn)企業(yè)同時掌握燒制工藝和施釉工藝情況，對于企業(yè)控制生產(chǎn)工藝具有更重要的參考價值。