一种新颖的防串染洗衣丸

周泽涵

摘 要：为解决洗衣机用薄片状洗衣片在久存或温度较高情况下容易与外包装发生粘连的问题，同时实现了不同颜色、深浅衣物同洗的防串染和造粒后智能投料的功能，通过实验完成了防串染洗衣丸的制备和使用方法，防串色洗衣丸既能对衣物进行深层洁净、能防串染、也能适合洗衣机自动投料。

关键词：防串染；洗衣丸；智能投料

中图分类号：TS193 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）23-0224-02

1 研究背景和目的

1.1 研究背景

当前，家庭衣物通常用洗衣机洗涤，机洗时一般用洗衣粉或洗衣液。最近市场上出现了洗衣片，即将洗衣液配方优化后通过一定的工艺做成薄片状固体，遇水即溶，此产品一经面市便受到年青一代的追捧。但是洗衣片采用单片包装，久存或高温下很容易和包装物粘结在一起，而且每次洗涤都需要人工投料，单片包装既浪费又麻烦，所以在微商上流行一段时间后需求迅速下降。

在衣物洗涤过程中，往往会遇到因不同颜色或深浅色衣服同洗时因掉色造成互相串染的尴尬问题。为解决此问题，人们急需一种高效的防串染片，能够快速吸附从衣服上洗脱的颜色，达到护色与防止串色的良好效果。

1.2 研究目的

研发一种能智能投料的防串染洗衣丸，一方面，產品具有防串染功能，能够在洗衣过程中将从衣物中洗脱的游离的染料进行有效吸附；另一方面，产品本身还带有强力清洁成份，具有对衣物深层洁净、低泡易漂的作用；再则，对洗衣机加液槽重新设计，新设计的加液槽能根据洗涤需要自动投料，也能继续使用常规的洗衣液。

2 研究的思路和原理

2.1 研究思路

以微孔结构的粘胶纤维与丙纶纤维混合的水刺无纺布为基础材料，粘胶纤维采用由木桨或棉桨为原材料可降解的纤维材料，通过对粘胶纤维进行改性实现阳离子化，用于吸附和锁住阴离子染料；在吸色布上单层涂上强力洗衣成份，经烘干后裁剪，在洗衣层上添加活性酶，放入模具压缩成片剂状，改造洗衣机的加液槽实现洗衣丸智能投料。

2.2 科学原理

基础材料中的粘胶纤维属于多糖类纤维素，是由无数个葡萄糖基环组成，在每个基环上含有三个羟基，在一定条件下，纤维素纤维的分子会完全被取代，从而进一步对纤维的离子性进行变更，让纤维表面分子结构呈现一定的电荷性。

衣物上洗脱的颜色其实是染料，易洗脱的染料一般是活性染料、直接染料，或者酸性染料等，而这些染料都是呈现负离子性的。要实现对这些染料的有效吸附，我们必须让无纺布表面带上很强的阳离子性。所以我们对无纺布的改性首先是要实现无纺布中粘胶纤维的阳离子转变，同时我们尽可能对丙纶无纺布部分改性。为达此目的，我们采取先对无纺布电晕处理的方法，充分活化纤维表面，让纤维表面特别是丙纶纤维带有活化的自由基或离子，活化后的水刺无纺布再与改性剂接触，改性后的胺基可与染料发生共价键反应，这对吸色速度及其固色牢度有很大的帮助。因此，防串染无纺布不仅具有很强的吸附能力，而且还具有很强的锁色能力，让吸附在无纺布上的颜色不易再脱落到水中，有很强的色牢度。

3 研究内容和过程

防串染洗衣丸的制备工艺和使用流程如下：

选择水刺无纺布→电晕处理→离子改性→施加洗涤剂→烘干切片→包裹活性酶→造丸→智能投料。

3.1 基础材料的选择

首先，我们以具有微孔结构的水刺无纺布作为基础材料，而选用一定比例的合成纤维与粘胶纤维混合是为了给整个产品提供较好的强力和硬挺度。为了确保合成纤维也对环境无害且易降解，我们选用了聚丙烯纤维，也叫丙纶纤维，它可以在阳光照射下随分子链的断裂而渐渐老化、降解。粘胶纤维的强力较低，特别是湿强低，但是粘胶纤维的分子结构决定了它进行阳离子改性的优越性，而丙纶纤维是合成化纤，阳离子改性用普通方法有较大难度，但它可以为产品提供较好的强力。我们选取按粘胶纤维和丙纶纤维质量比为：1：1、3：2、3：1、4：1、9：1五种水刺无纺布分别剪取5cm，用拉伸强力仪测量纵向拉伸强力，分别是93N、90N、85N、70N、60N。

3.2 基础材料阳离子化

（1）无纺布的电晕活化：将要进行改性的无纺布按5～20米/min的速度，通过5000～15000伏，功率50～1000瓦的电场，让无纺布纤维表面产生自由基或离子基团，经过活化，粘胶纤维表面的自由基更加活跃，而本来相对稳定的丙纶纤维表面也产生了自由基或离子基团，为部分改性打好基础；（2）无纺布的阳离子改性：电晕活化后的无纺布进入轧液槽中，在槽中以有机活性的卤代烷基胺（二（2-氯乙基）乙二胺盐酸盐）为原料，浸轧后烘干收卷；粘胶纤维表面的纤维素发生胺化反应，接枝阳离子基团，在丙纶纤维上因电晕产生的离子基团也有部分与改性剂反应，获得阳离子属性。

3.3 阳离子基础材料的吸色实验

我们选取活性深蓝染料，按万分之一浓度与纯水配置成染液，五种用同种改性工艺处理的基础材料吸色当量，我们选择手感适中、有一定强度、吸色当量高的3：1配方的水刺无纺布为基础材料。

3.4 单层喷涂洗衣液

将配好的高浓洗衣液经单面喷涂的方式施加到改性后的水刺无纺布上，得防串染洗衣布，再经烘道烘干，分切裁片，即可初步完成防串染洗衣片的制作；洗衣液以绿色环保的椰子油表面活性剂、两性离子甜菜碱、脂肪酸酯磺酸钠、烷基多苷等为主要材料，加上助洗剂、香精等，组成一个完整的配方体系。

3.5 添加活性酶、造丸

将制品裁切成一定尺寸，如15×15cm，或16×18cm，然后将裁切好的制品的洗衣层铺设活性酶层，放到压缩机配合模具，冲压成类似压缩毛巾形状的产品即得防串染洗衣丸。去色层将洗衣层、活性酶层包覆在内，一方面可以避免了洗衣片与外包装发生粘连现象的发生，另一方面可以同时达到防串染、深层洁净、洗衣护色的效果，具有高效去污、环境友好、方便携带等优点。endprint

3.6 智能投料装置

我们对家用洗衣机的加液槽进行优化，改造后的加液槽在保持加洗衣液功能的同时，能实现防串染洗衣丸的智能投料。在洗衣机电脑主板的微控制器中新增三路控制功能：（1）选用洗衣液或洗衣丸的功能；（2）在选择洗衣丸模式后，能根据洗涤模式、洗衣量、水量的大小实现不同的投料数量，如普通洗涤投料一颗，衣物多的时候投料二颗；（3）在洗衣丸用完时，在面板上的指示灯亮起提醒添加。

洗衣机主板上的微控制器根据使用人的按钮选择来启动洗衣液或洗衣丸模式；当选择洗衣丸模式时，根据按钮选择的洗衣模式、洗衣量、水量来对应投料数量之间的关系，微控制器给继电器一个信号，继电器指令电磁开关动作一次或二次完成投料；送料弹簧靠近送料口的顶端，是和洗衣丸横截面相同的铁片，铁片上装有接近开关，当洗衣丸全部投完时，接近开关和加液槽的内壁上的铁片接触，接近开关给微控制器一个信号，指示灯亮起提醒添加洗衣丸。

4 社会效益和经济效益

每颗防串染洗衣丸的成本为0.24元，和洗衣液对比，洗涤5公斤衣物，一般需要洗衣液50克，目前主流品牌1公斤装洗衣液的市场价格是15元，折合每次洗衣是0.75元。防串染洗衣丸的成本是0.24元左右，市场价格可以卖到1元，按其功能和实际效果，应该可以为消费者接受。

5 测试结果

5.1 去污力测试

以75克/m2的水刺无纺布为基材，经改性后，施加洗衣成份，烘干后约达到220克/m2。我們按15X15cm大小进行裁片，每片防串染布约含1.7克，洗衣成份3.2克，考虑到制品具有一定的含水率，且已知表活占洗衣液配方的90%，因此我们可以计算出表活占总重量的比例约为58%。依据洗涤行业国家标准，表活含量须占制品的17%以上，所以我们制备的防串染洗衣片浓度相当于3.4倍的标准洗衣液浓度，属于高度浓缩产品。

5.2 防串染能力

本制品具有很强的吸附能力，对含有活性染料的液体吸附2分钟后，就可以实现染色液体完全脱色。本制品对尘螨、细菌等都具有一定的吸附与灭杀作用。本产品无磷无荧光剂，温和中性，这对保证人们的身体健康有积极的意义。

参考文献

[1]司鹏，张丽萍.洗衣片的技术发展和市场趋势分析[J].日用化学品科学，2017（3）：25-26.

[2]张丽娜.洗衣片 高效环保新体验[N].消费日报，2016-03-02（6）.

[3]李禾.纳米洗衣片 节水又便捷[N].科技日报，2016-03-29（4）.endprint