李兆君 丁雪梅

(東華大學(xué)服裝 藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院 上海 200051)

1 引言

經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活習(xí)慣、消費(fèi)觀念、環(huán)境意識(shí)以及家庭洗滌護(hù)理設(shè)備更新的影響促成了中國(guó)未來(lái)干衣機(jī)市場(chǎng)。歐美等國(guó)家和地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)表明，到了一定階段，干衣機(jī)在城市家庭中的普及率應(yīng)該與洗衣機(jī)、冰箱等其他常用家用電器的普及率大致相當(dāng)。[1]

干衣機(jī)通過(guò)運(yùn)行烘干程序，使高溫氣流流過(guò)濕衣物的表面，加熱衣物并帶走蒸發(fā)的水分，使衣物快速干燥，并把有一定含水率的濕衣物烘干到規(guī)定范圍。[2]依據(jù)干衣原理分為熱風(fēng)干燥、滾筒排氣式和滾筒冷凝式。熱風(fēng)干燥的典型是布罩干衣機(jī)（暖風(fēng)干衣機(jī)），外觀上類(lèi)似簡(jiǎn)易衣柜，運(yùn)行原理簡(jiǎn)單，利用暖風(fēng)烘干懸掛在柜體內(nèi)的衣物。滾筒排氣式是把烘干時(shí)蒸發(fā)出的水汽直接排放到機(jī)外。滾筒冷凝式是排氣式的升級(jí)，利用機(jī)體內(nèi)的循環(huán)熱風(fēng)，把蒸發(fā)出來(lái)的水汽通過(guò)冷凝器凝結(jié)成水, 再?gòu)呐潘芰鞒觥６叨紴闈L筒式，只是冷凝方式有所差別。本文的研究對(duì)象是家庭滾筒烘干過(guò)程及服裝織物滾筒烘干各項(xiàng)性能變化評(píng)估。

實(shí)際上，現(xiàn)階段關(guān)于織物家庭滾筒烘干機(jī)理及性能變化的研究較少。一方面，受干衣機(jī)本身程序限制，不能根據(jù)影響因子需要設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件；另一方面，不同烘干程序下對(duì)不同織物的研究，是非常系統(tǒng)復(fù)雜的工作。但是，隨著專(zhuān)業(yè)家庭洗滌烘干設(shè)備的普及，家庭洗滌烘干護(hù)理研究開(kāi)展是非常必要的。

2 服裝織物滾筒烘干過(guò)程

織物干燥機(jī)理是使纖維表面的水分蒸發(fā)到周?chē)諝庵腥?然后織物內(nèi)部的水分再通過(guò)擴(kuò)散到達(dá)織物表面,并蒸發(fā)出來(lái)。一般滾筒烘干過(guò)程中，織物濕度和溫度將發(fā)生以下四個(gè)階段的變化，如圖1和2所示：[3]

圖1 滾筒烘干，織物水分損失曲線（Lb=0.453Kg）

圖2 滾筒烘干，出風(fēng)口溫度變化曲線

升溫階段：干衣機(jī)內(nèi)吹入熱風(fēng)，織物溫度升高，提供水分移動(dòng)所需要的汽化熱，但是織物的烘干效率較低。等速干燥期：熱傳遞和濕傳遞達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，材料表層的水分蒸發(fā)到大氣中和材料內(nèi)部水分向表層擴(kuò)散之間的平衡狀態(tài)?？椢飶耐饨绺邷丨h(huán)境獲取蒸發(fā)水分和保持自身溫度的能量。此階段，織物干燥速率和溫度維持恒定。減速干燥期：內(nèi)部水分向表層擴(kuò)散趕不上水分從表面蒸發(fā)的狀態(tài)，表面逐漸失去濕氣，呈逐漸干燥狀態(tài)，織物干燥速率下降，溫度慢慢上升。急速升溫階段：干燥末期，溫度進(jìn)一步升高最終而和烘干溫度達(dá)到平衡，織物達(dá)到完全干燥。[3][4][5]

對(duì)于特定滾筒干衣機(jī)來(lái)說(shuō)，循環(huán)空氣的濕度和速率、冷凝效率是一定的，烘干過(guò)程受烘干時(shí)間、烘干溫度和筒轉(zhuǎn)動(dòng)頻率共同影響。在負(fù)載和滾筒大小等因素一致的情況下，溫度一定時(shí)，筒轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和烘干時(shí)間成反比；筒轉(zhuǎn)動(dòng)頻率一定時(shí)，溫度和烘干時(shí)間也成反比例關(guān)系。不同的溫度和筒轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，對(duì)應(yīng)不同的干燥速率。[6]但是無(wú)論怎樣變化，烘干過(guò)程和變化趨勢(shì)是一致的。[3]在烘干程序一定的情況下，影響織物干燥速率的因素還包括織物本身特點(diǎn)，包括纖維結(jié)構(gòu)、紗線結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)及織物的厚度等。

3 服裝織物滾筒烘干性能變化評(píng)估

棉織物由于其優(yōu)良的吸濕和放濕性能，穿著舒適，一直廣受歡迎，因此其也是家庭洗滌烘干護(hù)理的主體。因此以純棉織物為對(duì)象，從烘干角度出發(fā)，總結(jié)家庭滾筒烘干后性能變化，給消費(fèi)者專(zhuān)業(yè)的家庭滾筒烘干護(hù)理意見(jiàn)。

3.1 纖維直徑變化和纖維損傷

棉纖維和紗線濕潤(rùn)后會(huì)發(fā)生膨脹。如果在沒(méi)有力的作用下干燥，織物定型，保持濕潤(rùn)后的增大狀態(tài)。而滾筒烘干過(guò)程中，滾筒機(jī)械力使其克服纖維之間和紗線之間的束縛力，使纖維的直徑減小。[7]

同時(shí)，受到高溫和滾筒機(jī)械力的作用，相對(duì)于懸掛晾干，纖維會(huì)損傷甚至斷裂。如圖3、4、5所示，利用掃描電鏡，依次觀察原始、懸掛晾干和滾筒烘干后棉纖維變化，滾筒烘干后纖維損傷明顯。[8]

圖3 原始棉纖維

圖4 懸掛晾干棉纖維

圖5 滾筒烘干棉纖維

3.2 力學(xué)性能

毋庸置疑，隨著滾筒烘干溫度的升高和機(jī)械作用時(shí)間的延長(zhǎng)，織物產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力與變形，并隨著外力的增大而增大，到達(dá)一定程度，纖維受損，各項(xiàng)力學(xué)性能必然會(huì)下降。

相比于懸掛晾干，經(jīng)過(guò)滾筒烘干后的棉織物拉伸強(qiáng)力下降明顯?？椢锏膹澢鷦偠戎饕怯衫w維間的摩擦力和彈力決定的。懸掛晾干有利于纖維間氫鍵的形成，增加了抗彎的摩擦力；而滾筒烘干時(shí)，阻礙了氫鍵的形成，導(dǎo)致彎曲剛度下降。[8]同時(shí)，毛巾類(lèi)織物在經(jīng)歷過(guò)20個(gè)洗滌烘干周期后，拉伸斷裂強(qiáng)力會(huì)減少45%且烘干溫度越高損傷越大。[10]這些性能變化會(huì)間接影響外觀性能的變化，例如縮水、褶皺等。

3.3 尺寸穩(wěn)定性

純棉織物在印染加工過(guò)程中, 由于纖維和紗線受到機(jī)械張力拉伸而存在著內(nèi)應(yīng)力, 一旦得到潤(rùn)濕, 這種內(nèi)應(yīng)力便松弛, 使得纖維和紗線的長(zhǎng)度縮短, 從而構(gòu)成織物的縮水。[9]此過(guò)程為棉織物的濕松弛，而靜止干松弛對(duì)棉織物縮水沒(méi)有特殊作用。這里的靜止干松弛是指織物濕潤(rùn)后，在靜止?fàn)顟B(tài)下無(wú)論什么樣的干燥方法對(duì)棉織物的尺寸變化沒(méi)有影響。[10]

滾筒烘干過(guò)程中，棉織物呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在機(jī)械力的作用下，會(huì)出現(xiàn)不同的尺寸變化趨勢(shì)。對(duì)于針織物，相對(duì)于懸掛和水平晾干，滾筒烘干對(duì)于其尺寸穩(wěn)定性有較大的影響，隨著含水率的減少，橫向和縱向會(huì)出現(xiàn)較大的縮水。特別是織物含水率下降到30%以后，織物縱向收縮明顯變大，且與烘干溫度無(wú)關(guān)，過(guò)度烘干會(huì)增大收縮值。[11]同時(shí)，針織物洗滌干燥過(guò)程中，在受到遠(yuǎn)小于斷裂負(fù)荷的外力連續(xù)或重復(fù)作用下，產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象和疲勞現(xiàn)象，從而造成針織物幾何尺寸的變化，甚至破壞。[12]相對(duì)來(lái)說(shuō)，純棉機(jī)織物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，尺寸變化相對(duì)較小，且主要是發(fā)生在洗滌階段，烘干階段的溫度、時(shí)間和筒轉(zhuǎn)動(dòng)頻率對(duì)其影響較小，滾筒烘干后機(jī)織物更加明顯的變化為起皺。

3.4 平整度

棉織物經(jīng)過(guò)家庭滾筒洗滌烘干護(hù)理后，除尺寸變化外，還有一個(gè)更加直觀表現(xiàn)是起皺。起皺的綜合衡量指標(biāo)為表面平整度，是指耐久壓燙織物經(jīng)家庭洗滌和干燥后表面光滑程度。

滾筒烘干過(guò)程中，純棉織物產(chǎn)生褶皺原因有兩方面：棉織物本身易皺的特點(diǎn)和干衣機(jī)的作用。首先，棉織物吸水性好且無(wú)定形區(qū)含量高，高溫下分子活躍，機(jī)械性能下降，在力作用下易起皺。棉織物吸水，其溶脹和收縮過(guò)程也不完全是可逆的。在一脹一縮過(guò)程中，纖維分子內(nèi)部構(gòu)象相對(duì)位置發(fā)生變化，宏觀效果上表現(xiàn)為起皺。[12]其次，烘干過(guò)程的影響。無(wú)論是針織物還是機(jī)織物，隨著溫度的降低，平整度會(huì)得到改善。因?yàn)楦邷叵?，棉織物表面的溫度較高，加劇褶皺定性，不易回復(fù)，平整度較差，但是較低的溫度會(huì)降低烘干效率，延長(zhǎng)烘干時(shí)間。所以怎樣在二者之間找到平衡至關(guān)重要。此外棉織物起皺受烘干負(fù)載的影響，由于干衣機(jī)內(nèi)部空間有限性，織物較多而運(yùn)動(dòng)受限、織物之間的壓疊等因素的影響會(huì)產(chǎn)生不可避免的褶皺。

4 研究展望

織物家庭滾筒烘干時(shí)含水率和溫度要經(jīng)歷四個(gè)階段的變化：升溫階段、等速干燥期、減速干燥期以及急速升溫階段。烘干效率同時(shí)與烘干條件和織物本身的性質(zhì)有關(guān)。作為家庭洗滌護(hù)理主體的棉織物滾筒烘干后，性能發(fā)生變化。棉針織物會(huì)產(chǎn)生較大幅度的收縮，且與溫度無(wú)關(guān)。相對(duì)來(lái)說(shuō)，棉機(jī)織物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，尺寸變化較小，更加明顯的變化是平整度，且隨著烘干溫度的升高，平整度變差。同時(shí)相對(duì)于懸掛和水平晾干，在機(jī)械力作用下，滾筒烘干對(duì)棉織物的力學(xué)性能、紗線和纖維的損傷更大。

現(xiàn)有研究主要是在特定滾筒烘干程序下，研究選定織物烘干過(guò)程以及性能的變化趨勢(shì)。缺乏系統(tǒng)討論不同的烘干條件（烘干溫度、烘干時(shí)間、滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)等）對(duì)不同織物的性能變化影響，不同因素影響機(jī)理差別，亦或各因素交互作用。強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)可以幫助消費(fèi)者根據(jù)烘干對(duì)象，合理選擇最佳烘干程序。同時(shí)制定專(zhuān)業(yè)的滾筒烘干后服裝質(zhì)量變化評(píng)價(jià)體系或者標(biāo)準(zhǔn)。以上這些問(wèn)題的解決將對(duì)消費(fèi)者服裝家庭滾筒洗滌烘干護(hù)理以及干衣設(shè)備開(kāi)發(fā)有極大的指導(dǎo)意義。

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