洗涤参数对棉织物保形性的影响

陈明辉，马 池，吴 红

洗涤参数对棉织物保形性的影响

陈明辉，马 池，吴 红

（陕西元丰纺织技术研究有限公司，陕西 西安 710038）

针对家庭洗涤后衣物外观折皱明显，保形性能逐渐减弱的问题，选取市场上常用棉织物为实验材料，选择洗涤模式、洗涤温度、洗涤水量和洗涤转速4个洗涤参数进行正交试验设计，开展洗涤实验，并对洗后织物外观平整度等级进行评价。结果表明：对织物洗后外观平整度影响最大的洗涤参数是洗涤模式，其次是洗涤转速、洗涤温度和洗涤水量；由此得出最佳洗涤方案：轻柔洗涤模式、洗涤温度30℃、洗涤水量15L、脱水转速600r/min。依据最佳洗涤方案设计出棉织物洗涤程序，通过对比棉织物洗涤程序与家庭衬衫洗涤程序洗后10种织物外观平整度等级，结果显示棉织物洗涤程序对织物洗后保形性的影响优于衬衫洗涤程序。

棉织物；洗涤；保形性；平整度

随着人们生活品质的提高，对于纺织服装的外观要求越来越高。保形性是纺织服装面料最基本的外观性能，是织物服用性能不可缺少的考核指标之一。织物的保形性是指织物在使用过程中或洗涤后能保持稳定原有外观形态特征的性能[1]。通过市场调研，目前众多洗衣机品牌针对不同类别衣物设计了专属的洗涤程序，降低了洗涤对衣物外观及物理性能的影响。因此，研究洗涤参数对织物保形性的影响，对于优化洗涤程序，改善织物洗后外观，满足消费者不断提升的洗涤需求具有重要意义。

目前，关于影响织物洗后保形性的主要洗涤参数，徐志凤[2]认为转停比会影响实际洗涤时间和织物的运动状态。转停比即单位时间内滚筒转动与停止时间比，决定机械力发挥的有效时间。时间越长，织物滑移、摔打等运动的作用时间越长，织物洗涤过程中变形程度增加。陈建国[3]研究得出影响织物洗涤的参数主要有洗涤模式、洗涤时间和洗涤温度等。不同洗涤模式会对衣物产生揉、搓、挤、甩、压等多个机械动作，进而影响织物洗涤效果。PARK S等[4]认为洗涤水量是影响织物洗涤过程的重要参数。在洗涤的过程中，水量浸没织物即可，不宜过多，水量过多，织物的运动会受到水量的限制，织物受到的机械作用力大，织物运动过程中所受到的水流阻力增加，进而影响织物外观平整。但是，洗涤过程中，水量也不宜过少，水量过少，不利于织物表面吸附的水与洗涤剂之间的物质交换，难以去除织物表面的污渍，造成洗净不匀的问题。袁建荣[5]等通过分析不同温度洗涤后棉织物与涤纶织物外观平整度，以及洗涤前后剪切刚度的变化，得出家庭滚筒洗涤温度对棉与涤纶织物外观平整性影响显著；温度对涤纶织物影响更显著，且20℃及以下洗涤时棉织物、涤纶织物的平整度最好。Barbora Siroka等[6]通过模拟不同洗涤温度下对织物保形性影响的实验得出，洗涤过程中，随着洗涤温度增加，纤维吸湿速率加快，加速再生纤维素纤维内部结构发生重组，纤维分子能量降低，内应力下降，进而织物易受力变形。袁建荣[7]等研究发现衬衫在洗涤阶段的变形主要发生在脱水阶段，脱水转速为400r/min、600r/min时衬衫洗后的外观平整度优于1000r/min时的效果。脱水转速越大衬衫受力越大，衬衫形成的折皱由弹性变形转为塑性变形可能性越大，棉衬衫的外观平整度越差。王风霞[8]等研究了洗涤不同阶段的转速与洗涤时间对棉衬衫平整度的影响，结果表明：脱水转速对外观平整度的影响最大，二者呈负相关。当洗涤转速为60 Hz、漂洗转速为45 Hz、洗涤时间为20 min、脱水转速为30 Hz时，衬衫洗后外观平整度较好。

在已有研究中针对单一洗涤参数对织物保形性影响研究较多，但洗涤是一个动态过程，单一的影响因素或许在洗涤过程中某一阶段对织物保形性有着显著的影响，并不能说明织物经过完整的洗涤过程后对织物保形性的影响。通过合理的参数配置，减弱不同洗涤参数对织物保形性的影响，在洗净衣物的同时，可以保证洗后服装的外观平整度。因此，本文对洗涤模式、洗涤温度、洗涤水量、洗涤转速4项洗涤参数进行正交试验设计，选用市场常用棉织物为研究对象，以织物洗涤后外观平整度等级为测试指标，对测试结果进行正交分析，探讨影响洗后织物保形性的主要因素，优化洗涤参数，得到最佳洗涤方案，提升洗护品质，真正满足消费者需求，为洗衣机厂商研制洗涤程序提供依据和参考。

1 实 验

1.1 实验材料

选用10种不同规格的纯棉及涤棉混纺机织物为实验材料。根据标准AATCC124-2018《Smoothness Appearance of Fabrics after Repeated Home Laundering》中对试样规格的要求，每次试验，每种织物裁取9块试样，试样尺寸为38cm×38cm，分别用于正交试验和洗涤程序对比实验。织物具体规格参数见表1，10种织物按线密度由大到小，进行排序编号。

表1 织物规格参数

1.2 实验仪器

实验仪器主要包括AATCC124-2018平整度等级评价用标准样板、烘干机、滚筒洗衣机。试样外观平整度等级评价按照AATCC 124-2018规定方法进行。

1.3 实验设计

1.3.1 样品洗涤试验

为了解10种不同规格织物的折皱回复性能，采用滚筒洗衣机衬衫洗涤程序进行洗涤实验。从衬衫洗涤程序中分析出4项洗涤参数分别为洗涤模式摔打洗、洗涤温度30℃、洗涤水量20L、洗涤转速600r/min。对比不同织物洗后外观平整度等级，筛选出洗后外观平整度等级高，织物折皱回复性能好，能准确反映织物外观平整性，评价数据稳定的织物，作为洗涤参数对织物外观平整性影响研究的实验材料。

1.3.2 正交试验

对洗涤模式、洗涤温度、洗涤转速和洗涤水量4因素设计正交试验。根据不同的运动占比将洗涤模式分为轻柔洗、揉搓洗、摔打洗3个水平，轻柔洗动作模式：正反转4s，停16s，转速35r/min运动占比20%；揉搓洗动作模式：正反转10s，停10s，转速45r/min运动占比50%；摔打洗动作模式：正反转16s，停4s，转速55r/min运动占比80%。根据市场上洗衣机洗涤程序，其他3因素各水平选取如表2所示。

表2 因素水平

正交试验共设计9个洗涤方案，根据样品洗涤试验结果，从10种织物中选择数据稳定，且准确反映织物外观平整度的样品进行洗涤实验。对织物外观平整度结果进行正交试验直观分析，方差分析，找出各洗涤参数对织物保形性影响显著性，得出对织物保形性影响最小的最佳洗涤方案，将各洗涤参数导入洗衣机程序，生成棉织物洗涤程序。

1.3.3 程序对比试验

为了检验设计的棉织物洗涤程序洗涤效果，将1#～10#不同规格参数的织物采用棉织物洗涤程序进行洗涤实验，将洗涤后织物外观平整度评价结果与衬衫洗涤程序洗后评价结果进行对比，分析不同洗涤程序对不同规格参数织物保形性影响。对比两程序洗涤参数，评价不同洗涤参数洗涤效果。

1.3.4 洗涤方式与评价要求

每种试样裁取9块织物，每3块织物进行1次洗涤试验，共进行3次洗涤，即每种织物进行9次洗涤试验。每次洗涤后，将3块织物评级结果的平均值作为1次洗涤实验结果，根据每次洗涤结果以及3次洗涤后的平均值进行评判。洗涤时选用标准负载织物，将负载布进行一次折叠，与试样交错重叠放入洗衣机滚筒中，负载织物与洗涤试样总重量1.8±0.06kg。为保证试验结果的可比性，每次洗涤前对试样进行熨烫整理，保持所有试样的外观平整度均在最高水平，即织物外观平整度等级≥ 4级。试样洗后自然悬挂晾干，首先在标准大气环境中平衡4个小时，然后在AATCC124-2018 规定的环境中，将试样固定在可见板上，与立体标准样照进行对比，由3位专业人员，对每块织物外观平整度等级进行评价。

2 实验结果与讨论

2.1 样品洗涤试验结果与分析

10种织物采用衬衫洗涤程序洗后外观平整度等级如图1所示。

图1 衬衫洗涤程序洗后外观平整度等级

由图1可知6#织物外观平整度等级最高，说明其折皱回复性能最好，同时3次洗涤后外观平整度等级评价结果稳定。由于织物外观评价是主观性评价，评价结果按等级划分，因此，洗后外观平整度等级高的织物在不同机械外力作用下评价结果会产生明显差异，因此选择6#织物作为正交试验洗涤样品，采用不同洗涤程序洗涤后能够准确反映不同洗涤程序对织物外观平整性的影响。由于本次选择实验材料时未对织物的规格进行明显的区分，因此无法准确分析织物规格对洗后织物折皱回复性能的影响，但通过对比6#与7#织物洗后外观平整度等级可知织物规格接近时，平纹织物折皱回复性优于斜纹织物。

2.2 正交试验结果与分析

正交试验共设计出9种洗涤法案，对每种程序3次洗涤的织物外观平整度的平均值进行正交试验直观分析、方差分析。3次洗涤后织物外观平整度评价结果的直观分析结果如图2、图3所示，方差分析结果如表4所示。

图2 各因素直观分析方差R值

图3 各因素水平与外观平整度等级关系图

极差R值反映了各洗涤参数因素对实验结果影响的大小，极差越大，其影响作用越大。由图2可知洗涤模式是主要影响因素，其次是洗涤转速，洗涤水量和洗涤温度。根据图3可见各因素水平与外观平整度等级关系图，取主要影响因素最优水平，次要因素根据经济效益选取合适水平，得到各洗涤参数最佳洗涤方案为洗涤模式轻柔洗、洗涤转速600r/min、洗涤水量15L、洗涤温度30℃。

正交试验的直观分析法是最为直接简单的，但不能估计试验误差，为解决此问题，对试验结果做方差分析。将各洗涤参数与织物外观平整度进行相关性分析，由方差分析表3可知，洗涤模式的P＜0.1，对织物外观平整度等级的影响一般显著，二者呈负相关；其他因素的P＞0.1，对织物外观平整度等级的影响不显著。因此，对织物洗后外观平整度影响最大的洗涤参数是洗涤模式，其次是洗涤转速，洗涤温度和洗涤水量影响较小，这与直观分析结果一致。因此将各参数导入洗衣机程序中，生成棉织物洗涤程序。

表3 织物外观平整度方差分析结果

注：F0.05(2，2)=4.46; F0.1(2，2)=3.11

2.3 洗涤程序对比实验结果与分析

将10种织物采用设计棉织物洗涤程序洗后织物外观平整度等级如图4所示。

图4　棉织物洗涤程序洗后外观平整度等级

表4　　程序洗涤参数对比表

对比两种洗涤程序洗涤参数可以看出洗涤模式和洗涤用水量分别处于两个不同水平，其他两个洗涤参数处于相同水平。对比图1和图4两程序3次洗涤后平整度等级平均值可知，棉织物洗涤程序洗后织物外观平整度等级优于衬衫洗涤程序。根据不同程序相同织物同一次洗涤结果可知，5#织物第3次洗涤后，棉织物洗涤程序与衬衫洗涤程序平整度等级差异最大为0.6级；多种织物在同一次洗涤平整度等级差异最小为0级；7#织物第2次洗涤后，衬衫洗涤程序平整度等级优于棉织物洗涤程序。根据不同程序不同织物同一次洗涤结果可知，不同规格参数的织物洗后平整度等级存在差异，但棉织物洗涤程序平整度等级优于衬衫洗涤程序。因此，棉织物洗涤程序洗后对不同规格参数织物保形性影响较小。对比两程序洗涤参数差异，采用低运动占比，洗涤转速小的洗涤程序洗后织物外观平整度等级较高，低运动占比，降低转速能够有效降低滚筒的机械作用，减少洗涤时机械作用能够减少对织物的磨损[9]。

2.4 讨论

不同规格织物经相同洗涤程序洗后外观平整度等级不同，织物规格参数不同时，织物的相关物理力学性能不同，织物洗涤过程中的受力情况及运动状态存在差异。织物规格对织物洗后外观平整性的研究有待进一步验证，但从两种洗涤程序洗后结果可知，平纹织物相比于斜纹织物，洗后外观平整度较好。

织物产生折皱主要是因为纤维分子的无定形区发生变化[10]。棉纤维分子的无定形区为50%左右，并且棉纤维中含有大量亲水性基团，洗涤过程中棉纤维吸水，纤维素上相邻羟基之间的氢键左右减弱，作用力变小，纤维初始模量降低，结晶区分子链伸展，柔性增加，更容易弯曲变形产生折皱[11]。因此棉织物洗涤时，采用低运动占比，正反转洗涤模式能够缩短摔打路径，局部作用于织物，形成织物之间和织物与筒壁之间轻柔的摩擦挤压。转停16s能保证洗涤过程中织物弹性变形产生的折皱自然消除；低温洗涤，不会加剧无定形区内部结构扩展，水分子与棉纤维亲水基团结合缓慢，织物屈服力缓慢降低，对织物折皱回复性影响较小；水量适中，降低织物洗涤过程中受到的水流阻力，减少水流作用产生的折皱，保证织物表面污渍的去除；低转速脱水，既可以适当脱除水分，同时衣服有一定含水率，增加衣服湿重，折皱形成方向上的拉力也越大，缓解织物折皱的形成。在晾晒过程中，水分的持续蒸发过程有利于纱线初始模量增加，抗弯曲刚度增大，实现折皱恢复。虽然低运动占比洗涤程序洗后织物外观平整度等级较高，但洗涤程序洗净率还有待进一步研究。

3 结论

通过以上分析可知，洗涤参数之间的合理配置能够有效改善棉织物洗后保形性。对不同洗涤方案洗后织物外观平整度等级测试结果进行正交试验分析，得到最佳洗涤方案为洗涤模式轻柔洗、洗涤转速600r/min、洗涤水量15L、洗涤温度30℃；洗涤模式对织物外观平整度的影响一般显著，二者呈负相关；棉织物洗涤时宜采用低运动占比，正反转洗涤模式，水量适中，温度较低，低转速脱水配置，能够减弱织物洗涤过程中所受作用力，减少洗后织物折皱的产生，对织物保形性影响较小。

根据棉织物洗涤程序与洗衣机衬衫洗涤程序对比实验结果可知，低运动占比，洗涤转速小的洗涤程序洗后织物外观平整度等级较高；棉织物洗涤程序洗后织物外观平整度等级优于衬衫洗涤程序；织物规格参数不同时，洗涤对织物保形性影响存在差异。

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Study on the Effect of Washing Parameters on the Cotton Fabric Preservation

CHEN Ming-hui, MA Chi, WU Hong

(Shanxi Yuanfeng Textile Technology Research Co. Ltd, Xi’an Shanxi 710038, China)

Aiming at the problem that the appearance of clothes is wrinkled obviously and the shape keeping performance is gradually weakened after washing at home. The cotton fabric commonly used in the market was selected as the experimental material, and four washing parameters including washing mode, washing temperature, washing water volume and washing speed were selected for orthogonal experimental design. The washing experiment was carried out, and the appearance flatness grade of the washed fabric was evaluated. The results showed that the washing mode had the greatest influence on the appearance flatness of the washed fabric, followed by washing speed, washing temperature and washing water volume; The best washing scheme: gentle washing mode, washing temperature of 30 ℃, washing water volume of 15L, dehydration speed of 600r / min. According to the best washing scheme, the cotton fabric washing program is designed. By comparing the appearance flatness grades of 10 kinds of fabrics after washing between the cotton fabric washing program and the family shirt washing program, the results show that the influence of the cotton fabric washing program on the shape retention of the fabric after washing is better than that of the shirt washing program.

cotton fabric; shape preservation; washing; flatness

陈明辉（1993-），男，硕士，助理工程师，研究方向：安全防护用纺织品.

TS 101.9

A

2095－414X(2022)05－0064－05