潘清 楊洪紅

（中國(guó)家用電器研究院 北京 100053）

新型炭黑污染布制作工藝初探

潘清 楊洪紅

（中國(guó)家用電器研究院 北京 100053）

洗衣機(jī)測(cè)試用標(biāo)準(zhǔn)炭黑污染布的制作工藝已經(jīng)用了近30年，其生產(chǎn)工藝嚴(yán)重落后于市場(chǎng)化生產(chǎn)的步伐，亟需推出新的生產(chǎn)方法。文章從對(duì)新的炭黑污染液的配方研究和對(duì)染布設(shè)備的調(diào)研兩方面著手，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了探討。通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)研，得到了符合標(biāo)準(zhǔn)的水性溶劑炭黑污染液配方和適合標(biāo)準(zhǔn)污染布連續(xù)生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備。

炭黑污染布；生產(chǎn)工藝；炭黑污染液；機(jī)械設(shè)備

1 引言

洗衣機(jī)測(cè)試用標(biāo)準(zhǔn)炭黑污染布是用于檢測(cè)洗衣機(jī)洗凈性能的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，其質(zhì)量直接影響到對(duì)洗衣機(jī)的性能評(píng)價(jià)?，F(xiàn)在生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)炭黑污染布采用的是傳統(tǒng)的手工浸染方法，需要的人力多（詳見(jiàn)GB/T 4288[1]，生產(chǎn)流程見(jiàn)圖1），對(duì)生產(chǎn)者本身要求較高，但生產(chǎn)效率低下，不能滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)要求，因此我們需要探索一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)的染布制作工藝。

2 新型炭黑污染布制作工藝的研究

新工藝的開(kāi)發(fā)首先從新污染液的配制以及改變?nèi)静挤椒▋煞矫嬷诌M(jìn)行。

2.1 新型污染液的配制

根據(jù)對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)配方的研究，污染液配制的關(guān)鍵是選擇更好的分散方法使炭黑能夠均勻分散。現(xiàn)用的分散介質(zhì)是CCl4（四氯化碳），對(duì)炭黑的分散效果比其他常用且毒性相對(duì)較小的有機(jī)溶劑如醇、醚等好，但長(zhǎng)期處于CCl4含量高的空氣中，會(huì)抑制中樞神經(jīng)，損害肝、腎等器官。于是考慮在不降低炭黑分散的情況下改變分散介質(zhì)，將污染液做成均勻、穩(wěn)定的乳液。制作乳液需要用到乳化劑，考慮到污染布的用途，乳化劑的用量和種類(lèi)都要少。液體石蠟為有機(jī)性最強(qiáng)的油，乳化液體石蠟需要的乳化劑量較多，故而嘗試一些有機(jī)性較低的油，最終我們選定蓖麻油。油的種類(lèi)確定后，根據(jù)其HLB值，最恰當(dāng)?shù)娜榛瘎橥聹仡?lèi)（聚氧乙烯失水山梨醇單月桂酸酯，簡(jiǎn)稱(chēng)聚山梨酯或tween），但吐溫水溶性好，不利于洗凈試驗(yàn)，最終選擇磷脂為乳化劑，同時(shí)用阿拉伯樹(shù)膠粉作為纖維黏合劑制作污染液。乳液制作與炭黑顆粒的粒徑有直接關(guān)系，由于市場(chǎng)直接購(gòu)買(mǎi)的炭黑粒徑較大，在使用時(shí)要將其進(jìn)行剪切以減小粒徑[2]。

由于需要分析的因素較多，我們?cè)O(shè)計(jì)了一組L25(56)的正交試驗(yàn)，探討了炭黑、分散劑、蓖麻

油、乳化劑、粘合劑以及乳化溫度和時(shí)間對(duì)污染布的影響。通過(guò)對(duì)這一系列正交試驗(yàn)結(jié)果的分析，選擇出了各原料的用量以及實(shí)驗(yàn)條件，經(jīng)過(guò)后續(xù)的實(shí)驗(yàn)調(diào)整，完成了新污染液的配方研究工作。新配方與現(xiàn)有配方的對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 新老配方對(duì)比

表2 浸染、軋染方法比較

表3 間歇式染色機(jī)和連續(xù)式染色機(jī)比較

新的污染液配方最大的特點(diǎn)在于用水替代了老配方中的CCl4，一方面減少了CCl4的使用，降低了污染布生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)空氣的污染，使新的生產(chǎn)工藝更加綠色環(huán)保，降低了生產(chǎn)成本，符合可持續(xù)的發(fā)展趨勢(shì)；另一方面將污染液做成了乳液，其穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于CCl4分散液，可提高同一批產(chǎn)品之間的穩(wěn)定性。

2.2 染色工藝探討

第二步的研究是選擇適合洗衣機(jī)測(cè)試用標(biāo)準(zhǔn)炭黑污染布生產(chǎn)的染色方法。

2.2.1 染色方法

織物染色按照染色方法不同可分為浸染和軋染兩種，兩種方法的比較見(jiàn)表2。

用機(jī)械生產(chǎn)代替手工生產(chǎn)是標(biāo)準(zhǔn)炭黑污染布生產(chǎn)的發(fā)展方向。染色機(jī)械種類(lèi)很多，按照染色方法可以分為浸染機(jī)、卷染機(jī)、軋染機(jī)等；按被染物的狀態(tài)可分為散纖維染色機(jī)、紗線(xiàn)染色機(jī)、織物染色機(jī)；按染色的連續(xù)性可分為間歇式染色機(jī)和連續(xù)式染色機(jī)。我們對(duì)間歇式染色設(shè)備和連續(xù)式染色設(shè)備進(jìn)行了對(duì)比（見(jiàn)表3）。

當(dāng)今節(jié)能環(huán)保的新形勢(shì)也催生出了一系列節(jié)能環(huán)保的染色新技術(shù)，如氣流染色技術(shù)、微波染色技術(shù)、微懸浮體染色技術(shù)、電化學(xué)以及生物色素染色技術(shù)等。

2.2.2 染色工藝探討

關(guān)于洗衣機(jī)測(cè)試用標(biāo)準(zhǔn)炭黑污染布的生產(chǎn)，我們可以考慮采用以上詳細(xì)介紹的兩種方法來(lái)制作。我們實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的染色機(jī)械是我院自行設(shè)計(jì)的污染布輥壓裝置，其染色流程見(jiàn)圖2，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)因軋輥的壓力不均而出現(xiàn)左中右色差。由于染液的分散介質(zhì)是水，在烘干及懸掛過(guò)程中還出現(xiàn)了泳移、上下和正反色差的問(wèn)題，導(dǎo)致效率較之人工浸染工藝還低。

在使用連續(xù)軋染機(jī)時(shí)，可以通過(guò)采取一系列調(diào)控措施解決上述問(wèn)題。如圖3所示為熱風(fēng)打底機(jī)，其中，軋車(chē)是織物浸軋染料的主要裝置；紅外線(xiàn)，熱風(fēng)和烘筒烘燥都屬于烘干裝置。在使用污染布輥壓裝置生產(chǎn)時(shí)遇到的問(wèn)題，如果再次出現(xiàn)，也有幾種解決方法（見(jiàn)表4）。

用機(jī)械生產(chǎn)代替手工浸染是生產(chǎn)洗衣機(jī)測(cè)試用標(biāo)準(zhǔn)炭黑污染布的方向，目前認(rèn)為熱風(fēng)打底機(jī)可以滿(mǎn)足洗衣機(jī)測(cè)試用標(biāo)準(zhǔn)炭黑污染布的生產(chǎn)需要。

表4 解決方法

圖1 GB/T 4288中炭黑油污染布的制作工藝

圖2 污染布輥壓裝置染布工藝

圖3 熱風(fēng)打底機(jī)

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)研，我們對(duì)洗衣機(jī)測(cè)試用標(biāo)準(zhǔn)炭黑污染布生產(chǎn)工藝的改良工作已有了初步的成果，下一步的工作重點(diǎn)就在于購(gòu)買(mǎi)染布設(shè)備并進(jìn)行調(diào)試，以期早日完善工藝，使標(biāo)準(zhǔn)炭黑污染布的連續(xù)化生產(chǎn)步入正軌，高效率生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)污染布。

[1] GB/T 4288-2008.《家用和類(lèi)似用途電動(dòng)洗衣機(jī)》

[2] 林麗雋. 水性炭黑色漿的制備及性能研究 [D]. 廣州:華南理工大學(xué), 2012:10

Preliminary study on new carbon black soiled strip production process

PAN Qing YANG Honghong
(China Household Electric Appliance Research Institute Beijing 100053)

The production process of standard carbon black soiled strip used for washing machine test has been in use for nearly 30 years, seriously lagging behind market-oriented production. Therefore it is in urgent need to develop and promote a new production method. This article discusses the production process from the following two aspects: developing new formula of carbon black soiled aqueous solution and investigating dyeing equipment. According to the experiments and researches, the new formula of carbon black soiled aqueous solution and the mechanical equipments suitable for continuous production of standard carbon black soiled strip are obtained.

Carbon black soiled strip; Production process; Carbon black soiled aqueous solution; Equipment