黧 黄霞兵等：生物抛光酶在高支高密棉织物上的应用 １７ 生物抛光酶在高支高密棉织物上的应用 黄霞兵 梁海波 （１．江苏无锡天佳纺织品有限公司江苏无锡２ １ ５０００ ２．江苏ＡＢ集团有限责任公司江苏昆山２１５３４７） 摘要：本文介绍了生物抛光酶（即纤维素酶）对纤维素纤维的作用机理，同时分析了生产过程中高支高 密棉织物经抛光工艺整理后各项性能的影响，如手感、强力、上染百分率、摩擦色牢度、白度等物理指标；同 时分析了此生物抛光整理能赋予织物光泽、柔滑、悬垂的“仿天丝”风格，文章最后部分介绍了生物抛光酶在 染整加工流程中的注意事项和改进措施。 ． 关键词：生物酶；抛光整理；高支高密棉；天丝 中图分类号：ＴＳ １９５．２９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５－９３５０（２０１ １）０３－００１７－０４ 织物一种“天丝”般的性能：表面光洁且有光泽、 ｌ 刖吾 布面纹路清晰、布身有很强的悬垂性和柔软性，是 随着现代社会对纺织品服用质量及环保要求的 通常柔软剂所不能达到的。我们对高支高密棉织物 日益提高，生物酶作为一种天然蛋白质产品在纺织 采用生物抛光整理工艺，配以适当的后整理工序， 染整加工中的应用早已得到应用。由于酶自身具有 就能使之有一种“仿天丝”的效果，很受市场的欢 “容易完全生物降解”的特性，对环境友好，不会 迎，几年来证明这工艺对企业自身的产品质量的提 污染纺织品，从而满足用“清洁无害的化学方法” 高和经济效益有着很好的推动作用。 来进行染整加工；同时经酶处理过的纺织品可产生 许多特殊的功能，大大提高了纺织品的服用性能和 ２原理 附加值，能满足市场上不同消费群体的需求，有着 酶对纤维的作用具有高度的专一性和极高的催 很好的发展前景。 化效率，纤维素酶与纤维素纤维反应时，首先酶分 高支高密棉织物由于本身的组织结构原因，骨 子吸附在纤维素纤维某些部位（通常首先吸附在纤 身比较硬，布面茸毛和一些微原纤毛羽很难通过烧 维表面，再向纤维内部渗透）再与之发生配位络 毛去干净，经传统的前处理和后整理工艺很难赋予 合，形成中间络合物，然后酶分子的活性部位发生 收稿日期：２０１０—１０－２２ 专一性的催化，促进纤维素分子键的苷键水解，使 作者简介：黄霞兵，染整专业本科毕业，现担任技术主管 纤维素分子切断…。纤维素酶目前主要根据对纤维分 和测试中心主任职务 子 ｍｌ，４一糖苷键的作用方式主要分为３种类别： １８ 染整技术 Ｖ０Ｌ３３ Ｎｏ．３ （一）可任意切断纤维素分子中Ｂ－－１，４～糖苷间的 内切一 葡萄糖酶ＥＧ，也称Ｃ 酶，即易作用于纤维水 溶性基质，很难单独作用于纤维结晶区； （二）主要 从还原基末端开始切断Ｂ－－１，４一糖苷键成纤维素二 糖剩基的外切一Ｂ一葡萄糖酶ＣＢＨ，也称Ｃ、酶，它与 ｃ 酶共存时能破坏纤维结晶区； （三）能将纤维素二 糖等低分子葡萄糖分解成单葡萄糖的 一葡萄糖苷酶 ＢＧ。此三种酶对纤维素分子的作用部位和方式如图所 示，抛光酶一般就是此三种酶的混合物，主要成份就 是外切酶ｃ ，它就是加上适当的机械摩擦力或利用水 流对布面的冲力作用于纤维表面，使往往结晶度不高 的纤维表面茸毛（或微原纤）和纤维端头得到有效去 除，从而使布身光洁，纹路清晰，改善布身的柔软性 和悬垂性效果。 ３实验部分 ３．１织物的品种（此样布都是从大货生产中取得） （１）４０。×４０ ／１４３×１１２（１４．５ｔｅｘ×１４．５ｔｅｘ ／５６３×４４１） （２）４０ ×４０。／１３３×１００（１４．５ｔｅｘ×１４．５ｒｅｘ ／５２３×３９４） （３）６０。×６０。／１４０×１４０（９．７２ｔｅｘ×９．７２ｔｅｘ ／５５１×５５１） ３．２染料和助剂 ＦＮ—Ｒ红、ＦＮ一２Ｒ黄、ＦＮ—Ｒ蓝（ＨＵＮＳＴＭＡＮ公司生 产）；３ＢＳ红、３ＲＳ黄、ＢＬＡＣＫ Ｂ元（ＤＹＳＴＡＲ公司生 产）；元明粉（工业纯）；纯碱（工业纯）。 ３．３测试设备或仪器 Ｈｓ型电脑程控染样机、ＨＤＯ２６Ｎ型电子织物强力 仪、Ｈｓ一１２常温小样染色机、ＷＳＢ一１数显白度仪、 Ｙ５７ １Ｂ型摩擦色牢度仪、ＤＡＴＡＣＯＬＯＲ ＳＦ６ＯＯＰＬＵＳ电脑侧 配色仪（光源Ｄ ，入射角１０。） 克重盘、电子天 平。 ３．４测试指标 ３．４．１柔软度 采用手触摸式的实验方法进行对比 ’ ３．４．２白度 用ＷＳＢ－１数显仪测试织物抛光前后试样的白度。 ３．４．３｛．效 以定时毛效表示，即测定３０ｍｉｎ￣蒸馏水沿织物 Ｍａｒ．２０１ １ 上升的高度（ｃｍ），布样尺寸３０ｃｍ＊５ｃｍ ３．４．４干、湿摩擦牢度：ＧＢ／Ｔ ３９２ ０－１９９７ ３．４．５断裂强力：ＧＢ／Ｔ ３９２ ３．１－１９９７ ４大生产工艺及分析 ４．１前处理 ４．１．１工艺流程 坯检一翻缝一平幅退浆一烧毛一氧漂一丝光一 抛光一（预定型一）染色一后整理（预缩、水洗、 空气洗、涂层等） ４．１．２－Ｙ－艺处方及条件 退浆：高支高密全棉织物，经纱上浆主要是以 淀粉浆和化学浆为主，且因纱支较细，密度较高， 上浆率很高，一般达到ｌ０％～１４％，故选用常用的碱 退浆工艺，退浆时ＮａＯＨ浓度在４０￣５０ｇ／Ｌ，汽蒸条件 １０２℃×４０￣６０ｍｉｎ； 烧毛：两正两反，车速９Ｏ～１００ｍ／ｍｉｎ，下机烧毛 光洁度须达到４级以上，否则因毛羽过多给后道的抛 光工艺带来困难； 漂白：Ｈ ２０。用量浓度控制在４～５ ｇ／Ｌ，ＰＨ值 １０．５～ｕ，汽蒸条件１００～１０２℃×４０￣５０ｍｉｎ； 丝光：ＮａＯＨ用量２００￣２３０ｇ／Ｌ，有较好的丝光效 果，成品门幅、缩水率、布身光泽等物理指标都能 有效控制； 抛光：高支高密全棉织物在绳状条件下易有折 皱、擦伤等疵点，一般采用大卷装酶处理： 工艺条件： 生物抛光酶／％（ｏ．ｍ．ｆ） １．０～３．０ 温度／℃ ５５￣６０ 时间／ｍｉｎ ６０￣８０ ｐＨ值 ４～５ 灭酶方法：织物经酶处理后，加３～５ｇ／Ｌ的液 碱，同时将水温升到８０℃以上，运行２道，就能使 抛光酶失去活力，中止反应；染色：一般采用平幅 染色，可采用卷染和轧染方法；后整理：正常有柔 软、预缩、水洗、涂层等，主要视客户的要求品质 而定。 ５抛光整理对织物影响结果与讨论 ５．１抛光处理对织物手感的影响（表１） 鬻 黄霞兵等：生物抛光酶在高支高密棉织物上的应用 １９ 表１织物经抛光酶整理前后的手感 经比较易知，经抛光工艺处理后，布身柔软度 大幅提高，布面光洁度也进一步提高，布面茸毛被 水解、被永久性除掉，光洁度达到５级，同时布身的 悬垂性也有所改善。这主要是由于抛光酶与纤维表 面的茸毛（或微原纤）从织物上脱离或使其变细变 软，使结晶区间的空隙增大，降低了纤维的抗弯能 力和刚度，从本质上改变了纤维表面结构，得到一 种持久性的柔软、滑爽的手感。 ５．２抛光整理对断裂强力（表２）、白度和毛效（表３）影响 表２织物断裂强力经抛光酶整理前后的变化表 强力损失率＝（Ｎｏ－Ｎ）／Ｎ０＊１００％ Ｎ 为整理前强力；Ｎ＿为整理后强力 克重损失率＝（ｗＯ－ｗ）／Ｗ０＊１００％ ｗｎ一为整理前克重；ｗ一为整理后克重 表３织物白度和毛效经抛光酶整理前后的变化表 由表２可直接看出，织物经生物酶抛光后，克重 与强力都有所降低。 根据处理的目的，从改善手感考虑失重率一般 控制在３％左右；从防止强力不损失过大考虑，失重 率不应超过５％。因为随着失重率的增加，纤维内部 也总会伴随着一定程度的损伤，强力也会随之降 低。织物的断裂强力一般控制在下降１５％左右，若损 伤强力超过２０％，织物的服用性能就会受到影响，如 后整理做涂层、过胶等工序能大幅度提高织物的强 力，此时因抛光受损过大的织物也会大大提高其服 用性能。 另外，织物经酶处理后白度并不会有较大变化， 生物抛光的目的只是去除织物表面伸出的茸毛，当然 灭酶清洗不充分或水质差也会引起织物白度的降低。 织物经酶抛光整理后吸水性稍有降低，这主要是由于 织物表面及纱线间的短小茸毛被溶解后，引起纱线和 纤维间隙增大，毛细管效应降低，吸水性变差。 ５．３抛光整理对上色率的影响（表４、表５） 表４抛光整理对上色率的影响１ 注：ＦＮ—Ｒ红０．２；ＦＮ－２Ｒ黄０．１；ＦＮ－Ｒ蓝０．Ｉ ５；元明粉 ２Ｏｇ／Ｌ；纯碱ｌｇ／Ｌ 表５抛光整理对上色率的影响２ 注：ＢＳ红０．４；３ＲＳ黄０．７；ＢＬＡＣＫ Ｂ藏青２．５；元明粉 ６ Ｏｇ／Ｌ；纯碱２５ｇ／Ｌ。标样一一除毛后的布样；对比样一一 除毛前的布样 由ＣＩＥ ＬＡＢ色差公式检测结果表明，经生物抛光 整理后织物得色率明显降低，且深度越深得色率降 低幅度越大，由△Ｌ可轻易看出，经抛光处理后织物 的明亮度变化很大，即得色率明显降低。 我们都知道，棉织物通常都需要进行丝光，丝 光能改变纤维的超分子结构，将部分晶区经不可逆 溶胀转变为无定形区，使无定形区含量增加，提高 染料的吸收率，但经纤维素酶作用后，同一色比 （及同样的０．ｍ．ｆ）的情况下，得色量明显降低（同 时色相也有变化，这可能与染料上染性的竞染有 关），这主要是由于抛光酶处理时酶分子主要作用 于分子无定形区，使无定形区分子被切断水解，从 ２０ 染整技术 Ｖ０ｌ＿３３ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１ １ 而使无定形区含量降低，引起染料吸附量减少，导 但此方法对未除毛的高支高密织物的摩擦牢度可提 致上染率降低。这方面也能表明在实际大货生产工 艺中酶处理不均匀，在染色过程中也会引起边中色 差。但也有报道：酶处理引起棉纤维染料上染率降 低只会发生在减量率较低的情况，随着减量率的增 加，结晶区逐渐被破坏，染料可及区会逐渐增加， 颜色深度不会明显减少，不过此时纤维的机械强力 高半级到一级，可是对除毛织物的湿摩擦牢度效果 不明显，对此大家研究得较少，见诸报道很少，也 很少有提及相关的报道，这一点也将是我们广大印 染工作者的攻克难题。 按常理，水洗沾色牢度达到４～５级，湿摩擦牢 度也不会太差，但事实却相反，个人分析如下： （１）由前５．３表分析知道，经生物酶处理过的 损失很大 ，但此时由于织物的强力降低过大引起织 物的实际应用或服用价值也就意义不大了。 那么实际工艺生产中如何能将“丝光一除毛” 改为“除毛一丝光”呢？ 织物上染率低，为达到未经抛光处理织物同等深 度，必须要提高染料的用量，则染料用量的提高必 然引起色牢度的降低。 （２）高支高密织物经抛光整理后，纤维无定形 区的微隙或孔道增大，在水和机械摩擦作用下，促 使已上染的部分染料发生解析。 事实上，棉织物经丝光处理后，纤维长度收 缩，横截面增大，纵向天然扭曲减少或消失，相对 来说，纤维中腔变小，织物尺寸稳定性提高的同时 织物强力也有所提高，这提高的强度足以抵消因酶 处理引起的损耗的强力，倘若织物未经丝光就进行 酶生物抛光，然后在丝光过程中，此时织物的强力 往往不足于支持丝光所需的张力，极易产生丝光破 ６结论 （１）生物抛光整理后织物表面光洁，富有光 泽，手感柔软，悬垂系数下降，具备有一般柔软剂 整理不能达到的要求品质。 （２）生物抛光整理后织物的强力下降，下降率 应控制在２０％，失重率在３％。失重率超过５％的情况下 织物的服用性能就明显受到影响． （３）生物抛光整理对织物的湿摩擦牢度影响较 大，一般比未抛光时下降近一级，尤其在深色织物 上表现很明显。 边、破肚皮甚至纬向撕裂等质量问题。 ５．４抛光整理对摩擦色牢度的影响（表６） 表６抛光整理对摩擦色牢度的影响 产品已大量生产，取得了较好的经济效益和社 会效益，该工艺技术值得去进一步研究和实践。 注：３ＢＳ￣０．４；３ＲＳ黄０．９；ＷＮＮ元６．０；元明粉８ ０ｇ／ Ｌ；纯碱２５ｇ／Ｌ ７参考文献 ［１］宋心远，沈煜如．新型染整技术［Ｍ］．北京：中国纺织出 版社，Ｐ．９６ 由表可知抛光整理对高支高密织物的湿摩擦影 响显著，主要是湿摩擦牢度降低近一级，在实际生 产中难满足客户的要求，有时需要进行固色处理， ［２］宋心远，沈煜如．新型染整技术［Ｍ］．北京：中国纺织出 版社，Ｐ．１Ｏ７～１０８