彩棉/氨纶弹性织物生物酶加工工艺介绍
天然彩棉织物作为绿色环保产品，其在加工中不经过漂染，彩棉/氨纶弹性织物用生物酶加工可避免一般纺织品上存在的化学残留问题，实现纤维生产到成衣加工全过程无污染。彩棉中加入一定比例的氨纶丝，满足了人们对服装穿着舒适、贴身、保持外形不变的要求。已有资料表明，对织物进行酶处理是代替传统碱处理的一种很好的绿色整理法。
酶处理的作用温和，处理后织物的强力几乎没有损失，对织物的弹性损伤也效小。目前彩棉织物生态整理所用的生物酶主要有淀粉酶、果胶酶、精练生物酶、纤维素酶等。淀粉酶的退浆作用在于它能催化淀粉大分子链发生水解，生成分子量较小、粘度较低、溶解度较高的一些低分子化合物，再经水洗除去水解产物而达到退浆目的；果胶酶处理改善棉纤维润湿性的确切机理，目前公认的，是日本大阪府立大学坂井教授提出的以原果胶酶与不溶性果胶之间的反应，不仅可以使果胶成游离状态，还可以使表面的其它杂质随之脱落，从而达到精练的目的；纤维素酶削弱了纤维表面的小茸毛与主体纤维之间的结合力，再经过处理过程中的机械磨擦作用，这些小茸毛便从纤维表面脱落下来，从而使织物表面结构更加清晰，手感更加柔软，服用性能明显改善，且在使用过程中不会起毛起球。但由于酶具有专一性，单独使用一种酶处理不能达到很好的效果，单独使用果胶酶，可以上除去果胶质，但不能改善润湿性；单独使用纤维素酶对提高润湿性有一定作用，但效果不明显，原因是果胶质作为粘合剂将其它杂质粘合起来，不连续地覆在纤维表面，使得纤维素酶难以充分接触纤维素杂质。但如果用淀粉酶、果胶酶、精练酶、净棉酶与纤维素酶结合处理织物就能达到比较好的较果，那是由于这些酶先去除了纤维的果胶等杂质，纤维素酶可以充分深入纤维，去除织物表面的绒毛使织物结构疏松，柔软性变好，而且之前没去除的杂质也会从纤维空隙中进一步脱落。
由于这些生物酶单独使用效果不好，所以我们就有必要探讨哪些生物酶一起使用效果比较好，从而优选出生物酶处理彩棉/氨纶弹性织物的最佳工艺。
1 实验
1．1 实验材料及化学药剂
1.1.1 实验材料
32S×21S＋2%氨纶 白棉/彩棉=70/30针织物
1.1.2 化学药剂
α－淀粉酶：苏宏牌宽温幅退浆酶、果胶酶：精练酶3000L、前处理生物酶BTM、纤柔酶（以上酶由上海雅运助剂有限公司提供）、酸性纤维素酶（由常州凯祥化工有限公司提供）、净棉酶、氢氧化钠、冰醋酸、渗透剂JFC等。
1．2 实验仪器及设备
烧杯、量筒、玻璃棒、移液管、温度计、弹簧称、电子天平、电炉、PH测试仪、毛细效应仪、TH-66恒温水浴锅、测色配色系统datacolor等。
1．3 测试及测试方法
1.3.1 色差
将每块样布在测色配色系统上测三个不同的点的色差,取平均值。
1.3.2 毛效
将布样剪成经向30cm×纬向5cm大小，测量布样在30min内重络酸钾溶液爬升的高度。
1.3.4 失重率
将布样在处理前后在105℃下烘干1小时，再放入干燥器中冷却30分钟后称重，并按
公式计算失重率。
失重率=（W0-W1）/W0×100%
W0=织物初始重量 W1=织物处理后重量
1.3.5 弹性回复率
将布样剪成5cm×36cm布条，两端各空3cm，在间距30处画线作记号，原长30cm为A，将布条在0与30cm处压针铗，记号线对准外排针。将两弹簧称钩在两端，平拉弹簧称使指针稳定在2kg处保15s，间隔15s再拉至指针稳定在2kg处，又持15s，取下布条立即测布样长为B，30min后测布长为C。再用公式进行计算。
弹性回复率=（B-C）/（B-A）×100%
A=布样原始长度 B=布样拉伸后长度 C=试样复位后长度
1．4 传统工艺实验
1.4.1 传统工艺流程：
工艺条件、流程：酸性条件PH＝4.8～5.5，60℃水浴处理45min
1.4.1 传统工艺结果
用上述工艺处理的布样，测试结果见表1。
表1 常规工艺实验结果
测试 项目 | 失重率 ％ | 毛效cm/30min | 色差 |
处理后织物 | 2．37 | 0 | 0．89 |
从表1可以看出，因为传统工艺中，彩棉只是经过在酸性条件下热水处理，所以并不能改善润湿性，而且除杂效果也不好，只是起到了使彩棉更加光亮的作用。因此我们可以重新寻找一个生态整理的方案，提高彩棉的服用性能，并保证彩棉的色泽。
1．5 酶处理工艺实验
目前棉织物生态整理所用的生物酶主要有α-淀粉酶、果胶酶、精练生物酶、纤维素酶等，用这些酶处理彩棉/氨纶弹性织物是很好的方法。但由于酶具有专一性，单独使用这些生物酶处理最终效果不好，我们通过使用各种酶分别与两种纤柔酶组合处理彩棉织物，对比性能测试结果，选择出一组处理效果较好的酶，再通过正交实验优选出最佳工艺。
1.5.1 各种酶处理彩棉/氨纶织物的工艺
按照常规工艺，分别用精练生物酶，淀粉酶加果胶酶，用净棉酶处理，对比这几种酶的处理较果。现把不同的酶处理过的织物再分别用酸性纤维素酶、纤柔酶处理，对比处理较果。
1.5.1.1不同酶处理的常规工艺：
工艺流程：热水润湿→酶处理→热水洗→冷水洗→晾干
A: 生物酶BTM处理条件: 生物酶： 8g/l
PH值： 7.5
温度： 60℃
时间： 50 min
浴比： 1：20
B: 纤柔酶处理条件: 纤柔酶： 2%
PH值： 4.5-5.5
温度： 50℃
时间： 40min
浴比： 1：20
C:淀粉酶处理条件: 淀粉酶： 3g/l
PH值： 5.5
温度： 65℃
时间： 30min
浴比： 1：20
D果胶酶处理条件: 果胶酶： 3g/l
PH值： 7
温度： 65 ℃
时间： 40min
浴比： 1：20
E酸性纤维素酶的处理条件: 酸性纤维素酶： 2g/l
PH值： 4-4.5
温度： 50℃
时间： 40min
浴比： 1：20
F净棉酶的处理条件: 净棉酶： 3g/l
温度： 90 ℃
时间： 50min
浴比： 1：10
（注：以上工艺条件都加渗透剂JFC：3g/l）
1.5.1.2 分别用精练生物酶处理，淀粉酶、果胶酶, 用净棉酶处理后结果彩棉含有蜡质和果胶质，因此彩棉拒水性很强，未经处理的彩棉毛效为0，按照上述不同酶的常规工艺条件下处理，测试出的毛效和色差数据如表2：
表2，不同酶处理后的织物性能
酶 | 毛效CM | 色差 |
生物酶BTM | 0.5 | 1.04 |
淀粉酶、果胶酶 | 0.8 | 1.27 |
净棉酶 | 0.8 | 2.65 |
从表2可以看出，用生物酶BTM，淀粉酶、果胶酶处理后的织物色差变化比净棉酶处理的要小，而用各种酶单独处理后的毛较都不理想。影响毛效的主要因素有纤维性能、亲水性能、纱线及织物的几何结构特征，单独使用这些酶处理不理想，这是因为棉纤维初生层结构中，果胶质位于蜡质和类脂物的下面，这些物质妨碍了果胶酶对果胶质的可及性，由于果胶酶对蜡质并无分解作用，使得最终的毛效不佳。
1.5.1.3 再加用酸性纤维素酶、纤柔酶处理后的效果
由于单独使用以上生物酶处理，毛效远达不到要求，所以又加用酸性纤维素酶、纤柔酶处理，测试出的毛效和色差数据如表3，
表3，加纤维素酶处理后织物性能
酶 | 毛效CM | 色差 | |
生物酶BTM | 酸性纤维素酶 | 0．8 | 1．53 |
纤柔酶 | 0．6 | 1．55 | |
淀粉酶、果胶酶 | 酸性纤维素酶 | 2．0 | 1．75 |
纤柔酶 | 2．4 | 1．73 | |
净棉酶 | 酸性纤维素酶 | 2．4 | 3．17 |
纤柔酶 | 1．5 | 3．13 |
从表3可以看出，加用纤柔酶可以较大的提高织物的毛效，那是由于，纤维素酶不仅能去除织物表面的绒毛，使柔软性变好，纤维素酶还能使纤维素分子的水解，使棉纤维表面的结构松动，形成了较大的空隙，棉籽壳等杂质通过微小的纤维附着在织物上，随着纤维素对这些细小纤维的水解，使得织物上的棉籽壳有所松动或部分脱落，也会使织物的吸水性增加。用各种酶的一般工艺处方处理，得出用淀粉酶、果胶酶加纤柔软酶处理效果比较好，毛效最大，色差比较小，但毛效还达不到要求，所以需要对工艺进行优化。
1.5.2 酶处理工艺的优化
选出以上方案中常规工艺处理效果效好的淀粉酶、果胶酶、纤柔酶，用正交实验的方法讨论分析温度、时间、酶用量、PH对色差、毛效弹性回复率、失重率的影响，找出酶处理彩棉/氨纶弹性织物的最佳工艺。
1.5.2.1淀粉酶工艺条件的确定
淀粉酶采用正交设计法L9（34）的实验结果见表4。从表4中的数据可以看出正交数据中的各种工艺条件对织物的弹性回复率影响不大，但对色差影响较大。对各项性能进行极差分析，可以看出对布样色差影响因素的主次顺序为温度、时间、酶用量、PH，同理得出对失重率的影响因素的主次顺序为温度、酶用量、PH、时间，弹性回复率最大的影响因素是温度，它各因素影响不大。综合各性能的影响因素的顺序，可知温度对色差、失重率、弹性回复率的影响最大。
综合考虑以上因素，最佳工艺条件的选择：淀粉酶为1g/l，温度为30℃，PH值为6.5，时间为30min。
1.5.2.2 果胶酶工艺条件的确定
再用果胶酶采用正交设计法L9（34）的实验结果见表5。从四表中的数据可以看出正交数据中的各种工艺条件对织物的弹性回复率影响不大，但对毛效影响较大，可知毛效是主要因子。对各项性能进行极差分析，可以看出对布样色差影响因素的主次顺序为时间、PH、酶用量、温度，同理得出对毛效的影响因素的主次顺序为PH、温度、酶用量、时间，弹性回复率的影响因素的主次顺序为酶用量影响最大，其它因素影响一样。综合各性能的影响因素的顺序其中时间对色差的影响最大，PH对毛效的影响最大，酶用量对弹性回复率的影响最大。
综合考虑以上因素，最佳工艺条件的选择：果胶酶为2%，温度为55℃，PH值为8，时间为80min。
2.5.2.3 纤柔酶工艺条件的确定
用纤柔酶进行正交实验优化处理，实验结果见表6。
从表6中的数据可以看出正交数据中的各种工艺条件对织物的影响不大，但对毛效、失重率影响较大。现对各项性能进行极差分析，可以看出对布样色差影响因素的主次顺序为时间、温度、PH、酶用量，同理得出对毛效的影响因素的主次顺序为酶用量、时间、温度、PH，失重率的影响因素的主次顺序为时间、PH、温度、酶用量。酶用量选用Ⅲ水平，织物的毛效最好，失重率最大，色差最小，为了使毛效最佳、失重率较大，色差较小，温度选用Ⅲ水平，PH选用Ⅰ水平，时间选用Ⅲ水平。综合考虑以上因素，最佳工艺条件的选择：纤柔酶为3g/l，温度为65℃，PH值为4.5，时间为60min。
2． 结果与讨论
2．1 生物酶处理工艺结果
通过用生物酶BTM、淀粉酶、果胶酶，用净棉酶、酸性纤维素酶、纤柔酶的常规工艺处理后，得出淀粉酶加果胶酶加纤柔酶处理效果最好。淀粉酶、果胶酶再加纤柔酶的正交实验对比色差、毛较、失重率、弹性回复率等性能测试，优选出了本实验的最优方案。
生物酶处理的最佳工艺为：
工艺流程：热水润湿→酶处理→热水洗→冷水洗→晾干
淀粉酶 用量 1g/L
温度 30℃
PH值 6.5
时间 30min
果胶酶 用量 2 %
温度 55℃
PH值 8
时间 80min
纤柔酶 用量 3g/L
温度 65℃
PH值 4.5
时间 60min
（以上工艺条件都加渗透剂JFC：3g/L）
2.2 酶处理工艺讨论
常规工艺与优化工艺处理后的性能测试结果见表7：
表7. 常规工艺与优化工艺性能测试结果对比
工艺 | 色差 | 毛效CM | 失重率% | 弹性回复率% |
常规工艺 | 0．89 | 0 | 2．37 | 87 |
优化工艺 | 1．65 | 11 | 5．83 | 87 |
从表7可以看出，常规工艺处理的毛效几乎是0cm，失重率也只有2.37%，而优化过的工艺毛效达到了11cm，失重率达到5.83%。毛效是衡量织物润湿性的重要指标，毛效高，说明传递液态水的能力强，杂质去除比较干净。适当的失重率也说明织物的去杂效果较好，所以优化过的工艺处理比常规工艺处理的去杂效果好，可以有效的提高织物的吸水性。常规工艺由于只是经过经过简单的酸处理，所以对色差、弹性回复率的影响并不大。而优化过的工艺，由于去杂效果比较好，彩色棉纤维表面被剥除后，分布在胞腔附近的色素向表面迁移，使颜色清晰鲜，所以色差比较大。 从优化处理前后的性能对比分析发现，用优化工艺处理的织物毛效明显变好，并能有效去除布面杂质，色素稳定性也较好，且不损伤织物弹性。
结 论
1．用精练生物酶，淀粉酶、果胶酶，净棉酶在处理后，色差大小顺序依次为：净棉酶＞精练生物酶＞淀粉酶、果胶酶
2．单独使用淀粉酶、果胶酶，生物酶、净棉酶处理，毛效远不到规定要求，加用纤维素酶处理后，毛效可以显著提高。
3．用淀粉酶、果胶酶、纤柔酶处理彩色棉织物，不仅对织物色泽影响力小，而且能有效去除布面杂质，提高毛效，且不损伤织物的弹力，对弹力彩棉是一种有效的整理方法。
4．用各种酶的常规工艺处理后，得出淀粉酶加果胶酶加纤柔酶处理效果最好，再通过正交实验法对天然彩色棉织物进行处理，得出处理的最佳工艺条件为：淀粉酶为1g/l，温度为30℃，PH值为6.5，时间为30min。果胶酶为2%，温度为55℃，PH值为8，时间为80min。纤柔酶为3g/l，温度为65℃，PH值为4.5，时间为60min。
5．用生物酶工艺处理比用传统工艺处理效果好，可以有效的除去纤维上的各种杂质，处理后毛效明显提高，达到了11CM，而且色素稳定性好，对织物的弹性损伤也小，对彩棉弹性织物是一种有效整理法。
