洗滌浴中污物對織物白度與亮度影響的研究

林潔麗,趙柳玉,李永強(qiáng),b,葛華云,b,劉今強(qiáng),b

(浙江理工大學(xué),a.材料與紡織學(xué)院; b.生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心,杭州 310018)

洗滌浴中污物對織物白度與亮度影響的研究

林潔麗a,趙柳玉a,李永強(qiáng)a,b,葛華云a,b,劉今強(qiáng)a,b

(浙江理工大學(xué),a.材料與紡織學(xué)院; b.生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心,杭州 310018)

為考察洗滌過程中污漬對洗滌后織物白度和亮度的影響,選取衣物服用過程中常見的污物(染料、菜油醬油混合物、廢機(jī)油、黃泥、紅茶水)對6種成分與規(guī)格均不同的織物進(jìn)行洗滌浴中的沾污試驗,研究各污物對不同織物的沾污特性及對洗滌效果的影響。結(jié)果表明:洗滌浴中污物的存在會使織物亮度值下降,而大部分污物也會使織物洗滌后的白度值下降,但帶藍(lán)光的染料會有上藍(lán)增白的效果,白度值反而增大;污物存在下織物洗滌后的白度值變化與亮度值變化并不一致,評價污物的沾污性能時亮度值的指示性優(yōu)于白度值;活性染料對各種織物白度與亮度的影響不大,而直接染料、分散染料、廢機(jī)油、黃泥和紅茶水對各種織物白度與亮度的影響較大;紅茶水對織物親水性改善明顯,廢機(jī)油和醬油菜油混合物在織物上的沾污則導(dǎo)致織物親水性下降。

織物; 洗滌; 污物; 白度; 亮度

0 引 言

洗滌劑對衣物的洗滌是一個可逆過程,即織物·污垢+洗滌劑?織物+污垢·洗滌劑。洗滌劑中的表面活性劑通過潤濕、滲透、乳化、增溶和分散使污物從織物上洗脫并穩(wěn)定在水中,從而達(dá)到衣物洗凈的目的[1-2]。但污垢在洗滌浴中的穩(wěn)定是有條件的,也即污垢在浴中和織物上的濃度需要達(dá)到一個平衡,這種平衡是動態(tài)的,洗脫的污垢仍然具有重新被織物吸附的可能,而且不同的污物和不同的織物,在洗滌過程中的洗脫和再沾污現(xiàn)象也是不同的[3-4]。良好的洗滌應(yīng)使上述可逆過程的平衡盡可能向右移動,提高洗滌效果;反之,則洗滌效果下降,經(jīng)反復(fù)服用和洗滌,衣物會變得手感發(fā)硬、色澤萎暗并帶有異味,這一現(xiàn)象,俗稱“陳舊化”。為了改善洗滌效果,延緩衣物的陳舊化,一個有效的方法是在洗滌劑中添加抗再沉積劑[5-10],這種助洗劑能吸附在織物或污物表面以增加織物與污物間的靜電斥力或空間位阻,提高洗脫的污物在洗滌浴中的分散穩(wěn)定性,從而防止污垢再次回到在洗滌織物上。

衣物洗滌浴中污垢的種類通常包括以下幾類:a)有色織物上洗脫的染料;b)固體顆粒(如泥土、粉塵);c)油類(如食用油、機(jī)油);d)有色液體(如果蔬汁液、飲料、食用醬)等。不同污物對不同織物的沾污性能不一樣,了解洗滌浴中污物對織物的沾污性能對于抗再沉積劑的開發(fā)具有積極的指導(dǎo)意義。為此,本研究選取10種具有代表性的污物,針對實際生活中應(yīng)用比較廣泛的全棉織物、全滌綸織物及滌/棉混紡織物,研究污物在洗滌浴中對不同織物的沾污性能,采用CIE白度值W、亮度值L來表征織物的沾污情況,并從滴水?dāng)U散時間t、接觸角θ及表面能γ來表征織物的親水性變化。

1 實 驗

1.1 材料

織物:6種市售氧漂白色織物。各織物相關(guān)參數(shù)如表1。

表1 實驗用織物物理參數(shù)

注:C為棉;T為滌;T/C為滌棉混紡?！?”表示無此數(shù)據(jù)。

試劑:標(biāo)準(zhǔn)洗滌液(GB/T 13174—2008);次氯酸鈉、無水氯化鈣、氯化鎂(分析純,杭州高晶精細(xì)化工有限公司);吐溫80(分析純,杭州新方五交化有限公司);污物原料(立頓黃牌精選紅茶、黃泥、李錦記生抽、菜籽油、廢機(jī)油、直接墨綠BE、活性藍(lán)X-BR、分散黑H2BL、直接橙S、活性大紅G、分散紅)。

1.2 儀器

YM-8型耐洗牢度儀(紹興市元茂機(jī)電設(shè)備有限公司);DHG-9203A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(杭州藍(lán)天化驗儀器廠);XPB65-0523S型海爾小神工雙桶洗衣機(jī)(青島海爾洗衣機(jī)有限公司);Y511型織物密度鏡(中華人民共和國常州紡織廠);Y(B)331C型半自動紗線捻度機(jī)(溫州市大榮紡織儀器有限公司);DataColor SF600X電腦測色配色儀(美國DataColor公司);視頻接觸角張力儀(德國Kruss公司)。

1.3 實驗方法

1.3.1 實驗用水

實驗用水符合如下標(biāo)準(zhǔn):有效氯濃度為1 mg/L,硬度為100 mg/L。

1.3.2 實驗污物

實驗污物用量見表2。

表2 實驗污物用量

注:濃紅茶水用量單位為mL/L。濃紅茶水的配制方法是采用去離子水將4 g紅茶沸煮60 min,冷卻后定容至250 mL的濃紅茶水。

1.3.3 洗滌方法

在耐洗牢度儀中,每個鋼杯中加入20顆不銹鋼鋼珠(SΦ=6 mm)、6塊織物(每種織物各一塊)、標(biāo)準(zhǔn)洗滌劑0.2%(以水為100%)和單一污物(見表2)。浴比為1∶60,洗滌溫度(25±2)℃,洗滌時間20 min,洗后試樣脫水后烘干待用,烘干溫度(60±2)℃。

1.4 測試

1.4.1 織物親水性測定

按照GB/T 21655.1—2008[11]紡織品吸濕速干性的評定中的滴水?dāng)U散試驗對織物洗滌前后親水性變化進(jìn)行測定評估。對比較疏水的織物采用視頻接觸角張力儀進(jìn)一步測定其接觸角θ及表面能γ。

1.4.2 織物白度值及亮度值測定

用DataColor SF 600X電腦測色配色儀測定織物的CIE白度值W及CIE亮度值L。測試時,采用D65標(biāo)準(zhǔn)照明體,10°視角,小孔徑,織物折成8層,試樣至少測定5次求平均值。所選儀器采用CIE白度公式,即

W10=Y10+800(0.313 8-x10)+1700(0.331 0-y10)，

TW,10=900(0.313 8-x10)+650(0.331 0-y10)。其中,W10為白度值,Y10為試樣的三刺激值,x10、y10為樣品色度坐標(biāo);TW,10是淡色調(diào)指數(shù),正數(shù)偏綠,負(fù)數(shù)偏紅,零表示偏藍(lán)(中性)色調(diào);x10和y10分別為試樣的色品坐標(biāo)。CIE規(guī)定使用此白度公式時,試樣的白度值和色調(diào)系數(shù)應(yīng)在下列范圍內(nèi):40

2 結(jié)果與討論

2.1 洗滌對織物親水性的影響

選用直接墨綠BE、活性藍(lán)X-BR、分散黑H2BL、菜油醬油混合物、機(jī)油、紅茶水、黃泥為實驗污物,按照1.3中所述的方法對各織物進(jìn)行不添加污物或添加污物的洗滌實驗,并對各織物洗滌前后的親水性進(jìn)行測定,結(jié)果見表3—表6。

表3 標(biāo)準(zhǔn)洗滌液洗滌前后織物的親水性

注:本實驗所測接觸角為靜態(tài)接觸角,由于親水性較好的織物不存在比較明顯的靜態(tài)接觸角,故采用“-”表示無此數(shù)據(jù)。

表4 染料污物洗滌后織物的親水性

注:“-”表示無此數(shù)據(jù)。

從表3可看出,經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)洗滌液洗滌過后,織物的親水性明顯提高,棉織物及混紡織物的親水性變得極好(t≤1 s),而滌綸針織物由原來的疏水狀態(tài)變?yōu)楸容^親水,大部分區(qū)域60 s后水滴完全擴(kuò)散,洗滌后的織物表面能提高。這可能有三方面的原因:a)織物上的污物被洗脫;b)殘留洗滌劑的潤濕作用;c)對于含棉織物來說,洗滌過程中因表面摩擦導(dǎo)致更多羥基暴露。

將表4中的數(shù)據(jù)對照表3中的原布數(shù)據(jù),可以看出,加入染料污物進(jìn)行洗滌,洗滌后織物的親水性也都有提高,但提高的幅度不及不加污物的洗滌,這在添加分散染料進(jìn)行洗滌時滌綸針織物表現(xiàn)得更為明顯。滌綸織物容易吸附分散染料,而較多疏水性的分散染料的存在對織物的表面親水性產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。

表5 油類污物洗滌后織物的親水性

注:“-”表示無此數(shù)據(jù)。

從表5可看出,加入油污洗滌后,織物的親水性均有不同程度的下降,但機(jī)油對織物洗滌后的親水性影響比醬油與菜油的混合物明顯得多。這跟油污的成分有關(guān),菜油的主要成分是a-亞麻酸(不飽和脂肪酸),這是一種具有長烴鏈結(jié)構(gòu)的羧酸,具有微弱的親水性,醬油則是一種水溶性物質(zhì);而機(jī)油是由烴類、聚-α-烯烴(PAO)及聚內(nèi)烯烴(PIO)等成分所組成,均為具有碳?xì)溟L鏈的非極性有機(jī)化合物。因此,機(jī)油在織物上的吸附更容易造成織物親水性的下降,而且醬油菜油混合物的可乳化性比機(jī)油好,也相對不易沾污織物。

表6 其他污物洗滌后織物的親水性

注:“-”表示無此數(shù)據(jù)。

從表6可看出,紅茶污物具有較好的助洗效果,洗滌后織物的親水性都有較大的提高,特別是滌綸針織物,洗滌后潤濕時間大幅度降為4 s。加入黃泥污物洗滌后,織物親水性也都有提高,但滌綸針織物洗滌后親水性不如未加污物洗滌。

2.2 洗滌對織物白度與亮度的影響

白度是指距離理想白色的程度。白度屬于顏色范疇,“白”具有光反射比(明度)高和色飽和度(彩度)低的特殊顏色屬性。一般物體表面反射率越高,白度值越大。亮度是指發(fā)光體(反光體)表面發(fā)光(反光)強(qiáng)弱的物理量[13-14]。理論上認(rèn)為,黑色的亮度為0,白色的亮度為100。白色物體中摻入其他顏色時,對光有選擇性吸收的特點(diǎn),從而導(dǎo)致物體表面反射率降低,亮度、白度下降。因此,可以通過對亮度、白度的考察來反映白色織物表面是否有變色,從而推斷織物表面是否吸附污物。

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)洗滌液洗滌對織物白度與亮度的影響

按照1.3所述方法對各織物進(jìn)行不添加污物的洗滌實驗,并用DataColor SF 600X電腦測色配色儀測定織物的CIE白度值W及亮度值L。結(jié)果見圖1。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)洗滌機(jī)洗滌前后織物的白度和亮度注:1:100%棉機(jī)織物;2:100%棉針織物;3:100%滌機(jī)織物;4:100%滌針織物;5:滌/棉50/50機(jī)織物;6:滌/棉40/60針織物。

由圖1可知,各織物洗滌后白度值、亮度值都有不同程度的提高。但織物洗滌后的亮度值變化|ΔL|≤0.5,說明在不含污物的洗滌中,織物亮度對織物是否洗滌并不敏感。全棉機(jī)織物白度值增加最明顯,白度值增幅接近5.8%,而全棉針織物及滌/棉針織物的白度值提高最不明顯,白度值提高率分別為3.13%和2.44%。全棉機(jī)織物白度值變化比針織物更明顯。這應(yīng)該與織物本身表面形態(tài)有關(guān),純棉針織為雙羅紋織物,而棉機(jī)織物為單面斜紋織物,前者表面紋路不明顯且表面覆蓋性更好;棉織物洗滌過后有縮水現(xiàn)象,使得織物變緊湊,這種變化能明顯改善單面斜紋棉織物的表面覆蓋性。根據(jù)DataColor SF600X的測試原理可知,同一織物,其他條件不變的條件下,表面覆蓋性的改善能提高織物對光的反射率,從而白度值提高,故棉機(jī)織物洗滌過后白度值提高更明顯。

2.2.2 污物對織物白度與亮度的影響

2.2.2.1 染料污物對織物的沾色情況

選用直接墨綠BE、活性藍(lán)X-BR、活性大紅G、分散黑H2BL、直接橙S、分散紅為實驗污物,按照1.3中所述的方法對各織物進(jìn)行不添加污物或添加污物的洗滌實驗,測定織物的CIE白度值W及亮度值L。結(jié)果見表7、表8。

表7 不同染料污物洗滌前后織物的白度 %

由表7可知,洗滌浴中添加直接墨綠、活性藍(lán)或活性大紅進(jìn)行洗滌后,織物白度值大于原布白度值,且大于或接近無污物洗滌情況下織物的白度值,這些結(jié)果均與實際情況不符合。分析可知:a)以直接墨綠和活性藍(lán)為污物時,洗滌后織物帶藍(lán)光,而偏藍(lán)樣品的Y(Y10)

表8 不同染料污物洗滌前后織物的亮度 %

由表8可知,加入直接墨綠、活性藍(lán)、活性大紅進(jìn)行洗滌后各織物的亮度值都下降,這顯然與白度值變化不一致,但亮度值變化更能反映織物洗滌沾污的實際情況。由表7、表8也可得出:各織物洗滌過后的亮度值變化沒有白度值變化明顯,|ΔL|<10、|ΔW|≤60,亮度值L對污物沾污并不是很敏感,但亮度值仍能反映織物被沾污的情況。除活性藍(lán)、直接墨綠以外,加入其他污物后織物洗滌過后的亮度與白度的變化趨勢基本是一致的,即亮度也可以從另一方面補(bǔ)充評價織物的沾污情況。而對于活性藍(lán)和直接墨綠這類能使織物帶明顯藍(lán)光的染料來說,只能采用亮度值而不是白度值來評價它們對織物的沾污情況。

2.2.2.2 其他非染料污物對織物的沾污情況

選取醬油菜油混合物、機(jī)油、紅茶水、黃泥為實驗污物,按照1.3中所述的方法對各織物進(jìn)行不添加污物或添加污物的洗滌實驗,并測定織物的CIE白度值W及亮度值L。結(jié)果見圖2。

由圖2(a)可知,在洗滌浴中添加機(jī)油、紅茶水或黃泥進(jìn)行洗滌后,各織物的白度值均比原布的白度值小,由白度值的下降可以反映各織物對所添加污物都有沾污現(xiàn)象。機(jī)油和醬油菜油混合物為污物時,本身親水性較好的織物洗滌后的白度值影響相對較小。這是因為織物表面較疏水時,其表面能較低,油污比水更容易對織物潤濕,即沾污。這與表5所得結(jié)論(洗滌前親水性較差織物,洗滌后親水性也明顯變差)是一一對應(yīng)的。與醬油菜油混合物相比,機(jī)油洗滌后各織物白度值明顯下降,這是因為菜油醬油混合物色澤更淺、親水性更好。黃泥對各織物的沾污效果也比較明顯,且滌/棉針織物最明顯,全棉針織物次之,這可能與織物結(jié)構(gòu)蓬松有關(guān)。但全滌綸機(jī)織物沾污情況比對應(yīng)的針織物更嚴(yán)重,說明低表面能能避免洗滌中黃泥的沾污。通過比較全滌綸機(jī)織物、全棉機(jī)織物、滌/棉機(jī)織物的白度值變化情況,可推測黃泥與滌綸纖維有更高的親和力。

圖2 織物的洗滌白度和亮度與其他污物類型的關(guān)系注:1:100%棉機(jī)織物;2:100%棉針織物;3:100%滌機(jī)織物;4:100%滌針織物;5:滌/棉50/50機(jī)織物;6:滌/棉40/60針織物。

紅茶水對各織物白度值的影響也較大,尤其是全棉織物。茶是一種新型的天然染料,這類染料對纖維素纖維有較好的直接性,茶多酚類化合物骨干母核結(jié)構(gòu)上具有苯環(huán)和羥基,因而與聚酯纖維應(yīng)有一定的親和性[16]。純棉織物白度值受茶水的影響更明顯,說明茶水與棉纖維的親和力更高。棉纖維遇水會發(fā)生溶脹,茶色素容易進(jìn)入纖維內(nèi)部。此外,在洗滌環(huán)境中,茶色素在水中電離帶負(fù)離子[17],而棉纖維的Zeta電位為ζ=(-40～-50) mV,滌綸纖維的Zeta電位為ζ=-95 mV[18],因此,茶色素與兩種纖維都有靜電斥力,且滌綸纖維負(fù)電性更強(qiáng),斥力更大。因此,茶水對棉織物沾色更明顯。

由圖2(b)可知,在洗滌浴中添加醬油菜油混合物、廢機(jī)油、紅茶水或黃泥進(jìn)行洗滌后織物的亮度值小于原布亮度值。加入污物洗滌后,織物的亮度值變化趨勢與白度值變化趨勢基本一致。加入醬油菜油混合物進(jìn)行洗滌后,親水性較好的織物(全棉機(jī)織物、全滌綸機(jī)織物、滌/棉機(jī)織物)亮度值都下降,而在圖3中白度值卻變化不明顯,這反映了亮度對微弱色沾污評價的靈敏度。加入機(jī)油污物時,織物亮度的變化與織物表面親水性的規(guī)律有相關(guān)性,同等成分的織物中,親水性較差的織物比親水性較好的織物亮度下降得明顯,滌針織物的疏水性最強(qiáng),亮度下降也最明顯,亮度變化與白度變化趨勢一致。紅茶水、黃泥污物加入進(jìn)行洗滌后,各織物亮度下降,亮度值變化與白度值變化規(guī)律一致。

3 結(jié) 論

一般情況下,亮度和白度都能用于評價織物的沾污情況。但評價有色污物的沾污情況時,亮度值的指示性優(yōu)于白度值。污物的性質(zhì)會影響被其沾污織物的親水性,洗滌中滌綸織物容易吸附疏水性分散染料或油污,造成滌綸織物的表面親水性下降。從潤濕時間、表面能變化也能補(bǔ)充評價油污的沾污情況。

織物在洗滌中對織物的沾污能力與織物的結(jié)構(gòu)、成分及表面能密切相關(guān)。考察織物洗滌前后的白度和亮度變化可知:

a) 緯編針織物結(jié)構(gòu)(包括紗線及線圈結(jié)構(gòu))更蓬松,污物更容易擴(kuò)散吸附在織物上,從而導(dǎo)致相同纖維組成的織物中針織物比機(jī)織物更易沾污。

b) 著色劑類污物(染料、紅茶水)對織物沾污性取決于纖維類型和污物的沾污深度。直接染料或紅茶水與棉纖維和滌綸纖維的親和力差別導(dǎo)致洗滌后含棉織物亮度值下降更明顯。分散染料在低溫條件下對纖維的吸附局限于纖維表面,染料對不同織物間的親和力差異而導(dǎo)致的沾污情況差異被大幅度縮小。活性染料容易水解,且在洗滌環(huán)境中活性染料對織物的親和力有限,活性染料對織物微弱沾色或不沾色。

c) 油性污物(機(jī)油、醬油茶油混合物)的沾污與織物表面能和油污成分的性質(zhì)有關(guān)。本身親水性較好的織物洗滌后的白度值變化相對較小;強(qiáng)非極性的機(jī)油更容易在織物上吸附,特別在表面能較低的滌綸織物上吸附最明顯,白度值和亮度值下降最明顯。相比廢機(jī)油,菜油醬油混合物的可乳化性、色澤、親水性及可洗性都更利于洗滌,洗滌后各織物白度值和亮度值下降相對比較不明顯。

d) 顆料狀污物(黃泥)對各織物的沾污性很強(qiáng),織物結(jié)構(gòu)越蓬松,黃泥的吸附沾污越明顯。黃泥對滌綸纖維親和力好，滌綸機(jī)織物明顯沾污，但較低的表面能有效防止黃泥對滌綸織物的沾污。

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(責(zé)任編輯：許惠兒)

Study on Effect of Dirt Existing in Washing Bath on the Whiteness and Lightness of Fabrics

LINJie-lia,ZHAOLiu-yua,LIYong-qianga,b,GEHua-yuna,b,LIUJin-qianga,b

(a.School of Materials and Textiles; b.Engineering Research Center for Eco-Dyeing & Finishing of Textiles,Ministry of Education,Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou 310018,China)

To investigate the effect of dirt on whiteness and lightness of fabrics after washing,this paper selected common dirt (dyes,mixture of rapeseed-oil and sauce,waste engine-oil,yellow clay and black tea) to do an experiment for 6 fabrics with different ingredients and specifications to study effects of dirt on contamination characteristics and washing effect of different fabrics.The results show that,the dirt will make lightness values of fabrics decline; most dirt will make the whiteness value drop,too.However,some dyes with blue light will make the fabrics become blue and enhance the whiteness,so the whiteness value increases.With the dirt,the changes in whiteness value are not consistent with changes in lightness value after washing.During evaluating contamination performance of the dirt,indicative nature of lightness is superior to that of whiteness value.Reactive dye affects little the whiteness and lightness of all fabrics,while the direct dye,disperse dye,waste engine-oil,yellow clay and black tea affect them a lot.Black tea can greatly improve the hydrophilicity of the fabrics.The waste engine-oil and the mixture of rapeseed-oil and sauce can pollute the fabric and cause a failing result of the hydrophilicity.

fabric; washing; dirt; whiteness; lightness

1673-3851 (2015) 02-0149-07

2014-06-19

“生態(tài)染整及污染控制”浙江省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(2010R50038)

林潔麗(1989-),女,廣東揭陽人,碩士研究生,主要從事生態(tài)染整技術(shù)方面的研究。

劉今強(qiáng),E-mail:jqliu@zstu.edu.cn

TS973.1

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