周澤涵

摘 要：為解決洗衣機用薄片狀洗衣片在久存或溫度較高情況下容易與外包裝發(fā)生粘連的問題，同時實現(xiàn)了不同顏色、深淺衣物同洗的防串染和造粒后智能投料的功能，通過實驗完成了防串染洗衣丸的制備和使用方法，防串色洗衣丸既能對衣物進行深層潔凈、能防串染、也能適合洗衣機自動投料。

關鍵詞：防串染；洗衣丸；智能投料

中圖分類號：TS193 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）23-0224-02

1 研究背景和目的

1.1 研究背景

當前，家庭衣物通常用洗衣機洗滌，機洗時一般用洗衣粉或洗衣液。最近市場上出現(xiàn)了洗衣片，即將洗衣液配方優(yōu)化后通過一定的工藝做成薄片狀固體，遇水即溶，此產品一經面市便受到年青一代的追捧。但是洗衣片采用單片包裝，久存或高溫下很容易和包裝物粘結在一起，而且每次洗滌都需要人工投料，單片包裝既浪費又麻煩，所以在微商上流行一段時間后需求迅速下降。

在衣物洗滌過程中，往往會遇到因不同顏色或深淺色衣服同洗時因掉色造成互相串染的尷尬問題。為解決此問題，人們急需一種高效的防串染片，能夠快速吸附從衣服上洗脫的顏色，達到護色與防止串色的良好效果。

1.2 研究目的

研發(fā)一種能智能投料的防串染洗衣丸，一方面，產品具有防串染功能，能夠在洗衣過程中將從衣物中洗脫的游離的染料進行有效吸附；另一方面，產品本身還帶有強力清潔成份，具有對衣物深層潔凈、低泡易漂的作用；再則，對洗衣機加液槽重新設計，新設計的加液槽能根據(jù)洗滌需要自動投料，也能繼續(xù)使用常規(guī)的洗衣液。

2 研究的思路和原理

2.1 研究思路

以微孔結構的粘膠纖維與丙綸纖維混合的水刺無紡布為基礎材料，粘膠纖維采用由木槳或棉槳為原材料可降解的纖維材料，通過對粘膠纖維進行改性實現(xiàn)陽離子化，用于吸附和鎖住陰離子染料；在吸色布上單層涂上強力洗衣成份，經烘干后裁剪，在洗衣層上添加活性酶，放入模具壓縮成片劑狀，改造洗衣機的加液槽實現(xiàn)洗衣丸智能投料。

2.2 科學原理

基礎材料中的粘膠纖維屬于多糖類纖維素，是由無數(shù)個葡萄糖基環(huán)組成，在每個基環(huán)上含有三個羥基，在一定條件下，纖維素纖維的分子會完全被取代，從而進一步對纖維的離子性進行變更，讓纖維表面分子結構呈現(xiàn)一定的電荷性。

衣物上洗脫的顏色其實是染料，易洗脫的染料一般是活性染料、直接染料，或者酸性染料等，而這些染料都是呈現(xiàn)負離子性的。要實現(xiàn)對這些染料的有效吸附，我們必須讓無紡布表面帶上很強的陽離子性。所以我們對無紡布的改性首先是要實現(xiàn)無紡布中粘膠纖維的陽離子轉變，同時我們盡可能對丙綸無紡布部分改性。為達此目的，我們采取先對無紡布電暈處理的方法，充分活化纖維表面，讓纖維表面特別是丙綸纖維帶有活化的自由基或離子，活化后的水刺無紡布再與改性劑接觸，改性后的胺基可與染料發(fā)生共價鍵反應，這對吸色速度及其固色牢度有很大的幫助。因此，防串染無紡布不僅具有很強的吸附能力，而且還具有很強的鎖色能力，讓吸附在無紡布上的顏色不易再脫落到水中，有很強的色牢度。

3 研究內容和過程

防串染洗衣丸的制備工藝和使用流程如下：

選擇水刺無紡布→電暈處理→離子改性→施加洗滌劑→烘干切片→包裹活性酶→造丸→智能投料。

3.1 基礎材料的選擇

首先，我們以具有微孔結構的水刺無紡布作為基礎材料，而選用一定比例的合成纖維與粘膠纖維混合是為了給整個產品提供較好的強力和硬挺度。為了確保合成纖維也對環(huán)境無害且易降解，我們選用了聚丙烯纖維，也叫丙綸纖維，它可以在陽光照射下隨分子鏈的斷裂而漸漸老化、降解。粘膠纖維的強力較低，特別是濕強低，但是粘膠纖維的分子結構決定了它進行陽離子改性的優(yōu)越性，而丙綸纖維是合成化纖，陽離子改性用普通方法有較大難度，但它可以為產品提供較好的強力。我們選取按粘膠纖維和丙綸纖維質量比為：1：1、3：2、3：1、4：1、9：1五種水刺無紡布分別剪取5cm，用拉伸強力儀測量縱向拉伸強力，分別是93N、90N、85N、70N、60N。

3.2 基礎材料陽離子化

（1）無紡布的電暈活化：將要進行改性的無紡布按5～20米/min的速度，通過5000～15000伏，功率50～1000瓦的電場，讓無紡布纖維表面產生自由基或離子基團，經過活化，粘膠纖維表面的自由基更加活躍，而本來相對穩(wěn)定的丙綸纖維表面也產生了自由基或離子基團，為部分改性打好基礎；（2）無紡布的陽離子改性：電暈活化后的無紡布進入軋液槽中，在槽中以有機活性的鹵代烷基胺（二（2-氯乙基）乙二胺鹽酸鹽）為原料，浸軋后烘干收卷；粘膠纖維表面的纖維素發(fā)生胺化反應，接枝陽離子基團，在丙綸纖維上因電暈產生的離子基團也有部分與改性劑反應，獲得陽離子屬性。

3.3 陽離子基礎材料的吸色實驗

我們選取活性深藍染料，按萬分之一濃度與純水配置成染液，五種用同種改性工藝處理的基礎材料吸色當量，我們選擇手感適中、有一定強度、吸色當量高的3：1配方的水刺無紡布為基礎材料。

3.4 單層噴涂洗衣液

將配好的高濃洗衣液經單面噴涂的方式施加到改性后的水刺無紡布上，得防串染洗衣布，再經烘道烘干，分切裁片，即可初步完成防串染洗衣片的制作；洗衣液以綠色環(huán)保的椰子油表面活性劑、兩性離子甜菜堿、脂肪酸酯磺酸鈉、烷基多苷等為主要材料，加上助洗劑、香精等，組成一個完整的配方體系。

3.5 添加活性酶、造丸

將制品裁切成一定尺寸，如15×15cm，或16×18cm，然后將裁切好的制品的洗衣層鋪設活性酶層，放到壓縮機配合模具，沖壓成類似壓縮毛巾形狀的產品即得防串染洗衣丸。去色層將洗衣層、活性酶層包覆在內，一方面可以避免了洗衣片與外包裝發(fā)生粘連現(xiàn)象的發(fā)生，另一方面可以同時達到防串染、深層潔凈、洗衣護色的效果，具有高效去污、環(huán)境友好、方便攜帶等優(yōu)點。endprint

3.6 智能投料裝置

我們對家用洗衣機的加液槽進行優(yōu)化，改造后的加液槽在保持加洗衣液功能的同時，能實現(xiàn)防串染洗衣丸的智能投料。在洗衣機電腦主板的微控制器中新增三路控制功能：（1）選用洗衣液或洗衣丸的功能；（2）在選擇洗衣丸模式后，能根據(jù)洗滌模式、洗衣量、水量的大小實現(xiàn)不同的投料數(shù)量，如普通洗滌投料一顆，衣物多的時候投料二顆；（3）在洗衣丸用完時，在面板上的指示燈亮起提醒添加。

洗衣機主板上的微控制器根據(jù)使用人的按鈕選擇來啟動洗衣液或洗衣丸模式；當選擇洗衣丸模式時，根據(jù)按鈕選擇的洗衣模式、洗衣量、水量來對應投料數(shù)量之間的關系，微控制器給繼電器一個信號，繼電器指令電磁開關動作一次或二次完成投料；送料彈簧靠近送料口的頂端，是和洗衣丸橫截面相同的鐵片，鐵片上裝有接近開關，當洗衣丸全部投完時，接近開關和加液槽的內壁上的鐵片接觸，接近開關給微控制器一個信號，指示燈亮起提醒添加洗衣丸。

4 社會效益和經濟效益

每顆防串染洗衣丸的成本為0.24元，和洗衣液對比，洗滌5公斤衣物，一般需要洗衣液50克，目前主流品牌1公斤裝洗衣液的市場價格是15元，折合每次洗衣是0.75元。防串染洗衣丸的成本是0.24元左右，市場價格可以賣到1元，按其功能和實際效果，應該可以為消費者接受。

5 測試結果

5.1 去污力測試

以75克/m2的水刺無紡布為基材，經改性后，施加洗衣成份，烘干后約達到220克/m2。我們按15X15cm大小進行裁片，每片防串染布約含1.7克，洗衣成份3.2克，考慮到制品具有一定的含水率，且已知表活占洗衣液配方的90%，因此我們可以計算出表活占總重量的比例約為58%。依據(jù)洗滌行業(yè)國家標準，表活含量須占制品的17%以上，所以我們制備的防串染洗衣片濃度相當于3.4倍的標準洗衣液濃度，屬于高度濃縮產品。

5.2 防串染能力

本制品具有很強的吸附能力，對含有活性染料的液體吸附2分鐘后，就可以實現(xiàn)染色液體完全脫色。本制品對塵螨、細菌等都具有一定的吸附與滅殺作用。本產品無磷無熒光劑，溫和中性，這對保證人們的身體健康有積極的意義。

參考文獻

[1]司鵬，張麗萍.洗衣片的技術發(fā)展和市場趨勢分析[J].日用化學品科學，2017（3）：25-26.

[2]張麗娜.洗衣片 高效環(huán)保新體驗[N].消費日報，2016-03-02（6）.

[3]李禾.納米洗衣片 節(jié)水又便捷[N].科技日報，2016-03-29（4）.endprint