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

(北京市產品質量監督檢驗研究院,北京 101300)

床上用品是家紡產品的重要組成部分,包括床單、被套、枕套等,是我們日常生活中重復使用的必需品。隨著人們生活水平的提高,對家居環境、衛生及舒適度要求的提高,日常清潔洗護頻率也隨之增高。由于洗滌過程中采用的洗滌劑用量、洗滌方式都會對產品的性能產生一定的影響,從而縮短床上用品的使用壽命。

采用4N、5N、6N 等3種洗滌程序對床上用品循環洗滌后,進行性能測試并討論,包括水洗尺寸變化率、斷裂強力、起毛起球性能等檢測項目,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標準洗滌劑。

儀器:FOM71 CLS A 型洗衣機,Electrolux,瑞典制造,供水溫度(20±5)℃;INSTRON 5969電子萬能材料試驗機,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進行洗滌、干燥處理。為了更好地討論洗滌溫度與洗滌循環次數對床上用品內在性能的影響,特選取與4N程序(洗滌溫度40℃)同等強度但洗滌溫度較高的5N(洗滌溫度50℃)、6N(洗滌溫度60℃)程序做對比,采用上述程序對試樣進行循環洗滌。

1.3 試驗過程

按照標準GB/T 8628取樣方法進行取樣、標記與測量,裁出5塊550 mm×550 mm 的樣品(每個試驗條件下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

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

表1 正交試驗方案

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

1.5 測試方法

水洗尺寸變化率按照國家標準GB/T 8630 進行測試,將循環洗滌后的試樣干燥后,置于溫度20 ℃、相對濕度65%條件下48 h,測試其水洗尺寸變化率,最終測試結果取平均值。

斷裂強力按照國家標準GB/T 3923.1進行測試。測試條件:隔距長度為200 mm,拉伸速度為100 mm/min,預加張力為2 N。試樣洗滌后,試樣尺寸會發生變化,為排除試樣寬度內紗線根數增減對試驗結果的影響,斷裂強力試樣按照固定紗線根數進行測試。試驗試樣密度為440 根×210 根/(10 cm),織物斷裂強力取樣統一按照經向紗線220根、緯向紗線105根進行測試,最終的測試結果取平均值。

起毛起球按照GB/T 4802.2 進行測試。試樣經循環洗滌后,在標準大氣條件下,裁取4組直徑90 mm的圓形試樣,安裝在馬丁代爾耐磨儀上,摩擦負荷總質量為415 g,以李莎茹(Lissajous)圖形軌跡與標準磨料進行摩擦試驗,摩擦次數2 000 次,結束后對試樣進行起毛起球等級評定,最終測試結果取平均值。

2 結果與討論

采用正交表L12(43)確定的試驗方案進行測試,試驗結果見表2。

表2 L 1 2(43)正交試驗結果

2.1 洗滌條件對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,洗滌劑會促進織物的松弛。故在首次洗滌時,試樣的水洗尺寸變化最大,這是因為織物在染整過程中,纖維會受到一定的拉伸作用。在洗滌過程中,熱濕狀態會減弱纖維分子間的聯系,導致纖維表面的摩擦力降低,纖維就會趨于恢復原本的平衡狀態。同時,水分子還會進入纖維的內部,使纖維發生膨化,當織物的緯向(或經向)膨化變粗時,織物就會產生收縮[1]。隨著洗滌次數的增加,織物趨于穩定狀態,不再發生較明顯的收縮。而織物經向的變化率大于緯向的變化率,可能是因為織物的經向密度高于緯向密度,經紗在加工過程中受到長時間的張力拉伸影響,引起彈性疲勞,一時難以恢復[2]。

由表2可知,經過12種洗滌條件循環洗滌后,試樣經、緯雙向尺寸變化率均為負數,即均產生了不同程度的收縮,且經向收縮程度>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,是一組按產品標準規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,可以代表大概一個季度日常維護下床品的縮水率情況,其經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組洗滌條件對織物經向水洗尺寸變化率影響最大。

為了更加直觀地呈現不同洗滌條件對床上用品經、緯向水洗尺寸變化率的影響程度,將12種洗滌條件中的3項洗滌因素作為自變量,進行極差分析和方差分析,結果見表3。

表3 水洗尺寸變化率極差分析和方差分析

根據極差分析的結果,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,還需要進行多因素方差分析。R值越大,這個因素就越重要,而且各個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)對試樣經向水洗尺寸變化率的影響最大。其次是循環次數,洗滌劑用量的影響最小。循環次數對試樣緯向水洗尺寸變化率的影響最大,極差值達到了3.59。由表3 可知,經、緯向R2值分別為0.989和0.987,這意味著水洗尺寸經向98.9%、緯向98.7%的變化原因可以由上述3個因素(洗滌程序、循環次數、洗滌劑用量)解釋。分析可知,經向洗滌程序和循環次數的P值均<0.05,說明洗滌程序和循環次數均會對經向水洗尺寸變化率產生顯著性差異關系。緯向循環次數的P值<0.05,說明循環次數會對緯向水洗尺寸變化率產生顯著性差異關系。

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

2.2 洗滌條件對床品斷裂強力影響

床品在洗滌過程中,會受到高溫、洗滌劑等因素的共同作用,經過多次洗滌后,纖維和結構都會受到不同程度的損傷,再加上滾筒洗衣機的外力作用,會增大織物的磨損程度,造成試樣強力下降。注意到洗滌后試樣經向斷裂強力下降百分率大于緯向的,這是因為紡織品在織造過程中,經紗的上機張力是大于緯紗的,再加上受到織造過程中的反復拉伸力,以及經紗間、機件間的摩擦作用,造成經紗的負荷較大[3]。所以洗滌時,經紗的強力損失要比緯紗的大,特別是經多次洗滌后,經向斷裂強力下降百分率要大于緯向的。

由表2可知,經過12種洗滌條件循環洗滌后,試驗樣品經向斷裂強力均高于緯向的,試樣在未洗滌時,經向斷裂強力為515.50 N,緯向斷裂強力為411.30 N。試樣在12種洗滌條件下,經、緯向斷裂強力相較未洗滌時均有所下降,說明洗滌過程會對試樣斷裂強力造成影響。

為了研究洗滌過程對織物斷裂強力的影響程度,將12種洗滌條件中的3項洗滌因素作為自變量進行極差分析與方差分析,結果見表4。

表4 斷裂強力極差分析和方差分析

由表4可知,極差分析顯示,循環次數的極差值最大,分別為35.00、26.97說明洗滌循環次數對試樣斷裂強力的影響最大。經向、緯向R2值分別為0.993和0.815,意味著斷裂強力經向99.3%、緯向81.5%的變化原因可以由上述3個因素(洗滌程序、循環次數、洗滌劑用量)解釋。分析可知,經向循環次數和洗滌劑用量的P值均<0.05,說明循環次數和洗滌劑用量會對經向斷裂強力產生顯著性差異關系。

2.3 洗滌條件對床品起毛起球性能影響

經循環洗滌后,床品的起毛起球性能試驗結果見表2,經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,導致纖維的強力下降、抱合力變差。試樣在進行起毛起球測試時,更容易生成毛球,導致試樣抗起毛起球性能等級下降。

由表2可知,經12種洗滌條件洗滌后,試樣起毛起球等級均在3級及以上。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較低,說明洗滌溫度高,會加速纖維損傷,導致試樣的抗起毛起球性能等級下降。

3 綜合分析

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

將表2中不同性質的數據進行同趨化數據處理,數據均轉換成無量綱化指標測評值,通過最小-最大標準化,對原始數據進行線性變換,使結果落在[0,1]區間,轉換函數為:

式中:x′表示單個數據的取值,min表示數據所在列的最小值,max表示數據所在列的最大值。

經過上述標準化處理,表2中數據均轉換為無量綱化指標測評值,即各個指標值均處在同一數量級別上,以此可以進行綜合測評分析。計算結果見表5。

表5 洗滌后織物各項性能多指標差異值標準化

通過改變洗滌程序(溫度)、循環次數、洗滌劑用量來進行正交試驗,探索不同洗滌條件對純棉平紋機織床品洗后織物性能的影響。在12種洗滌條件下,對洗后試樣的水洗尺寸變化率、斷裂強力數據進行極差分析。結果表明,循環次數對織物斷裂強力的影響最為顯著,洗滌程序(溫度)和循環次數對水洗尺寸影響較大,起毛起球性能的主要影響因素為洗滌程序。

4 結 論

床上用品因其重復使用的特點,是洗滌頻率較高的紡織產品,所以提高床品的耐洗滌性能是保障產品質量的重要措施。對床上用品耐洗滌性能進行研究,對完善洗滌工藝、延長床品使用壽命具有重要的現實意義。

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

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

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