紫砂陶器的透气性测量方法与流程

本发明涉及一种紫砂陶器的透气性测量方法。

背景技术：

紫砂壶是紫砂陶器的代表产品，因艺术性与实用性皆可卓尔不凡而成为中华陶瓷文化的瑰宝。紫砂壶等紫砂陶器首要的特征是透气性。在国家标准中(gb/t10816-2008)，“透气性能好”被规定为紫砂陶器的基本属性；然而，该标准并没有给出透气性检测的标准或方法。也因为紫砂陶器的透气性无法测量，造成了市场的认知困惑，严重阻碍了紫砂产业的发展。

材料的透气性测量，现行解决方案的核心思想是“压差法”。成套设备名称为“气体透过率测量仪”，其原理是：在试片一侧施加一定压力的气体,另一侧抽真空,使试验气体在试片中扩散并徐徐透过；于是真空侧压力增加,压力与时间呈直线变化,用所得直线的斜率通过演算式计算气体透过系数和气体透过量。

压差法是一种通用方案，在其精度范围内，无法测量紫砂陶器的透气性。实际上，紫砂壶的透气性原理与普通材料的透气性原理截然不同。紫砂壶的透气性，体现在它的泡茶性能，而非空气的穿透性。因此，需要一种全新的技术方案来解决紫砂陶器的透气性无法测量的问题。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种紫砂陶器的透气性测量方法，解决了紫砂陶器的透气性无法测量的传统难题。

技术方案：本发明所述的紫砂陶器的透气性测量方法，

步骤1，浸泡或浸煮紫砂器1，使紫砂器1的器壁充分吸水；

步骤2，将紫砂器1的开口与管2密封连接、并在紫砂器1与管2组成的系统内注满水；

步骤3，将紫砂器1和管2组成的系统与恒温热源3接触，等待整体进入热力学平衡状态；

步骤4，记录管2中的水的回流速度。

实施上述技术方案，需要明确以下技术细节，否则可能造成测量不准确甚至测量失败：

1.紫砂器1在水中浸泡或浸煮，旨在确保其充分吸水、确保步骤4中观察到的回流不是由于紫砂器1器壁吸水所致。浸泡或浸煮的时间因紫砂器1材质的不同而不同，建议浸煮3至24小时。

2.紫砂器1的开口与管2的套接为密封套接，套接部位不能漏气漏水，可以使用密封垫等手段实现；如果紫砂器1还有其它开口，应密封之。良好密封，是测量成败的关键因素之一。需要说明的是，如果紫砂器1自身有裂隙渗漏，也会导致不能准确测量。紫砂器1与管2的套接，可以是在紫砂器制作时即安装的。

3.紫砂器1与管2组成的系统内注满水后，系统内不能有气泡。紫砂器1、管2、恒温热源3组成的系统进入热力学平衡状态以后，紫砂器1中的水温不宜接近沸点，以避免产生大量气泡。气泡会影响测量准确性。

4.紫砂器1和管2构成的系统与恒温热源3的接触是直接接触或间接接触，热传递可以实现即可。这三者构成的系统进入热力学平衡以后，所有部件(包括紫砂器1、管、密封器件、水等)的体积和温度维持相对恒定(即热膨胀效应可忽略)。此时，管中的水匀速回流向紫砂器1内，水匀速回流证明水分子穿越了紫砂器器壁并在器表扩散到了空气中。需要说明的是，水与管2之间的粘滞系数大会造成流速涨落。此外，在测试过程中，测试环境的空气温度、湿度、气压以及气流可调节，以测量在不同环境下的管2内水的回流速度。

相比“压差法”，测量紫砂的透气性，本方法效果直接和明显。

有益效果：本发明解决了紫砂陶器的透气性无法测量的传统难题；测量精度高，原则上，只要有透气性，就能精确测量，无下限限制；测量成本极低，不涉及高压、无操作危险性、没有任何污染和废弃物产生。

附图说明

图1是一种紫砂矿料及其所制成的紫砂壶、紫砂瓶；

图2是该紫砂样品的内部结构和表面结构；

图3是本发明的紫砂透气性测试的工作原理示意图

图4是在相同温度不同湿度下测得的回流速度表。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明作进一步详述，以下实例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1：天然紫砂“龙血砂”所制紫砂瓶的透气性测量

龙血砂是一种褐色紫砂矿物，条痕红褐色，显微镜下易见葡萄状赤铁矿颗粒，其矿物标本如图1a所示。以该矿物为原料、以传统全手工紫砂壶制作工艺制作的紫砂壶和紫砂瓶，如图1b和图1c所示，质地细腻、表面玻化弱。图2a-b分别给出了该矿物制品的内部结构和表面结构，图中左下角的白色比例尺长度为50um；可见，内部气孔丰富、表面气孔开口密度高(气孔为图中黑色区域，“o”示意了两个粗气孔)。气孔直径大都在2.5um左右，粗的可达20um左右。为了在最大程度上保证实验样品即紫砂瓶的全同性，同一批次制作了四个紫砂瓶。紫砂瓶烧成温度为1180℃，此温度为充分烧结温度。紫砂瓶容量为194ml。

对紫砂瓶的透气性测量步骤如下：

步骤1，紫砂瓶在热水中浸煮24小时，以确保其器壁充分吸水；

步骤2，在紫砂瓶内注满80摄氏度的水，将紫砂瓶与带刻度的玻璃管密封套接，密封方式为使用密封套圈，此时紫砂瓶与玻璃管内自动满水且无气泡残留；

步骤3，将紫砂瓶和玻璃管构成的系统与恒温热源接触，恒温热源设置为100摄氏度；

步骤4，由于步骤2和3中的两个温度值是事先测试确定的一组平衡态温度值，紫砂瓶、玻璃管、恒温热源组成的系统很快进入了热力学平衡状态；在平衡态，玻璃管中的水匀速回流，人工读取了回流速度v(即单位时间内流向紫砂瓶内的水的体积)；

步骤5，计算紫砂瓶的透气性，单位时间内从紫砂瓶器壁透出的水的量等于前述回流速度v。

测量前，紫砂瓶全部经历了渗漏检测和裂隙检测，在确保无瑕疵以后，开始了本测量。紫砂瓶在热水中浸煮了24小时，是为了确保其充分吸水，确保实验中观察到的回流不是由于瓶体吸水所致。紫砂瓶的开口与玻璃管的套接为密封套接，套接密封良好。此紫砂瓶没有其它开口，故无需密封其它开口。紫砂瓶内注入的是80摄氏度的水、恒温热源设置为100摄氏度，热平衡以后，紫砂瓶内温度维持在80摄氏度左右(不同的紫砂瓶有轻微差异)、不会产生气泡。热平衡以后，紫砂瓶、玻璃管、密封圈等的体积不再变化，即热膨胀效应可忽略。玻璃管中的水匀速回流，水匀速回流证明水分子能够从紫砂瓶内壁沿着气孔穿过并到达外壁，从而间接证明紫砂透气是以蒸发为驱动力、毛细气孔持续向外泵水的过程——这是“压差法”难以测量紫砂的透气性原因所在，也是本方法效果明显直接的原因所在。本实施实例中，所有测试过程中使用的水均为蒸馏水。测测试环境的空气温度、湿度、气压以及气流可调节，以测量在不同环境下的管2内水的回流速度。

实验人员在相同的室内温度21～22℃和湿度61～62％下独立测量了回流速度。每人测量了50组数据，结果参考图4中的a部分和b部分所示，回流速度v分别为1.07±0.22ul/s、1.13±0.31ul/s。

为了进一步排他性地验证回流是紫砂的透气性造成的，相应做了三组对照实验：

1)把紫砂器1更换为玻璃瓶，再无回流现象；

2)设置风源在紫砂瓶一侧，并对紫砂瓶以持续或者瞬时吹风，伴随而来的是回流的瞬时加快；

3)升高系统温度或降低环境湿度，回流加快；参考图4中的c部分，给出了湿度为55％±1％的环境下的测量结果，回流速度为1.85±0.28ul/s。

特别的，本发明中的紫砂陶器的透气性测量方法不仅适用于天然紫砂、人工配制或合成的紫砂以及类紫砂材料，还适用于不以紫砂命名但具有类似紫砂透气性的材料。