織物逆污染的影響因素分析

織物逆污染的影響因素分析

日本的家庭收割機(jī)的轉(zhuǎn)型過程非常簡單：20世紀(jì)60年代，清潔槽和離離脫水槽分離的雙桶式洗滌劑在日本非常流行。20世紀(jì)70年代以后，具有獨(dú)立自動(dòng)泡沫輪的多功能自行車開始慢慢變得流行。（1kg/kg衣服需要30l水）。按照日本標(biāo)準(zhǔn)JISL0217之103法的規(guī)定,這種洗衣機(jī)至今仍是進(jìn)行衣物洗滌評價(jià)的洗滌機(jī)械);之后,洗衣機(jī)的技術(shù)革新步伐非常引人注目,洗衣機(jī)的洗滌槽被不銹鋼桶所替代,洗滌方式也增加了反向旋轉(zhuǎn)模式,并且朝著一次能洗滌更多量衣物的方向發(fā)展;進(jìn)入80年代,日本全自動(dòng)洗衣機(jī)取代雙缸式洗衣機(jī)的比率已經(jīng)達(dá)到50%,同時(shí),在以“善待人”、“善待衣物”為核心的洗衣機(jī)開發(fā)理念的驅(qū)動(dòng)下,立式干燥-洗滌一體機(jī)問世,并受到很多消費(fèi)者的青睞,但由之產(chǎn)生的衣物褶皺問題一直未能得到很好的解決;90年代后半期,立式干燥-洗滌一體機(jī)很快被新出現(xiàn)的滾筒式洗滌-干燥機(jī)所取代,家電廠商紛紛以“節(jié)能、省空間、對環(huán)境友好”等開發(fā)思想為切入點(diǎn),推出了高性能滾筒式洗滌-干燥機(jī)。目前,滾筒式洗滌-干燥機(jī)的功能已多種多樣,但其最主要的特征是用水量非常少。與過去的全自動(dòng)洗衣機(jī)相比,現(xiàn)在的滾筒式洗滌-干燥機(jī)可以節(jié)水30%以上。消費(fèi)者對纖維制品的不滿在商場選購服裝時(shí)就有所體現(xiàn),洗滌劑制造商和洗衣機(jī)制造商同樣對纖維制品的品質(zhì)也有各自不同的抱怨。在洗衣機(jī)制造商的抱怨中,以纖維制品出現(xiàn)的逆污染問題較多,其中尤以洗滌過程中的用水量和柔順劑的影響最大。評估滾筒式洗衣機(jī)用水量減少所導(dǎo)致的纖維制品問題時(shí),日本現(xiàn)行的纖維制品評價(jià)方法存在不足。這應(yīng)該引起業(yè)界的高度重視。1.洗滌劑的使用方法目前,日本纖維業(yè)界進(jìn)行纖維制品洗滌色牢度試驗(yàn)時(shí)一般采用JISL0844(對洗滌染色堅(jiān)牢度的試驗(yàn))中的A-1法(40℃)和A-2法(50℃),也有對上述實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行若干改變后再應(yīng)用。JIS的洗滌色牢度試驗(yàn)是在4×10cm的試驗(yàn)片上縫上添附白布,把試驗(yàn)片放入盛有100mL洗滌液的試驗(yàn)瓶中,在40℃或50℃下洗滌30min,然后根據(jù)試驗(yàn)片的變色程度和縫制在試驗(yàn)片上的添附白布的污染程度,做出灰度等級的判定。在開展評價(jià)試驗(yàn)時(shí),上游的合纖制造商傾向于使用的添附白布多為棉布和尼龍布,而下游的合纖流通企業(yè)則以棉和絹制作的添附白布應(yīng)用最多。評價(jià)所用的洗滌劑都是常見的市售合成洗滌劑。委托日本消費(fèi)科學(xué)研究所開展試驗(yàn)服務(wù)的顧客,添附白布使用的基本都是棉布和尼龍布,洗滌劑則是0.5%的肥皂水溶液。試驗(yàn)時(shí),除了要對試驗(yàn)片的變色程度和縫制在試驗(yàn)片上的白布的污染程度做出判斷外,還要對洗滌液的污染程度做出判定。市場上的纖維制品大多采用非反應(yīng)性染料進(jìn)行染色,為了與消費(fèi)者通常的洗滌條件一致,日本消費(fèi)科學(xué)研究所采用該方法進(jìn)行試驗(yàn)。簡單地講,就是在洗滌試驗(yàn)結(jié)束后,把洗滌液放入10mm深的白瓷器中,從而確定洗滌液的污染等級。纖維制品的評價(jià)方法采用日本標(biāo)準(zhǔn)JISL0217之103法中的家用洗衣機(jī)法。JISL1096(一般織物的試驗(yàn)方法)中規(guī)定了關(guān)于尺寸變化試驗(yàn)的G法,它不僅是纖維業(yè)界評價(jià)服裝尺寸變化的試驗(yàn)方法,還可以用于纖維制品的表面變化、形態(tài)變化、變色/腿色等綜合評價(jià)。簡單地講,就是洗滌物∶洗滌液的浴比為1∶30;洗滌液濃度為標(biāo)準(zhǔn)合成洗滌劑的濃度;在40℃洗滌5min,漂洗2次,每次2min。但是,日本家電廠商現(xiàn)在已經(jīng)不生產(chǎn)與這種試驗(yàn)方法對應(yīng)的洗衣機(jī),滾筒式洗滌-干燥機(jī)目前已成為日本家電業(yè)生產(chǎn)的主流洗衣機(jī)。而滾筒式洗滌-干燥機(jī)的洗滌浴比為1∶10,這說明日本纖維業(yè)界的評價(jià)試驗(yàn)方法與洗滌設(shè)備的實(shí)際情況出現(xiàn)了“代溝”。消費(fèi)者與織物洗滌有關(guān)的抱怨有以下幾點(diǎn):(1)在JIS洗滌試驗(yàn)中合格的纖維制品,在日常洗滌中會(huì)對其他紡織品造成污染;(2)在JIS洗滌試驗(yàn)中合格,在手洗時(shí)會(huì)顯著污染洗滌液;(3)經(jīng)過反復(fù)洗滌后,織物容易出現(xiàn)逆污染現(xiàn)象(即由不溶性逆污染物引起的污染);(4)織物洗滌后會(huì)形成褶皺(在高濃度下使用柔順劑則不會(huì)出現(xiàn)這種情況)。從以上內(nèi)容來分析,消費(fèi)者的抱怨可以歸結(jié)為“洗滌浴比”、“逆污染”、“柔順劑”以及“對洗滌液的污染”這四個(gè)方面的主要問題。表1是洗滌浴比與纖維試驗(yàn)方法的關(guān)系。本文將針對“洗滌浴比過低引起的逆污染及其影響”和“柔順劑引起的逆污染及其影響”兩個(gè)問題展開討論。2.洗滌液的污染程度一般地,內(nèi)衣上的污垢是由水溶性污垢(汗液等)、水不溶性污垢(皮脂等油溶性污垢)以及炭黑和泥土等不溶性污垢組成的復(fù)合污垢。通過對消費(fèi)者抱怨的衣物變黑等逆污染問題進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)這與衣物上的水不溶性污垢(油溶性)和不溶性污垢未充分洗凈有關(guān),而且這種情況多與柔順劑的存在相關(guān)聯(lián)。因此,本文對人體污垢(有機(jī)污垢、泥土)造成的逆污染與洗滌浴比之間的關(guān)系進(jìn)行了調(diào)查(見實(shí)驗(yàn)方案1)。但是,由于在試驗(yàn)中改變?nèi)梭w污垢的濃度比較困難,因而本研究將人體污垢的試樣濃度設(shè)定為0.05%。實(shí)驗(yàn)的目的是比較分析浴比(洗滌物∶洗滌液=1∶100、1∶30、1∶10)與衣物逆污染之間的關(guān)系。由于實(shí)際的試驗(yàn)污布是將由多纖維(簡稱MF)織成的白布染上4×10cm的污斑,其質(zhì)量為0.7~0.8g,所以洗滌液的量并不是恰好為100mL、30mL、15mL。本研究中,將污染白布(MF)的質(zhì)量設(shè)定為1g,然后得出相應(yīng)的洗滌液量。洗滌液的量之所以稍高于理論值,是因?yàn)槲鄄急旧頃?huì)吸收一定量的洗滌液。為此,本研究對污布的質(zhì)量作了適當(dāng)調(diào)整,把與滾筒式洗衣機(jī)1∶10的浴比相對應(yīng)的洗滌液量(10mL)設(shè)定為15mL。洗滌液中污垢的絕對量在100mL洗滌液中最多,而在15mL洗滌液中最少,但是洗滌液中人體污垢的濃度相同。試驗(yàn)用布(MF)是由8種纖維織成的白布染制而成,旁邊的記號是該纖維英文名稱的縮寫(圖1)。實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果表明:人體污垢的逆污染程度與污染白布(MF)的纖維組成有關(guān)。在使用弱堿性合成洗滌劑進(jìn)行洗滌試驗(yàn)的場合,毛織污染白布的逆污染現(xiàn)象最嚴(yán)重;而在其他纖維制成的污染白布上,中性洗滌液中人體污垢的逆污染非常強(qiáng)。從纖維的種類來看,人體污垢對聚酯纖維和尼龍污染白布的逆污染等級為2~3級,而對棉和丙烯纖維污染白布的逆污染則很少。從洗滌液量的比較情況來看,浴比為1∶30時(shí)洗滌液發(fā)生的一次洗滌污染最強(qiáng),其次是浴比1∶100的洗滌液,浴比較小的1∶15洗滌液則由于其中人體污垢的絕對量最少,因而人體污垢對織物的逆污染程度也最弱。在洗滌液中的人體污垢濃度相同的情況下,通過試驗(yàn)考察了在不同浴比條件下,人體污垢對洗滌物的污染程度。以下的試驗(yàn)(詳見實(shí)驗(yàn)方案2)是采用洗滌堅(jiān)牢度不同的10種試樣,考察洗滌液量對污染白布(MF)的逆污染程度。在該試驗(yàn)條件下,洗滌污染白布(MF)和試驗(yàn)樣品的質(zhì)量之和超過了1g,因此洗滌物和洗滌液的浴比也不是原先設(shè)定的1∶100、1∶30、1∶10。但是,由于洗滌液的量變少,因而洗滌液的染料污染濃度應(yīng)該是變濃了。表2列出了10種洗滌堅(jiān)牢度較差的試驗(yàn)樣品染色堅(jiān)牢度的詳細(xì)數(shù)據(jù)。本文據(jù)此進(jìn)一步考察了這些試驗(yàn)樣品對洗滌液的污染和對污染白布(MF)的逆污染情況,表3是洗滌浴比對污染白布的污染和對洗滌液污染影響的試驗(yàn)結(jié)果(即實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果)。為了表示8種不同MF布的逆污染程度,本研究以洗滌一次所產(chǎn)生逆污染的等級來表示,并在等級數(shù)據(jù)下方標(biāo)出該纖維的代號。從對洗滌液污染的結(jié)果來看,洗滌浴比較小的一方造成的洗滌液污染更強(qiáng),并且所有樣品都存在這種變化傾向。圖2是5#試樣的照片。然而,對MF布的污染并沒有表現(xiàn)出同樣的傾向。因洗滌劑的種類和洗滌浴比不同,5#試樣形成的洗滌液污染也有所差異,而對MF的污染則差不多。對1#試樣,由馬塞爾肥皂形成的洗滌液污染比合成洗滌劑(弱堿性洗滌劑、中性洗滌劑)形成的污染強(qiáng);對MF白布的污染也是馬塞爾肥皂高于合成洗滌劑。對3#試樣,由馬塞爾肥皂形成的洗滌液污染比合成洗滌劑(弱堿性洗滌劑、中性洗滌劑)形成的污染強(qiáng),與5#試樣正好相反。而且,3#試樣對MF布的污染,也是合成洗滌劑一方強(qiáng)(圖3)。至于4#試樣造成的洗滌液污染,以馬塞爾肥皂最為明顯,而由合成洗滌劑(弱堿性洗滌劑、中性洗滌劑)造成的洗滌液污染則比較弱。但是,對MF布的污染,則以尼龍和絲的污染最強(qiáng),并不因洗滌劑的種類不同而有所改變(見圖4、圖5)。從實(shí)驗(yàn)方案2的結(jié)果來看,洗滌液的污染程度與洗滌浴比的關(guān)系,隨纖維制品所使用的染料而異。洗滌劑種類與洗滌液污染的關(guān)系、洗滌劑種類與對MF布污染的關(guān)系,均是非常復(fù)雜的。3.試驗(yàn)結(jié)果的逆污染情況經(jīng)過對滾筒式洗衣機(jī)洗滌衣物出現(xiàn)的發(fā)黑現(xiàn)象進(jìn)行分析,確認(rèn)其中存在很多的不溶性污垢,并且多出現(xiàn)在柔順劑存在的部位。在衣物上附著高濃度柔順劑的情況下,可以消除洗衣機(jī)洗滌過程所產(chǎn)生的褶皺。衣物發(fā)黑可能是由于反復(fù)洗滌使柔順劑在衣物上產(chǎn)生了蓄積,這些柔順劑對污染物質(zhì)發(fā)生了吸附之故。為了驗(yàn)證此猜測,本研究把人體污垢、洗滌劑和柔順劑同浴洗滌,調(diào)查了柔順劑對MF布的污染(逆污染)情況。試驗(yàn)所使用的柔順劑是日本大型洗滌劑公司制造的3種市售普通型柔順劑(A-1,2,3)、2種濃縮型柔順劑(B-1,2),試驗(yàn)使用的洗滌劑是日本市售的弱堿性洗滌劑和中性洗滌劑,洗滌液的浴比按照1∶30(30mL洗滌液)單一標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。與單獨(dú)用洗滌劑進(jìn)行洗滌的情況相比,在添加柔順劑后,所有試驗(yàn)樣的逆污染現(xiàn)象均有所增強(qiáng)(見圖6),特別是濃縮型柔順劑造成的逆污染現(xiàn)象更加明顯。同時(shí),弱堿性洗滌劑比中性洗滌劑引起的人體污垢逆污染程度更重。對于組成不同的MF,其逆污染因所使用洗滌劑的pH值和柔順劑的種類而異:弱堿性洗滌劑對尼龍、聚酯纖維造成的逆污染強(qiáng),而對棉、丙烯纖維、粘膠纖維的逆污染較少;使用中性洗滌劑的場合,濃縮型柔順劑對絲纖維造成的逆污染極強(qiáng),對聚酯纖維和尼龍?jiān)斐傻哪嫖廴疽埠軓?qiáng)。圖7和圖8對未經(jīng)洗滌的MF、經(jīng)過洗滌劑處理的MF、經(jīng)過洗滌劑+柔順劑處理的MF的逆污染情況進(jìn)行了對比。在實(shí)驗(yàn)方案2使用的染色堅(jiān)牢度試樣的基礎(chǔ)上,本研究對柔順劑引起的染料對MF污染的影響進(jìn)行了考察(詳見實(shí)驗(yàn)方案4)。其中,洗滌劑采用的是兩種合成洗滌劑,洗滌液量為30mL,其他條件與實(shí)驗(yàn)方案3相同。洗滌作用會(huì)使試樣上的染料發(fā)生流出,從而造成洗滌液的污染。因?yàn)椴荒苡行^(qū)分染料的種類和染色配方,所以這種流入洗滌液中的染料對MF造成的逆污染很難確定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案2的試驗(yàn)結(jié)果區(qū)分染料的污染,發(fā)現(xiàn)有以下4種情況:(1)洗滌液和MF均沒有被污染的試樣(8#);(2)洗滌液污染顯著,對MF沒有污染的試樣(5#以及1#的馬塞爾肥皂);(3)洗滌液稍有污染,對MF有污染的試樣(4#、9#的合成洗滌劑;1#的合成洗滌劑);(4)洗滌液有污染,對MF有污染的試樣(4#、9#的馬塞爾肥皂)。對于洗滌液污染少的試樣,由于洗滌液的量減少,將會(huì)使試樣對洗滌液的污染性變強(qiáng)。但是,如果染料對MF的染著性強(qiáng),那么對洗滌液的污染程度就會(huì)減少。另外,由于受洗滌液pH的影響,對柔順劑造成的影響進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查將會(huì)變得很困難。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,在使用合成洗滌劑(弱堿性洗滌劑、中性洗滌劑)的場合,4#、9#試樣表現(xiàn)的是上述(3)的現(xiàn)象;但是,4#、9#試樣在使用馬塞爾肥皂洗滌時(shí),洗滌液污染和MF污染表現(xiàn)出的是上述(4)的現(xiàn)象。而1#試樣卻表現(xiàn)出與4#、9#試樣完全相反的現(xiàn)象,使用馬塞爾肥皂洗滌對洗滌液有污染而對MF無污染,使用合成洗滌劑對洗滌液污染少,但對MF的污染強(qiáng)。柔因人體污垢有差異,順劑對染料污染的影響沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異(即不受柔順劑的影響)。對于1#試樣,使用中性洗滌劑洗滌時(shí),如果與柔順劑同時(shí)使用,則對絲的污染顯著。圖9是該實(shí)驗(yàn)的照片。4.洗滌劑相關(guān)的污染問題日本家電制造商以“省能量、省空間、對環(huán)境友好”的設(shè)計(jì)理念為切入點(diǎn),大力開展高性能滾筒式洗滌-干燥機(jī)的開發(fā)。同時(shí),還將這一理念進(jìn)一步拓展至“對人友好”、“具有安全性”和“環(huán)境相容性”等方面,使得洗衣機(jī)成為對纖維制品友好的洗衣工具。本研究針對消費(fèi)者關(guān)于洗滌的各種抱怨,就洗衣機(jī)與纖維制品的關(guān)系進(jìn)行了分析,指出了實(shí)際洗滌與纖維制品評價(jià)試驗(yàn)方法之間的矛盾。這些內(nèi)容應(yīng)該引起業(yè)界的高度重視。為了與所處時(shí)代的環(huán)境相對應(yīng),滾筒式洗衣機(jī)的洗滌用水量趨于下降已是不可回避的現(xiàn)實(shí)。然而,洗滌用水量