沾染典型污漬的針織衫滾筒洗滌參數優化

湯立洋，王宗乾，李長龍，唐文彬，高春年

(安徽工程大學 紡織服裝學院，安徽 蕪湖241000)

?

沾染典型污漬的針織衫滾筒洗滌參數優化

湯立洋，王宗乾，李長龍，唐文彬，高春年

(安徽工程大學 紡織服裝學院，安徽 蕪湖241000)

摘要：滾筒洗衣機洗滌針織衫較易導致織物縮水與形變，影響其服用性能，故有必要研究并優化適合針織衫的滾筒洗滌工序及參數.制備了沾染輕、中、重3個水平的炭黑、泥漬兩種污漬的針織衫布樣，以此為研究對象，通過優化浸泡、轉停比、洗滌溫度、洗滌時間等洗滌工序與參數，綜合污漬去污率、織物縮水率、皺變、緯斜等性能指標，得到了優化后的洗滌工序與參數如下：動態浸泡5 min后，在轉停比為15∶10、轉速為500 r/min、水位為4、溫度為40 ℃的條件下洗滌35 min，隨后漂脫2次，漂脫轉停比為15∶10、漂洗轉速為40 r/min、漂洗水位為6，最后在脫水轉速為700 r/min的條件下脫水5 min.在該優化工藝下，炭黑污漬的去污率較未優化時提高了18%~20%，泥漬的去污率提高了20%~22%.同時，該工藝有利于保護織物的尺寸穩定性能，針織衫的縮水率、布面皺變、緯斜程度均有不同程度減輕.

關鍵詞：洗滌；去污率；尺寸穩定性；針織衫

洗滌是服用織物必不可少的環節，正確的洗滌方式和合理的洗滌參數可以更好地去除織物表面的污漬.隨著生活水平的提高與生活節奏的加快，人們越來越多地選擇洗衣機洗滌這一方便快捷的方式.然而，織物污漬種類繁多，其中以低反射率污漬最難去除，如泥漬、炭黑污漬、機油污漬等，這就對機洗織物的去污能力提出了高要求，同時也要考慮到對織物外觀的保護.

顧浩等[1]對棉針織內衣易去污整理工藝進行了探討，認為對棉針織內衣進行功能化整理，可使內衣在不改變穿著舒適性與透氣性的前提下，對人體分泌的汗漬、油漬有較好的防沾污性能，而且在正常洗滌過程中能夠將污漬輕易洗除，從而提高了產品的服用性能.本研究采用滾筒洗衣機洗滌沾染典型污漬的針織衫，綜合去污率、織物縮水率、皺變、緯斜等性能，對洗滌程序進行優化，達到了較好的洗滌效果.

1實驗

1.1　織物規格、洗滌劑和藥品

針織衫(市售，定量147 GSM，氣流紡紗，4.7 tex全棉白色針織布)；藍月亮洗衣液(市售濃縮型)；阿拉伯膠粉、烷基聚氧乙烯醚、炭黑粉、Fe3O4、乙醇等，均為分析純.

1.2　實驗儀器

滾筒洗衣機(DG-F75366BCX，合肥惠而浦，實驗用洗衣機的參數調試界面開放，所有參數均可調)，軋車(P-A0)，精密pH計(PHS-3C)，Datacolor測色配色儀，白度儀(LB-48B)，電子天平(SL-U).

1.3　污漬布的制備

1.3.1炭黑污漬布

配制體積分數分別為6%，12%和18%的乙醇水溶液，向每升乙醇水溶液中加入0.5 g的阿拉伯膠粉及3 g的烷基聚氧乙烯醚，攪拌至充分溶解后，向每升體積分數為6%的乙醇水溶液中加入1 g炭黑粉，向每升體積分數為12%的乙醇水溶液加入2 g炭黑粉，向每升體積分數為18%的乙醇水溶液加入3 g炭黑粉，持續攪拌一段時間，使炭黑粉均勻分散，制成炭黑污液[2].

將1件針織衫分別浸入調制成的不同濃度的炭黑污液中，浸漬30 min后，經軋車二浸二軋處理，自然晾干，用密封袋包裝封存.將污漬沾染的針織衫裁剪成10 cm×10 cm的試樣布，用密封袋包裝封存備用.

1.3.2泥漬布

配制1 g/L，3 g/L和5 g/L的黏土水溶液，向每升黏土水溶液中加入1 g的Fe3O4，攪拌充分后，使溶質均勻分散，制成黏土污液[3].

將1件針織衫分別浸入調制成的不同濃度的黏土污液中，浸漬30 min后，經軋車二浸二軋處理，自然晾干，用密封袋包裝封存.將污漬沾染的針織衫裁剪成10 cm×10 cm的試樣布，用密封袋包裝封存備用.

1.4　優化前洗滌工藝參數

洗衣機的固定洗滌參數見表1，洗衣機參數調試界面開放，所有參數均可調，在洗滌過程中洗滌參數不可調.

1.5　測試方法

1.5.1去污率測試

將針織衫和污漬布對折兩次，用Datacolor測色配色儀測試針織衫和污漬布洗滌前后的顏色三刺激值R，做好記錄.一塊污漬布樣取3點測試，取平均值.去污率計算公式[4]如下：

式中:Rw為污漬布洗凈后的反射率，Rs為污漬布洗凈前的反射率，Ro為原布的反射率.

1.5.2縮水率測試

參考GB/T 8628—2013 《紡織品 測定尺寸變化的試驗中織物試樣和服裝的準備、標記及測量》[5]進行測量.

1.5.3緯斜測試

參考GB/T 14801—2009 《機織物與針織物緯斜和弓緯試驗方法》[6]進行測量.

1.5.4皺變評價

參考FZ/T 01054.6—1999 《織物風格試驗方法 平整度試驗方法》[7]，在D65光源工作臺記錄試樣外觀出現的褶皺數.將褶皺數換算成每平方米褶皺數，對織物進行評級.以每平方米織物外觀出現的褶皺數進行評價，大于10處褶皺，評為1級；5~10處褶皺，評為2級；3~5處褶皺，評為3級；1~3處褶皺，評為4級；沒有褶皺，評為5級.

1.5.5pH值測試

參考GB/T 9724—2007 《化學試劑pH值測定通則》[8]，取洗滌脫水程序排水樣3杯(100 mL)，測試水樣pH值并記錄.

表2　污漬布反射率Tab.2　The stain cloth reflectivity　%

2結果與討論

2.1　標準污布性能

制備的污漬布用Datacolor測色配色儀測試，反射率見表2.

2.2　優化前織物的洗滌性能

按照1.4的洗滌工藝，將兩種污漬布縫制在針織衫上進行洗滌，洗滌劑用量均為20 g，按照1.5所示方法進行各項性能測試，結果見表3.

表3　優化前針織衫的洗滌性能Tab.3　Washing performance of sweaters before optimization

由表3可知，炭黑污漬和泥漬在滾筒洗衣機中洗滌，污漬均較難去除；隨著污漬沾染程度的增加，去污率逐漸降低，故需優化.同時，針織衫的外觀穩定性受到了很大的影響，縮水率較大，皺變為1級，布面每平方米褶皺數大于10處,緯斜嚴重.

2.3　洗滌參數優化分析

2.3.1浸泡程序的優化

浸泡程序固定參數：浸泡水位為3,浸泡轉停比為15∶10,浸泡洗滌轉速為40 r/min，浸泡運行時間為5 min,浸泡循環次數為1.比較在原有洗滌程序上增加浸泡程序和無浸泡程序洗滌后的去污率，實驗數據見圖1.

圖1　浸泡對去污率的影響Fig.1　The effects of soaking for decontamination rate

由圖1可知，增加了浸泡程序，兩種污漬的3種不同程度沾染布的去污率都增大了.在浸泡過程中，針織衫產生了更好的潤濕作用.織物潤濕主要與織物和液體的表面臨界張力有關,表面活性劑可以顯著降低水的表面張力，織物就容易被潤濕.織物纖維表面潤濕后，洗滌劑繼續潤濕并滲透到纖維的毛細管中，使纖維膨脹.同時，表面活性劑又能夠滲透至水的污垢之間，使污垢顆粒碎裂，容易脫離服裝[9].增加浸泡時間后對3種不同程度的炭黑污漬布洗滌，去污率增加了1.5%~2.2%，對3種不同程度的泥漬布洗滌，去污率增加了1.6%~3.3%.由于浸泡時間短，炭黑污漬和泥漬針織衫在洗滌后，較原設定參數的外觀尺寸穩定性沒有發生明顯變化，排水pH值也沒有明顯變化.

2.3.2洗滌和漂洗轉停比的優化

在優化浸泡程序后，兩種污漬的去污率都有提高但不顯著.然后，進行優化洗滌和漂洗轉停比實驗,將轉停比分別設置為15∶10和20∶8，在兩種不同的轉停比下污漬的去污率見圖2.

圖2　轉停比為15∶10和20∶8時對去污率的影響Fig.2　Washing turn stop ratio of 15∶10 and 20∶8 for decontamination rate

由圖2可知，當轉停比分別為15∶10和20∶8時，3種不同程度污漬的去污率都在增加且優于原設定參數.同時，轉停比為15∶10時去污率優于轉停比為20∶8時，去污效果較好.

織物在洗衣機中洗滌會受到洗衣機帶來的機械力而不停地做翻轉運動.轉停比不僅改變了織物做翻滾運動的時間，還影響著水流的速度.當轉停比為15∶10時，洗滌和漂洗過程中轉和停的時間相差不大，有利于織物的潤濕，也使洗滌劑有更多的時間作用在污漬上.在洗滌過程中，當轉停比為15∶10時去污率最優.在增加浸泡后，轉停比為15∶10時對3種不同程度的炭黑污漬布洗滌，去污率增加了3.1%~5.2%;對3種不同程度的泥漬布洗滌，去污率增加了4.1%~5.8%.

當轉停比為15∶10時，炭黑污漬和泥漬針織衫在洗滌過程中受力均勻，織物布面的皺變、縮水率、緯斜和排水pH值沒有發生明顯的優化.

2.3.3洗滌時間的優化

分別設定洗滌時間為25 min，35 min和45 min，優化浸泡，設轉停比為15∶10，不同洗滌時間的去污率見圖3.

圖3　不同洗滌時間對去污率的影響Fig.3　The influence of different washing time for decontamination rate

由圖3可知，當洗滌時間由25 min增加到35 min時，3種不同程度的兩種污漬的去污率都明顯增加.洗滌時間增加，洗滌劑在水中溶解并有充分的時間發生作用，洗滌劑發生作用的成分越多，去污率就越高.其次，洗滌時間越長，織物在洗衣機中將會接受更長時間的機械力作用，可以使像泥漬、炭黑污漬這種頑固污漬從基質上脫落.當洗滌時間從35 min增加到45 min時，去污率的增加不明顯.由于去污能力達到了一個臨界值，這時洗滌時間就不是影響去污率的主要因素了，所以盲目增加洗滌時間反而會影響織物的外觀性能.在優化浸泡和轉停比為15∶10后，洗滌時間35 min對3種不同程度炭黑污漬布洗滌的去污率較原設定參數增加了7.8%~10.8%，對3種不同程度泥漬布洗滌的去污率較原設定參數增加了8.8%~11.1%.

對于絕大多數污漬來說，洗滌時間越長，去污率就會越高.但是，洗滌時間越長，織物所受溫度與機械力作用的時間也越長，會損傷織物的物理機械性能，使織物的彈性模量下降，受力易皺且不易恢復.但洗滌時間過短，不僅不能滿足織物的去污要求，而且織物受力變形后沒有足夠時間回復或重疊的織物沒有時間松散，那么在脫水離心力的作用下將形成無法回復的折痕[10].當洗滌時間為35 min時，炭黑污漬和泥漬針織衫的皺變由原設定參數1級優化為2級，縮水率和緯斜較原設定參數都有減少，針織衫的外觀穩定性得到了優化，排水pH值下降了10%，降低了對環境的污染.

2.3.4洗滌溫度的優化

分別設定洗滌溫度為30 ℃，40 ℃和50 ℃，優化浸泡，設轉停比為15∶10，洗滌35 min，不同洗滌溫度的污漬去污率見圖4.

圖4　不同洗滌溫度對去污率的影響Fig.4　The influence of different washing temperature on the decontamination rate

由圖4可知，當洗滌溫度從30 ℃增加到40 ℃時，炭黑污漬和泥漬3種不同程度的污漬去污率有明顯的增加.隨著洗滌溫度從40 ℃增加到50 ℃，污漬布的去污率也增加，但相對于40 ℃時去污率有所降低.由于溫度的升高，物質的熱運動加快，反應速度提高，洗滌劑也加快溶解，污漬與基質的結合也受到了影響，促進了表面活性劑對污漬去除的作用.同時，洗滌溫度的升高也使水分子產生了熱運動，增加了局部流速，流速的增加更易去除泥漬和炭黑污漬這種固體污漬.當溫度達到50 ℃時，去污率出現了下降，這是由于洗滌溫度過高時，洗滌劑中的表面活性劑和助劑能夠充分溶解，去除污漬的能力較好，但隨著洗滌時間的延長，可能導致之前被洗掉的污漬又重新沾染到織物上.在優化浸泡、轉停比為15∶10和洗滌35 min后，洗滌溫度為40 ℃時對3種不同程度的炭黑污漬布洗滌的去污率較原設定參數增加了18%~20%，對3種不同程度的泥漬布洗滌的去污率較原設定參數增加了20%~22%.

當溫度達到一定值時，去污率變化不明顯，此時溫度將會對織物的外觀性能產生負面影響[11].對于棉這樣的天然纖維織物，溫度升高會加劇分子的熱運動，加劇水分子與無定形區分子鏈的結合速度，使纖維膨脹、發軟甚至失去彈性，宏觀表現為織物的彈性模量及屈服力降低，稍有外力作用即會變形[12].當洗滌溫度為40 ℃時，炭黑污漬和泥漬針織衫的水洗尺寸的穩定性達到穩定，皺變為2級，縮水率下降了20%，緯斜下降了33%，針織衫外觀尺寸的穩定性得到優化，排水pH值下降了10%，對環境的污染降低.

3結論

(1) 沾染典型污漬的針織衫滾筒洗滌參數優化后，動態浸泡5 min，在轉停比為15∶10、轉速為500 r/min、水位為4、溫度為40 ℃的條件下洗滌35 min，隨后漂脫2次，設漂脫轉停比為15∶10、漂洗轉速為40 r/min、漂洗水位為6，最后脫水1次，在脫水轉速為700 r/min的條件下脫水5 min.以優化后的洗滌參數對3種不同程度的炭黑污漬布洗滌，去污率提高了18%~20%；對3種不同程度的泥漬布洗滌，去污率提高了20%~22%.

(2)針織衫外觀尺寸的穩定性和殘留洗滌劑量隨著洗滌參數的優化而優化，炭黑污漬和泥漬針織衫的水洗尺寸穩定性達到穩定，皺變為2級，縮水率下降了20%，緯斜下降了33%，針織衫外觀尺寸的穩定性得到了優化，排水pH值下降了10%，對環境的污染降低.

參考文獻：

[1]顧浩,彭文浩.棉針織內衣易去污整理工藝探討[J].針織工業,2001(6):55-56.

[2]王贏,王平,王強,等.炭黑油污布的制備及洗滌性能評價[J].印染助劑,2012,29(12):45-48.

[3]杜志平,劉曉英,史東.黏土污布的制備及其去污性能研究[J].日用化學工業,2001(6):46-47.

[4]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 4288—2008家用和類似用途電動洗衣機[S].北京:中國標準出版社，2008.

[5]全國紡織品標準化技術委員會.GB/T 8628—2013紡織品測定尺寸變化的試驗中織物試樣和服裝的準備、標記及測量[S].北京：中國標準出版社，2013.

[6]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 14801—2009機織物與針織物緯斜和弓緯試驗方法[S].北京：中國標準出版社,2009.

[7]中華人民共和國紡織工業部.FZ/T 01054.6—1999織物風格試驗方法 平整度試驗方法[S].北京：中國標準出版社，1999.

[8]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB/T 9724—2007化學試劑pH值測定通則[S].北京：中國標準出版社，2007.

[9]董博文,吳敏.織物機洗洗凈性能的研究[J].科技信息,2008(3):98-100.

[10]袁建榮,孫菲菲,丁雪梅.家庭滾筒洗滌下機織物起皺機理及其影響因素[J].家電科技,2013(8):64-67.

[11]李國.影響洗衣機洗滌的各種因素[J].家用電器，2001(2):35.

[12]袁建榮,李兆君,吳雄英,等.家庭滾筒洗衣機洗滌溫度對機織物外觀平整性的影響[J].紡織學報,2014,35(7)：74-78.

通信作者：李長龍(1968-),男,副教授,主要研究方向為新型紡織材料與技術開發.E-mail:autslcl6802@126.com.

作者簡介：湯立洋(1990-)，男，安徽合肥人，碩士研究生，研究方向為生態紡織化學.

收稿日期：2015-10-08

中圖分類號：TS187

文獻標志碼：A

文章編號：1674-330X(2015)04-0017-05