淺談家庭用紡織品節(jié)水、無水洗滌技術(shù)

邵芬娟 丁雪梅,2

SHAO Fenjuan1 DING Xuemei1,2

1. 東華大學(xué)服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院 上海 200051；

2. 現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（東華大學(xué)） 上海 200051

1. Donghua University Shanghai 200051;

2. Key Laboratory of Clothing Design & Technology (Donghua University), Ministry of Education Shanghai 200051

1 引言

洗衣機(jī)是我們?nèi)粘Ｉ铍x不開的家用電器，在我國家庭用洗衣機(jī)主要有波輪和滾筒兩種，洗滌原理主要是在洗滌劑乳化增溶等化學(xué)作用下，污漬從織物表面剝離，懸浮或停留在紗線與纖維之間，在水流等機(jī)械作用下，懸浮污漬被帶入洗滌液中，從而達(dá)到洗凈的效果，這兩種洗滌方式需要很多洗滌劑和水，耗電量大，衣物易磨損，洗滌不均勻，洗凈率低，只能清潔衣物表面，且殘留洗滌劑會(huì)刺激人體皮膚。隨著洗衣機(jī)技術(shù)的不斷更新，洗衣機(jī)的款式和性能也發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段。無疑，人們已不再滿足于僅僅對(duì)衣物進(jìn)行簡單的清洗，節(jié)水、環(huán)保洗滌日益成為人們推崇的洗衣新概念。

2 無水節(jié)水相關(guān)技術(shù)

水是生命之源，洗衣機(jī)耗水很大，無水、節(jié)水技術(shù)是必然趨勢(shì)。國外有一些專利、文獻(xiàn)通過改變洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)、洗滌方式來進(jìn)行節(jié)水研究，我國一些企業(yè)，比如海爾、美的、西門子、三洋等在節(jié)水領(lǐng)域比如程序節(jié)水、結(jié)構(gòu)節(jié)水、系統(tǒng)節(jié)水，流程節(jié)水等也取得了一些進(jìn)展，相關(guān)產(chǎn)品也已經(jīng)上市，并深受消費(fèi)者的青睞。根據(jù)去污原理可以將所用技術(shù)分為以下幾類。

2.1 化學(xué)方法去污

（1）酶去污

酶是一種高效的生物催化劑，通過生物催化持續(xù)作用于污漬直至污漬大分子被分解為小分子，生物酶制劑的加入使得洗滌劑在常溫以及低溫下具有較好的洗凈效果，同時(shí)可以減少表面活性劑和洗滌劑的使用量，減少大量的洗滌廢水產(chǎn)生，減少對(duì)自然水生系統(tǒng)的影響[1,2]。洗滌劑中常用的有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、果膠酶、聚甘露糖酶和纖維素酶，酶具有專一性，錯(cuò)誤的使用加酶洗滌劑有時(shí)會(huì)損傷纖維，加上實(shí)際生活中污漬的多樣性，使得酶并不能很好的發(fā)揮洗滌效果，所以需要對(duì)酶的種類進(jìn)行研究與改性，國內(nèi)外相關(guān)研究人員主要集中研究開發(fā)新的酶從而提高凈洗效果[3,4]。MECHRI, S等[5]從Lysinibacillus fusiformis C250R提取的蛋白酶在洗滌行業(yè)具有較大的應(yīng)用市場(chǎng)。GJERMANSEN M[6]研究發(fā)現(xiàn)多肽具有蛋白質(zhì)活性，可以很好的用于各種洗滌中。

（2）臭氧洗滌

臭氧洗滌是通過一定的方法如紫外線、電暈臭氧發(fā)生器來產(chǎn)生臭氧，將臭氧泵入水中，臭氧分子將衣物上的污垢分離、氧化、脫離，從而達(dá)到去污的效果，同時(shí)可以不用或者少用洗滌劑，此外，衣物上的病菌也可以被殺滅，達(dá)到除菌的效果，洗后殘留少，環(huán)保，省水節(jié)電，同時(shí)不損傷衣料。

1997年美國一家公司采用臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧，與洗滌劑、水一起進(jìn)行洗滌衣服，可以減少洗滌劑的用量，節(jié)水節(jié)能。2006年新南威爾斯大學(xué)的黃承義發(fā)明用紫外線代替水來洗衣服，并制造出樣機(jī)展出。陳冀宇等[7]研究發(fā)現(xiàn)用弱堿性有機(jī)酸鹽水溶液處理大理石表面，再配合紫外線照射，可以顯著縮短去污褪色的時(shí)間，省力省時(shí)。

2.2 物理方法去污

（1）干洗

干洗是實(shí)際應(yīng)用最多的技術(shù)，該技術(shù)以揮發(fā)性的油劑溶劑作為去污的主要洗滌媒介配以少量的水和洗滌劑進(jìn)行洗滌，然后脫液和烘干以達(dá)到對(duì)被污衣物去垢的目的。去污能力，洗后衣物不易褪色，不易變形。隨著環(huán)保的要求，人們也開始注重有機(jī)溶劑的毒性，相信無污染的石油干洗溶劑和二氧化碳干洗溶劑的推廣和使用，將使得干洗技術(shù)更上一個(gè)臺(tái)階。但是干洗店中干洗機(jī)或多或少的存在交叉污染現(xiàn)象，所以小型家用干洗機(jī)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)具有很大的潛力。2012年海爾集團(tuán)和青島科技大學(xué)合作對(duì)小型家用干洗機(jī)的重要部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和開發(fā)，使得干洗機(jī)有望走進(jìn)家庭。

（2）超臨界流體技術(shù)

超臨界流體一般指用于溶解物質(zhì)的超臨界狀態(tài)溶劑，它具有類似氣體的擴(kuò)散性能及液體的溶解能力，采用比較多的是二氧化碳超流體。超臨界二氧化碳具有液體和氣體的部分性質(zhì)，具有較好的滲透和擴(kuò)散性，當(dāng)與紡織品接觸的時(shí)候，可以滲透到織物內(nèi)部，帶走污漬，洗后無殘留，織物無損傷。但是超臨界二氧化碳洗滌需要高壓系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備要求較高。

LEE K K等[8]將超臨界流體技術(shù)用于紡織原料的清洗、紡織材料的染色、洗滌等等，可以提高凈洗效果和上染率。2012年瑞典伊萊克斯提出一種靠磁浮力推動(dòng)的無水洗衣機(jī)（Orbit），利用極速升華的干冰來沖擊衣物，將污垢分解從而達(dá)到去污的目的。

（3）洗衣珠吸附

2014年英國劍橋公司的Nathan Wrench研究出一款名為“Xeros”的新型環(huán)保洗衣機(jī)，利用水循環(huán)原理，只用一杯水就能夠洗干凈衣物，洗滌時(shí)高分子尼龍珠勻速運(yùn)動(dòng)，將污漬吸附至表面甚至吸收到分子內(nèi)部，從而有效清潔衣物，洗后珠子回收利用，這些珠子可以循環(huán)利用數(shù)百次以上。在洗滌過程中，塑料珠子與織物摩擦，會(huì)使得一些織物比如真絲、蕾絲、羊毛受損，影響其外觀。目前，“Xeros”洗衣機(jī)主要用于干洗店，未來將會(huì)走進(jìn)家庭。

2.3 特殊方法去污

（1）超聲波洗滌

超聲波洗滌是靠超生空化效應(yīng)達(dá)到洗滌目的，一般來說超聲波洗滌對(duì)質(zhì)地較硬、聲反射強(qiáng)的材料清洗效果好，紡織品會(huì)吸收超聲波，從而影響洗滌效果，但是可以通過延長時(shí)間、提高洗滌溫度等來達(dá)到洗滌效果。超聲波洗衣可以不用或者少用洗滌劑，改善環(huán)境污染，節(jié)水節(jié)電，洗凈率高，衣服不易纏繞，對(duì)衣服損傷較小，但是如果浴比小的時(shí)候，污漬會(huì)發(fā)生再沉積，影響洗凈效果。此外，超聲波洗滌需要在一定的頻率下才能較好的洗滌，設(shè)備噪音大，如果要普及，需要在洗衣缸內(nèi)設(shè)計(jì)減噪裝置或加裝吸聲材料，價(jià)格較高。

Choi, J等[9]將超聲波振動(dòng)與傳統(tǒng)的洗滌方法相結(jié)合，利用紡織品的動(dòng)能。結(jié)果表明，與常規(guī)洗滌方法相比，混合洗滌方案能顯著提高15%的性能。

ZHANG W等[10]人對(duì)超聲波清洗設(shè)備進(jìn)行了設(shè)計(jì)及優(yōu)化。國外有很多有關(guān)超聲波洗滌的相關(guān)專利，國內(nèi)已有超聲波洗衣機(jī)并市場(chǎng)化，可以有效的減少水的用量，提高凈洗效果。

（2）微波

微波是一種電磁波，具有波熱效應(yīng)，可以加熱，2015年美國宇航局現(xiàn)與額勒岡州UMPQUA研發(fā)了低功率太空洗衣機(jī)，該洗衣機(jī)采用微波射線清潔衣服，洗后衣服比較柔軟。一般用來輔助洗滌。

此外，LONGINOTTI-BUITONI G等人[11]研發(fā)設(shè)計(jì)出一款洗衣機(jī)同時(shí)具有二氧化碳發(fā)生器和紫外線來提高清洗效果的洗衣機(jī)。HIRONAKA K等[12]研究發(fā)現(xiàn)紫外線去污可以在很多方面有所應(yīng)用，比如空調(diào)、馬桶、洗臉盆、洗碗柜、排水管和通風(fēng)風(fēng)扇等等。

（3）霧態(tài)洗

2006年小天鵝的霧態(tài)洗水魔方洗衣機(jī)上市，霧態(tài)洗是將水充分霧化，均勻噴灑到衣物上，對(duì)衣物進(jìn)行充分的潤濕，同時(shí)還可以幫助洗衣粉充分溶解，形成高濃度的洗滌液，有利于洗滌。在漂洗和脫水的時(shí)候，進(jìn)行二次霧化，深層滲透衣服，提高漂洗效果，同時(shí)還可以減少漂洗次數(shù)，節(jié)水節(jié)能。

2.4 其他方法去污

（1）高溫蒸汽洗滌

高溫蒸汽洗是針對(duì)不適合水洗的衣物進(jìn)行熱風(fēng)除菌去霉，洗衣機(jī)不進(jìn)水轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)吹入大量熱風(fēng)，污漬可以在蒸汽汽霧中發(fā)生升華、分解、溶解、熔化、流態(tài)化等，使得污垢受熱膨脹，附著力降低，脫離織物表面，從而到達(dá)到除霉、殺菌、去濕、去污的作用。

2007年LG首先將蒸汽洗滌技術(shù)用于洗衣機(jī)，可以達(dá)到潔凈、殺菌、除皺、去味、衣物磨損小等效果。2010年三洋的變頻洗衣機(jī)可以對(duì)輕污的衣物進(jìn)行無洗滌劑洗滌，還可以利用蒸汽去除衣服深層次殘留的污漬。2011年惠而浦帶有蒸汽洗滌劑盒烘干的洗衣機(jī)也相繼上市。蒸汽洗滌技術(shù)與傳統(tǒng)洗滌相比，可以深層次地對(duì)衣物進(jìn)行清潔，除味，抑菌，節(jié)能節(jié)水，對(duì)衣物的磨損較小，而且洗后衣物褶皺較少。高溫蒸汽洗滌因?yàn)闇囟容^高，會(huì)使得不耐高溫的織物比如羊毛發(fā)生尺寸變化、縮絨，真絲受損變脆，色牢度變差等。

（2）空氣洗滌

2008年合肥三洋電器集團(tuán)就提出了健康洗滌新方式——“空氣洗”的概念，主要是利用臭氧氣體對(duì)衣服進(jìn)行殺菌，同時(shí)不弄濕衣物，所以形象的稱為“空氣洗”。2013年相應(yīng)產(chǎn)品上市，無需用水，可實(shí)現(xiàn)包括衣服在內(nèi)的大多數(shù)日常生活用品的清潔、除菌。2011年海爾集團(tuán)在廣交會(huì)展出具有“空氣洗”功能的洗干一體機(jī)，不用水即可洗滌衣物。

表1 幾種節(jié)水洗滌方式的比較

空氣洗主要是通過變溫蒸汽和強(qiáng)風(fēng)護(hù)理衣物，護(hù)理過程中衣物全程沒有與水接觸，變溫蒸汽還原衣物活性，強(qiáng)風(fēng)吹走毛屑和灰塵，讓衣物蓬松平整?？諝庀磶缀蹩梢杂糜谒忻媪希兠?、滌綸、羊毛、貂皮、真絲、羊絨等，使得織物蓬松、平整、除塵除味除螨蟲。但是，空氣洗由于不加洗滌劑，沒有介質(zhì)，去污效果有限。

（3）銀離子除菌技術(shù)

銀離子除菌主要是由于Ag+可以吸引細(xì)菌中蛋白酶上的巰基，迅速與其結(jié)合在一起，導(dǎo)致細(xì)菌的蛋白酶瞬間喪失活性，無法呼吸，迅速死亡，而且Ag+殺死細(xì)菌后，再接觸其他菌落，達(dá)到持久除菌的目的。

2007年上海交通大學(xué)和松下電器通過研究發(fā)現(xiàn)在紫外線照射的情況下，銀離子對(duì)白色念珠菌和須癬毛癬菌的除菌效果會(huì)明顯提高，2008年松下將這種技術(shù)應(yīng)用于洗衣機(jī)，該技術(shù)目前在市場(chǎng)上受到推崇，隨之發(fā)展衍生出的光動(dòng)銀除菌、納米銀抗菌等技術(shù)，都是目前的研究方向。

3 幾種洗滌方法的比較

本文對(duì)幾種洗滌方法進(jìn)行了比較，如表1所示。如若達(dá)到去污，需要將污漬分解或者溶解，從而將污漬剝離織物?；瘜W(xué)去污和物理去污均可以在滿足去污效果的前提下，實(shí)現(xiàn)節(jié)水、無水洗滌；特殊方法比如超聲波、微波、霧態(tài)洗是基于化學(xué)去污和物理去污的前提下，采用這些方法來提高洗滌效果，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)水、無水洗滌；其他方法如高溫蒸汽洗、陰離子除菌、空氣洗等可以較好對(duì)衣物進(jìn)行護(hù)理，比如除菌去味等，并不能達(dá)到真正的去污。

4 小結(jié)

隨著科技的進(jìn)步，節(jié)水、無水洗滌技術(shù)的市場(chǎng)已有一定的發(fā)展，已經(jīng)略有成效，但是或多或少存在一些局限性。所有節(jié)水、無水洗滌技術(shù)都應(yīng)滿足基本要求洗凈，具有較好的去污效果，然后朝“綠色、健康、舒適、智能”等新的方向發(fā)展?？萍嫉倪M(jìn)步使得一切都會(huì)實(shí)現(xiàn)，相信未來的洗衣機(jī)在節(jié)水、無水洗滌技術(shù)上將會(huì)有進(jìn)一步的發(fā)展。