布草清洗的标准化进展及常见问题分析

2021-03-22 06:09:46姚晨之
中国洗涤用品工业 2021年1期
关键词:洗涤剂表面过程

薛 伟 姚晨之

(1. 中轻日用化学检验认证有限公司,山西太原,030001;2. 全国表面活性剂和洗涤用品标准化技术委员会,山西太原,030001;3. 国家洗涤用品质量监督检验中心,山西太原,030001)

近年来,随着生活水平的提高,大众对人身健康、安全的重视程度与日俱增。公共场所人流密集,其卫生状况是否符合要求,对人们健康的影响不容忽视。作为其中重要的组成部分,商业布草的卫生情况与诸如商务旅行人士等在内的大量人群的健康密切相关。因此,其清洗、消毒、杀菌等备受关注,尤其是那些与皮肤有直接接触的布草。商业布草是指服务性行业中使用的可在回收处理后重复使用的纺织用品总称。这些服务性行业包括餐饮业、宾馆酒店、交通运输业、医院及医疗机构、美容美发会所等。常见商业布草有很多种,例如餐饮业中所使用的布草包括台布、毛巾、座椅套等,酒店中常见的布草包括枕巾、枕套、床单、被罩、毛巾、地巾、浴巾、浴袍、椅套、地毯、窗帘等,交通运输业所涉及的布草主要有座椅套、窗帘等。

为了使商业布草获得良好的卫生状况,对布草的清洁必不可少。布草清洗所选择的清洗设备、洗涤参数、洗涤工艺、洗涤剂类型等对最终的清洁效果影响显著。文章系统地介绍了商业布草清洗过程,以及常用设备、洗涤剂相关标准等,以期全面加深对商业布草清洁的认识,并为相关行业从业人员提供借鉴参考。

1 洗涤过程

布草的清洗主要有干洗和水洗两大类。干洗是指织物在洗涤过程中由化学溶剂进行洗涤,在排出溶剂、脱除溶剂、烘干等过程后取出干态织物的过程。干洗常用的溶剂有四氯化碳和石油衍生的有机溶剂。本文主要介绍了与家用纺织品清洗类似的水洗方式。与家用织物的清洗相比,商业清洗过程稍微复杂。除相似的前处理(浸泡、预洗等)、主洗以及脱水过程之外,还增加了漂洗、中和、柔顺以及上浆等步骤。典型的布草清洗过程(水洗)见图1。

图1 典型布草洗涤过程流程图(水洗)

在上述过程中,可依据实际情况,选择性地省略或合并某些环节,在保证清洗效果的前提下节约时间、降低成本。例如,对于轻垢类布草,可以省略浸泡、预洗等步骤;对于主洗过程污垢去除完全的布草,可以不再进行漂洗;当选择多功能复合型洗涤剂时,柔顺过程可合并于主洗过程中。

分拣是整个洗涤过程之前的重要环节,经过分拣后,洗涤成本可显著降低,在有效避免不同布草之间相互污染的同时,更加高效地达到预期的清洗目标。在不同的情况下,分拣可以按照不同的原则来进行。例如,按照布草污染程度的不同,可以将其划分为重垢型、中垢型和轻垢型;按照布草颜色的不同,可以将其划分为白色系、彩色系等,对于色彩牢固程度较差的布草需要单独洗涤;按照布草来源及类型,可以将其划分为宾馆客房类、餐饮类、医院类、交通运输类等,还可按照使用场景进行二次细分;按照布草材质,可将其划分为棉类、麻类、丝类、纤维类等。对布草进行划分后,可依照具体类型选择合适的洗涤剂及洗涤程序,以便高效清洗。

漂洗过程主要是用漂洗剂(如氧漂剂、氯漂剂)去除主洗过程中未得到彻底清洗的有色污垢。漂洗剂通过氧化还原过程与有色污垢中不饱和基团反应,破坏其化学结构,使其颜色消失。需要注意的是,氯漂剂与氧漂剂混合后会释放出有毒气体,切不可同时使用。漂洗剂作用原理、选择依据及区别等见本文中“洗涤剂”部分。

中和过程能够消除铁锈以及布草中的残留碱,对于布草的清洗同样不可或缺。中和剂的选择对该过程的效果有着重要的影响,如若中和剂的使用不恰当,可能导致布草不能够清洗完全。例如,在北方地区,水质硬度通常较高,当中和剂用择草酸时会与水中钙离子结合形成沉淀,附着于布草表面。

2 洗涤设备

普通家用清洗通常仅使用全自动洗衣机即可满足日常需求,而商业布草清洗时步骤增加,所使用的设备也变得多种多样。除主洗过程用到的工业洗衣机,还需要用到熨平机、烘干机、折叠机等设备,常见的工业洗涤设备如图2所示。

据不完全统计,目前国内关于商业布草工业清洗过程所用设备的标准已经达到20项,详见表1。

图2 典型的工业洗涤设备

从表1中可以看出,现有标准主要集中于产品标准以及安全要求标准,涵盖国家标准、行业标准和地方标准3类。其中,行业标准中又包括机械行业标准和轻工行业标准。从标准的发布时间来看,最近的为2017年,发布时间最早的在1992年,已经使用了将近30年。需要注意的是,主洗过程中所用到的设备—工业洗衣机,GB/T 22937-2008、JB/T 4305.1-1999和QB/T 2323-2017分别对其进行了规范。在这些标准中,均对其使用条件及分类进行描述,例如温度和湿度等,然而,具体技术指标的设置各不相同。表2列举出工业洗衣机相关各标准与GB/T 4288-2018《 家用和类似用途电动洗衣机》的技术指标,以供选择合适设备时借鉴参考。

表1 洗衣房用设备相关标准

从表2种可以看出,不同的标准对工业洗衣机的指标设定各有侧重。与家用洗衣机相比,洗净均匀度、关机功率等指标在工业洗衣机中未设定,用电量、脱水转速等指标则均有提及。洗净比/率、用水量、脱水后织物含水率、噪声等为工业洗衣机产品的通用型指标,在上述几项标准中均有规定;排水时间、负荷比等参数只是部分规定。

表2 工业/家用洗衣机技术指标对比

3 洗涤剂

3.1 洗涤剂相关标准

洗涤剂种类已经多达几十种,然而,适用于商业布草的洗涤剂则相对较少。洗衣房常用的几种洗涤剂相关标准见表3。

表3 洗衣房用洗涤剂标准

其中,G B/T 1 3 1 7 1.1-2 0 0 9、G B/T 13171.2-2009和QB/T 1224-2012为通用型洗涤剂,可适用于民用和工业用等多种场景。理化检验指标设置有总活性物含量、pH、游离碱、总五氧化二磷质量分数等,其规定对污布的去污力要求不小于标准洗衣液。与民用日常洗涤过程相比,洗衣房所清洗的布草污垢较重,使用较为温和的洗涤剂效果相对不理想或成本增加显著,通常需要在高温下配合使用碱性更强的洗涤剂。在碱性环境下,织物更容易被浸润而膨胀,加速了物理吸附污垢的释放;此外,可进一步分解中和油脂性和酸性污垢,进而达到更出色的去污效果。因此,与洗衣粉的国家标准GB/T 13171相比,QB/T 4529-2013在制定时主要考察调整洗涤剂中碱的含量。尽管增加碱的添加量可显著提升去污效果,但是,碱的添加量并非越多越好,其负面影响同样不容忽视。过多的碱会加速破坏织物结构,导致其寿命显著缩短;长期在强碱环境下使用可导致设备腐蚀加剧,致使寿命缩短;可能会使操作人员在使用过程中面临的潜在威胁急剧攀升;洗涤后期的中和过程中酸的用量同样增加,不利于成本的控制。因此,QB/T 4529-2013中将pH指标由≤11.0调整为≤13.0(0.1%溶液,25℃)。此外,与QB/T 4529-2013相比,QB/T 4528-2013中产品主要为液状或膏状,在水中分散更加快速,且其活性物指标更高,可用于洗涤不耐强碱等类型的布草。

3.2 漂白剂

除了上述几种洗涤剂产品外,漂白剂在商业布草的清洗消毒过程中应用也较为广泛,例如氧漂剂、氯漂剂和二氧化氯等。氧漂剂的主要成分为过氧化合物,在洗涤过程中分解出游离的活性氧原子[O],该[O]具有强氧化能力,可破坏有色污垢化学结构进而产生漂白作用,达到清洁目的。氧漂剂常见的主要成分有过氧化氢、过碳酸盐、过硼酸盐等,以主要成分为双氧水的氧漂剂为例,其释放[O]过程如下[1]:

在上述过程中,[O]的释放速度与体系的温度、pH以及过氧化物初始浓度密切相关。

氯漂剂是另外一种布草清洗消毒常用的产品,其主要成分通常为次氯酸盐。在洗涤过程中,次氯酸盐分解得到碱和次氯酸,次氯酸分解后形成HCl,同时释放出[O]。以主要成分为次氯酸钠的氯漂剂为例,其作用过程[1]为:

NaClO为强碱弱酸盐,溶解后溶液呈碱性,在该环境条件下[O]可表现出更强的作用能力。布草产品在使用氯漂剂之后,白度保持较好,但其副作用是织物纤维的微观结构同时也在一定程度上发生了变化。同样,体系的温度、pH以及次氯酸盐的初始浓度可显著影响作用效果。

作为另一种常见的漂白剂,二氧化氯具有强氧化性,其氧化能力是相同质量次氯酸钠的2.76倍[2]。其漂白过程主要是氧化作用[2],过程如下:

在上述作用过程中存在着多种中间体,控制体系pH对其作用能力的发挥影响显著,不仅可以漂白棉织物,还可以与有色酚类化合物、醚类化合物、靛蓝类物质、木素酚类物质、甲氧甲酚类物质、联苯结构化合物、不饱和木素类、非酚类化合物等多种色素发生作用使其褪色[2]。

氧漂剂和氯漂剂在布草清洁消毒过程中表现出类似的作用效果,在布草清洁消毒过程中要视实际情况选择理想的产品。在同等条件下,氯漂剂的清洗效果要优于氧漂剂,即氯漂剂表现出更高的漂白能力,但氧漂剂对织物微观结构的破坏能力要弱于氯漂剂。例如,清洗白色布草可选择氯漂剂,但有色织物的清洗须使用氧漂剂避免褪色现象的发生。与氧漂剂相比,氯漂剂不稳定,对温度、金属以及有机材料等较敏感,分解温度较低,刺激性较强,对操作人员的安全威胁较大,且对搬运、储存环境要求较高。此外,使用氯漂剂会使废水中残留有大量的氯离子,而氧漂剂则表现得相对更加绿色环保。

4 存在问题及可能原因

在清洗布草的时候,难免会出现一些泛黄、泛灰、磨损、串色等问题,图3列举出部分常见的这类现象。

图3 布草洗涤后出现的问题

4.1 泛黄、泛灰、泛红等

布草在清洗过后表面呈现出浅黄色、浅暗灰色或者浅红色现象被统称为泛黄、泛灰、泛红等。该现象在洗涤过程中比较常见,影响因素包括但不限于如下几点:

(1)污垢未去除完全,如辣椒油等,使得布草在烘干后呈现出各种颜色[3]。

(2)过水不充分,使得污垢二次沉积于布草表面;或洗涤剂中碱仍有部分残留,将布草部分区域腐蚀氧化;或漂白后得到的无色污渍吸附于布草表面,经过烘干后再次被转化为有色污渍[4]。

(3)水质较差,里面含有较多的钙离子、镁离子、铁离子等,在洗涤过程中形成了难溶解于水的盐,这些盐附着于布草表面呈现出泛黄等现象。

(4)过量使用含有荧光增白剂的洗涤剂。

(5)上浆过程操作不当,形成难溶性盐附着于布草表面。

4.2 布草表面纤维强度下降,结构破坏

洗涤过程造成织物表面强度下降,甚至是结构破坏的原因是多种多样的。

(1)主洗过程中温度设定过高可能导致布草表面纤维强度下降。

(2)通常布草洗涤选择的洗涤剂为强碱性,布草在强碱性环境中会出现纤维强度下降的现象;若洗涤剂添加量过多,体系碱性过强,则会加速表面纤维结构的变化,最终可能表现为断线等表面结构破坏。

(3)洗涤过程中,水位设置过低,布草在强碱性环境下浸泡洗涤,同样可能导致表面纤维强度下降甚至是结构变化。

(4)在漂白过程中,漂白剂的选择、添加量、漂白时间、漂白温度等诸多因素均可能导致布草表面纤维结构的变化,甚至破损。

(5)中和过程中,部分布草表面纤维可能在酸性环境下发生分解。

除了上述一些情况,操作顺序错误、程序设定不当、停电等因素同样可能导致布草表面结构及整体结构的变化。

4.3 白度差

经过漂白之后,布草洁白度较差可能是由于漂白过程不充分导致,可适当提高漂白剂用量,延长漂白时间。此外,漂白过程中,有色污渍结构破坏被转化为无色化合物,吸附在布草表面使得布草表观洁白程度下降,需要充分过水,才可有效避免该现象。

4.4 有色布草颜色不均

对于非白色布草,在洗涤过后,有时会出现颜色变化的情况,这主要与布草本身染料的牢固程度有关。部分染料与被染布草的纤维结合不牢固,对于这一类布草,洗涤的时候需要格外注意,专门设定程序单独洗涤。除了结合度差以外,洗涤过程导致的布草颜色变化可能是由以下因素引起的:

(1)漂白过程中漂白剂选择不恰当。

(2)洗涤过程中洗涤剂添加过量,体系碱度过高,加速了表面染料溶解脱落等过程。

(3)具有不同颜色的布草混洗,个别染料从表面脱落后吸附至其他布草表面,导致被吸附布草表面颜色发生变化。

(4)布草表面吸附有色污渍时,该污渍与布草表面染料发生物理/化学作用,该过程不可逆,导致布草局部颜色发生变化。

4.5 污渍去除不完全

污渍与布草表面结合比较牢固时,洗涤过程中的摩擦、乳化等不能够将其从布草表面移除,即出现了污渍部分去除的情况。这种现象可能是由于漂洗过程中漂白剂选择不恰当,或者是参数设置不合适所导致的。

5 展望

商业布草清洗可有效清除污染物,保证相关人员的健康与安全,免受病菌等侵扰。科学合理地根据所清洗布草的材质及颜色、污染源、污染程度等特征选择适合的清洗过程,对清洗效果的影响不容忽视。清洗效果还与所使用的设备、参数设定、洗涤剂类型及用量等密切相关,不恰当的选择可能导致布草泛黄、褪色等不理想效果,甚至可能会引起布草的磨损及破坏。未来的布草清洗,可在设备节水省电等方面提高能效,亦可选择清洁效率更高的浓缩化洗涤剂。

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