中国家用电器研究院
测试计量技术研究所

论洗衣机洗净性能试验中“标准洗涤织物”“预处理”对试验结果的影响及对IEC标准中相关要求的完善

2019-12-01 15:07来源:家电院 健康家电作者:岳京松浏览数:69 
01
洗衣机洗净性能试验中标准洗涤织物“预处理”过程的重要意义


在洗衣机洗净性能试验中,“标准洗涤织物”(即,试验负载布,简称 “负载布”)部分织物性状会受试验过程的影响而改变。因此为尽量减少对试验过程稳定性的影响,每次试验前对其进行“预处理”非常重要。



在洗衣机洗净性能试验标准化的过程中,早已发现这一问题的重要性,并通过标准更新的方式将“负载布”的“预处理”过程不断完善。

现行IEC洗衣机性能试验标准IEC/EN60456 ED5.0统一将“预处理”过程分为3个阶段——针对全新“负载布”的“预洗”处理、在每组试验前进行的“常态化”处理以及在每次试验前进行的“调整”处理。这3部分的作用分别是:1. 全新“负载布”的“预洗”,其意义在于,全新纺织品在生产过程中,经过一些物理与化学的处理,导致其纤维状态与长期使用的织物存在差异,如,布面较为僵硬,纤维吸水力不足,残存部分脱浆化学成分等,因此通过一定时间的洗涤处理,辅以标准洗涤剂,可以使“负载布”尽快达到洗净性能试验的使用要求;2. 在每组试验前进行的“常态化”处理,其意义在于,通过标准的漂洗方式,将“负载布”中的洗涤剂残留量降低到一个统一的较低程度,以尽量减少前次试验残留洗涤剂对后续试验的影响;3. 每次试验前进行的“调整”处理,其意义在于,使“负载布”在每次试验前达到一个可预计的含水率,以确保每次试验负载质量的稳定。

由此可知,“预洗”是对“负载布”性状的一次性调整,调整后的织物可按标准要求用于洗净性能试验,“预洗”过程对于后续的每次试验影响很小,但“常态化”与“调整”处理过程作为每组洗净性能试验的“预处理”过程,对每次试验结果影响较大。因此,尝试对“常态化”与“调整”处理过程进行研究与改进,对提升试验过程的稳定性意义重大。
02
“常态化”与“调整”处理的要求及对标准洗涤织物的影响因素分析


现行IEC洗衣机性能试验标准IEC/EN60456 ED5.0,对“负载布”的“常态化”与“调整”处理有具体要求。其中对于“常态化”处理的过程进行规定——“6.4.4.2 所有棉质基本负载织物应在滚筒参比机中使用60℃棉程序进行一次处理,不使用洗涤剂。当程序完成后,基本负载织物应使用滚筒干衣机烘干。”;对于“调整”处理的过程进行规定——“6.4.5.1 ‘调整’处理可使棉质基本负载织物在“常态化”处理后达到一个已知的剩余含湿量,同时在本组试验完成后烘干,目的是在下组试验开始前检查每块棉质基本负载织物的标准质量。


在一组洗净性能试验中,“标准洗涤织物”作为试验负载会在6个方面对试验的稳定性产生影响,分别是:1.负载的质量;2.负载的组成;3.负载的吸水能力;4.负载的叠放与装载方式;5.负载中的洗涤剂残留; 6.负载的含水率。

现行IEC标准要求在每组洗净性能试验开始前确定试验负载组成及质量,并在整个一组试验过程中不再进行调整,从而保证了,负载质量、组成、吸水能力(第1~3方面)的稳定性;通过要求一组性能试验中的全部试验由同一名试验人员完成,保证了试验负载叠放与装载(第4方面)的一致性;“负载布”的“常态化”处理是为去除前次试验在“负载布”中的洗涤剂残留(第5方面);负载的“调整”处理是对“负载布”含水率(第6方面)的限定。

但是关于“负载布”的“常态化”与“调整”处理在当前的IEC标准中要求不够全面,从标准文字及图1中可知标准要求在每组及每次试验之前都对试验负载的含水率进行检查,即,每次试验前都应对“负载布”进行“调整”处理,但同样对试验有重要影响的“负载布”“常态化”处理,现行IEC标准仅要求在每组洗净性能试验开始前进行。

图1 IEC/EN 60456 ED5.0标准中的流程图4

注:从图中可以看到,一组试验中的每次试验间,要求对“负载布”进行一次“调整”处理,但不要求对“负载布”进行“常态化”处理。
03
“常态化”处理过程对洗衣机洗净性能试验结果的影响分析及对标准相关内容的完善


3.1 按IEC/EN60456 ED5.0标准进行洗净性能试验及试验结果分析

“常态化”处理的主要目的在于摆脱前次试验在“负载布”中的洗涤剂残留,避免对本次试验造成影响,下面我们按IEC/EN 60456 ED5.0标准要求,仅在每组试验(共包含5次试验)开始前对“负载布”进行“常态化”处理,同时,在每次试验开始前都对“负载布”进行“调整”处理,进行一组洗净性能试验。试验结果数据如表1所示。

表1 按IEC/EN 60456 ED5.0标准进行洗净性能试验结果


图2 按IEC/EN 60456 ED5.0标准进行洗净性能试验各类污染布反射率值

图3 按IEC/EN 60456 ED5.0标准进行洗净性能试验污染布总反射率值
图4 按IEC/EN 60456 ED5.0标准进行洗净性能试验污染布总反射率值分析
从数据及图表所显示的结果可知,首次试验洗净结果相对于后续试验明显较低,这5次试验的总反射率均值为383.74,总反射率标准差为12.70,总反射率极差为34.57。进行一元线性回归分析,计算得出斜率为6.585,R2为0.6724(如图4所示),综合来看5次试验结果是一个幅度较小,但是很明显的数据上升趋势。

导致本组试验结果波动可能的原因如下:

①.每组性能试验的首次试验与后续4次试验的初始试验负载状态是有差异的。按照IEC/EN 60456 ED5.0标准的相关要求,“负载布”应先通过“常态化”处理去除前次试验影响,然后使用“十分干燥法”进行烘干,再以干燥状态进行“调整”处理,全部完成后进行首次试验;后续的4次试验,“负载布”都是在前次试验结束后,直接以其潮湿状态进行“调整”处理。“负载布”分别从“十分干燥”(首次试验)与“过度潮湿”(后续4次试验)这2个状态恢复至特定温湿度状态时,实际织物性状存在一定差异,可能因此导致了首次试验与后续试验结果上的较大差异。

②.通过对每次试验最后一次漂洗排水的取样分析,水中的碱性成分残留量检测数据如表2所示。

表2 对每次试验最后一次漂洗排水取样的碱度测量



最后一次漂洗排水的碱性物质含量可以一定程度反映“负载布”中的洗涤剂残留情况,从试验数据中可以看到,由于仅在首次试验开始前对“负载布”进行了“常态化”处理,所以“负载布”中洗涤剂残留量在同组的5次试验中最低,后续每次试验都有较高的洗涤剂残留。本组试验中,首次试验洗净性能最低,其后洗净性能有持续升高的趋势。这很有可能是“负载布”内残留洗涤剂累积所导致的。


03
“常态化”处理过程对洗衣机洗净性能试验结果的影响分析及对标准相关内容的完善


3.2 对IEC/EN60456 ED5.0标准的调整说明
类似的试验结果,在以前参与的多次IEC相关标准验证与比较试验中也都遇到过。一般会将这些波动统一归入最终试验分析中,作为试验过程本身的不确定度进行处理。但通过我们对试验过程的研究发现,这些试验结果的波动,很可能是由于现行标准中的“常态化”与“调整”处理的要求不够全面与完善,导致每次试验“负载布”初始条件有差异而产生的。因此我们尝试对标准中的相关要求进行改进:

①.在首次试验的“十分干燥法”处理完成后,应使用滚筒式参比机或类似容量的滚筒式洗衣机对“负载布”进行“快速漂洗”处理(即,进行“快洗”),然后在恒定温湿度的房间内进行“调整”处理。

增加本步骤,是确保“负载布”在“十分干燥法”处理后,再次充分吸水,与后续试验“负载布”的初始状态一致。

②.在每次试验结束后,进行“调整”处理前,均使用滚筒式参比机或类似容量的滚筒式洗衣机对“负载布”进行一次“快速漂洗”处理,以去除“负载布”在每次试验后,织物内所残留的洗涤剂成分。

增加本步骤,是为在每次试验开始前,尽量去除“负载布”织物中的洗涤剂残留及前次试验影响。

因此,建议将试验过程在原有标准内容基础上做下述调整(其中圆圈内容为增加的要求):


图5 调整后的每次洗净试验流程

注1:按标准IEC/EN 60456 ED5.0要求,“常态化”处理使用滚筒式参比机进行,程序为60℃棉程序,运行完成后,使用滚筒式干衣机烘干,烘干完成后进行“调整”处理。

注2:调整增加的“快速漂洗”处理,可使滚筒式参比机或类似容量的滚筒式洗衣机进行,程序使用短时快速洗涤程序(运行时间约为15min),运行完成后不进行烘干,直接进行“调整”处理。
3.3 按调整后的试验操作过程进行洗净性能试验及试验结果分析
我们按调整后的试验操作步骤(如图5所示)进行一组洗净性能试验。试验结果数据如表3所示。
表3 按调整后的试验操作步骤进行洗净性能试验结果


图6 按调整后的试验操作步骤进行洗净性能试验各类污染布反射率值
图7 按调整后的试验操作步骤进行洗净性能试验污染布总反射率值
图8 按调整后的试验操作步骤进行洗净性能试验污染布总反射率值分析
从数据及图表所显示的结果可知,首次试验结果相对于其他次试验洗净结果不存在明显差异。同时,综合连续的5次试验结果,其数据间波动也较小。这5次试验的总反射率均值为378.57,总反射率标准差为2.66,总反射率极差为7.12。进行一元线性回归分析,计算得出斜率为0.063,R2为0.0014(如图8所示),综合来看5次试验结果没有明显变化趋势。相对于按原标准方法的要求进行试验,试验过程的稳定性与试验结果的重复性有明显提升,各次试验间的相关性更小。

本组试验结果改善可能的原因如下:

① .本组洗净性能试验中的5次试验结果的标准差与极差相对于方法调整前明显减小。同时,首次试验未出现相对于后续试验的较大波动。证明在增加了“快速漂洗”处理后,试验过程的稳定性有明显提升。“快速漂洗”处理提升了“负载布”在每次洗净性能试验前的一致性。

②.通过对每次试验后增加的“快速漂洗”的排水取样分析,水中的碱性成分残留量检测数据如表4所示。

表4 对每次试验后“快速漂洗”排水取样的碱度测量



“快速漂洗”处理过程排水的碱性物质含量可以一定程度反映“负载布”中的洗涤剂残留情况,从试验数据中可以发现,洗涤剂的残留量相对较低,而且非常稳定,每次的试验结果也很接近。本组的5次洗净性能试验未出现洗净率值随着试验次数增加而上升的趋势性变化。证明在增加了“快速漂洗”处理过程后,有效地降低了“负载布”中的洗涤剂残留,进一步减小了前次试验对后续试验的影响。
04
总结


通过这些试验可以得出以下结论:1.增加了“快速漂洗”这一简易的处理过程,进一步保障了在一组洗净性能试验内,每次试验“负载布”初始状态的一致性;2.“负载布”初始状态一致性的提升,显著提高了洗衣机洗净性能试验过程的稳定性与试验结果的重复性。


本次提出的“快速漂洗”处理,可以理解为一个简易的“常态化”处理过程,便于在每次洗净性能试验开始前对“负载布”进行处理。从比较试验结果可以看到,增加的“快速漂洗”处理过程完善了现行标准中“预处理”要求不够全面的问题,对IEC/EN 60456 ED5.0标准内容是一个很好的补充。

针对IEC标准中“负载布”“预处理”过程的完善研究,也对我们制定新版国标GB/T 4288-2018有重要启发。为确保每次试验开始前,“负载布”中的洗涤剂残留都能维持在一个一致且相对较低的程度,GB/T 4288-2018标准在C.4.4 a)中增加“附加漂洗”的要求,以此确保每次试验所用“负载布”的漂洗碱度低于0.4 mmol/L,减小前次试验在“负载布”中的洗涤剂残留可能对后续试验造成的影响。

对于试验方法的研究与完善是一个不断深入的过程,更多的内容还有待我们在今后的工作中不断学习与总结。