洗衣機(jī)自動(dòng)投放洗凈效果影響因素探討

蔡建春 鮑海洋

1.南京中競(jìng)科智能科技有限公司 江蘇 南京 210000；2.南京奧聯(lián)汽車(chē)電子電器股份有限公司 江蘇 南京 210000

在經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的背景下，人們生活水平不斷提升，并逐步實(shí)現(xiàn)了衣服從手洗到機(jī)洗的跨越。早期的洗衣機(jī)設(shè)計(jì)以衣物的自助清洗為目的，對(duì)于洗滌劑自動(dòng)投放沒(méi)有過(guò)多地關(guān)注。近年來(lái)隨著洗衣機(jī)自動(dòng)化程度的不斷提升，自動(dòng)投放洗凈效果開(kāi)始成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。

1 洗衣機(jī)自動(dòng)投放方式的影響

虹吸結(jié)構(gòu)和泵結(jié)構(gòu)是洗衣機(jī)自動(dòng)投放裝置中較為常見(jiàn)的兩種類(lèi)型。根據(jù)不同的工作方式，可以將泵結(jié)構(gòu)進(jìn)一步劃分為蠕動(dòng)泵、齒輪泵以及活塞泵等多種類(lèi)型[1]。一般情況下，虹吸結(jié)構(gòu)投放方式成本低，其缺點(diǎn)在于洗滌劑投放量不穩(wěn)定。與之相對(duì)應(yīng)的泵結(jié)構(gòu)投放方式洗滌劑投放穩(wěn)定、抽取量可控，但是缺點(diǎn)在于成本相對(duì)較高。其中蠕動(dòng)泵投放方式流量精度較高、自吸能力強(qiáng)，但是噪音較高、功率較大；齒輪泵投放方式結(jié)構(gòu)緊湊、流量精度較高、使用壽命長(zhǎng)，但是自吸能力不足且噪音較高；活塞泵投放方式機(jī)構(gòu)緊湊、流量精度高，但是機(jī)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。與蠕動(dòng)泵、齒輪泵相比，活塞泵流量-溫度特性相對(duì)穩(wěn)定，在此基礎(chǔ)上結(jié)合洗衣機(jī)的衣物模糊稱重技術(shù)，實(shí)現(xiàn)洗滌劑的準(zhǔn)確投放，能夠提高洗衣機(jī)的洗凈率、降低衣物的洗滌劑殘留，進(jìn)而提升客戶的洗衣體驗(yàn)。洗滌劑投放種類(lèi)早期為自動(dòng)投放洗衣液與手動(dòng)投放洗衣粉，目前已經(jīng)發(fā)展為自動(dòng)投放洗衣液/柔順劑/消毒液+手動(dòng)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(yè)被替代將成為大勢(shì)所趨，因此洗衣機(jī)對(duì)自動(dòng)投放的依賴就愈加重要。近年來(lái)，洗衣機(jī)的自動(dòng)投放逐漸向組件化和模塊化方向發(fā)展，由原來(lái)的泵單類(lèi)零件逐步向儲(chǔ)液盒、液位感應(yīng)、進(jìn)水系統(tǒng)、進(jìn)水閥等集成模塊系統(tǒng)化方向發(fā)展。從泵的需求以及發(fā)展趨勢(shì)等角度來(lái)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(yīng)用。在自動(dòng)投放模塊化的發(fā)展的同時(shí)，也將逐步融入分配器盒自動(dòng)推彈、工業(yè)設(shè)計(jì)等理念，使其更好地提升用戶洗衣體驗(yàn)。

洗滌劑投放方式對(duì)于洗衣機(jī)自動(dòng)投放洗凈效果有著一定的影響。常見(jiàn)的洗滌劑方式有放入洗滌負(fù)載前放入洗滌劑、洗滌進(jìn)水時(shí)放入洗滌劑、加入洗滌負(fù)載后在進(jìn)水前放入洗滌劑以及將洗滌劑放入分配盒等等。實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，采用加入洗滌負(fù)載后在進(jìn)水前放入洗滌劑的方式時(shí)，洗滌后會(huì)出現(xiàn)洗滌劑顆粒殘留等現(xiàn)象。將洗滌劑放入分配盒的方式會(huì)受到洗滌盒大小的影響，部分全自動(dòng)洗衣機(jī)不能全部放入洗滌劑，存在著洗滌結(jié)束后還有顆粒存留的現(xiàn)象。

2 洗衣液本身黏度的影響

對(duì)于液體洗滌劑來(lái)說(shuō)，黏度是重要的理化評(píng)價(jià)指標(biāo)。黏度的大小直接影響著洗滌液的產(chǎn)品質(zhì)量。此外，越來(lái)越多的洗滌液對(duì)產(chǎn)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(yè)會(huì)調(diào)整原材料、復(fù)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(huì)對(duì)洗滌液的黏度查收能耐影響。研究結(jié)果顯示，在含量不超過(guò)1%的范圍內(nèi)，甲苯硫酸鈉對(duì)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(duì)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(duì)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(guān)系。為了控制洗滌液的黏度指標(biāo)，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(duì)洗滌液有一定的增稠效果，當(dāng)氯化鈉添加量達(dá)到0.2%時(shí)，洗滌液黏度就能夠達(dá)到峰值。因此，在洗滌液生產(chǎn)過(guò)程中，可以通過(guò)添加0.1%～0.2%的氯化鈉增加產(chǎn)品的黏度。與乙醇、氯化鈉相比，在一定范圍內(nèi)，聚乙二醇對(duì)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(huì)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(jī)行業(yè)評(píng)價(jià)洗凈效果的指標(biāo)。洗凈率評(píng)價(jià)指標(biāo)會(huì)受到洗滌劑配方、洗滌溫度、洗滌時(shí)間等因素的影響。

首先，洗滌劑配方設(shè)計(jì)的影響。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，洗滌用品逐步向多樣化方向發(fā)展，其中高效、節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保是未來(lái)洗滌品發(fā)展的主要趨勢(shì)。洗衣粉作為一種傳統(tǒng)的洗滌劑，含有占比超過(guò)40%的無(wú)洗滌作用的填充劑（元明粉），不僅容易造成資源的浪費(fèi)，生產(chǎn)過(guò)程中還會(huì)導(dǎo)致粉塵污染等現(xiàn)象。與洗衣粉相比，以洗衣液為代表的洗滌劑用液態(tài)水代替固態(tài)的元明粉填充劑，具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、性能溫和、易于溶解、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此越來(lái)越受到人們的青睞。受洗滌劑配方設(shè)計(jì)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(huán)保等優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，提升洗衣液的去污能力，是當(dāng)前洗滌業(yè)重要關(guān)注的問(wèn)題。

目前常見(jiàn)的洗滌劑構(gòu)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(gòu)成部分。對(duì)于家用洗滌劑來(lái)說(shuō)，活性劑分為陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑以陽(yáng)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(dāng)陰離子與非離子表面活性劑的比值為2:1時(shí)，去污指數(shù)高于其他配方的洗滌劑，去污力最強(qiáng)。由于洗滌劑是混合復(fù)配體系，不同組分之間不是簡(jiǎn)單的機(jī)械組合，相互之間會(huì)發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)作用。如果洗滌劑復(fù)配科學(xué)，相互之間會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用，提升洗滌劑洗滌能力；反之當(dāng)洗滌劑復(fù)配不當(dāng)，相互之間會(huì)產(chǎn)生抵消作用，進(jìn)而降低洗滌劑洗滌能力。當(dāng)陰離子與非離子表面活性劑的比為2:1時(shí)，非離子表面活性劑插入到陰離子表面活性劑膠團(tuán)中，會(huì)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(tuán)，進(jìn)而提升洗衣液的去污能力。研究發(fā)現(xiàn)，洗滌劑去污能力隨著其濃度的增加而增加，但是當(dāng)濃度增加到一定程度時(shí)，去污力增加幅度減弱。有學(xué)者通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)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(yè)中廣為應(yīng)用。其中蛋白酶能夠切斷蛋白污漬中蛋白質(zhì)的肽鍵，將長(zhǎng)鏈蛋白分解成為若干個(gè)多肽；對(duì)于衣物上的油漬，脂肪酶可以將其轉(zhuǎn)化為容易溶解于水的甘油、脂肪酸等物質(zhì)；淀粉酶多用于去除衣物上的淀粉類(lèi)污漬；纖維素酶能夠降低衣物與污漬的結(jié)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(yè)在改進(jìn)洗滌劑的過(guò)程中，除了提升其去污能力還注重節(jié)省洗滌時(shí)間，可以看出去污速度也是評(píng)價(jià)洗滌劑去污能力的重要影響因素。如果洗滌劑復(fù)配科學(xué)，洗滌劑去污曲線能夠更好地表明滲透、增溶、卷離的整個(gè)去污過(guò)程。一般情況下，前15分鐘為滲透—增溶過(guò)程中，接下來(lái)的15分鐘為增溶—卷離過(guò)程，該過(guò)程中復(fù)配科學(xué)的洗滌劑去污指數(shù)更強(qiáng)，去污速度更快，并能夠達(dá)到最高的去污比。除了去污能力、去污速度等評(píng)價(jià)指標(biāo)以外，對(duì)衣物的損傷程度尤其是對(duì)有色衣物色牢度的影響也是重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。不同洗滌劑對(duì)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(zhì)，會(huì)在一定程度上影響衣物的色牢度。

其次，主洗時(shí)間的影響。以衣物主洗時(shí)間為研究對(duì)象，洗滌劑行業(yè)開(kāi)展了大量的研究。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，隨著主洗時(shí)間的增加，衣物洗凈率呈現(xiàn)出先增加后減少的變化規(guī)律。有學(xué)者將轉(zhuǎn)停比設(shè)置為15：10，分析不同時(shí)間的去污率變化，結(jié)果顯示當(dāng)洗滌時(shí)間為25-35分鐘時(shí)，炭黑污漬和泥漬的去污率上升幅度最大。也有學(xué)者將轉(zhuǎn)停比設(shè)置為10：10，將水溫設(shè)置為40℃，轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)洗滌時(shí)間為30-45分鐘時(shí)，炭黑污漬的去污率上升幅度最大，當(dāng)洗滌時(shí)間為45-60分鐘時(shí)，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(huì)發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)作用，這種作用會(huì)受到溫度變化的影響。針對(duì)該影響因素，業(yè)內(nèi)人士有針對(duì)性地開(kāi)展了系列研究。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度由15℃增加到35℃時(shí)，洗凈率一直增加；有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度由20℃增加到40℃時(shí)，皮脂、炭黑、蛋白等污漬的洗凈率逐步增加，但是當(dāng)溫度由40℃增加到60℃時(shí)，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(lái)，人們生活水平不斷提升，消費(fèi)逐步升級(jí)，對(duì)于洗滌產(chǎn)品的要求越來(lái)越高。受經(jīng)濟(jì)條件等環(huán)境因素的影響，不同用戶的感受存在差異，對(duì)于洗衣機(jī)自動(dòng)投放洗凈效果的評(píng)價(jià)也會(huì)差異。此外，部分研究成果使用的污布種類(lèi)有限，難以全面的反映人們?nèi)粘Ｉ钪械恼鎸?shí)污漬特點(diǎn)，影響了洗滌劑的真實(shí)評(píng)價(jià)效果。對(duì)于洗滌行業(yè)來(lái)說(shuō)，關(guān)注多學(xué)科的結(jié)合，注重機(jī)械、化學(xué)、織物之間的作用效果，有助于促進(jìn)高效的家庭洗滌。