生物抛光酶对棉针织物前处理的应用研究
生物抛光技术是一种用酶改善棉纤维表面的整理工艺，以达到持久的抗起毛起球性能并增加织物的光洁度和柔软度。我们所用的生物抛光酶R是一种在纤维素的1，4—B一葡萄糖甙键上起特殊催化作用的蛋白质，它可以去除棉纱表面伸出的细微纤维。这些微纤被去除，织物表面不会起毛起球，色泽更光亮。酶的作用是弱化微纤末端，但没有与纱分离开，要靠机械作用力才能完成。这里使用的酶是天然蛋白质，可完全生物降解。降解后，废水pH值接近中性，而且COD显著降低，仅为原来的1／2-1／3，显著减轻对环境的污染，较相应的化学品整理更具吸引力。
1 实验部分
1．1 实验材料
织物：18 tex精梳棉×3．3 tex(30D)莱卡棉氨半添纱单面布。
药品： 精练剂WLE、NaAc、Na2CO3、冰醋酸、生物抛光酶R。
1．2 实验仪器
Dae Lim Starlet红外线试样机(韩国大林)、电子天平JA1003、Y802N八篮烘箱、YG571B染色摩擦牢度仪、SW一12耐洗色牢度试验机、YG631耐汗渍色牢度仪、YG031型织物强力机、ZBW04019型毛效测试仪、YG(B)502织物起毛起球仪。
1．3 实验工艺
原工艺路线：织物一预定形一氧化处理一染色一复定形。
新工艺路线：织物一预定形一氧化处理一酶处理(需先行调整染浴的温度及pH值，最后加入酶)一酶失活一染色一复定形。
酶处理工艺条件
酶用量0．5％～2．0％
pH值 4．5～5．5
(用98％HAc 0．5 mI儿和醋酸钠0．5g／L调节)
温度 50～55℃
处理时间 60 min
浴比 1：10
1．4 测试方法
1．4．1 顶破强力
将织物按照行业标准FZ／T72004．2—2000，在YG031型织物强力仪测得顶破强力。
1．4．2 色牢度
分别在YG571B染色摩擦牢度仪、YG631耐汗渍牢度仪、SW一12耐洗色牢度仪上，按国标测试各项色牢度。
1．4．3 毛效
将整理前后的试样在ZBW04019型毛效测试仪上按国标测试毛效。
1．4．4 起毛起球
将织物在YG(B)502织物起毛起球仪测试抗起毛起球性能。
1．4．5 手感
凭经验，多人以手触摸综合评定，1级手感最差，5级手感最好。
2 工艺条件的选择确定
2．1 处理设备
处理织物时，既要考虑对织物有冲击力，又要考虑在适合的条件下，酶与织物接触的时间。因此选用冲击力大的染色机，如高速绳状染色机、喷射染色机等。
2．2 浴比
要保持对织物的冲击力，染色机的转速较高，浴比过小，会造成织物损伤或处理不匀；反之，过高的浴比(高于1：30)会有稀释作用，即使增加酶的浓度，也会降低酶的作用，所以浴比定为1：10。
2、3 pH值
通常织物在前处理时，已吸收了大量有机和无机化学药剂，靠单纯的加酸加碱调节pH值，对介质的缓冲是不够的。为了在生物酶抛光的整个过程中保持pH值不变，需采用醋酸一醋酸盐缓冲体系，保证pH值在4．5 -5．5范围内。pH值过低，酶不能被激活；而pH值过高，则使酶变性失活。
2．4 温度
在实验中得知，温度过高，会使生物抛光酶R失活，影响它的催化水解作用；而温度过低，则影响酶的活力发挥，也会降低酶对纤维素纤维的催化水解作用。因此选择温度为50 -55℃。
2．5 时间
一般随着酶处理时间的延长，酶的作用有所增加。但是在一定时间后，增加的幅度逐渐趋缓。考虑到生产效率，时间以60 min为宜。
2．6 工艺路线的选择
实验证明，若染色后再进行酶处理，染料所带的静电离子会阻止酶与纤维之间的反应，生物抛光工艺可能受到不同程度的抑制，同时色牢度下降，色泽会有变化或者敏感不稳定。所以选择先酶处理后染色的工艺路线。
2．7 酶失活
酶的失活有两种方法：一是调高pH值(一般是10)，二是升高温度。我们选用第二种方法，在90℃处理l0 min后排水。
3 试验结果与讨论
3．1 实验结果
实验结果如表1所示。
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3．2 实验分析
3．2．1 对强力损伤的影响
从表1结果看，经整理后的织物强力有所下降，主要原因是生物抛光酶R可进攻棉纤维的初生壁内层和次生壁外层，把纤维表面杂质及部分初生胞壁去除，导致纤维强力的下降，而次生胞壁毫无损伤，不会造成纤维强度的损伤。强力损失一般应控制在5％-15％。
3、2、2对柔软度的影响
经过生物抛光酶R处理后的织物手感柔软，厚实丰满，柔软度得到改善，且这种改善是永久性的。这主要是生物抛光酶R改变了纤维的结构，处理后的纱与纱之间的游动性增加，从而使织物的弯折应力降低，赋予织物一种独特的柔软感。
3．2．3 对吸水性的影响
由表1实验数据看出，没经整理的针织物的毛效低，经整理后毛效好，说明果胶质层已从纤维表面去除，纤维间的空隙扩大了，织物能具有最大的吸水性。当不增加织物的总吸水量时，可以测试出吸水速率的提高。
3．2．4 对失重的影响
生物抛光效果可以由失重法测试。为保证生物抛光的效果，一般失重控制在3％-5％ ，这样既保证了抛光效果又没有对强力过度损伤。
3．2．5 对外观性的影响
可以看出，经过处理的织物表面明显要干净许多，酶的水解和机械的撞击作用联手除去了表面的绒毛和纤维的末梢。随着绒毛的除去，织物的组织变得更清晰，色泽也显得明亮。由于增加了纱的游动性，织物的手感和悬垂性得到更大改善。
3．2．6 对起毛起球的影响
从表1显示的结果来看，经常规整理后，针织物的起毛起球只能达到3级左右，但经生物抛光酶R处理后，其起毛起球可达到4 5级。运用生物抛光工艺更显著的特点是：彻底消除起毛起球趋势，因为纤维的末梢绒毛被除掉而不是被覆盖。
4 结论
4．1 生物抛光酶R处理的工艺确
定为：酶用量0．5％-2．0％，DH值4．5-5．5，温度50—55℃，时间50 -60 min。
4．2 对比其他的处理方法，生物抛光有如下优点：具有永久性不起球效果，水洗20次的织物抗起球效
果仍可达4级以上；具有非常柔软的手感，与通常的柔软剂组合可获得更加独特的柔软性；提高织物穿着舒适性，增加悬垂性并具有滑爽感受，其吸水性相对提高许多；提高光洁度、鲜艳度，织物表面显得更均匀，染色织物因毛羽去除而更显光洁亮丽；处理的工艺更具有环保意义。
4．3 由于生物抛光酶R对棉针织物有降解作用，必须严格控制酶处理工艺，否则对织物损伤严重。
4-4 用生物抛光酶R处理织物能有效提高其服用性能，同时增加其附加值。
参考文献
[1]王菊生，孙铠．染整工艺原理：第一册[M]，北京：纺织工业出版社，1985．
[2] 罗巨涛．棉织物生物酶前处理理论与实践[j]．染整技术，2001(5)：12—15；(6)：18—20．
