彩棉／氨綸彈性織物生物酶加工工藝介紹

天然彩棉織物作為綠色環保產品，其在加工中不經過漂染，彩棉/氨綸彈性織物用生物酶加工可避免一般紡織品上存在的化學殘留問題，實現纖維生產到成衣加工全過程無污染。彩棉中加入一定比例的氨綸絲，滿足了人們對服裝穿著舒適、貼身、保持外形不變的要求。已有資料表明，對織物進行酶處理是代替傳統堿處理的一種很好的綠色整理法。

酶處理的作用溫和，處理后織物的強力幾乎沒有損失，對織物的彈性損傷也效小。目前彩棉織物生態整理所用的生物酶主要有淀粉酶、果膠酶、精練生物酶、纖維素酶等。淀粉酶的退漿作用在于它能催化淀粉大分子鏈發生水解，生成分子量較小、粘度較低、溶解度較高的一些低分子化合物，再經水洗除去水解產物而達到退漿目的；果膠酶處理改善棉纖維潤濕性的確切機理，目前公認的，是日本大阪府立大學坂井教授提出的以原果膠酶與不溶性果膠之間的反應，不僅可以使果膠成游離狀態，還可以使表面的其它雜質隨之脫落，從而達到精練的目的；纖維素酶削弱了纖維表面的小茸毛與主體纖維之間的結合力，再經過處理過程中的機械磨擦作用，這些小茸毛便從纖維表面脫落下來，從而使織物表面結構更加清晰，手感更加柔軟，服用性能明顯改善，且在使用過程中不會起毛起球。但由于酶具有專一性，單獨使用一種酶處理不能達到很好的效果，單獨使用果膠酶，可以上除去果膠質，但不能改善潤濕性；單獨使用纖維素酶對提高潤濕性有一定作用，但效果不明顯，原因是果膠質作為粘合劑將其它雜質粘合起來，不連續地覆在纖維表面，使得纖維素酶難以充分接觸纖維素雜質。但如果用淀粉酶、果膠酶、精練酶、凈棉酶與纖維素酶結合處理織物就能達到比較好的較果，那是由于這些酶先去除了纖維的果膠等雜質，纖維素酶可以充分深入纖維，去除織物表面的絨毛使織物結構疏松，柔軟性變好，而且之前沒去除的雜質也會從纖維空隙中進一步脫落。

由于這些生物酶單獨使用效果不好，所以我們就有必要探討哪些生物酶一起使用效果比較好，從而優選出生物酶處理彩棉/氨綸彈性織物的最佳工藝。

1 實驗

1．1 實驗材料及化學藥劑

1.1.1 實驗材料

32S×21S＋2%氨綸　　白棉/彩棉=70/30針織物

1.1.2 化學藥劑

α－淀粉酶：蘇宏牌寬溫幅退漿酶、果膠酶：精練酶3000L、前處理生物酶BTM、纖柔酶（以上酶由上海雅運助劑有限公司提供）、酸性纖維素酶（由常州凱祥化工有限公司提供）、凈棉酶、氫氧化鈉、冰醋酸、滲透劑JFC等。

1．2 實驗儀器及設備

燒杯、量筒、玻璃棒、移液管、溫度計、彈簧稱、電子天平、電爐、PH測試儀、毛細效應儀、TH-66恒溫水浴鍋、測色配色系統datacolor等。

1．3 測試及測試方法

1.3.1 色差

將每塊樣布在測色配色系統上測三個不同的點的色差,取平均值。

1.3.2 毛效

將布樣剪成經向30cm×緯向5cm大小，測量布樣在30min內重絡酸鉀溶液爬升的高度。

1.3.4 失重率

將布樣在處理前后在105℃下烘干1小時，再放入干燥器中冷卻30分鐘后稱重，并按

公式計算失重率。

失重率=（W0-W1）/W0×100%

W0=織物初始重量 W1=織物處理后重量

1.3.5 彈性回復率

將布樣剪成5cm×36cm布條，兩端各空3cm，在間距30處畫線作記號，原長30cm為A，將布條在0與30cm處壓針鋏，記號線對準外排針。將兩彈簧稱鉤在兩端，平拉彈簧稱使指針穩定在2kg處保15s，間隔15s再拉至指針穩定在2kg處，又持15s，取下布條立即測布樣長為B，30min后測布長為C。再用公式進行計算。

彈性回復率=（B-C）/（B-A）×100%

A=布樣原始長度 B=布樣拉伸后長度 C=試樣復位后長度

1．4 傳統工藝實驗

1.4.1 傳統工藝流程：

工藝條件、流程：酸性條件PH＝4.8～5.5，60℃水浴處理45min

1.4.1 傳統工藝結果

用上述工藝處理的布樣，測試結果見表1。

表1 常規工藝實驗結果

從表1可以看出，因為傳統工藝中，彩棉只是經過在酸性條件下熱水處理，所以并不能改善潤濕性，而且除雜效果也不好，只是起到了使彩棉更加光亮的作用。因此我們可以重新尋找一個生態整理的方案，提高彩棉的服用性能，并保證彩棉的色澤。

1．5 酶處理工藝實驗

目前棉織物生態整理所用的生物酶主要有α-淀粉酶、果膠酶、精練生物酶、纖維素酶等，用這些酶處理彩棉/氨綸彈性織物是很好的方法。但由于酶具有專一性，單獨使用這些生物酶處理最終效果不好，我們通過使用各種酶分別與兩種纖柔酶組合處理彩棉織物，對比性能測試結果，選擇出一組處理效果較好的酶，再通過正交實驗優選出最佳工藝。

1.5.1 各種酶處理彩棉/氨綸織物的工藝

按照常規工藝，分別用精練生物酶，淀粉酶加果膠酶，用凈棉酶處理，對比這幾種酶的處理較果。現把不同的酶處理過的織物再分別用酸性纖維素酶、纖柔酶處理，對比處理較果。

1.5.1.1不同酶處理的常規工藝：

工藝流程：熱水潤濕→酶處理→熱水洗→冷水洗→晾干

A: 生物酶BTM處理條件: 生物酶： 8g/l

PH值： 7.5

溫度： 60℃

時間： 50 min

浴比： 1：20

B: 纖柔酶處理條件: 纖柔酶： 2%

PH值： 4.5-5.5

溫度： 50℃

時間： 40min

浴比： 1：20

C:淀粉酶處理條件: 淀粉酶： 3g/l

PH值： 5.5

溫度： 65℃

時間： 30min

浴比： 1：20

D果膠酶處理條件: 果膠酶： 3g/l

PH值： 7

溫度： 65 ℃

時間： 40min

浴比： 1：20

E酸性纖維素酶的處理條件: 酸性纖維素酶： 2g/l

PH值： 4-4.5

溫度： 50℃

時間： 40min

浴比： 1：20

F凈棉酶的處理條件: 凈棉酶： 3g/l

溫度： 90 ℃

時間： 50min

浴比： 1：10

（注：以上工藝條件都加滲透劑JFC：3g/l）

1.5.1.2 分別用精練生物酶處理，淀粉酶、果膠酶, 用凈棉酶處理后結果彩棉含有蠟質和果膠質，因此彩棉拒水性很強，未經處理的彩棉毛效為0，按照上述不同酶的常規工藝條件下處理，測試出的毛效和色差數據如表2：

表2，不同酶處理后的織物性能

從表2可以看出，用生物酶BTM，淀粉酶、果膠酶處理后的織物色差變化比凈棉酶處理的要小，而用各種酶單獨處理后的毛較都不理想。影響毛效的主要因素有纖維性能、親水性能、紗線及織物的幾何結構特征，單獨使用這些酶處理不理想，這是因為棉纖維初生層結構中，果膠質位于蠟質和類脂物的下面，這些物質妨礙了果膠酶對果膠質的可及性，由于果膠酶對蠟質并無分解作用，使得最終的毛效不佳。

1.5.1.3 再加用酸性纖維素酶、纖柔酶處理后的效果

由于單獨使用以上生物酶處理，毛效遠達不到要求，所以又加用酸性纖維素酶、纖柔酶處理，測試出的毛效和色差數據如表3，

表3，加纖維素酶處理后織物性能

從表3可以看出，加用纖柔酶可以較大的提高織物的毛效，那是由于，纖維素酶不僅能去除織物表面的絨毛，使柔軟性變好，纖維素酶還能使纖維素分子的水解，使棉纖維表面的結構松動，形成了較大的空隙，棉籽殼等雜質通過微小的纖維附著在織物上，隨著纖維素對這些細小纖維的水解，使得織物上的棉籽殼有所松動或部分脫落，也會使織物的吸水性增加。用各種酶的一般工藝處方處理，得出用淀粉酶、果膠酶加纖柔軟酶處理效果比較好，毛效最大，色差比較小，但毛效還達不到要求，所以需要對工藝進行優化。

1.5.2 酶處理工藝的優化

選出以上方案中常規工藝處理效果效好的淀粉酶、果膠酶、纖柔酶，用正交實驗的方法討論分析溫度、時間、酶用量、PH對色差、毛效彈性回復率、失重率的影響，找出酶處理彩棉/氨綸彈性織物的最佳工藝。

1.5.2.1淀粉酶工藝條件的確定

淀粉酶采用正交設計法L9（34）的實驗結果見表4。從表4中的數據可以看出正交數據中的各種工藝條件對織物的彈性回復率影響不大，但對色差影響較大。對各項性能進行極差分析，可以看出對布樣色差影響因素的主次順序為溫度、時間、酶用量、PH，同理得出對失重率的影響因素的主次順序為溫度、酶用量、PH、時間，彈性回復率最大的影響因素是溫度，它各因素影響不大。綜合各性能的影響因素的順序，可知溫度對色差、失重率、彈性回復率的影響最大。

綜合考慮以上因素，最佳工藝條件的選擇：淀粉酶為1g/l，溫度為30℃，PH值為6.5，時間為30min。

1.5.2.2 果膠酶工藝條件的確定

再用果膠酶采用正交設計法L9（34）的實驗結果見表5。從四表中的數據可以看出正交數據中的各種工藝條件對織物的彈性回復率影響不大，但對毛效影響較大，可知毛效是主要因子。對各項性能進行極差分析，可以看出對布樣色差影響因素的主次順序為時間、PH、酶用量、溫度，同理得出對毛效的影響因素的主次順序為PH、溫度、酶用量、時間，彈性回復率的影響因素的主次順序為酶用量影響最大，其它因素影響一樣。綜合各性能的影響因素的順序其中時間對色差的影響最大，PH對毛效的影響最大，酶用量對彈性回復率的影響最大。

綜合考慮以上因素，最佳工藝條件的選擇：果膠酶為2%，溫度為55℃，PH值為8，時間為80min。

2.5.2.3 纖柔酶工藝條件的確定

用纖柔酶進行正交實驗優化處理，實驗結果見表6。

從表6中的數據可以看出正交數據中的各種工藝條件對織物的影響不大，但對毛效、失重率影響較大。現對各項性能進行極差分析，可以看出對布樣色差影響因素的主次順序為時間、溫度、PH、酶用量，同理得出對毛效的影響因素的主次順序為酶用量、時間、溫度、PH，失重率的影響因素的主次順序為時間、PH、溫度、酶用量。酶用量選用Ⅲ水平，織物的毛效最好，失重率最大，色差最小，為了使毛效最佳、失重率較大，色差較小，溫度選用Ⅲ水平，PH選用Ⅰ水平，時間選用Ⅲ水平。綜合考慮以上因素，最佳工藝條件的選擇：纖柔酶為3g/l，溫度為65℃，PH值為4.5，時間為60min。

2． 結果與討論

2．1 生物酶處理工藝結果

通過用生物酶BTM、淀粉酶、果膠酶，用凈棉酶、酸性纖維素酶、纖柔酶的常規工藝處理后，得出淀粉酶加果膠酶加纖柔酶處理效果最好。淀粉酶、果膠酶再加纖柔酶的正交實驗對比色差、毛較、失重率、彈性回復率等性能測試，優選出了本實驗的最優方案。

生物酶處理的最佳工藝為：

工藝流程：熱水潤濕→酶處理→熱水洗→冷水洗→晾干

淀粉酶 用量 1g/L

溫度 30℃

PH值 6.5

時間 30min

果膠酶 用量 2 %

溫度 55℃

PH值 8

時間 80min

纖柔酶 用量 3g/L

溫度 65℃

PH值 4.5

時間 60min

（以上工藝條件都加滲透劑JFC：3g/L）

2.2 酶處理工藝討論

常規工藝與優化工藝處理后的性能測試結果見表7：

表7. 常規工藝與優化工藝性能測試結果對比

從表7可以看出，常規工藝處理的毛效幾乎是0cm，失重率也只有2.37%，而優化過的工藝毛效達到了11cm，失重率達到5.83%。毛效是衡量織物潤濕性的重要指標，毛效高，說明傳遞液態水的能力強，雜質去除比較干凈。適當的失重率也說明織物的去雜效果較好，所以優化過的工藝處理比常規工藝處理的去雜效果好，可以有效的提高織物的吸水性。常規工藝由于只是經過經過簡單的酸處理，所以對色差、彈性回復率的影響并不大。而優化過的工藝，由于去雜效果比較好，彩色棉纖維表面被剝除后，分布在胞腔附近的色素向表面遷移，使顏色清晰鮮，所以色差比較大。 從優化處理前后的性能對比分析發現，用優化工藝處理的織物毛效明顯變好，并能有效去除布面雜質，色素穩定性也較好，且不損傷織物彈性。

結 論

1．用精練生物酶，淀粉酶、果膠酶，凈棉酶在處理后，色差大小順序依次為：凈棉酶＞精練生物酶＞淀粉酶、果膠酶

2．單獨使用淀粉酶、果膠酶，生物酶、凈棉酶處理，毛效遠不到規定要求，加用纖維素酶處理后，毛效可以顯著提高。

3．用淀粉酶、果膠酶、纖柔酶處理彩色棉織物，不僅對織物色澤影響力小，而且能有效去除布面雜質，提高毛效，且不損傷織物的彈力，對彈力彩棉是一種有效的整理方法。

4．用各種酶的常規工藝處理后，得出淀粉酶加果膠酶加纖柔酶處理效果最好，再通過正交實驗法對天然彩色棉織物進行處理，得出處理的最佳工藝條件為：淀粉酶為1g/l，溫度為30℃，PH值為6.5，時間為30min。果膠酶為2%，溫度為55℃，PH值為8，時間為80min。纖柔酶為3g/l，溫度為65℃，PH值為4.5，時間為60min。

5．用生物酶工藝處理比用傳統工藝處理效果好，可以有效的除去纖維上的各種雜質，處理后毛效明顯提高，達到了11CM，而且色素穩定性好，對織物的彈性損傷也小，對彩棉彈性織物是一種有效整理法。