濕紡亞麻紗的生化聯(lián)合處理工藝

張 毅， 徐亞軍， 郁崇文

(1. 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 浙江 紹興 312000； 2. 江蘇省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院， 江蘇 南京 210007；3. 東華大學(xué) 紡織學(xué)院， 上海 201620)

濕紡亞麻紗的生化聯(lián)合處理工藝

張 毅1， 徐亞軍2， 郁崇文3

(1. 浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 浙江 紹興 312000； 2. 江蘇省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院， 江蘇 南京 210007；3. 東華大學(xué) 紡織學(xué)院， 上海 201620)

為解決濕紡亞麻紗條干均勻度差，成紗粗硬，織造易斷頭等問(wèn)題，探討了一種濕紡紗的生化聯(lián)合處理工藝，即先通過(guò)NaOH/尿素溶液改性，再經(jīng)漆酶/酸性木聚糖酶復(fù)合處理工序，研究其對(duì)亞麻紗線性能的影響。結(jié)果表明，在NaOH/尿素溶液改性中，最優(yōu)工藝參數(shù)即NaOH用量為6.5%(o.w.f)，復(fù)合酶處理中漆酶用量為4.0%(o.w.f)，酸性木聚糖酶用量4.5%(o.w.f)，處理溫度50 ℃，處理時(shí)間90 min下，處理后的亞麻紗較原紗條干CV值提升41%，毛效提升134%，斷裂伸長(zhǎng)率提升95.8%。改善了亞麻紗的物理機(jī)械性能，為亞麻紗的織造工序創(chuàng)造一定的條件。

亞麻紗； 漆酶； 酸性木聚糖酶； 生化聯(lián)合處理

Abstract The flax yarn spun with wet spinning process is poor in evenness, high in stiffness, and easy to be broken during weaving. In order to solve the problems, a biochemistry treatment process was used to discuss the influence on the properties of flax yarns. The yarns were first modified with NaOH/urea solution, and then treated withd laccase/ acid xylanase compound enzyme. The results indicate the optimum technology parameters as followed. The dosage of NaOH is 6.5%(o.w.f) in the modification of NaOH/urea solution, the dosage of compound enzyme are separate laccase 4.0%(o.w.f) and acid xylanase 4.5%(o.w.f) in compound enzyme process, the treatment temperature is 50 ℃, and the time is 90 min. Under this biochemical treatment process, the yarn evenness CV increases 41%, capillary effect increases 134%, and the elongation at break increases 95.8%.The physical and mechanical properties are improved significantly. It can create a certain condition for the weaving of flax yarns.

Keywords flax yarn; laccase; acid xylanase; biochemical treatment

亞麻織物具有吸濕透氣性佳，穿著舒適涼爽,挺括自然等風(fēng)格，愈來(lái)愈受到消費(fèi)者親昧[1-2]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)麻紡廠大多采用濕紡成紗方式，一般可紡24～36 Nm[3-4]，不僅成紗支數(shù)低，紗線剛度大，且毛羽較多，條干均勻度差；使其在絡(luò)筒和織造過(guò)程中易出現(xiàn)斷頭和布面破洞等質(zhì)量問(wèn)題[5-6]，嚴(yán)重制約了亞麻紗線的應(yīng)用范圍。對(duì)亞麻紗線進(jìn)行一定的工藝處理，以達(dá)到更好地去除膠質(zhì)、降低剛度、提高條干均勻度的目的，是近年來(lái)亞麻紗線的研究方向[7]。

本文采用生化聯(lián)合的方式處理濕紡亞麻紗，即先經(jīng)NaOH/尿素溶液改性處理，再經(jīng)漆酶/酸性木聚糖酶復(fù)合處理，研究了堿改性處理時(shí)NaOH用量、漆酶用量、酸性木聚糖酶用量、處理溫度、處理時(shí)間對(duì)亞麻紗性能的影響，對(duì)影響因子設(shè)計(jì)優(yōu)化試驗(yàn)，并擬定出最優(yōu)的生化聯(lián)合處理工藝方案。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

濕紡亞麻紗，36 Nm。

化學(xué)試劑：氫氧化鈉(NaOH)、濃硫酸(H2SO4)、尿素(CO(NH2)2)、滲透劑JFC，以上試劑均為化學(xué)純。

生物酶制劑：漆酶，諾維信(中國(guó))有限公司提供；酸性木聚糖酶，寧夏和氏璧生物技術(shù)有限公司提供。2種酶制劑適用pH值為4.0～5.5，溫度為50～60 ℃。

1.2 試驗(yàn)儀器

YG061型電子單紗強(qiáng)力試驗(yàn)儀，萊州市電子儀器有限公司；YG871毛細(xì)管效應(yīng)測(cè)試儀，南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；WSB2數(shù)字白度計(jì)，上海昕瑞儀器儀表有限公司。

1.3 生化聯(lián)合處理工藝

生化聯(lián)合處理工藝流程為：濕紡亞麻紗→NaOH/尿素溶液改性→酸洗→水洗→漆酶/酸性木聚糖酶復(fù)合處理→沸水失活→水洗→烘干。

NaOH/尿素溶液改性工藝條件為：NaOH用量4.5%～8.5%(o.w.f)，CO(NH2)2用量3.5%(o.w.f)，滲透劑JFC用量2%(o.w.f)，溫度90 ℃，時(shí)間50 min，浴比1∶10。

酸洗工藝條件為：H2SO4質(zhì)量濃度0.8 g/L，室溫處理5 min，浴比1∶20。

漆酶/酸性木聚糖酶復(fù)合處理?xiàng)l件為：漆酶用量3.0%～5.0%(o.w.f)，酸性木聚糖酶用量2.5%～4.5%(o.w.f)，溫度50～60 ℃，時(shí)間90～180 min，pH值5.0。

1.4 性能測(cè)試

質(zhì)量損失率的計(jì)算方法見(jiàn)下式。

W=(1-M2/M1)×100%

式中M1、M2分別代表處理前后紗線的質(zhì)量。

按照GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定(CRE法)》測(cè)試斷裂強(qiáng)力，夾距500 mm，預(yù)加張力0.05 cN/dtex,拉伸速度500 mm/min。

按照FZ/T01071—2008《紡織品 毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》進(jìn)行毛效測(cè)試，將處理后的紗線剪成30 cm長(zhǎng)，在離底端1 cm處做標(biāo)記，用毛細(xì)管效應(yīng)測(cè)試儀測(cè)試30 min時(shí)的芯吸高度[8]。

按照GB/T 17644—2008《紡織纖維白度色度試驗(yàn)方法》進(jìn)行白度測(cè)試，同一紗線在不同部位測(cè)試4次，取平均值[9]。

2 結(jié)果與討論

2.1 NaOH用量單因子試驗(yàn)

由于堿對(duì)纖維素纖維具有一定的溶脹作用，能去除亞麻紗線中的部分膠質(zhì)，選擇1.3小節(jié)的工藝條件進(jìn)行單因子試驗(yàn)，表1示出該工藝條件處理后亞麻紗線的質(zhì)量損失率、斷裂強(qiáng)力、毛效、白度隨NaOH用量的變化情況。

表1 NaOH用量對(duì)亞麻紗線前處理效果的影響

表1表明，隨著NaOH用量的逐步增加，質(zhì)量損失率、毛效、白度均呈逐步上升趨勢(shì)，斷裂強(qiáng)力卻逐步下降。原因在于隨著NaOH用量的增加，亞麻紗線逐步溶脹，亞麻紗線中的部分膠質(zhì)被溶解去除，質(zhì)量損失率、毛效值增加，白度改善；同時(shí)溶脹使得亞麻紗線中纖維間的抱合力下降，纖維斷裂強(qiáng)力逐步下降。當(dāng)NaOH用量大于6.5%時(shí)，質(zhì)量損失率、毛效和白度增加趨緩，此時(shí)由于亞麻纖維內(nèi)部的聚合度急劇下降導(dǎo)致亞麻紗線的斷裂強(qiáng)力損傷嚴(yán)重。因此，選擇NaOH用量為6.5%(o.w.f)。

2.2 漆酶/酸性木聚糖酶復(fù)合處理優(yōu)化設(shè)計(jì)

選取1.3小節(jié)的工藝條件(NaOH用量6.5%)處理亞麻紗線，以漆酶用量(A)、酸性木聚糖酶用量(B)、處理溫度(C)、處理時(shí)間(D)為四因子，設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)[10]，以質(zhì)量損失率、斷裂強(qiáng)力、毛效、白度作為評(píng)定指標(biāo)，相應(yīng)的因子水平表見(jiàn)表2。表3為正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表與結(jié)果分析。對(duì)表3的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表4～7。

表2 因子水平表

表3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表與結(jié)果分析

表4 質(zhì)量損失率的方差分析表

表5 斷裂強(qiáng)力的方差分析表

表6 毛效的方差分析表

表7 白度的方差分析表

方差分析表明：漆酶用量、酸性木聚糖酶用量對(duì)4個(gè)評(píng)定指標(biāo)均為顯著，處理時(shí)間均不顯著，處理溫度只對(duì)毛效指標(biāo)顯著。

由表3可知，對(duì)質(zhì)量損失率、斷裂強(qiáng)力、毛效影響程度主次為A>B>C>D，對(duì)于白度則為A>B>D>C；從各評(píng)定指標(biāo)的K值分析最佳處理效果：質(zhì)量損失率為A3B3C1D1，斷裂強(qiáng)力為A1B1C2D1，毛效為A3B3C1D3，白度為A3B3C3D1。

斷裂強(qiáng)力的K值在A3時(shí)最低，僅為440，強(qiáng)力損傷大，對(duì)后續(xù)織造工序不利，故選擇A2，B3時(shí)斷裂強(qiáng)力為508，同時(shí)對(duì)質(zhì)量損失率、毛效、白度均為最佳，故選擇B3；C對(duì)于毛效顯著，且C1時(shí)毛效最佳，故選擇C1，D對(duì)4個(gè)評(píng)定指標(biāo)均不顯著，考慮能耗和效率，選擇D1。綜合分析評(píng)定，最優(yōu)方案選為A2B3C1D1。對(duì)該方案進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 驗(yàn)證試驗(yàn)

驗(yàn)證試驗(yàn)確認(rèn)了A2B3C1D1為最優(yōu)處理方案，即漆酶用量為4.0%(o.w.f)，酸性木聚糖酶用量為4.5%(o.w.f)，處理溫度為50 ℃，處理時(shí)間為90 min。

2.3 性能對(duì)比

將上述最優(yōu)方案處理的亞麻紗線與未經(jīng)任何處理的濕紡亞麻原紗進(jìn)行性能對(duì)比，結(jié)果如表9所示。

表9 生化聯(lián)合處理與未處理亞麻紗線的性能對(duì)比

表9表明，生化聯(lián)合工藝處理后亞麻紗線在斷裂伸長(zhǎng)率、毛效和條干CV值方面均有改善，其中條干CV值提升41%，毛效提升134%，斷裂伸長(zhǎng)率提升95.8%，此外白度亦有提升。

3 結(jié) 語(yǔ)

1)濕紡亞麻紗生化聯(lián)合處理方案的具體工藝流程為：濕紡亞麻紗→NaOH/尿素溶液改性→酸洗→水洗→漆酶/酸性木聚糖酶復(fù)合處理→沸水失活→水洗→烘干。

2)在NaOH、CO(NH2)2、滲透劑JFC作用下，對(duì)亞麻紗線中的膠質(zhì)具有一定的溶脹作用，進(jìn)一步提升了白度。

3)漆酶/酸性木聚糖酶復(fù)合處理可改善亞麻紗的條干CV值、毛效、斷裂伸長(zhǎng)率等性能。

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Biochemical treatment on wet spinning flax yarn

ZHANG Yi1, XU Yajun2, YU Chongwen3

(1.ZhejiangIndustryPolytechnicCollege,Shaoxing,Zhejiang312000,China;2.JiangsuTextilesQualityServicesInspectionTestingInstitute,Nanjing,Jiangsu210007,China;3.CollegeofTextiles,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China)

10.13475/j.fzxb.20141203404

2014-12-20

2015-07-21

張毅(1985—),男,講師,碩士。主要從事麻類纖維脫膠與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作。E-mail:zhangyi851009@sina.com。

TS 102.221

A