洗衣機自動投放洗凈效果影響因素探討

蔡建春 鮑海洋

1.南京中競科智能科技有限公司 江蘇 南京 210000；2.南京奧聯汽車電子電器股份有限公司 江蘇 南京 210000

在經濟社會快速發展的背景下，人們生活水平不斷提升，并逐步實現了衣服從手洗到機洗的跨越。早期的洗衣機設計以衣物的自助清洗為目的，對于洗滌劑自動投放沒有過多地關注。近年來隨著洗衣機自動化程度的不斷提升，自動投放洗凈效果開始成為人們關注的熱點。

1 洗衣機自動投放方式的影響

虹吸結構和泵結構是洗衣機自動投放裝置中較為常見的兩種類型。根據不同的工作方式，可以將泵結構進一步劃分為蠕動泵、齒輪泵以及活塞泵等多種類型[1]。一般情況下，虹吸結構投放方式成本低，其缺點在于洗滌劑投放量不穩定。與之相對應的泵結構投放方式洗滌劑投放穩定、抽取量可控，但是缺點在于成本相對較高。其中蠕動泵投放方式流量精度較高、自吸能力強，但是噪音較高、功率較大；齒輪泵投放方式結構緊湊、流量精度較高、使用壽命長，但是自吸能力不足且噪音較高；活塞泵投放方式機構緊湊、流量精度高，但是機構相對復雜。與蠕動泵、齒輪泵相比，活塞泵流量-溫度特性相對穩定，在此基礎上結合洗衣機的衣物模糊稱重技術，實現洗滌劑的準確投放，能夠提高洗衣機的洗凈率、降低衣物的洗滌劑殘留，進而提升客戶的洗衣體驗。洗滌劑投放種類早期為自動投放洗衣液與手動投放洗衣粉，目前已經發展為自動投放洗衣液/柔順劑/消毒液+手動投放洗衣粉。隨著洗衣液普及率逐步提高，洗衣粉在家用洗衣行業被替代將成為大勢所趨，因此洗衣機對自動投放的依賴就愈加重要。近年來，洗衣機的自動投放逐漸向組件化和模塊化方向發展，由原來的泵單類零件逐步向儲液盒、液位感應、進水系統、進水閥等集成模塊系統化方向發展。從泵的需求以及發展趨勢等角度來看，泵的性能將逐步提高并與非接觸式液位傳感器等混合應用。在自動投放模塊化的發展的同時，也將逐步融入分配器盒自動推彈、工業設計等理念，使其更好地提升用戶洗衣體驗。

洗滌劑投放方式對于洗衣機自動投放洗凈效果有著一定的影響。常見的洗滌劑方式有放入洗滌負載前放入洗滌劑、洗滌進水時放入洗滌劑、加入洗滌負載后在進水前放入洗滌劑以及將洗滌劑放入分配盒等等。實際應用發現，采用加入洗滌負載后在進水前放入洗滌劑的方式時，洗滌后會出現洗滌劑顆粒殘留等現象。將洗滌劑放入分配盒的方式會受到洗滌盒大小的影響，部分全自動洗衣機不能全部放入洗滌劑，存在著洗滌結束后還有顆粒存留的現象。

2 洗衣液本身黏度的影響

對于液體洗滌劑來說，黏度是重要的理化評價指標。黏度的大小直接影響著洗滌液的產品質量。此外，越來越多的洗滌液對產品的透明度有一定的要求，為滿足該需求很多洗滌液制造企業會調整原材料、復配比例，并增加適量的增溶劑。增溶劑可以有效提升洗滌液的透明度，但是會對洗滌液的黏度查收能耐影響。研究結果顯示，在含量不超過1%的范圍內，甲苯硫酸鈉對洗滌液黏度的影響較小，隨著添加量的增加，洗滌液黏度的降幅增大。甲苯硫酸鈉對洗衣液透明度的影響較為明顯，添加0.4%～0.5%的甲苯硫酸鈉可以將渾濁的洗衣液透明化[2]。乙醇對洗滌液黏度的影響較為顯著，乙醇用量與洗滌液黏度下降成線性變化關系。為了控制洗滌液的黏度指標，一般要求將乙醇的用量控制在3%左右，或者添加適量的氯化鈉，提升洗滌液黏度。研究顯示，氯化鈉對洗滌液有一定的增稠效果，當氯化鈉添加量達到0.2%時，洗滌液黏度就能夠達到峰值。因此，在洗滌液生產過程中，可以通過添加0.1%～0.2%的氯化鈉增加產品的黏度。與乙醇、氯化鈉相比，在一定范圍內，聚乙二醇對洗滌液黏度的影響較小。不同洗衣液的黏度不同，因此其洗凈效果存在差異。即使是同種洗衣液，在不同溫度下，黏度不一致，也會影響洗衣效果。

3 洗滌劑洗凈率因素的影響

洗凈率是洗衣機行業評價洗凈效果的指標。洗凈率評價指標會受到洗滌劑配方、洗滌溫度、洗滌時間等因素的影響。

首先，洗滌劑配方設計的影響。隨著科學技術水平的不斷進步，洗滌用品逐步向多樣化方向發展，其中高效、節水、節能、環保是未來洗滌品發展的主要趨勢。洗衣粉作為一種傳統的洗滌劑，含有占比超過40%的無洗滌作用的填充劑（元明粉），不僅容易造成資源的浪費，生產過程中還會導致粉塵污染等現象。與洗衣粉相比，以洗衣液為代表的洗滌劑用液態水代替固態的元明粉填充劑，具有生產工藝簡單、性能溫和、易于溶解、使用方便等優點，因此越來越受到人們的青睞。受洗滌劑配方設計的影響，不同洗滌劑的去污能力存在差異。在保留洗衣液性能溫和、環保等優勢的基礎上，提升洗衣液的去污能力，是當前洗滌業重要關注的問題。

目前常見的洗滌劑構成原料為表面活性劑以及輔助劑，其中表面活性劑其主要構成部分。對于家用洗滌劑來說，活性劑分為陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑以陽離子表面活性劑，尤其以前兩者使用最多。陰離子與非離子表面活性劑的比值大小直接影響著洗滌劑的洗凈效果。部分研究成果表明，當陰離子與非離子表面活性劑的比值為2:1時，去污指數高于其他配方的洗滌劑，去污力最強。由于洗滌劑是混合復配體系，不同組分之間不是簡單的機械組合，相互之間會發生復雜的物理化學作用。如果洗滌劑復配科學，相互之間會產生協同作用，提升洗滌劑洗滌能力；反之當洗滌劑復配不當，相互之間會產生抵消作用，進而降低洗滌劑洗滌能力。當陰離子與非離子表面活性劑的比為2:1時，非離子表面活性劑插入到陰離子表面活性劑膠團中，會減弱陰離子表面活性劑之間的排斥力，此外受表面活性劑疏水鏈間的作用影響，二者更容易形成膠團，進而提升洗衣液的去污能力。研究發現，洗滌劑去污能力隨著其濃度的增加而增加，但是當濃度增加到一定程度時，去污力增加幅度減弱。有學者通過試驗發現對于特臟衣物，洗滌劑的最佳濃度為5g/L。除此以外，酶制劑在洗滌和紡織行業中廣為應用。其中蛋白酶能夠切斷蛋白污漬中蛋白質的肽鍵，將長鏈蛋白分解成為若干個多肽；對于衣物上的油漬，脂肪酶可以將其轉化為容易溶解于水的甘油、脂肪酸等物質；淀粉酶多用于去除衣物上的淀粉類污漬；纖維素酶能夠降低衣物與污漬的結合能力，提升污漬的去除能力；衣物上的果汁污漬大多靠果膠酶作用去除。

洗滌劑行業在改進洗滌劑的過程中，除了提升其去污能力還注重節省洗滌時間，可以看出去污速度也是評價洗滌劑去污能力的重要影響因素。如果洗滌劑復配科學，洗滌劑去污曲線能夠更好地表明滲透、增溶、卷離的整個去污過程。一般情況下，前15分鐘為滲透—增溶過程中，接下來的15分鐘為增溶—卷離過程，該過程中復配科學的洗滌劑去污指數更強，去污速度更快，并能夠達到最高的去污比。除了去污能力、去污速度等評價指標以外，對衣物的損傷程度尤其是對有色衣物色牢度的影響也是重要的評價指標。不同洗滌劑對衣物的損傷程度不同。如果洗滌劑中含有大量的漂白劑和堿性物質，會在一定程度上影響衣物的色牢度。

其次，主洗時間的影響。以衣物主洗時間為研究對象，洗滌劑行業開展了大量的研究。有學者研究發現，隨著主洗時間的增加，衣物洗凈率呈現出先增加后減少的變化規律。有學者將轉停比設置為15：10，分析不同時間的去污率變化，結果顯示當洗滌時間為25-35分鐘時，炭黑污漬和泥漬的去污率上升幅度最大。也有學者將轉停比設置為10：10，將水溫設置為40℃，轉速為50轉/分鐘時，發現當洗滌時間為30-45分鐘時，炭黑污漬的去污率上升幅度最大，當洗滌時間為45-60分鐘時，洗凈率不再變化。

第三，洗滌溫度的影響。洗滌劑由多種成分混合而成，相互之間會發生復雜的物理化學作用，這種作用會受到溫度變化的影響。針對該影響因素，業內人士有針對性地開展了系列研究。有學者研究發現，當溫度由15℃增加到35℃時，洗凈率一直增加；有學者研究發現，當溫度由20℃增加到40℃時，皮脂、炭黑、蛋白等污漬的洗凈率逐步增加，但是當溫度由40℃增加到60℃時，上述三種污漬的洗凈率幾乎不變。

4 用戶的感受差異

近年來，人們生活水平不斷提升，消費逐步升級，對于洗滌產品的要求越來越高。受經濟條件等環境因素的影響，不同用戶的感受存在差異，對于洗衣機自動投放洗凈效果的評價也會差異。此外，部分研究成果使用的污布種類有限，難以全面的反映人們日常生活中的真實污漬特點，影響了洗滌劑的真實評價效果。對于洗滌行業來說，關注多學科的結合，注重機械、化學、織物之間的作用效果，有助于促進高效的家庭洗滌。