洗滌參數對棉織物保形性的影響

陳明輝，馬 池，吳 紅

洗滌參數對棉織物保形性的影響

陳明輝，馬 池，吳 紅

（陜西元豐紡織技術研究有限公司，陜西 西安 710038）

針對家庭洗滌后衣物外觀折皺明顯，保形性能逐漸減弱的問題，選取市場上常用棉織物為實驗材料，選擇洗滌模式、洗滌溫度、洗滌水量和洗滌轉速4個洗滌參數進行正交試驗設計，開展洗滌實驗，并對洗后織物外觀平整度等級進行評價。結果表明：對織物洗后外觀平整度影響最大的洗滌參數是洗滌模式，其次是洗滌轉速、洗滌溫度和洗滌水量；由此得出最佳洗滌方案：輕柔洗滌模式、洗滌溫度30℃、洗滌水量15L、脫水轉速600r/min。依據最佳洗滌方案設計出棉織物洗滌程序，通過對比棉織物洗滌程序與家庭襯衫洗滌程序洗后10種織物外觀平整度等級，結果顯示棉織物洗滌程序對織物洗后保形性的影響優于襯衫洗滌程序。

棉織物；洗滌；保形性；平整度

隨著人們生活品質的提高，對于紡織服裝的外觀要求越來越高。保形性是紡織服裝面料最基本的外觀性能，是織物服用性能不可缺少的考核指標之一。織物的保形性是指織物在使用過程中或洗滌后能保持穩定原有外觀形態特征的性能[1]。通過市場調研，目前眾多洗衣機品牌針對不同類別衣物設計了專屬的洗滌程序，降低了洗滌對衣物外觀及物理性能的影響。因此，研究洗滌參數對織物保形性的影響，對于優化洗滌程序，改善織物洗后外觀，滿足消費者不斷提升的洗滌需求具有重要意義。

目前，關于影響織物洗后保形性的主要洗滌參數，徐志鳳[2]認為轉停比會影響實際洗滌時間和織物的運動狀態。轉停比即單位時間內滾筒轉動與停止時間比，決定機械力發揮的有效時間。時間越長，織物滑移、摔打等運動的作用時間越長，織物洗滌過程中變形程度增加。陳建國[3]研究得出影響織物洗滌的參數主要有洗滌模式、洗滌時間和洗滌溫度等。不同洗滌模式會對衣物產生揉、搓、擠、甩、壓等多個機械動作，進而影響織物洗滌效果。PARK S等[4]認為洗滌水量是影響織物洗滌過程的重要參數。在洗滌的過程中，水量浸沒織物即可，不宜過多，水量過多，織物的運動會受到水量的限制，織物受到的機械作用力大，織物運動過程中所受到的水流阻力增加，進而影響織物外觀平整。但是，洗滌過程中，水量也不宜過少，水量過少，不利于織物表面吸附的水與洗滌劑之間的物質交換，難以去除織物表面的污漬，造成洗凈不勻的問題。袁建榮[5]等通過分析不同溫度洗滌后棉織物與滌綸織物外觀平整度，以及洗滌前后剪切剛度的變化，得出家庭滾筒洗滌溫度對棉與滌綸織物外觀平整性影響顯著；溫度對滌綸織物影響更顯著，且20℃及以下洗滌時棉織物、滌綸織物的平整度最好。Barbora Siroka等[6]通過模擬不同洗滌溫度下對織物保形性影響的實驗得出，洗滌過程中，隨著洗滌溫度增加，纖維吸濕速率加快，加速再生纖維素纖維內部結構發生重組，纖維分子能量降低，內應力下降，進而織物易受力變形。袁建榮[7]等研究發現襯衫在洗滌階段的變形主要發生在脫水階段，脫水轉速為400r/min、600r/min時襯衫洗后的外觀平整度優于1000r/min時的效果。脫水轉速越大襯衫受力越大，襯衫形成的折皺由彈性變形轉為塑性變形可能性越大，棉襯衫的外觀平整度越差。王風霞[8]等研究了洗滌不同階段的轉速與洗滌時間對棉襯衫平整度的影響，結果表明：脫水轉速對外觀平整度的影響最大，二者呈負相關。當洗滌轉速為60 Hz、漂洗轉速為45 Hz、洗滌時間為20 min、脫水轉速為30 Hz時，襯衫洗后外觀平整度較好。

在已有研究中針對單一洗滌參數對織物保形性影響研究較多，但洗滌是一個動態過程，單一的影響因素或許在洗滌過程中某一階段對織物保形性有著顯著的影響，并不能說明織物經過完整的洗滌過程后對織物保形性的影響。通過合理的參數配置，減弱不同洗滌參數對織物保形性的影響，在洗凈衣物的同時，可以保證洗后服裝的外觀平整度。因此，本文對洗滌模式、洗滌溫度、洗滌水量、洗滌轉速4項洗滌參數進行正交試驗設計，選用市場常用棉織物為研究對象，以織物洗滌后外觀平整度等級為測試指標，對測試結果進行正交分析，探討影響洗后織物保形性的主要因素，優化洗滌參數，得到最佳洗滌方案，提升洗護品質，真正滿足消費者需求，為洗衣機廠商研制洗滌程序提供依據和參考。

1 實 驗

1.1 實驗材料

選用10種不同規格的純棉及滌棉混紡機織物為實驗材料。根據標準AATCC124-2018《Smoothness Appearance of Fabrics after Repeated Home Laundering》中對試樣規格的要求，每次試驗，每種織物裁取9塊試樣，試樣尺寸為38cm×38cm，分別用于正交試驗和洗滌程序對比實驗。織物具體規格參數見表1，10種織物按線密度由大到小，進行排序編號。

表1 織物規格參數

1.2 實驗儀器

實驗儀器主要包括AATCC124-2018平整度等級評價用標準樣板、烘干機、滾筒洗衣機。試樣外觀平整度等級評價按照AATCC 124-2018規定方法進行。

1.3 實驗設計

1.3.1 樣品洗滌試驗

為了解10種不同規格織物的折皺回復性能，采用滾筒洗衣機襯衫洗滌程序進行洗滌實驗。從襯衫洗滌程序中分析出4項洗滌參數分別為洗滌模式摔打洗、洗滌溫度30℃、洗滌水量20L、洗滌轉速600r/min。對比不同織物洗后外觀平整度等級，篩選出洗后外觀平整度等級高，織物折皺回復性能好，能準確反映織物外觀平整性，評價數據穩定的織物，作為洗滌參數對織物外觀平整性影響研究的實驗材料。

1.3.2 正交試驗

對洗滌模式、洗滌溫度、洗滌轉速和洗滌水量4因素設計正交試驗。根據不同的運動占比將洗滌模式分為輕柔洗、揉搓洗、摔打洗3個水平，輕柔洗動作模式：正反轉4s，停16s，轉速35r/min運動占比20%；揉搓洗動作模式：正反轉10s，停10s，轉速45r/min運動占比50%；摔打洗動作模式：正反轉16s，停4s，轉速55r/min運動占比80%。根據市場上洗衣機洗滌程序，其他3因素各水平選取如表2所示。

表2 因素水平

正交試驗共設計9個洗滌方案，根據樣品洗滌試驗結果，從10種織物中選擇數據穩定，且準確反映織物外觀平整度的樣品進行洗滌實驗。對織物外觀平整度結果進行正交試驗直觀分析，方差分析，找出各洗滌參數對織物保形性影響顯著性，得出對織物保形性影響最小的最佳洗滌方案，將各洗滌參數導入洗衣機程序，生成棉織物洗滌程序。

1.3.3 程序對比試驗

為了檢驗設計的棉織物洗滌程序洗滌效果，將1#～10#不同規格參數的織物采用棉織物洗滌程序進行洗滌實驗，將洗滌后織物外觀平整度評價結果與襯衫洗滌程序洗后評價結果進行對比，分析不同洗滌程序對不同規格參數織物保形性影響。對比兩程序洗滌參數，評價不同洗滌參數洗滌效果。

1.3.4 洗滌方式與評價要求

每種試樣裁取9塊織物，每3塊織物進行1次洗滌試驗，共進行3次洗滌，即每種織物進行9次洗滌試驗。每次洗滌后，將3塊織物評級結果的平均值作為1次洗滌實驗結果，根據每次洗滌結果以及3次洗滌后的平均值進行評判。洗滌時選用標準負載織物，將負載布進行一次折疊，與試樣交錯重疊放入洗衣機滾筒中，負載織物與洗滌試樣總重量1.8±0.06kg。為保證試驗結果的可比性，每次洗滌前對試樣進行熨燙整理，保持所有試樣的外觀平整度均在最高水平，即織物外觀平整度等級≥ 4級。試樣洗后自然懸掛晾干，首先在標準大氣環境中平衡4個小時，然后在AATCC124-2018 規定的環境中，將試樣固定在可見板上，與立體標準樣照進行對比，由3位專業人員，對每塊織物外觀平整度等級進行評價。

2 實驗結果與討論

2.1 樣品洗滌試驗結果與分析

10種織物采用襯衫洗滌程序洗后外觀平整度等級如圖1所示。

圖1 襯衫洗滌程序洗后外觀平整度等級

由圖1可知6#織物外觀平整度等級最高，說明其折皺回復性能最好，同時3次洗滌后外觀平整度等級評價結果穩定。由于織物外觀評價是主觀性評價，評價結果按等級劃分，因此，洗后外觀平整度等級高的織物在不同機械外力作用下評價結果會產生明顯差異，因此選擇6#織物作為正交試驗洗滌樣品，采用不同洗滌程序洗滌后能夠準確反映不同洗滌程序對織物外觀平整性的影響。由于本次選擇實驗材料時未對織物的規格進行明顯的區分，因此無法準確分析織物規格對洗后織物折皺回復性能的影響，但通過對比6#與7#織物洗后外觀平整度等級可知織物規格接近時，平紋織物折皺回復性優于斜紋織物。

2.2 正交試驗結果與分析

正交試驗共設計出9種洗滌法案，對每種程序3次洗滌的織物外觀平整度的平均值進行正交試驗直觀分析、方差分析。3次洗滌后織物外觀平整度評價結果的直觀分析結果如圖2、圖3所示，方差分析結果如表4所示。

圖2 各因素直觀分析方差R值

圖3 各因素水平與外觀平整度等級關系圖

極差R值反映了各洗滌參數因素對實驗結果影響的大小，極差越大，其影響作用越大。由圖2可知洗滌模式是主要影響因素，其次是洗滌轉速，洗滌水量和洗滌溫度。根據圖3可見各因素水平與外觀平整度等級關系圖，取主要影響因素最優水平，次要因素根據經濟效益選取合適水平，得到各洗滌參數最佳洗滌方案為洗滌模式輕柔洗、洗滌轉速600r/min、洗滌水量15L、洗滌溫度30℃。

正交試驗的直觀分析法是最為直接簡單的，但不能估計試驗誤差，為解決此問題，對試驗結果做方差分析。將各洗滌參數與織物外觀平整度進行相關性分析，由方差分析表3可知，洗滌模式的P＜0.1，對織物外觀平整度等級的影響一般顯著，二者呈負相關；其他因素的P＞0.1，對織物外觀平整度等級的影響不顯著。因此，對織物洗后外觀平整度影響最大的洗滌參數是洗滌模式，其次是洗滌轉速，洗滌溫度和洗滌水量影響較小，這與直觀分析結果一致。因此將各參數導入洗衣機程序中，生成棉織物洗滌程序。

表3 織物外觀平整度方差分析結果

注：F0.05(2，2)=4.46; F0.1(2，2)=3.11

2.3 洗滌程序對比實驗結果與分析

將10種織物采用設計棉織物洗滌程序洗后織物外觀平整度等級如圖4所示。

圖4　棉織物洗滌程序洗后外觀平整度等級

表4　　程序洗滌參數對比表

對比兩種洗滌程序洗滌參數可以看出洗滌模式和洗滌用水量分別處于兩個不同水平，其他兩個洗滌參數處于相同水平。對比圖1和圖4兩程序3次洗滌后平整度等級平均值可知，棉織物洗滌程序洗后織物外觀平整度等級優于襯衫洗滌程序。根據不同程序相同織物同一次洗滌結果可知，5#織物第3次洗滌后，棉織物洗滌程序與襯衫洗滌程序平整度等級差異最大為0.6級；多種織物在同一次洗滌平整度等級差異最小為0級；7#織物第2次洗滌后，襯衫洗滌程序平整度等級優于棉織物洗滌程序。根據不同程序不同織物同一次洗滌結果可知，不同規格參數的織物洗后平整度等級存在差異，但棉織物洗滌程序平整度等級優于襯衫洗滌程序。因此，棉織物洗滌程序洗后對不同規格參數織物保形性影響較小。對比兩程序洗滌參數差異，采用低運動占比，洗滌轉速小的洗滌程序洗后織物外觀平整度等級較高，低運動占比，降低轉速能夠有效降低滾筒的機械作用，減少洗滌時機械作用能夠減少對織物的磨損[9]。

2.4 討論

不同規格織物經相同洗滌程序洗后外觀平整度等級不同，織物規格參數不同時，織物的相關物理力學性能不同，織物洗滌過程中的受力情況及運動狀態存在差異。織物規格對織物洗后外觀平整性的研究有待進一步驗證，但從兩種洗滌程序洗后結果可知，平紋織物相比于斜紋織物，洗后外觀平整度較好。

織物產生折皺主要是因為纖維分子的無定形區發生變化[10]。棉纖維分子的無定形區為50%左右，并且棉纖維中含有大量親水性基團，洗滌過程中棉纖維吸水，纖維素上相鄰羥基之間的氫鍵左右減弱，作用力變小，纖維初始模量降低，結晶區分子鏈伸展，柔性增加，更容易彎曲變形產生折皺[11]。因此棉織物洗滌時，采用低運動占比，正反轉洗滌模式能夠縮短摔打路徑，局部作用于織物，形成織物之間和織物與筒壁之間輕柔的摩擦擠壓。轉停16s能保證洗滌過程中織物彈性變形產生的折皺自然消除；低溫洗滌，不會加劇無定形區內部結構擴展，水分子與棉纖維親水基團結合緩慢，織物屈服力緩慢降低，對織物折皺回復性影響較小；水量適中，降低織物洗滌過程中受到的水流阻力，減少水流作用產生的折皺，保證織物表面污漬的去除；低轉速脫水，既可以適當脫除水分，同時衣服有一定含水率，增加衣服濕重，折皺形成方向上的拉力也越大，緩解織物折皺的形成。在晾曬過程中，水分的持續蒸發過程有利于紗線初始模量增加，抗彎曲剛度增大，實現折皺恢復。雖然低運動占比洗滌程序洗后織物外觀平整度等級較高，但洗滌程序洗凈率還有待進一步研究。

3 結論

通過以上分析可知，洗滌參數之間的合理配置能夠有效改善棉織物洗后保形性。對不同洗滌方案洗后織物外觀平整度等級測試結果進行正交試驗分析，得到最佳洗滌方案為洗滌模式輕柔洗、洗滌轉速600r/min、洗滌水量15L、洗滌溫度30℃；洗滌模式對織物外觀平整度的影響一般顯著，二者呈負相關；棉織物洗滌時宜采用低運動占比，正反轉洗滌模式，水量適中，溫度較低，低轉速脫水配置，能夠減弱織物洗滌過程中所受作用力，減少洗后織物折皺的產生，對織物保形性影響較小。

根據棉織物洗滌程序與洗衣機襯衫洗滌程序對比實驗結果可知，低運動占比，洗滌轉速小的洗滌程序洗后織物外觀平整度等級較高；棉織物洗滌程序洗后織物外觀平整度等級優于襯衫洗滌程序；織物規格參數不同時，洗滌對織物保形性影響存在差異。

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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

陳明輝（1993-），男，碩士，助理工程師，研究方向：安全防護用紡織品.

TS 101.9

A

2095－414X(2022)05－0064－05