湯立洋，王宗乾，李長龍，唐文彬，高春年

(安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，安徽 蕪湖241000)

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沾染典型污漬的針織衫滾筒洗滌參數(shù)優(yōu)化

湯立洋，王宗乾，李長龍，唐文彬，高春年

(安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，安徽 蕪湖241000)

摘要：滾筒洗衣機(jī)洗滌針織衫較易導(dǎo)致織物縮水與形變，影響其服用性能，故有必要研究并優(yōu)化適合針織衫的滾筒洗滌工序及參數(shù).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(yōu)化浸泡、轉(zhuǎn)停比、洗滌溫度、洗滌時間等洗滌工序與參數(shù)，綜合污漬去污率、織物縮水率、皺變、緯斜等性能指標(biāo)，得到了優(yōu)化后的洗滌工序與參數(shù)如下：動態(tài)浸泡5 min后，在轉(zhuǎn)停比為15∶10、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)停比為15∶10、漂洗轉(zhuǎn)速為40 r/min、漂洗水位為6，最后在脫水轉(zhuǎn)速為700 r/min的條件下脫水5 min.在該優(yōu)化工藝下，炭黑污漬的去污率較未優(yōu)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(hù)織物的尺寸穩(wěn)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(guān)鍵詞：洗滌；去污率；尺寸穩(wěn)定性；針織衫

洗滌是服用織物必不可少的環(huán)節(jié)，正確的洗滌方式和合理的洗滌參數(shù)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(jié)奏的加快，人們越來越多地選擇洗衣機(jī)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(jī)油污漬等，這就對機(jī)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(hù).

顧浩等[1]對棉針織內(nèi)衣易去污整理工藝進(jìn)行了探討，認(rèn)為對棉針織內(nèi)衣進(jìn)行功能化整理，可使內(nèi)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?jié)n、油漬有較好的防沾污性能，而且在正常洗滌過程中能夠?qū)⑽蹪n輕易洗除，從而提高了產(chǎn)品的服用性能.本研究采用滾筒洗衣機(jī)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(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到了較好的洗滌效果.

1實驗

1.1　織物規(guī)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(lán)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(jī)(DG-F75366BCX，合肥惠而浦，實驗用洗衣機(jī)的參數(shù)調(diào)試界面開放，所有參數(shù)均可調(diào))，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?jǐn)?shù)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?jǐn)?shù)為6%的乙醇水溶液中加入1 g炭黑粉，向每升體積分?jǐn)?shù)為12%的乙醇水溶液加入2 g炭黑粉，向每升體積分?jǐn)?shù)為18%的乙醇水溶液加入3 g炭黑粉，持續(xù)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(diào)制成的不同濃度的炭黑污液中，浸漬30 min后，經(jīng)軋車二浸二軋?zhí)幚恚匀涣栏?，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?zhèn)溆?

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(zhì)均勻分散，制成黏土污液[3].

將1件針織衫分別浸入調(diào)制成的不同濃度的黏土污液中，浸漬30 min后，經(jīng)軋車二浸二軋?zhí)幚?，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?zhèn)溆?

1.4　優(yōu)化前洗滌工藝參數(shù)

洗衣機(jī)的固定洗滌參數(shù)見表1，洗衣機(jī)參數(shù)調(diào)試界面開放，所有參數(shù)均可調(diào)，在洗滌過程中洗滌參數(shù)不可調(diào).

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(zhǔn)備、標(biāo)記及測量》[5]進(jìn)行測量.

1.5.3緯斜測試

參考GB/T 14801—2009 《機(jī)織物與針織物緯斜和弓緯試驗方法》[6]進(jìn)行測量.

1.5.4皺變評價

參考FZ/T 01054.6—1999 《織物風(fēng)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(xiàn)的褶皺數(shù).將褶皺數(shù)換算成每平方米褶皺數(shù)，對織物進(jìn)行評級.以每平方米織物外觀出現(xiàn)的褶皺數(shù)進(jìn)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(xué)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(jié)果與討論

2.1　標(biāo)準(zhǔn)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(yōu)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(jìn)行洗滌，洗滌劑用量均為20 g，按照1.5所示方法進(jìn)行各項性能測試，結(jié)果見表3.

表3　優(yōu)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(jī)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(yōu)化.同時，針織衫的外觀穩(wěn)定性受到了很大的影響，縮水率較大，皺變?yōu)?級，布面每平方米褶皺數(shù)大于10處,緯斜嚴(yán)重.

2.3　洗滌參數(shù)優(yōu)化分析

2.3.1浸泡程序的優(yōu)化

浸泡程序固定參數(shù)：浸泡水位為3,浸泡轉(zhuǎn)停比為15∶10,浸泡洗滌轉(zhuǎn)速為40 r/min，浸泡運(yùn)行時間為5 min,浸泡循環(huán)次數(shù)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(shù)據(jù)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(chǎn)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(guān),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(xù)潤濕并滲透到纖維的毛細(xì)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(shè)定參數(shù)的外觀尺寸穩(wěn)定性沒有發(fā)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(zhuǎn)停比的優(yōu)化

在優(yōu)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(jìn)行優(yōu)化洗滌和漂洗轉(zhuǎn)停比實驗,將轉(zhuǎn)停比分別設(shè)置為15∶10和20∶8，在兩種不同的轉(zhuǎn)停比下污漬的去污率見圖2.

圖2　轉(zhuǎn)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(dāng)轉(zhuǎn)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(yōu)于原設(shè)定參數(shù).同時，轉(zhuǎn)停比為15∶10時去污率優(yōu)于轉(zhuǎn)停比為20∶8時，去污效果較好.

織物在洗衣機(jī)中洗滌會受到洗衣機(jī)帶來的機(jī)械力而不停地做翻轉(zhuǎn)運(yùn)動.轉(zhuǎn)停比不僅改變了織物做翻滾運(yùn)動的時間，還影響著水流的速度.當(dāng)轉(zhuǎn)停比為15∶10時，洗滌和漂洗過程中轉(zhuǎn)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(dāng)轉(zhuǎn)停比為15∶10時去污率最優(yōu).在增加浸泡后，轉(zhuǎn)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(dāng)轉(zhuǎn)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(fā)生明顯的優(yōu)化.

2.3.3洗滌時間的優(yōu)化

分別設(shè)定洗滌時間為25 min，35 min和45 min，優(yōu)化浸泡，設(shè)轉(zhuǎn)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(dāng)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(fā)生作用，洗滌劑發(fā)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(jī)中將會接受更長時間的機(jī)械力作用，可以使像泥漬、炭黑污漬這種頑固污漬從基質(zhì)上脫落.當(dāng)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(dá)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(yōu)化浸泡和轉(zhuǎn)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(shè)定參數(shù)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(shè)定參數(shù)增加了8.8%~11.1%.

對于絕大多數(shù)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(jī)械力作用的時間也越長，會損傷織物的物理機(jī)械性能，使織物的彈性模量下降，受力易皺且不易恢復(fù).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(fù)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(fù)的折痕[10].當(dāng)洗滌時間為35 min時，炭黑污漬和泥漬針織衫的皺變由原設(shè)定參數(shù)1級優(yōu)化為2級，縮水率和緯斜較原設(shè)定參數(shù)都有減少，針織衫的外觀穩(wěn)定性得到了優(yōu)化，排水pH值下降了10%，降低了對環(huán)境的污染.

2.3.4洗滌溫度的優(yōu)化

分別設(shè)定洗滌溫度為30 ℃，40 ℃和50 ℃，優(yōu)化浸泡，設(shè)轉(zhuǎn)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(dāng)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(zhì)的熱運(yùn)動加快，反應(yīng)速度提高，洗滌劑也加快溶解，污漬與基質(zhì)的結(jié)合也受到了影響，促進(jìn)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(chǎn)生了熱運(yùn)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(dāng)溫度達(dá)到50 ℃時，去污率出現(xiàn)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(dǎo)致之前被洗掉的污漬又重新沾染到織物上.在優(yōu)化浸泡、轉(zhuǎn)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(shè)定參數(shù)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(shè)定參數(shù)增加了20%~22%.

當(dāng)溫度達(dá)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(chǎn)生負(fù)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(yùn)動，加劇水分子與無定形區(qū)分子鏈的結(jié)合速度，使纖維膨脹、發(fā)軟甚至失去彈性，宏觀表現(xiàn)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(dāng)洗滌溫度為40 ℃時，炭黑污漬和泥漬針織衫的水洗尺寸的穩(wěn)定性達(dá)到穩(wěn)定，皺變?yōu)?級，縮水率下降了20%，緯斜下降了33%，針織衫外觀尺寸的穩(wěn)定性得到優(yōu)化，排水pH值下降了10%，對環(huán)境的污染降低.

3結(jié)論

(1) 沾染典型污漬的針織衫滾筒洗滌參數(shù)優(yōu)化后，動態(tài)浸泡5 min，在轉(zhuǎn)停比為15∶10、轉(zhuǎn)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(shè)漂脫轉(zhuǎn)停比為15∶10、漂洗轉(zhuǎn)速為40 r/min、漂洗水位為6，最后脫水1次，在脫水轉(zhuǎn)速為700 r/min的條件下脫水5 min.以優(yōu)化后的洗滌參數(shù)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(wěn)定性和殘留洗滌劑量隨著洗滌參數(shù)的優(yōu)化而優(yōu)化，炭黑污漬和泥漬針織衫的水洗尺寸穩(wěn)定性達(dá)到穩(wěn)定，皺變?yōu)?級，縮水率下降了20%，緯斜下降了33%，針織衫外觀尺寸的穩(wěn)定性得到了優(yōu)化，排水pH值下降了10%，對環(huán)境的污染降低.

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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(shù)開發(fā).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(tài)紡織化學(xué).

收稿日期：2015-10-08

中圖分類號：TS187

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-330X(2015)04-0017-05