沾染典型污渍的针织衫滚筒洗涤参数优化

汤立洋，王宗乾，李长龙，唐文彬，高春年

(安徽工程大学 纺织服装学院，安徽 芜湖241000)



沾染典型污渍的针织衫滚筒洗涤参数优化

汤立洋，王宗乾，李长龙，唐文彬，高春年

(安徽工程大学 纺织服装学院，安徽 芜湖241000)

摘要：滚筒洗衣机洗涤针织衫较易导致织物缩水与形变，影响其服用性能，故有必要研究并优化适合针织衫的滚筒洗涤工序及参数.制备了沾染轻、中、重3个水平的炭黑、泥渍两种污渍的针织衫布样，以此为研究对象，通过优化浸泡、转停比、洗涤温度、洗涤时间等洗涤工序与参数，综合污渍去污率、织物缩水率、皱变、纬斜等性能指标，得到了优化后的洗涤工序与参数如下：动态浸泡5 min后，在转停比为15∶10、转速为500 r/min、水位为4、温度为40 ℃的条件下洗涤35 min，随后漂脱2次，漂脱转停比为15∶10、漂洗转速为40 r/min、漂洗水位为6，最后在脱水转速为700 r/min的条件下脱水5 min.在该优化工艺下，炭黑污渍的去污率较未优化时提高了18%~20%，泥渍的去污率提高了20%~22%.同时，该工艺有利于保护织物的尺寸稳定性能，针织衫的缩水率、布面皱变、纬斜程度均有不同程度减轻.

关键词：洗涤；去污率；尺寸稳定性；针织衫

洗涤是服用织物必不可少的环节，正确的洗涤方式和合理的洗涤参数可以更好地去除织物表面的污渍.随着生活水平的提高与生活节奏的加快，人们越来越多地选择洗衣机洗涤这一方便快捷的方式.然而，织物污渍种类繁多，其中以低反射率污渍最难去除，如泥渍、炭黑污渍、机油污渍等，这就对机洗织物的去污能力提出了高要求，同时也要考虑到对织物外观的保护.

顾浩等[1]对棉针织内衣易去污整理工艺进行了探讨，认为对棉针织内衣进行功能化整理，可使内衣在不改变穿着舒适性与透气性的前提下，对人体分泌的汗渍、油渍有较好的防沾污性能，而且在正常洗涤过程中能够将污渍轻易洗除，从而提高了产品的服用性能.本研究采用滚筒洗衣机洗涤沾染典型污渍的针织衫，综合去污率、织物缩水率、皱变、纬斜等性能，对洗涤程序进行优化，达到了较好的洗涤效果.

1实验

1.1　织物规格、洗涤剂和药品

针织衫(市售，定量147 GSM，气流纺纱，4.7 tex全棉白色针织布)；蓝月亮洗衣液(市售浓缩型)；阿拉伯胶粉、烷基聚氧乙烯醚、炭黑粉、Fe3O4、乙醇等，均为分析纯.

1.2　实验仪器

滚筒洗衣机(DG-F75366BCX，合肥惠而浦，实验用洗衣机的参数调试界面开放，所有参数均可调)，轧车(P-A0)，精密pH计(PHS-3C)，Datacolor测色配色仪，白度仪(LB-48B)，电子天平(SL-U).

1.3　污渍布的制备

1.3.1炭黑污渍布

配制体积分数分别为6%，12%和18%的乙醇水溶液，向每升乙醇水溶液中加入0.5 g的阿拉伯胶粉及3 g的烷基聚氧乙烯醚，搅拌至充分溶解后，向每升体积分数为6%的乙醇水溶液中加入1 g炭黑粉，向每升体积分数为12%的乙醇水溶液加入2 g炭黑粉，向每升体积分数为18%的乙醇水溶液加入3 g炭黑粉，持续搅拌一段时间，使炭黑粉均匀分散，制成炭黑污液[2].

将1件针织衫分别浸入调制成的不同浓度的炭黑污液中，浸渍30 min后，经轧车二浸二轧处理，自然晾干，用密封袋包装封存.将污渍沾染的针织衫裁剪成10 cm×10 cm的试样布，用密封袋包装封存备用.

1.3.2泥渍布

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，搅拌充分后，使溶质均匀分散，制成黏土污液[3].

将1件针织衫分别浸入调制成的不同浓度的黏土污液中，浸渍30 min后，经轧车二浸二轧处理，自然晾干，用密封袋包装封存.将污渍沾染的针织衫裁剪成10 cm×10 cm的试样布，用密封袋包装封存备用.

1.4　优化前洗涤工艺参数

洗衣机的固定洗涤参数见表1，洗衣机参数调试界面开放，所有参数均可调，在洗涤过程中洗涤参数不可调.

1.5　测试方法

1.5.1去污率测试

将针织衫和污渍布对折两次，用Datacolor测色配色仪测试针织衫和污渍布洗涤前后的颜色三刺激值R，做好记录.一块污渍布样取3点测试，取平均值.去污率计算公式[4]如下：

式中:Rw为污渍布洗净后的反射率，Rs为污渍布洗净前的反射率，Ro为原布的反射率.

1.5.2缩水率测试

参考GB/T 8628—2013 《纺织品 测定尺寸变化的试验中织物试样和服装的准备、标记及测量》[5]进行测量.

1.5.3纬斜测试

参考GB/T 14801—2009 《机织物与针织物纬斜和弓纬试验方法》[6]进行测量.

1.5.4皱变评价

参考FZ/T 01054.6—1999 《织物风格试验方法 平整度试验方法》[7]，在D65光源工作台记录试样外观出现的褶皱数.将褶皱数换算成每平方米褶皱数，对织物进行评级.以每平方米织物外观出现的褶皱数进行评价，大于10处褶皱，评为1级；5~10处褶皱，评为2级；3~5处褶皱，评为3级；1~3处褶皱，评为4级；没有褶皱，评为5级.

1.5.5pH值测试

参考GB/T 9724—2007 《化学试剂pH值测定通则》[8]，取洗涤脱水程序排水样3杯(100 mL)，测试水样pH值并记录.

表2　污渍布反射率Tab.2　The stain cloth reflectivity　%

2结果与讨论

2.1　标准污布性能

制备的污渍布用Datacolor测色配色仪测试，反射率见表2.

2.2　优化前织物的洗涤性能

按照1.4的洗涤工艺，将两种污渍布缝制在针织衫上进行洗涤，洗涤剂用量均为20 g，按照1.5所示方法进行各项性能测试，结果见表3.

表3　优化前针织衫的洗涤性能Tab.3　Washing performance of sweaters before optimization

由表3可知，炭黑污渍和泥渍在滚筒洗衣机中洗涤，污渍均较难去除；随着污渍沾染程度的增加，去污率逐渐降低，故需优化.同时，针织衫的外观稳定性受到了很大的影响，缩水率较大，皱变为1级，布面每平方米褶皱数大于10处,纬斜严重.

2.3　洗涤参数优化分析

2.3.1浸泡程序的优化

浸泡程序固定参数：浸泡水位为3,浸泡转停比为15∶10,浸泡洗涤转速为40 r/min，浸泡运行时间为5 min,浸泡循环次数为1.比较在原有洗涤程序上增加浸泡程序和无浸泡程序洗涤后的去污率，实验数据见图1.

图1　浸泡对去污率的影响Fig.1　The effects of soaking for decontamination rate

由图1可知，增加了浸泡程序，两种污渍的3种不同程度沾染布的去污率都增大了.在浸泡过程中，针织衫产生了更好的润湿作用.织物润湿主要与织物和液体的表面临界张力有关,表面活性剂可以显著降低水的表面张力，织物就容易被润湿.织物纤维表面润湿后，洗涤剂继续润湿并渗透到纤维的毛细管中，使纤维膨胀.同时，表面活性剂又能够渗透至水的污垢之间，使污垢颗粒碎裂，容易脱离服装[9].增加浸泡时间后对3种不同程度的炭黑污渍布洗涤，去污率增加了1.5%~2.2%，对3种不同程度的泥渍布洗涤，去污率增加了1.6%~3.3%.由于浸泡时间短，炭黑污渍和泥渍针织衫在洗涤后，较原设定参数的外观尺寸稳定性没有发生明显变化，排水pH值也没有明显变化.

2.3.2洗涤和漂洗转停比的优化

在优化浸泡程序后，两种污渍的去污率都有提高但不显著.然后，进行优化洗涤和漂洗转停比实验,将转停比分别设置为15∶10和20∶8，在两种不同的转停比下污渍的去污率见图2.

图2　转停比为15∶10和20∶8时对去污率的影响Fig.2　Washing turn stop ratio of 15∶10 and 20∶8 for decontamination rate

由图2可知，当转停比分别为15∶10和20∶8时，3种不同程度污渍的去污率都在增加且优于原设定参数.同时，转停比为15∶10时去污率优于转停比为20∶8时，去污效果较好.

织物在洗衣机中洗涤会受到洗衣机带来的机械力而不停地做翻转运动.转停比不仅改变了织物做翻滚运动的时间，还影响着水流的速度.当转停比为15∶10时，洗涤和漂洗过程中转和停的时间相差不大，有利于织物的润湿，也使洗涤剂有更多的时间作用在污渍上.在洗涤过程中，当转停比为15∶10时去污率最优.在增加浸泡后，转停比为15∶10时对3种不同程度的炭黑污渍布洗涤，去污率增加了3.1%~5.2%;对3种不同程度的泥渍布洗涤，去污率增加了4.1%~5.8%.

当转停比为15∶10时，炭黑污渍和泥渍针织衫在洗涤过程中受力均匀，织物布面的皱变、缩水率、纬斜和排水pH值没有发生明显的优化.

2.3.3洗涤时间的优化

分别设定洗涤时间为25 min，35 min和45 min，优化浸泡，设转停比为15∶10，不同洗涤时间的去污率见图3.

图3　不同洗涤时间对去污率的影响Fig.3　The influence of different washing time for decontamination rate

由图3可知，当洗涤时间由25 min增加到35 min时，3种不同程度的两种污渍的去污率都明显增加.洗涤时间增加，洗涤剂在水中溶解并有充分的时间发生作用，洗涤剂发生作用的成分越多，去污率就越高.其次，洗涤时间越长，织物在洗衣机中将会接受更长时间的机械力作用，可以使像泥渍、炭黑污渍这种顽固污渍从基质上脱落.当洗涤时间从35 min增加到45 min时，去污率的增加不明显.由于去污能力达到了一个临界值，这时洗涤时间就不是影响去污率的主要因素了，所以盲目增加洗涤时间反而会影响织物的外观性能.在优化浸泡和转停比为15∶10后，洗涤时间35 min对3种不同程度炭黑污渍布洗涤的去污率较原设定参数增加了7.8%~10.8%，对3种不同程度泥渍布洗涤的去污率较原设定参数增加了8.8%~11.1%.

对于绝大多数污渍来说，洗涤时间越长，去污率就会越高.但是，洗涤时间越长，织物所受温度与机械力作用的时间也越长，会损伤织物的物理机械性能，使织物的弹性模量下降，受力易皱且不易恢复.但洗涤时间过短，不仅不能满足织物的去污要求，而且织物受力变形后没有足够时间回复或重叠的织物没有时间松散，那么在脱水离心力的作用下将形成无法回复的折痕[10].当洗涤时间为35 min时，炭黑污渍和泥渍针织衫的皱变由原设定参数1级优化为2级，缩水率和纬斜较原设定参数都有减少，针织衫的外观稳定性得到了优化，排水pH值下降了10%，降低了对环境的污染.

2.3.4洗涤温度的优化

分别设定洗涤温度为30 ℃，40 ℃和50 ℃，优化浸泡，设转停比为15∶10，洗涤35 min，不同洗涤温度的污渍去污率见图4.

图4　不同洗涤温度对去污率的影响Fig.4　The influence of different washing temperature on the decontamination rate

由图4可知，当洗涤温度从30 ℃增加到40 ℃时，炭黑污渍和泥渍3种不同程度的污渍去污率有明显的增加.随着洗涤温度从40 ℃增加到50 ℃，污渍布的去污率也增加，但相对于40 ℃时去污率有所降低.由于温度的升高，物质的热运动加快，反应速度提高，洗涤剂也加快溶解，污渍与基质的结合也受到了影响，促进了表面活性剂对污渍去除的作用.同时，洗涤温度的升高也使水分子产生了热运动，增加了局部流速，流速的增加更易去除泥渍和炭黑污渍这种固体污渍.当温度达到50 ℃时，去污率出现了下降，这是由于洗涤温度过高时，洗涤剂中的表面活性剂和助剂能够充分溶解，去除污渍的能力较好，但随着洗涤时间的延长，可能导致之前被洗掉的污渍又重新沾染到织物上.在优化浸泡、转停比为15∶10和洗涤35 min后，洗涤温度为40 ℃时对3种不同程度的炭黑污渍布洗涤的去污率较原设定参数增加了18%~20%，对3种不同程度的泥渍布洗涤的去污率较原设定参数增加了20%~22%.

当温度达到一定值时，去污率变化不明显，此时温度将会对织物的外观性能产生负面影响[11].对于棉这样的天然纤维织物，温度升高会加剧分子的热运动，加剧水分子与无定形区分子链的结合速度，使纤维膨胀、发软甚至失去弹性，宏观表现为织物的弹性模量及屈服力降低，稍有外力作用即会变形[12].当洗涤温度为40 ℃时，炭黑污渍和泥渍针织衫的水洗尺寸的稳定性达到稳定，皱变为2级，缩水率下降了20%，纬斜下降了33%，针织衫外观尺寸的稳定性得到优化，排水pH值下降了10%，对环境的污染降低.

3结论

(1) 沾染典型污渍的针织衫滚筒洗涤参数优化后，动态浸泡5 min，在转停比为15∶10、转速为500 r/min、水位为4、温度为40 ℃的条件下洗涤35 min，随后漂脱2次，设漂脱转停比为15∶10、漂洗转速为40 r/min、漂洗水位为6，最后脱水1次，在脱水转速为700 r/min的条件下脱水5 min.以优化后的洗涤参数对3种不同程度的炭黑污渍布洗涤，去污率提高了18%~20%；对3种不同程度的泥渍布洗涤，去污率提高了20%~22%.

(2)针织衫外观尺寸的稳定性和残留洗涤剂量随着洗涤参数的优化而优化，炭黑污渍和泥渍针织衫的水洗尺寸稳定性达到稳定，皱变为2级，缩水率下降了20%，纬斜下降了33%，针织衫外观尺寸的稳定性得到了优化，排水pH值下降了10%，对环境的污染降低.

参考文献：

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[2]王赢,王平,王强,等.炭黑油污布的制备及洗涤性能评价[J].印染助剂,2012,29(12):45-48.

[3]杜志平,刘晓英,史东.黏土污布的制备及其去污性能研究[J].日用化学工业,2001(6):46-47.

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[5]全国纺织品标准化技术委员会.GB/T 8628—2013纺织品测定尺寸变化的试验中织物试样和服装的准备、标记及测量[S].北京：中国标准出版社，2013.

[6]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 14801—2009机织物与针织物纬斜和弓纬试验方法[S].北京：中国标准出版社,2009.

[7]中华人民共和国纺织工业部.FZ/T 01054.6—1999织物风格试验方法 平整度试验方法[S].北京：中国标准出版社，1999.

[8]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 9724—2007化学试剂pH值测定通则[S].北京：中国标准出版社，2007.

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[12]袁建荣,李兆君,吴雄英,等.家庭滚筒洗衣机洗涤温度对机织物外观平整性的影响[J].纺织学报,2014,35(7)：74-78.

通信作者：李长龙(1968-),男,副教授,主要研究方向为新型纺织材料与技术开发.E-mail:autslcl6802@126.com.

作者简介：汤立洋(1990-)，男，安徽合肥人，硕士研究生，研究方向为生态纺织化学.

收稿日期：2015-10-08

中图分类号：TS187

文献标志码：A

文章编号：1674-330X(2015)04-0017-05