洗衣機凈洗能力檢測用泥漬污染布的制備及性能評價

洗衣機凈洗能力檢測用泥漬污染布的制備及性能評價*

蔣黎朱小雷王強范雪榮

(江南大學生態(tài)紡織教育部重點實驗室，無錫，214122)

摘要：采用炭黑/黏土制備泥漬污染布。分別探討平平加O及六偏磷酸鈉(SHMP)用量對炭黑、黏土分散液穩(wěn)定性的影響；研究泥漬污液的穩(wěn)定性，評價所制備的泥漬污染布的均勻性、貯存穩(wěn)定性及洗滌性能。結(jié)果表明，當平平加O與SHMP質(zhì)量分數(shù)均為1.6%時，炭黑分散液與黏土分散液最穩(wěn)定，泥漬污液靜置8 h后依然穩(wěn)定性良好。所制備的泥漬污染布表面沾污均勻，具有良好的貯存穩(wěn)定性和適當?shù)膬粝葱阅堋?/p>

關鍵詞：洗衣機，凈洗能力，泥漬污染布，炭黑，黏土

中圖分類號：TS107文獻標志碼：A

收稿日期：2014-04-12

作者簡介：蔣黎，男，1988年生，在讀碩士研究生。研究方向為洗衣機凈洗能力檢測用污染布的制備。

凈洗能力是洗滌機械最重要的技術(shù)指標之一[1]。在洗滌機械的凈洗能力檢測中，污染布對測量結(jié)果起著至關重要的作用。我國對洗滌機械凈洗能力的檢測主要采用炭黑油污布、蛋白污染布及皮脂污染布[2]；國際上主要采用IEC組合污染布(由皮脂污染布、炭黑油污布、血漬污染布、可可污染布、紅酒污染布五塊標準污染布組成)[3]。不同種類的污染布用來檢測洗衣機對不同類型污漬的去除能力。

近年來，人們對洗衣機洗滌性能的要求越來越高，洗衣機的開發(fā)也越來越多樣化。探究不同污漬在洗衣機中的洗滌性能，可以為針對污漬特性進行洗滌的新型洗衣機或洗滌程序的開發(fā)提供有效的數(shù)據(jù)支持。在這項研究中，污染布是整個研究的基礎。除已有標準污染布之外，基于人們生活常見污漬的污染布也必不可少。因此，研制新型污染布勢在必行。

泥漬是人們生活中最常見的污漬之一，但是卻沒有針對洗衣機凈洗能力檢測用泥漬污染布制備的相關報道。本研究小組采用炭黑/黏土制備了泥漬污染布，優(yōu)化了制備條件，并評價了其主要性能。

*教育部長江學者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃項目(IRT1135)

通信作者：范雪榮，E-mail:wxfxr@163.com

1試驗

1.1　試驗材料

純棉布[經(jīng)紗(30+30) tex，緯紗50 tex；經(jīng)密338根/(10 cm)，緯密220根/(10 cm)]；炭黑粉(2 500目，上海文華化工顏料有限公司)；無水乙醇(國藥集團化學試劑有限公司)；黏土(施成文化用品廠)；六偏磷酸鈉(SHMP，化學純，國藥集團化學試劑有限公司)；標準洗衣粉IEC B、SPB4及標準負載布(上海法圖商貿(mào)有限公司提供)。

1.2　試驗方法

1.2.1炭黑分散液制備

在乙醇水溶液中加入平平加O，充分攪拌至其完全溶解，再加入一定量的炭黑粉，持續(xù)攪拌一段時間。將攪拌好的炭黑分散液用FA25型高速攪拌機(上海弗魯克流體機械制造有限公司)于10 000 r/min高速攪拌10 min，使炭黑分散均勻，制得炭黑分散液。

1.2.2黏土分散液制備

稱取適量黏土于一定量的去離子水中，沸煮30 min。將用去離子水溶解好的SHMP溶液滴加至黏土分散液中，用S-212型攪拌機(上海申順生物科技有限公司)于1 000 r/min攪拌15 min，制得黏土分散液。

1.2.3泥漬污液制備

將一定量的炭黑分散液滴加至黏土分散液中，用S-212型攪拌機于1 000 r/min攪拌15 min，制得泥漬污液。

1.2.4泥漬污染布制備

將純棉布用熨斗熨平后于軋槽中浸漬泥漬污液數(shù)秒，經(jīng)臺式軋車軋壓(0.2 MPa)后于60 ℃烘干，制得泥漬污染布。

1.2.5污染布洗滌性能試驗

按照GB/T 4288—2008標準要求，將自制泥漬污染布縫制在標準負載布指定位置，按規(guī)定順序?qū)⒇撦d布依次放入Wascator FOM 71CLS型參比機(瑞典伊萊克斯公司)，進行污染布洗滌性能試驗。

1.3　測試方法

1.3.1炭黑及黏土分散液穩(wěn)定性測試

將炭黑分散液稀釋后于4 000 r/min條件下離心15 min，于540 nm處[4]分別測量其離心前后的吸光度；將黏土分散液稀釋后于4 000 r/min條件下離心5 min，于540 nm處分別測量其離心前后的吸光度。按照式(1)計算比吸光度R：

(1)

式中：A1——離心前吸光度；

A2——離心后吸光度。

R值越接近于100%，污液越穩(wěn)定。

1.3.2泥漬污液穩(wěn)定性測試

將制備好的泥漬污液轉(zhuǎn)移至50 mL量筒，準確至其50 mL刻度處，記錄不同貯存時間下穩(wěn)定污液的高度。按式(2)計算污液穩(wěn)定率：

(2)

污液穩(wěn)定率越接近100%，污液越穩(wěn)定。

1.3.3泥漬污染布均勻性測試

采用WSD-Ⅲ型全自動白度儀(北京康光儀器有限公司)，測量污染布正反兩面共4點的白度值，計算其平均值及標準偏差。標準偏差越小，說明污染布表面越均勻。

1.3.4泥漬污染布凈洗率測試

分別測試污染布洗前、洗后的白度值，根據(jù)式(3)計算其凈洗率：

(3)

式中：Dr——污染布凈洗率；

Rw——污染布洗后白度值；

Rs——污染布洗前白度值；

Ro——原布白度值。

2結(jié)果與討論

2.1　泥漬污液穩(wěn)定性

要制備出均勻、穩(wěn)定的泥漬污染布，穩(wěn)定、分散良好的泥漬污液是先決條件。本試驗采用炭黑分散液與黏土分散液混合制備泥漬污液，重點考察了平平加O用量對炭黑污液穩(wěn)定性的影響、SHMP用量對黏土分散液穩(wěn)定性的影響，以及泥漬污液的穩(wěn)定性隨貯存時間的變化情況。

2.1.1平平加O用量對炭黑污液穩(wěn)定性的影響

炭黑是不溶于水的物質(zhì)，因此需要采用有效的分散劑才能將其穩(wěn)定地分散于水溶液中。非離子表面活性劑在水溶液中能有效地分散炭黑[5-7]，本試驗采用受纖維表面電荷影響較小的平平加O作為炭黑分散劑，考察其質(zhì)量分數(shù)對分散效果的影響，結(jié)果見圖1。

圖1　平平加O質(zhì)量分數(shù)對炭黑污液穩(wěn)定性的影響

由圖1可以看出，隨著平平加O質(zhì)量分數(shù)的增加，炭黑分散液的比吸光度逐漸增大，但當平平加O質(zhì)量分數(shù)高于1.6%時，比吸光度不再增大。說明炭黑分散液的穩(wěn)定性隨著平平加O質(zhì)量分數(shù)的增加，先逐漸增大隨后保持穩(wěn)定。平平加O是烷基聚氧乙烯醚，其疏水端碳鏈可有效吸附于炭黑表面，親水端則伸向水溶液，使炭黑表面被充分潤濕，固/液界面張力明顯降低。此外，平平加O鏈段中含有大量醚鍵，能與水分子之間形成氫鍵，即水化作用，這能在炭黑表面形成溶劑化層。溶劑化層能提供表面斥力阻止炭黑分子之間的聚集，這也在一定程度上增加了炭黑的穩(wěn)定性。隨著平平加O質(zhì)量分數(shù)的增加，炭黑表面被充分吸附，炭黑分子之間斥力增加，穩(wěn)定性提高；當平平加O的質(zhì)量分數(shù)達到1.6%時，炭黑達到飽和吸附的狀態(tài)，此時再增加平平加O的質(zhì)量分數(shù)，穩(wěn)定性不再提高。

2.1.2SHMP質(zhì)量分數(shù)對黏土分散液穩(wěn)定性的影響

SHMP是黏土最常用的分散劑之一[8]。圖2為不同SHMP質(zhì)量分數(shù)對黏土分散液比吸光度的影響。

圖2　SHMP質(zhì)量分數(shù)對黏土分散液穩(wěn)定性的影響

由圖2可以看出，隨著SHMP質(zhì)量分數(shù)的增加，黏土分散液的比吸光度逐漸增加，即黏土分散液的穩(wěn)定性逐步提高。當SHMP質(zhì)量分數(shù)為1.6%時，比吸光度達到最大，此時黏土分散液最穩(wěn)定；當SHMP質(zhì)量分數(shù)大于1.6%后，比吸光度稍有下降，即黏土分散液的穩(wěn)定性稍有下降。黏土顆粒表面雙電層越厚，其分散穩(wěn)定性越好[9]。黏土中的陽離子主要為Al3+，此外還有少量的Ca2+、Mg2+、Na+。在表面電荷恒定時，黏土顆粒擴散雙電層厚度與其所含陽離子化合價成反比。當加入SHMP時，SHMP中的Na+能迅速置換黏土中的Al3+、Ca2+、Mg2+，使黏土顆粒間的雙電層厚度明顯增加，穩(wěn)定性得到迅速提高。當SHMP質(zhì)量分數(shù)為1.6%時，黏土表面達到飽和吸附，此時比吸光度最高，穩(wěn)定性最好。當SHMP質(zhì)量分數(shù)大于1.6%時，多余的SHMP會與吸附在黏土表面的SHMP發(fā)生纏結(jié)，隨著纏結(jié)程度的增加，黏土顆粒發(fā)生絮凝，使穩(wěn)定性下降[10]。

2.1.3泥漬污液的穩(wěn)定性

為了制得均勻的污染布，在其制備的數(shù)小時內(nèi)，污液需要保持良好的分散穩(wěn)定性。圖3為泥漬污液穩(wěn)定率隨靜置時間的變化情況。

圖3　靜置時間對泥漬污液穩(wěn)定率的影響

由圖3可以看出，在8 h的靜置時間內(nèi)，泥漬污液的穩(wěn)定率幾乎沒有發(fā)生變化；靜置12 h后，污液穩(wěn)定率稍有下降，但仍然高達99%；即使靜置24 h后，穩(wěn)定率也僅下降1.8%。說明制得的泥漬污液分散均勻、穩(wěn)定性好，這為制得均勻的污染布提供了良好的保障。

2.2　泥漬污染布性能評價

洗衣機凈洗能力檢測用污染布要求布面沾污均勻，有良好的貯存穩(wěn)定性及洗滌性能。本試驗對污染布的這些性能進行了考察。

2.2.1泥漬污染布的均勻性

從同一批制備的泥漬污染布中隨機挑選5塊試樣，每塊試樣測量正反兩面共4點白度值，考察制得污染布的均勻性，結(jié)果見表1。

表1　泥漬污染布的均勻性

由表1可以看出，單塊試樣不同測量點之間的白度值相差較小，標準偏差最大不超過0.61。從選取的5塊試樣來看，不同布樣之間的白度平均值接近，表明試樣之間差異較小，說明制備的泥漬污染布具有良好的均勻性。

2.2.2貯存時間對泥漬污染布的影響

污染布在制備好后，通常需要存放一段時間后使用，這就要求制備的污染布在存放的過程中質(zhì)量能保持穩(wěn)定，表面反射率不發(fā)生變化或變化很小。本試驗測量了5塊試樣在不同貯存時間下的白度值，以考察其貯存穩(wěn)定性，結(jié)果見表2。

表2　貯存時間對泥漬污染布白度的影響

由表2可以看出，5塊試樣隨著貯存時間的延長，其白度值變化不大。這是因為黏土與炭黑都很穩(wěn)定，不易受貯存環(huán)境(空氣與濕度)影響而產(chǎn)生物理或化學變化。說明所制備的泥漬污染布有良好的貯存穩(wěn)定性。

2.2.3泥漬污染布的洗滌性能

污染布的洗滌性能是其最重要的技術(shù)指標之一[1]。本試驗考察了4批污染布的洗滌性能，每批采用3塊污染布，結(jié)果見表3。

表3　泥漬污染布的洗滌性能

由表3可以看出，不同批次泥漬污染布在洗滌之前白度相近，洗滌之后白度相差較小，4批污染布的凈洗率也相差不大。由此可見，本試驗制備的泥漬污染布的洗滌重現(xiàn)性高，凈洗率適中，具有適當?shù)南礈煨阅堋?/p>

3結(jié)語

(1)當平平加O與SHMP質(zhì)量分數(shù)均為1.6%時，可分別制得穩(wěn)定的炭黑分散液及黏土分散液。由兩種分散液混合制得的泥漬污染液靜置24 h后依然具有良好的穩(wěn)定性。

(2)制備的泥漬污染布具有良好的均勻性、貯存穩(wěn)定性及適當?shù)南礈煨阅堋?/p>

參考文獻

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Preparation of soil stained strips for the evaluation of

washing machine performance

JiangLi,ZhuXiaolei,WangQiang,FanXuerong

(Key Laboratory of Eco-Textile, Ministry of Education, Jiangnan University)

Abstract:Soil stained test strips for the test of washing performance of washing machine were prepared with carbon black/clay. The effect of dosage of Peregal O on the stability of carbon black solution and that of sodium hexametaphosphate (SHMP) on the stability of clay dispersion solution were analyzed respectively. The stability of soil stained solution was studied after that. Furthermore, the evenness, storage stability and washing performance of the soil stained strips were all evaluated. The results indicate that stable carbon black solution and clay dispersion solution are obtained when the dosage of Peregal O and SHMP are both 1.6%. The stability of homogeneous soil stained solution can be kept for at least 8 h. The self-made soil stained strips show excellent evenness, storage stability and washing performance.

Keywords:washing machine, washing performance, soil stained strip, carbon black, clay