洗衣機對織物磨損性能測試方法研究

岳京松 袁紅月

（中國家用電器研究院 北京 100053）

洗衣機對織物磨損性能測試方法研究

岳京松 袁紅月

（中國家用電器研究院 北京 100053）

摩擦力就像一把雙刃劍，是洗衣機清潔衣物的必要條件，也是衣物磨損的主要原因。如何在提高洗衣機洗凈能力的同時降低磨損，以及如何客觀的評價洗衣機不同洗滌程序對織物的磨損程度是洗滌技術研究的重要方向。本文從測試方法的角度，嘗試對織物的磨損程度進行評估，同時對其磨損的原因進行分析。

摩擦；磨損；磨損率

洗衣機早已成為中國家庭的必備生活電器。常見的洗衣機有滾筒式、波輪式、攪拌式三種類型。盡管其洗滌原理有所差異，但洗滌過程都會對衣物產生一定的磨損。通常我們可以通過使用衣物洗滌袋、洗衣球等輔助手段降低磨損，但是一些高檔面料織物（如，羊毛、絲綢等）因機洗而損毀的報道也屢見不鮮。該如何評價洗衣機對衣物產生的磨損，以及如何改進才能降低磨損正是我們要深入研究的問題。

1 洗衣機對織物磨損性能研究的背景及意義

滾筒洗衣機與波輪洗衣機洗滌原理不同，大多數情況下滾筒洗衣機內筒轉軸與地面平行，因此也被稱為“水平軸洗衣機”。在電機帶動內筒轉動的過程中，內筒通過旋轉產生離心力，筒內多條突出的筋狀物會將衣物帶起，轉至高處后，衣物受重力作用會自然下落至筒底，由此產生拍打效果以實現衣物洗滌。波輪洗衣機的洗滌原理是依靠裝在洗滌桶底部的波輪正向、反向旋轉，帶動水流運動。運動的水流帶動衣物上、下、左、右不停地翻轉，使衣物之間、衣物與桶壁之間不斷磨擦，在水和洗滌劑的作用下實現洗滌。攪拌式洗衣機洗滌原理與波輪式洗衣機類似，但多用于工業或商業領域。從洗滌原理上看，由于波輪式洗衣機洗凈過程更依賴于摩擦，也更易出現衣物纏繞現象，因而其磨損問題似乎更為嚴重。

圖1 標準磨損樣塊外觀

圖2 攪拌式參比機磨損性能測試

其實，由于摩擦是洗衣機實現洗凈最重要的手段，無論是滾筒洗衣機還是波輪洗衣機都無法避免磨損衣物。尤其當洗滌衣物較多，同時又選擇時間較長的洗滌程序時，磨損的問題會更為嚴重。

洗衣機的容量不斷增加，同時標準程序的洗滌時間不斷增長，也是洗衣機行業發展無法回避的問題。2010年市場調查顯示，我國洗衣機產品銷量最高的型號其額定容量大多在6.0kg～7.0kg；2013年，該容量上升為7.0kg～7.5kg；2015年，市場上的主流型號多集中在7.5kg～8.0kg（占比接近40%）。與洗滌容量不斷攀升類似的是洗滌程序的運行時間，2015年，國內主要品牌的滾筒洗衣機，其“能效測試程序”的洗滌時間普遍超過3小時，部分長達5、6個小時。造成這種現象最重要的原因是洗衣機制造企業對于實現更好洗滌效果的追求。摩擦（衣物之間、衣物與洗滌桶/筒之間）是實現洗凈最有效的手段，提高容量（桶/筒容積不變）與延長洗滌時間均可起到增加摩擦的效果。盡管洗衣機的洗滌效果越來越出色，但因過度洗滌而導致衣物損毀的情況也越來越多。

其實洗衣機制造企業也意識到了這個問題，目前很多高端洗衣機產品都專門針對易磨損面料設置了特殊的洗滌程序，以實現輕柔洗滌的目的，即在盡可能減少對衣物磨損的情況下，實現洗凈。這些程序所適用的負載質量通常也較小（多在1.0kg～2.0kg），目的也是避免衣物間過度摩擦?！拜p柔洗滌”，特別是針對高端面料的特制程序幾乎成了高端洗衣機的標配，同時也成為洗衣機制造企業的研發重點。與此對應，如何客觀的評價洗衣機洗滌過程對織物產生的磨損及織物的磨損程度，也是洗衣機性能測試方法研究的重點。

2 磨損測試標準樣塊的研發

GB/T 4288《家用和類似用途電動洗衣機》是家用洗衣機性能測試的試驗方法標準，其現行版本（2008版）有明確的“對織物磨損率”試驗方法及相應限值，該方法測量雖然精準，但實際操作難度較高。

隨著技術的不斷發展，現在的洗衣機相對于GB/T 4288-2008標準制定之時已有了長足的進步。節能、節水、洗凈等指標已經大幅提高，而由此帶來的磨損問題凸顯。制定切實可行的測試方法與限值就成為了GB/T 4288修訂所必須解決的問題。

標準磨損樣塊是衡量洗衣機對織物磨損程度的標準物質，其選材尤為重要，應能模擬洗衣機的實際使用情況。動物毛纖維（如羊毛）比較長，很容易絞纏在一起；化纖是人工合成纖維，表面比較光滑，但其織紗受摩擦影響脫落比較嚴重。上述兩種材質都不適合用于洗衣機洗滌測試，只有棉纖維比較適中，對其織紗結合強度的要求可以通過捻度等工藝來控制，同時棉織物又是國人日常生活中最常見的材質，所以磨損樣塊使用棉材料制作最為合適。標準磨損樣塊的制作工藝要求較高，不同于一般服裝制作的工藝要求，盡管原料同為100%棉，服裝加工會基于棉的特性，使其纖維交織在一起，確?？椉啿蝗菀酌撀洌ū容^耐磨）。但是標準磨損樣塊的制作要求正相反，需要織紗產生一定的脫落，實現一定的磨損效果，并以此計算磨損率，從而考察洗衣機對衣物的磨損程度。因此在紡織的過程中要求工藝比較特殊。

中國家用電器研究院測試技術研究所經過不斷的研究與測試，通過特殊工藝處理，提高了棉纖維的均勻度和拉伸度，最終制作出了紗線捻度、經密、緯密都較高，同時具有低縮水率（＜3%）特性的標準磨損樣塊，其外觀如圖1所示。

3 洗衣機磨損性能試驗研究

為便于分析影響磨損的因素，我們將試驗研究分為3個階段。階段1：攪拌式參比機【注1】洗滌試驗驗證；階段2：樣機不同負載量洗滌試驗驗證；

階段3：不同容量及類型的樣機試驗驗證。

圖3 滾筒樣機磨損性能測試結果

圖4 滾筒樣機磨損性能測試總用水量平均值

3.1 攪拌式參比機洗滌試驗驗證

本階段主要用于驗證磨損測試樣塊的試驗重復性。整個試驗過程的要求與洗凈測試相同，唯一的差異是用磨損樣塊替換污染布附著在負載布上（位置不變）。磨損率計算方法為，磨損率η=(1-磨損樣塊洗后面積/磨損樣塊洗前面積)×100%。經測試，參比機的3次試驗結果分別為，32.7%、31.4%以及32.3%，均值為31.5%。試驗結果極差為1.3%，較穩定。

3.2 樣機不同負載量洗滌試驗驗證

本階段主要用于分析在不同洗滌條件下（負載質量與水量），洗衣機的磨損性能。試驗方法與第一階段測試相同。

測試樣機為從市場上購買的滾筒洗衣機（額定容量8.0kg）與波輪洗衣機（額定容量7.0kg）。選用的測試程序都是樣機說明書中規定的“能效測試程序”。

滾筒測試樣機的洗滌水量與總水量因每次負載量的差異而不同，總體運行過程基本相同，由于加熱時間的差異導致總運行時間略有不同。在100%額定負載質量（8.0kg）的試驗條件下，滾筒樣機3次磨損率的試驗結果為，24.8%、23.6%以及22.1%，均值為23.5%。試驗結果極差為2.7%；在80%額定負載質量（6.4kg）的試驗條件下，滾筒樣機3次磨損率的試驗結果為，25.3%、25.7%以及26.5%，均值為25.8%。試驗結果極差為1.2%；在50%額定負載質量（4.0kg）的試驗條件下，滾筒樣機3次磨損率的試驗結果為，20.9%、24.3%以及21.2%，均值為22.1%。試驗結果極差為3.4%。測試結果基本穩定，但在50%額定負載條件下，試驗重復性相對較差（試驗數據如圖3所示）。與磨損測試對應的試驗總水量為，100%額定負載質量，平均約為73.9L（洗滌：15.2L）；80%額定負載質量，平均約為61.1L（洗滌：8.9L）；50%額定負載質量，平均約為34.0L（洗滌：6.8L）（試驗數據如圖4所示）。

表1 不同容量及類型的測試樣機試驗結果

波輪測試樣機的洗滌水量與總水量因每次負載量的差異而不同，100%額定負載質量與80%額定負載質量條件下，運行過程與運行時間基本相同。需要特別注意的是，在80%負載量條件下，洗衣機的用水量超過100%負載量。在50%額定負載質量條件下，其運行過程與前面有較大差異，應該是企業針對50%的負載設計了特殊的程序。在100%額定負載質量（7.0kg）的試驗條件下，波輪樣機3次磨損率的試驗結果為，21.5%、22.3%以及23.0%，均值為22.3%。試驗結果極差為1.5%；在80%額定負載質量（5.6kg）的試驗條件下，波輪樣機3次磨損率的試驗結果為，23.9%、25.2%以及25.7%，均值為24.9%。試驗結果極差為1.8%；在50%額定負載質量（3.5kg）的試驗條件下，波輪樣機3次磨損率的試驗結果為，28.1%、31.5%以及29.7%，均值為29.8%。試驗結果極差為3.4%；測試結果基本穩定，與滾筒

測試樣機類似，也是在50%額定負載條件下，試驗重復性相對較差（試驗數據如圖5所示）。與磨損測試對應的試驗總水量為，100%額定負載質量，平均約為128.1L（洗滌：51.0L）；80%額定負載質量，平均約為137.8L（洗滌：53.7L）；50%額定負載質量，平均約為106.2L（洗滌：40.3L）（試驗數據如圖6所示）。

圖5 波輪樣機磨損性能測試結果

圖6 波輪樣機磨損性能測試總用水量平均值

這2臺用于磨損性能測試的樣機，其總體重復性較好，人們通常會認為磨損程度與負載質量最為相關，質量越大，磨損越嚴重，但通過試驗可以發現，滾筒樣機在80%額定負載質量的條件下，磨損最嚴重；波輪樣機在50%額定負載質量的條件下，磨損最嚴重。這是因為在不同負載質量的條件下，洗滌水量與運行時間都有一定差異，因此可以推斷，整個洗滌過程的磨損程度不僅與負載質量有關，還與參與該過程的水量及運行時間相關。此外，通過試驗數據還可以發現，在較低的負載條件下，試驗的重復性較差。

3.3 不同容量及類型的樣機試驗驗證

為了進一步驗證當前主流機型的洗衣機測試情況，我們聯合多家大型洗衣機制造企業，針對滾筒、波輪2種類型的產品以及攪拌式參比機在不同實驗室進行了測試（試驗結果總結見表1）。

通過對全部試驗數據的分析可知：對于攪拌式參比機，磨損率測試平均值為29.10%，情況較為穩定；對于波輪式測試樣機，平均磨損程度為，全載：22.13%，半載：26.80%；半載高于全載；對于滾筒式測試樣機，平均磨損程度為，全載：19.44%，半載：20.84%；半載同樣高于全載，但較為接近，數據中也存在全載磨損高于半載的情況?？傮w情況，測試樣機全載與半載的變化較為一致，即，測試樣機如果全載運行時磨損相對較高，則半載時磨損也較高。因此平均值可以更準確地反映樣機的磨損性能。

4 總結與展望

通過這些試驗可以得出以下結論：

（1）標準磨損樣塊的試驗重復性及區分度較好，能區分出不同洗滌過程的磨損程度，同時在相同測試條件下的試驗結果也比較穩定；

（2）并不存在某種負載質量（100%或80%或50%）條件下磨損一定最為嚴重的情況；

（3）磨損的嚴重程度是洗滌過程中多種因素共同作用的結果，與實際負載質量、參與洗滌過程的水量、洗滌過程時長以及洗滌方式都有關，所以很難通過某一固定的方法設置出最合理的低磨損洗滌程序；

（4）盡管從本次試驗的平均值看，波輪式洗衣機磨損情況比滾筒式洗衣機嚴重，但是具體到某臺洗衣機并不一定如此。

洗衣機磨損性能測試方法將成為新版GB/T 4288標準的重要內容，這不但是市場的要求，更是洗衣機洗滌技術發展的要求。針對消費者不同需求而設計的差異化產品必將成為家電行業未來發展的重要方向。

【注1】：我們通常使用攪拌式參比機的洗凈測試結果作為測試樣機同批次污染布洗凈測試的參比值。這是因為參比機具有非常好的試驗重復性，即，每次的測試結果都非常接近。

[1] GB/T 4288-2008家用和類似用途電動洗衣機 [S].北京.中國標準出版社，2009。

The research of performance test methods of washing machine for textile abrasion

YUE Jingsong YUAN Hongyue
（China Household Electric Appliances Research Institute Beijing 100053）

The force of friction is like a double-edged sword. It is not only a basic requirement for the washing machine to clean clothes, but also is the main reason for the textile abrasion. How to reduce the wear and how to improve cleaning ability during the washing process, as well as an objective assessment of how the washing procedures different abrasion on the textile is an important research direction of washing technology. From the perspective of the test method, this article tries to assess the degree of the textile abrasion, at the same time to analyze the reasons for the textile abrasion.

Friction; Abrasion; Rate of abrasion