洗衣机对织物磨损性能测试方法研究

岳京松 袁红月

（中国家用电器研究院 北京 100053）

洗衣机对织物磨损性能测试方法研究

岳京松 袁红月

（中国家用电器研究院 北京 100053）

摩擦力就像一把双刃剑，是洗衣机清洁衣物的必要条件，也是衣物磨损的主要原因。如何在提高洗衣机洗净能力的同时降低磨损，以及如何客观的评价洗衣机不同洗涤程序对织物的磨损程度是洗涤技术研究的重要方向。本文从测试方法的角度，尝试对织物的磨损程度进行评估，同时对其磨损的原因进行分析。

摩擦；磨损；磨损率

洗衣机早已成为中国家庭的必备生活电器。常见的洗衣机有滚筒式、波轮式、搅拌式三种类型。尽管其洗涤原理有所差异，但洗涤过程都会对衣物产生一定的磨损。通常我们可以通过使用衣物洗涤袋、洗衣球等辅助手段降低磨损，但是一些高档面料织物（如，羊毛、丝绸等）因机洗而损毁的报道也屡见不鲜。该如何评价洗衣机对衣物产生的磨损，以及如何改进才能降低磨损正是我们要深入研究的问题。

1 洗衣机对织物磨损性能研究的背景及意义

滚筒洗衣机与波轮洗衣机洗涤原理不同，大多数情况下滚筒洗衣机内筒转轴与地面平行，因此也被称为“水平轴洗衣机”。在电机带动内筒转动的过程中，内筒通过旋转产生离心力，筒内多条突出的筋状物会将衣物带起，转至高处后，衣物受重力作用会自然下落至筒底，由此产生拍打效果以实现衣物洗涤。波轮洗衣机的洗涤原理是依靠装在洗涤桶底部的波轮正向、反向旋转，带动水流运动。运动的水流带动衣物上、下、左、右不停地翻转，使衣物之间、衣物与桶壁之间不断磨擦，在水和洗涤剂的作用下实现洗涤。搅拌式洗衣机洗涤原理与波轮式洗衣机类似，但多用于工业或商业领域。从洗涤原理上看，由于波轮式洗衣机洗净过程更依赖于摩擦，也更易出现衣物缠绕现象，因而其磨损问题似乎更为严重。

图1 标准磨损样块外观

图2 搅拌式参比机磨损性能测试

其实，由于摩擦是洗衣机实现洗净最重要的手段，无论是滚筒洗衣机还是波轮洗衣机都无法避免磨损衣物。尤其当洗涤衣物较多，同时又选择时间较长的洗涤程序时，磨损的问题会更为严重。

洗衣机的容量不断增加，同时标准程序的洗涤时间不断增长，也是洗衣机行业发展无法回避的问题。2010年市场调查显示，我国洗衣机产品销量最高的型号其额定容量大多在6.0kg～7.0kg；2013年，该容量上升为7.0kg～7.5kg；2015年，市场上的主流型号多集中在7.5kg～8.0kg（占比接近40%）。与洗涤容量不断攀升类似的是洗涤程序的运行时间，2015年，国内主要品牌的滚筒洗衣机，其“能效测试程序”的洗涤时间普遍超过3小时，部分长达5、6个小时。造成这种现象最重要的原因是洗衣机制造企业对于实现更好洗涤效果的追求。摩擦（衣物之间、衣物与洗涤桶/筒之间）是实现洗净最有效的手段，提高容量（桶/筒容积不变）与延长洗涤时间均可起到增加摩擦的效果。尽管洗衣机的洗涤效果越来越出色，但因过度洗涤而导致衣物损毁的情况也越来越多。

其实洗衣机制造企业也意识到了这个问题，目前很多高端洗衣机产品都专门针对易磨损面料设置了特殊的洗涤程序，以实现轻柔洗涤的目的，即在尽可能减少对衣物磨损的情况下，实现洗净。这些程序所适用的负载质量通常也较小（多在1.0kg～2.0kg），目的也是避免衣物间过度摩擦。“轻柔洗涤”，特别是针对高端面料的特制程序几乎成了高端洗衣机的标配，同时也成为洗衣机制造企业的研发重点。与此对应，如何客观的评价洗衣机洗涤过程对织物产生的磨损及织物的磨损程度，也是洗衣机性能测试方法研究的重点。

2 磨损测试标准样块的研发

GB/T 4288《家用和类似用途电动洗衣机》是家用洗衣机性能测试的试验方法标准，其现行版本（2008版）有明确的“对织物磨损率”试验方法及相应限值，该方法测量虽然精准，但实际操作难度较高。

随着技术的不断发展，现在的洗衣机相对于GB/T 4288-2008标准制定之时已有了长足的进步。节能、节水、洗净等指标已经大幅提高，而由此带来的磨损问题凸显。制定切实可行的测试方法与限值就成为了GB/T 4288修订所必须解决的问题。

标准磨损样块是衡量洗衣机对织物磨损程度的标准物质，其选材尤为重要，应能模拟洗衣机的实际使用情况。动物毛纤维（如羊毛）比较长，很容易绞缠在一起；化纤是人工合成纤维，表面比较光滑，但其织纱受摩擦影响脱落比较严重。上述两种材质都不适合用于洗衣机洗涤测试，只有棉纤维比较适中，对其织纱结合强度的要求可以通过捻度等工艺来控制，同时棉织物又是国人日常生活中最常见的材质，所以磨损样块使用棉材料制作最为合适。标准磨损样块的制作工艺要求较高，不同于一般服装制作的工艺要求，尽管原料同为100%棉，服装加工会基于棉的特性，使其纤维交织在一起，确保织纱不容易脱落（比较耐磨）。但是标准磨损样块的制作要求正相反，需要织纱产生一定的脱落，实现一定的磨损效果，并以此计算磨损率，从而考察洗衣机对衣物的磨损程度。因此在纺织的过程中要求工艺比较特殊。

中国家用电器研究院测试技术研究所经过不断的研究与测试，通过特殊工艺处理，提高了棉纤维的均匀度和拉伸度，最终制作出了纱线捻度、经密、纬密都较高，同时具有低缩水率（＜3%）特性的标准磨损样块，其外观如图1所示。

3 洗衣机磨损性能试验研究

为便于分析影响磨损的因素，我们将试验研究分为3个阶段。阶段1：搅拌式参比机【注1】洗涤试验验证；阶段2：样机不同负载量洗涤试验验证；

阶段3：不同容量及类型的样机试验验证。

图3 滚筒样机磨损性能测试结果

图4 滚筒样机磨损性能测试总用水量平均值

3.1 搅拌式参比机洗涤试验验证

本阶段主要用于验证磨损测试样块的试验重复性。整个试验过程的要求与洗净测试相同，唯一的差异是用磨损样块替换污染布附着在负载布上（位置不变）。磨损率计算方法为，磨损率η=(1-磨损样块洗后面积/磨损样块洗前面积)×100%。经测试，参比机的3次试验结果分别为，32.7%、31.4%以及32.3%，均值为31.5%。试验结果极差为1.3%，较稳定。

3.2 样机不同负载量洗涤试验验证

本阶段主要用于分析在不同洗涤条件下（负载质量与水量），洗衣机的磨损性能。试验方法与第一阶段测试相同。

测试样机为从市场上购买的滚筒洗衣机（额定容量8.0kg）与波轮洗衣机（额定容量7.0kg）。选用的测试程序都是样机说明书中规定的“能效测试程序”。

滚筒测试样机的洗涤水量与总水量因每次负载量的差异而不同，总体运行过程基本相同，由于加热时间的差异导致总运行时间略有不同。在100%额定负载质量（8.0kg）的试验条件下，滚筒样机3次磨损率的试验结果为，24.8%、23.6%以及22.1%，均值为23.5%。试验结果极差为2.7%；在80%额定负载质量（6.4kg）的试验条件下，滚筒样机3次磨损率的试验结果为，25.3%、25.7%以及26.5%，均值为25.8%。试验结果极差为1.2%；在50%额定负载质量（4.0kg）的试验条件下，滚筒样机3次磨损率的试验结果为，20.9%、24.3%以及21.2%，均值为22.1%。试验结果极差为3.4%。测试结果基本稳定，但在50%额定负载条件下，试验重复性相对较差（试验数据如图3所示）。与磨损测试对应的试验总水量为，100%额定负载质量，平均约为73.9L（洗涤：15.2L）；80%额定负载质量，平均约为61.1L（洗涤：8.9L）；50%额定负载质量，平均约为34.0L（洗涤：6.8L）（试验数据如图4所示）。

表1 不同容量及类型的测试样机试验结果

波轮测试样机的洗涤水量与总水量因每次负载量的差异而不同，100%额定负载质量与80%额定负载质量条件下，运行过程与运行时间基本相同。需要特别注意的是，在80%负载量条件下，洗衣机的用水量超过100%负载量。在50%额定负载质量条件下，其运行过程与前面有较大差异，应该是企业针对50%的负载设计了特殊的程序。在100%额定负载质量（7.0kg）的试验条件下，波轮样机3次磨损率的试验结果为，21.5%、22.3%以及23.0%，均值为22.3%。试验结果极差为1.5%；在80%额定负载质量（5.6kg）的试验条件下，波轮样机3次磨损率的试验结果为，23.9%、25.2%以及25.7%，均值为24.9%。试验结果极差为1.8%；在50%额定负载质量（3.5kg）的试验条件下，波轮样机3次磨损率的试验结果为，28.1%、31.5%以及29.7%，均值为29.8%。试验结果极差为3.4%；测试结果基本稳定，与滚筒

测试样机类似，也是在50%额定负载条件下，试验重复性相对较差（试验数据如图5所示）。与磨损测试对应的试验总水量为，100%额定负载质量，平均约为128.1L（洗涤：51.0L）；80%额定负载质量，平均约为137.8L（洗涤：53.7L）；50%额定负载质量，平均约为106.2L（洗涤：40.3L）（试验数据如图6所示）。

图5 波轮样机磨损性能测试结果

图6 波轮样机磨损性能测试总用水量平均值

这2台用于磨损性能测试的样机，其总体重复性较好，人们通常会认为磨损程度与负载质量最为相关，质量越大，磨损越严重，但通过试验可以发现，滚筒样机在80%额定负载质量的条件下，磨损最严重；波轮样机在50%额定负载质量的条件下，磨损最严重。这是因为在不同负载质量的条件下，洗涤水量与运行时间都有一定差异，因此可以推断，整个洗涤过程的磨损程度不仅与负载质量有关，还与参与该过程的水量及运行时间相关。此外，通过试验数据还可以发现，在较低的负载条件下，试验的重复性较差。

3.3 不同容量及类型的样机试验验证

为了进一步验证当前主流机型的洗衣机测试情况，我们联合多家大型洗衣机制造企业，针对滚筒、波轮2种类型的产品以及搅拌式参比机在不同实验室进行了测试（试验结果总结见表1）。

通过对全部试验数据的分析可知：对于搅拌式参比机，磨损率测试平均值为29.10%，情况较为稳定；对于波轮式测试样机，平均磨损程度为，全载：22.13%，半载：26.80%；半载高于全载；对于滚筒式测试样机，平均磨损程度为，全载：19.44%，半载：20.84%；半载同样高于全载，但较为接近，数据中也存在全载磨损高于半载的情况。总体情况，测试样机全载与半载的变化较为一致，即，测试样机如果全载运行时磨损相对较高，则半载时磨损也较高。因此平均值可以更准确地反映样机的磨损性能。

4 总结与展望

通过这些试验可以得出以下结论：

（1）标准磨损样块的试验重复性及区分度较好，能区分出不同洗涤过程的磨损程度，同时在相同测试条件下的试验结果也比较稳定；

（2）并不存在某种负载质量（100%或80%或50%）条件下磨损一定最为严重的情况；

（3）磨损的严重程度是洗涤过程中多种因素共同作用的结果，与实际负载质量、参与洗涤过程的水量、洗涤过程时长以及洗涤方式都有关，所以很难通过某一固定的方法设置出最合理的低磨损洗涤程序；

（4）尽管从本次试验的平均值看，波轮式洗衣机磨损情况比滚筒式洗衣机严重，但是具体到某台洗衣机并不一定如此。

洗衣机磨损性能测试方法将成为新版GB/T 4288标准的重要内容，这不但是市场的要求，更是洗衣机洗涤技术发展的要求。针对消费者不同需求而设计的差异化产品必将成为家电行业未来发展的重要方向。

【注1】：我们通常使用搅拌式参比机的洗净测试结果作为测试样机同批次污染布洗净测试的参比值。这是因为参比机具有非常好的试验重复性，即，每次的测试结果都非常接近。

[1] GB/T 4288-2008家用和类似用途电动洗衣机 [S].北京.中国标准出版社，2009。

The research of performance test methods of washing machine for textile abrasion

YUE Jingsong YUAN Hongyue
（China Household Electric Appliances Research Institute Beijing 100053）

The force of friction is like a double-edged sword. It is not only a basic requirement for the washing machine to clean clothes, but also is the main reason for the textile abrasion. How to reduce the wear and how to improve cleaning ability during the washing process, as well as an objective assessment of how the washing procedures different abrasion on the textile is an important research direction of washing technology. From the perspective of the test method, this article tries to assess the degree of the textile abrasion, at the same time to analyze the reasons for the textile abrasion.

Friction; Abrasion; Rate of abrasion