洗衣機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)洗凈能力的同時(shí)降低磨損，以及如何客觀的評價(jià)洗衣機(jī)不同洗滌程序?qū)椢锏哪p程度是洗滌技術(shù)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(jìn)行評估，同時(shí)對其磨損的原因進(jìn)行分析。

摩擦；磨損；磨損率

洗衣機(jī)早已成為中國家庭的必備生活電器。常見的洗衣機(jī)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(huì)對衣物產(chǎn)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(jī)洗而損毀的報(bào)道也屢見不鮮。該如何評價(jià)洗衣機(jī)對衣物產(chǎn)生的磨損，以及如何改進(jìn)才能降低磨損正是我們要深入研究的問題。

1 洗衣機(jī)對織物磨損性能研究的背景及意義

滾筒洗衣機(jī)與波輪洗衣機(jī)洗滌原理不同，大多數(shù)情況下滾筒洗衣機(jī)內(nèi)筒轉(zhuǎn)軸與地面平行，因此也被稱為“水平軸洗衣機(jī)”。在電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，內(nèi)筒通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，筒內(nèi)多條突出的筋狀物會(huì)將衣物帶起，轉(zhuǎn)至高處后，衣物受重力作用會(huì)自然下落至筒底，由此產(chǎn)生拍打效果以實(shí)現(xiàn)衣物洗滌。波輪洗衣機(jī)的洗滌原理是依靠裝在洗滌桶底部的波輪正向、反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)水流運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的水流帶動(dòng)衣物上、下、左、右不停地翻轉(zhuǎn)，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(shí)現(xiàn)洗滌。攪拌式洗衣機(jī)洗滌原理與波輪式洗衣機(jī)類似，但多用于工業(yè)或商業(yè)領(lǐng)域。從洗滌原理上看，由于波輪式洗衣機(jī)洗凈過程更依賴于摩擦，也更易出現(xiàn)衣物纏繞現(xiàn)象，因而其磨損問題似乎更為嚴(yán)重。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)磨損樣塊外觀

圖2 攪拌式參比機(jī)磨損性能測試

其實(shí)，由于摩擦是洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)洗凈最重要的手段，無論是滾筒洗衣機(jī)還是波輪洗衣機(jī)都無法避免磨損衣物。尤其當(dāng)洗滌衣物較多，同時(shí)又選擇時(shí)間較長的洗滌程序時(shí)，磨損的問題會(huì)更為嚴(yán)重。

洗衣機(jī)的容量不斷增加，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)程序的洗滌時(shí)間不斷增長，也是洗衣機(jī)行業(yè)發(fā)展無法回避的問題。2010年市場調(diào)查顯示，我國洗衣機(jī)產(chǎn)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(yùn)行時(shí)間，2015年，國內(nèi)主要品牌的滾筒洗衣機(jī)，其“能效測試程序”的洗滌時(shí)間普遍超過3小時(shí)，部分長達(dá)5、6個(gè)小時(shí)。造成這種現(xiàn)象最重要的原因是洗衣機(jī)制造企業(yè)對于實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)洗凈最有效的手段，提高容量（桶/筒容積不變）與延長洗滌時(shí)間均可起到增加摩擦的效果。盡管洗衣機(jī)的洗滌效果越來越出色，但因過度洗滌而導(dǎo)致衣物損毀的情況也越來越多。

其實(shí)洗衣機(jī)制造企業(yè)也意識(shí)到了這個(gè)問題，目前很多高端洗衣機(jī)產(chǎn)品都專門針對易磨損面料設(shè)置了特殊的洗滌程序，以實(shí)現(xiàn)輕柔洗滌的目的，即在盡可能減少對衣物磨損的情況下，實(shí)現(xiàn)洗凈。這些程序所適用的負(fù)載質(zhì)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。“輕柔洗滌”，特別是針對高端面料的特制程序幾乎成了高端洗衣機(jī)的標(biāo)配，同時(shí)也成為洗衣機(jī)制造企業(yè)的研發(fā)重點(diǎn)。與此對應(yīng)，如何客觀的評價(jià)洗衣機(jī)洗滌過程對織物產(chǎn)生的磨損及織物的磨損程度，也是洗衣機(jī)性能測試方法研究的重點(diǎn)。

2 磨損測試標(biāo)準(zhǔn)樣塊的研發(fā)

GB/T 4288《家用和類似用途電動(dòng)洗衣機(jī)》是家用洗衣機(jī)性能測試的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，其現(xiàn)行版本（2008版）有明確的“對織物磨損率”試驗(yàn)方法及相應(yīng)限值，該方法測量雖然精準(zhǔn)，但實(shí)際操作難度較高。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的洗衣機(jī)相對于GB/T 4288-2008標(biāo)準(zhǔn)制定之時(shí)已有了長足的進(jìn)步。節(jié)能、節(jié)水、洗凈等指標(biāo)已經(jīng)大幅提高，而由此帶來的磨損問題凸顯。制定切實(shí)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(biāo)準(zhǔn)磨損樣塊是衡量洗衣機(jī)對織物磨損程度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其選材尤為重要，應(yīng)能模擬洗衣機(jī)的實(shí)際使用情況。動(dòng)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(yán)重。上述兩種材質(zhì)都不適合用于洗衣機(jī)洗滌測試，只有棉纖維比較適中，對其織紗結(jié)合強(qiáng)度的要求可以通過捻度等工藝來控制，同時(shí)棉織物又是國人日常生活中最常見的材質(zhì)，所以磨損樣塊使用棉材料制作最為合適。標(biāo)準(zhǔn)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(huì)基于棉的特性，使其纖維交織在一起，確保織紗不容易脫落（比較耐磨）。但是標(biāo)準(zhǔn)磨損樣塊的制作要求正相反，需要織紗產(chǎn)生一定的脫落，實(shí)現(xiàn)一定的磨損效果，并以此計(jì)算磨損率，從而考察洗衣機(jī)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(shù)研究所經(jīng)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(jīng)密、緯密都較高，同時(shí)具有低縮水率（＜3%）特性的標(biāo)準(zhǔn)磨損樣塊，其外觀如圖1所示。

3 洗衣機(jī)磨損性能試驗(yàn)研究

為便于分析影響磨損的因素，我們將試驗(yàn)研究分為3個(gè)階段。階段1：攪拌式參比機(jī)【注1】洗滌試驗(yàn)驗(yàn)證；階段2：樣機(jī)不同負(fù)載量洗滌試驗(yàn)驗(yàn)證；

階段3：不同容量及類型的樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證。

圖3 滾筒樣機(jī)磨損性能測試結(jié)果

圖4 滾筒樣機(jī)磨損性能測試總用水量平均值

3.1 攪拌式參比機(jī)洗滌試驗(yàn)驗(yàn)證

本階段主要用于驗(yàn)證磨損測試樣塊的試驗(yàn)重復(fù)性。整個(gè)試驗(yàn)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(fù)載布上（位置不變）。磨損率計(jì)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(jīng)測試，參比機(jī)的3次試驗(yàn)結(jié)果分別為，32.7%、31.4%以及32.3%，均值為31.5%。試驗(yàn)結(jié)果極差為1.3%，較穩(wěn)定。

3.2 樣機(jī)不同負(fù)載量洗滌試驗(yàn)驗(yàn)證

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

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

滾筒測試樣機(jī)的洗滌水量與總水量因每次負(fù)載量的差異而不同，總體運(yùn)行過程基本相同，由于加熱時(shí)間的差異導(dǎo)致總運(yùn)行時(shí)間略有不同。在100%額定負(fù)載質(zhì)量（8.0kg）的試驗(yàn)條件下，滾筒樣機(jī)3次磨損率的試驗(yàn)結(jié)果為，24.8%、23.6%以及22.1%，均值為23.5%。試驗(yàn)結(jié)果極差為2.7%；在80%額定負(fù)載質(zhì)量（6.4kg）的試驗(yàn)條件下，滾筒樣機(jī)3次磨損率的試驗(yàn)結(jié)果為，25.3%、25.7%以及26.5%，均值為25.8%。試驗(yàn)結(jié)果極差為1.2%；在50%額定負(fù)載質(zhì)量（4.0kg）的試驗(yàn)條件下，滾筒樣機(jī)3次磨損率的試驗(yàn)結(jié)果為，20.9%、24.3%以及21.2%，均值為22.1%。試驗(yàn)結(jié)果極差為3.4%。測試結(jié)果基本穩(wěn)定，但在50%額定負(fù)載條件下，試驗(yàn)重復(fù)性相對較差（試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖3所示）。與磨損測試對應(yīng)的試驗(yàn)總水量為，100%額定負(fù)載質(zhì)量，平均約為73.9L（洗滌：15.2L）；80%額定負(fù)載質(zhì)量，平均約為61.1L（洗滌：8.9L）；50%額定負(fù)載質(zhì)量，平均約為34.0L（洗滌：6.8L）（試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖4所示）。

表1 不同容量及類型的測試樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果

波輪測試樣機(jī)的洗滌水量與總水量因每次負(fù)載量的差異而不同，100%額定負(fù)載質(zhì)量與80%額定負(fù)載質(zhì)量條件下，運(yùn)行過程與運(yùn)行時(shí)間基本相同。需要特別注意的是，在80%負(fù)載量條件下，洗衣機(jī)的用水量超過100%負(fù)載量。在50%額定負(fù)載質(zhì)量條件下，其運(yùn)行過程與前面有較大差異，應(yīng)該是企業(yè)針對50%的負(fù)載設(shè)計(jì)了特殊的程序。在100%額定負(fù)載質(zhì)量（7.0kg）的試驗(yàn)條件下，波輪樣機(jī)3次磨損率的試驗(yàn)結(jié)果為，21.5%、22.3%以及23.0%，均值為22.3%。試驗(yàn)結(jié)果極差為1.5%；在80%額定負(fù)載質(zhì)量（5.6kg）的試驗(yàn)條件下，波輪樣機(jī)3次磨損率的試驗(yàn)結(jié)果為，23.9%、25.2%以及25.7%，均值為24.9%。試驗(yàn)結(jié)果極差為1.8%；在50%額定負(fù)載質(zhì)量（3.5kg）的試驗(yàn)條件下，波輪樣機(jī)3次磨損率的試驗(yàn)結(jié)果為，28.1%、31.5%以及29.7%，均值為29.8%。試驗(yàn)結(jié)果極差為3.4%；測試結(jié)果基本穩(wěn)定，與滾筒

測試樣機(jī)類似，也是在50%額定負(fù)載條件下，試驗(yàn)重復(fù)性相對較差（試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖5所示）。與磨損測試對應(yīng)的試驗(yàn)總水量為，100%額定負(fù)載質(zhì)量，平均約為128.1L（洗滌：51.0L）；80%額定負(fù)載質(zhì)量，平均約為137.8L（洗滌：53.7L）；50%額定負(fù)載質(zhì)量，平均約為106.2L（洗滌：40.3L）（試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖6所示）。

圖5 波輪樣機(jī)磨損性能測試結(jié)果

圖6 波輪樣機(jī)磨損性能測試總用水量平均值

這2臺(tái)用于磨損性能測試的樣機(jī)，其總體重復(fù)性較好，人們通常會(huì)認(rèn)為磨損程度與負(fù)載質(zhì)量最為相關(guān)，質(zhì)量越大，磨損越嚴(yán)重，但通過試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，滾筒樣機(jī)在80%額定負(fù)載質(zhì)量的條件下，磨損最嚴(yán)重；波輪樣機(jī)在50%額定負(fù)載質(zhì)量的條件下，磨損最嚴(yán)重。這是因?yàn)樵诓煌?fù)載質(zhì)量的條件下，洗滌水量與運(yùn)行時(shí)間都有一定差異，因此可以推斷，整個(gè)洗滌過程的磨損程度不僅與負(fù)載質(zhì)量有關(guān)，還與參與該過程的水量及運(yùn)行時(shí)間相關(guān)。此外，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以發(fā)現(xiàn)，在較低的負(fù)載條件下，試驗(yàn)的重復(fù)性較差。

3.3 不同容量及類型的樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證當(dāng)前主流機(jī)型的洗衣機(jī)測試情況，我們聯(lián)合多家大型洗衣機(jī)制造企業(yè)，針對滾筒、波輪2種類型的產(chǎn)品以及攪拌式參比機(jī)在不同實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測試（試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)見表1）。

通過對全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可知：對于攪拌式參比機(jī)，磨損率測試平均值為29.10%，情況較為穩(wěn)定；對于波輪式測試樣機(jī)，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(jī)，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(shù)據(jù)中也存在全載磨損高于半載的情況。總體情況，測試樣機(jī)全載與半載的變化較為一致，即，測試樣機(jī)如果全載運(yùn)行時(shí)磨損相對較高，則半載時(shí)磨損也較高。因此平均值可以更準(zhǔn)確地反映樣機(jī)的磨損性能。

4 總結(jié)與展望

通過這些試驗(yàn)可以得出以下結(jié)論：

（1）標(biāo)準(zhǔn)磨損樣塊的試驗(yàn)重復(fù)性及區(qū)分度較好，能區(qū)分出不同洗滌過程的磨損程度，同時(shí)在相同測試條件下的試驗(yàn)結(jié)果也比較穩(wěn)定；

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

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

（4）盡管從本次試驗(yàn)的平均值看，波輪式洗衣機(jī)磨損情況比滾筒式洗衣機(jī)嚴(yán)重，但是具體到某臺(tái)洗衣機(jī)并不一定如此。

洗衣機(jī)磨損性能測試方法將成為新版GB/T 4288標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容，這不但是市場的要求，更是洗衣機(jī)洗滌技術(shù)發(fā)展的要求。針對消費(fèi)者不同需求而設(shè)計(jì)的差異化產(chǎn)品必將成為家電行業(yè)未來發(fā)展的重要方向。

【注1】：我們通常使用攪拌式參比機(jī)的洗凈測試結(jié)果作為測試樣機(jī)同批次污染布洗凈測試的參比值。這是因?yàn)閰⒈葯C(jī)具有非常好的試驗(yàn)重復(fù)性，即，每次的測試結(jié)果都非常接近。

[1] GB/T 4288-2008家用和類似用途電動(dòng)洗衣機(jī) [S].北京.中國標(biāo)準(zhǔn)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