床上用品耐洗滌性影響因素分析

楊素彬,張錦華,侯景燕,孫 旸,韓 軍

(北京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院,北京 101300)

床上用品是家紡產(chǎn)品的重要組成部分,包括床單、被套、枕套等,是我們?nèi)粘Ｉ钪兄貜?fù)使用的必需品。隨著人們生活水平的提高,對(duì)家居環(huán)境、衛(wèi)生及舒適度要求的提高,日常清潔洗護(hù)頻率也隨之增高。由于洗滌過程中采用的洗滌劑用量、洗滌方式都會(huì)對(duì)產(chǎn)品的性能產(chǎn)生一定的影響,從而縮短床上用品的使用壽命。

采用4N、5N、6N 等3種洗滌程序?qū)Υ采嫌闷费h(huán)洗滌后,進(jìn)行性能測試并討論,包括水洗尺寸變化率、斷裂強(qiáng)力、起毛起球性能等檢測項(xiàng)目,分析影響床上用品使用壽命的因素,探索適宜的洗滌條件。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

材料:日常生活中普通的純棉平紋梭織床單(上海百麗絲家紡有限公司),密度為440根×210根/(10 cm)。

試劑:ECE標(biāo)準(zhǔn)洗滌劑。

儀器:FOM71 CLS A 型洗衣機(jī),Electrolux,瑞典制造,供水溫度(20±5)℃;INSTRON 5969電子萬能材料試驗(yàn)機(jī),美國英斯特朗公司;M235馬丁代爾耐磨儀,SDL Atlas。

1.2 洗滌程序

試樣按GB/T 8629進(jìn)行洗滌、干燥處理。為了更好地討論洗滌溫度與洗滌循環(huán)次數(shù)對(duì)床上用品內(nèi)在性能的影響,特選取與4N程序(洗滌溫度40℃)同等強(qiáng)度但洗滌溫度較高的5N(洗滌溫度50℃)、6N(洗滌溫度60℃)程序做對(duì)比,采用上述程序?qū)υ嚇舆M(jìn)行循環(huán)洗滌。

1.3 試驗(yàn)過程

按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8628取樣方法進(jìn)行取樣、標(biāo)記與測量,裁出5塊550 mm×550 mm 的樣品(每個(gè)試驗(yàn)條件下5塊),將試樣鎖邊以防止在洗滌過程中邊緣紗線脫散。采用純棉陪洗布,每次洗滌完成后懸掛晾干。

1.4 正交試驗(yàn)

洗滌過程中,對(duì)試樣內(nèi)在性能產(chǎn)生影響的主要因素有洗滌溫度、洗滌劑用量以及洗滌循環(huán)次數(shù)。試驗(yàn)以上述3個(gè)因素分別取4個(gè)水平值,選用三因素四水平的正交表L12(43),研究床上用品在循環(huán)洗滌條件下的耐洗滌性能。正交試驗(yàn)方案見表1。

表1 正交試驗(yàn)方案

如表1所示,12種試驗(yàn)條件,每種條件下放入5塊準(zhǔn)備好的試驗(yàn)樣品,并加入一定量陪洗物在A 型洗衣機(jī)中洗滌。循環(huán)洗滌試驗(yàn)完成后,測試試樣的水洗尺寸變化率、斷裂強(qiáng)力和起毛起球性能。

1.5 測試方法

水洗尺寸變化率按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8630 進(jìn)行測試,將循環(huán)洗滌后的試樣干燥后,置于溫度20 ℃、相對(duì)濕度65%條件下48 h,測試其水洗尺寸變化率,最終測試結(jié)果取平均值。

斷裂強(qiáng)力按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3923.1進(jìn)行測試。測試條件:隔距長度為200 mm,拉伸速度為100 mm/min,預(yù)加張力為2 N。試樣洗滌后,試樣尺寸會(huì)發(fā)生變化,為排除試樣寬度內(nèi)紗線根數(shù)增減對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響,斷裂強(qiáng)力試樣按照固定紗線根數(shù)進(jìn)行測試。試驗(yàn)試樣密度為440 根×210 根/(10 cm),織物斷裂強(qiáng)力取樣統(tǒng)一按照經(jīng)向紗線220根、緯向紗線105根進(jìn)行測試,最終的測試結(jié)果取平均值。

起毛起球按照GB/T 4802.2 進(jìn)行測試。試樣經(jīng)循環(huán)洗滌后,在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下,裁取4組直徑90 mm的圓形試樣,安裝在馬丁代爾耐磨儀上,摩擦負(fù)荷總質(zhì)量為415 g,以李莎茹(Lissajous)圖形軌跡與標(biāo)準(zhǔn)磨料進(jìn)行摩擦試驗(yàn),摩擦次數(shù)2 000 次,結(jié)束后對(duì)試樣進(jìn)行起毛起球等級(jí)評(píng)定,最終測試結(jié)果取平均值。

2 結(jié)果與討論

采用正交表L12(43)確定的試驗(yàn)方案進(jìn)行測試,試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 L 1 2(43)正交試驗(yàn)結(jié)果

2.1 洗滌條件對(duì)水洗尺寸變化率影響

研究表明,織物在洗滌過程中,處于熱濕狀態(tài),洗滌劑會(huì)促進(jìn)織物的松弛。故在首次洗滌時(shí),試樣的水洗尺寸變化最大,這是因?yàn)榭椢镌谌菊^程中,纖維會(huì)受到一定的拉伸作用。在洗滌過程中,熱濕狀態(tài)會(huì)減弱纖維分子間的聯(lián)系,導(dǎo)致纖維表面的摩擦力降低,纖維就會(huì)趨于恢復(fù)原本的平衡狀態(tài)。同時(shí),水分子還會(huì)進(jìn)入纖維的內(nèi)部,使纖維發(fā)生膨化,當(dāng)織物的緯向(或經(jīng)向)膨化變粗時(shí),織物就會(huì)產(chǎn)生收縮[1]。隨著洗滌次數(shù)的增加,織物趨于穩(wěn)定狀態(tài),不再發(fā)生較明顯的收縮。而織物經(jīng)向的變化率大于緯向的變化率,可能是因?yàn)榭椢锏慕?jīng)向密度高于緯向密度,經(jīng)紗在加工過程中受到長時(shí)間的張力拉伸影響,引起彈性疲勞,一時(shí)難以恢復(fù)[2]。

由表2可知,經(jīng)過12種洗滌條件循環(huán)洗滌后,試樣經(jīng)、緯雙向尺寸變化率均為負(fù)數(shù),即均產(chǎn)生了不同程度的收縮,且經(jīng)向收縮程度>緯向收縮程度,L1組洗滌條件為洗滌程序4N(溫度40 ℃),洗滌5次,洗滌劑20 g,是一組按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定程序和洗滌劑用量的洗滌條件。日常床品的洗滌周期大多在1到2周一次,L1組洗滌后測試的水洗尺寸變化率,可以代表大概一個(gè)季度日常維護(hù)下床品的縮水率情況,其經(jīng)向水洗尺寸變化率為-3.33%,緯向水洗尺寸變化率為-1.60%,尺寸變化率影響最小。在12種洗滌條件中,L12組洗滌條件對(duì)織物經(jīng)向水洗尺寸變化率影響最大。

為了更加直觀地呈現(xiàn)不同洗滌條件對(duì)床上用品經(jīng)、緯向水洗尺寸變化率的影響程度,將12種洗滌條件中的3項(xiàng)洗滌因素作為自變量,進(jìn)行極差分析和方差分析,結(jié)果見表3。

表3 水洗尺寸變化率極差分析和方差分析

根據(jù)極差分析的結(jié)果,可以得到各因素影響的主次順序。但是因素的主次順序并不能直接代表因素的顯著性,還需要進(jìn)行多因素方差分析。R值越大,這個(gè)因素就越重要,而且各個(gè)因素之間還可能存在不可忽略的交互作用。由表3可知,極差分析顯示溫度的極差值最大,為5.36。因此,洗滌程序(溫度)對(duì)試樣經(jīng)向水洗尺寸變化率的影響最大。其次是循環(huán)次數(shù),洗滌劑用量的影響最小。循環(huán)次數(shù)對(duì)試樣緯向水洗尺寸變化率的影響最大,極差值達(dá)到了3.59。由表3 可知,經(jīng)、緯向R2值分別為0.989和0.987,這意味著水洗尺寸經(jīng)向98.9%、緯向98.7%的變化原因可以由上述3個(gè)因素(洗滌程序、循環(huán)次數(shù)、洗滌劑用量)解釋。分析可知,經(jīng)向洗滌程序和循環(huán)次數(shù)的P值均<0.05,說明洗滌程序和循環(huán)次數(shù)均會(huì)對(duì)經(jīng)向水洗尺寸變化率產(chǎn)生顯著性差異關(guān)系。緯向循環(huán)次數(shù)的P值<0.05,說明循環(huán)次數(shù)會(huì)對(duì)緯向水洗尺寸變化率產(chǎn)生顯著性差異關(guān)系。

洗滌溫度對(duì)試樣產(chǎn)生2種作用,一方面加劇水分子與纖維的結(jié)合速度,另一方面減弱纖維間的聯(lián)系及表面摩擦力,隨著溫度升高,纖維間力釋放得越徹底,進(jìn)而織物收縮速率越快。

2.2 洗滌條件對(duì)床品斷裂強(qiáng)力影響

床品在洗滌過程中,會(huì)受到高溫、洗滌劑等因素的共同作用,經(jīng)過多次洗滌后,纖維和結(jié)構(gòu)都會(huì)受到不同程度的損傷,再加上滾筒洗衣機(jī)的外力作用,會(huì)增大織物的磨損程度,造成試樣強(qiáng)力下降。注意到洗滌后試樣經(jīng)向斷裂強(qiáng)力下降百分率大于緯向的,這是因?yàn)榧徔椘吩诳椩爝^程中,經(jīng)紗的上機(jī)張力是大于緯紗的,再加上受到織造過程中的反復(fù)拉伸力,以及經(jīng)紗間、機(jī)件間的摩擦作用,造成經(jīng)紗的負(fù)荷較大[3]。所以洗滌時(shí),經(jīng)紗的強(qiáng)力損失要比緯紗的大,特別是經(jīng)多次洗滌后,經(jīng)向斷裂強(qiáng)力下降百分率要大于緯向的。

由表2可知,經(jīng)過12種洗滌條件循環(huán)洗滌后,試驗(yàn)樣品經(jīng)向斷裂強(qiáng)力均高于緯向的,試樣在未洗滌時(shí),經(jīng)向斷裂強(qiáng)力為515.50 N,緯向斷裂強(qiáng)力為411.30 N。試樣在12種洗滌條件下,經(jīng)、緯向斷裂強(qiáng)力相較未洗滌時(shí)均有所下降,說明洗滌過程會(huì)對(duì)試樣斷裂強(qiáng)力造成影響。

為了研究洗滌過程對(duì)織物斷裂強(qiáng)力的影響程度,將12種洗滌條件中的3項(xiàng)洗滌因素作為自變量進(jìn)行極差分析與方差分析,結(jié)果見表4。

表4 斷裂強(qiáng)力極差分析和方差分析

由表4可知,極差分析顯示,循環(huán)次數(shù)的極差值最大,分別為35.00、26.97說明洗滌循環(huán)次數(shù)對(duì)試樣斷裂強(qiáng)力的影響最大。經(jīng)向、緯向R2值分別為0.993和0.815,意味著斷裂強(qiáng)力經(jīng)向99.3%、緯向81.5%的變化原因可以由上述3個(gè)因素(洗滌程序、循環(huán)次數(shù)、洗滌劑用量)解釋。分析可知,經(jīng)向循環(huán)次數(shù)和洗滌劑用量的P值均<0.05,說明循環(huán)次數(shù)和洗滌劑用量會(huì)對(duì)經(jīng)向斷裂強(qiáng)力產(chǎn)生顯著性差異關(guān)系。

2.3 洗滌條件對(duì)床品起毛起球性能影響

經(jīng)循環(huán)洗滌后,床品的起毛起球性能試驗(yàn)結(jié)果見表2,經(jīng)洗滌后試樣起毛起球性能存在不同程度的下降。分析原因可能是織物在洗滌過程中受力磨損,造成纖維的損傷,導(dǎo)致纖維的強(qiáng)力下降、抱合力變差。試樣在進(jìn)行起毛起球測試時(shí),更容易生成毛球,導(dǎo)致試樣抗起毛起球性能等級(jí)下降。

由表2可知,經(jīng)12種洗滌條件洗滌后,試樣起毛起球等級(jí)均在3級(jí)及以上。分析試樣的起毛起球性可知,L9~L12洗滌條件下,試樣的起毛起球等級(jí)較低,說明洗滌溫度高,會(huì)加速纖維損傷,導(dǎo)致試樣的抗起毛起球性能等級(jí)下降。

3 綜合分析

由分析可見,洗滌條件對(duì)床品性能造成的影響程度有所不同。通過對(duì)測試的各項(xiàng)性能綜合考慮并分析,確定床品最適合的洗滌方式。

將表2中不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行同趨化數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換成無量綱化指標(biāo)測評(píng)值,通過最小-最大標(biāo)準(zhǔn)化,對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換,使結(jié)果落在[0,1]區(qū)間,轉(zhuǎn)換函數(shù)為:

式中:x′表示單個(gè)數(shù)據(jù)的取值,min表示數(shù)據(jù)所在列的最小值,max表示數(shù)據(jù)所在列的最大值。

經(jīng)過上述標(biāo)準(zhǔn)化處理,表2中數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換為無量綱化指標(biāo)測評(píng)值,即各個(gè)指標(biāo)值均處在同一數(shù)量級(jí)別上,以此可以進(jìn)行綜合測評(píng)分析。計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 洗滌后織物各項(xiàng)性能多指標(biāo)差異值標(biāo)準(zhǔn)化

通過改變洗滌程序(溫度)、循環(huán)次數(shù)、洗滌劑用量來進(jìn)行正交試驗(yàn),探索不同洗滌條件對(duì)純棉平紋機(jī)織床品洗后織物性能的影響。在12種洗滌條件下,對(duì)洗后試樣的水洗尺寸變化率、斷裂強(qiáng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析。結(jié)果表明,循環(huán)次數(shù)對(duì)織物斷裂強(qiáng)力的影響最為顯著,洗滌程序(溫度)和循環(huán)次數(shù)對(duì)水洗尺寸影響較大,起毛起球性能的主要影響因素為洗滌程序。

4 結(jié) 論

床上用品因其重復(fù)使用的特點(diǎn),是洗滌頻率較高的紡織產(chǎn)品,所以提高床品的耐洗滌性能是保障產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。對(duì)床上用品耐洗滌性能進(jìn)行研究,對(duì)完善洗滌工藝、延長床品使用壽命具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

(1)洗滌溫度的提高與洗滌次數(shù)的增加,均會(huì)造成織物斷裂強(qiáng)力的下降,洗滌次數(shù)的影響更為顯著。

(2)試樣水洗尺寸變化率在洗滌初始階段變化最為明顯,隨著洗滌次數(shù)的增加,織物達(dá)到完全松弛狀態(tài),尺寸收縮率變化減小。

(3)洗滌溫度過高,會(huì)加速纖維損傷,致使織物的抗起毛起球性能等級(jí)下降。為提高床品的洗滌壽命,消費(fèi)者在洗滌過程中,洗滌溫度最好不要超過40 ℃,添加適量的清洗劑,洗滌浸泡時(shí)間不宜過長。