纖維素酶在織物后整理中的應(yīng)用

張馨月

摘 要：本論文歸納總結(jié)了纖維素酶在織物后整理中的應(yīng)用，著重介紹了纖維素酶作用原理;纖維素酶拋光處理后織物性能及外觀的變化;纖維素酶在實(shí)際紡織生產(chǎn)中的重要工藝設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：纖維素酶;純棉織物;拋光;織物性能;織物外觀;工藝設(shè)計(jì)

棉纖維屬天然短纖維，其織物柔軟且吸濕性佳，但織造后其表面會(huì)留下絨毛和微元纖，后期易起毛球，且若織物表面有棉結(jié)和毛羽，會(huì)影響到織物外觀和手感，因此對(duì)純棉織物進(jìn)行后加工整理十分必要。

目前主要處理方法有兩種：傳統(tǒng)拋光堿法處理工藝，其具有纖維損傷大、耗能耗水多、廢水處理難等問題;生物酶拋光整理工藝，其具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如：綠色環(huán)保、織物表面更光潔均勻、整理效果更持久、織物的懸垂性增強(qiáng)、手感更為爽滑等。由此對(duì)比顯示出，生物酶拋光工藝逐漸成為生態(tài)紡織進(jìn)程中的更優(yōu)選擇。

一、纖維素酶的拋光原理

與眾多纖維素纖維相似，棉織物的表面有很多突出的微原纖，導(dǎo)致織物在受到外力和外界摩擦作用下很容易起毛起球從而影響織物表面的光潔度和手感。生物拋光則是一種利用纖維素酶改善纖維素纖維織物表面光潔度和柔軟性的整理，利用纖維素酶水解織物表面的絨毛和微原纖，破壞其結(jié)構(gòu)，從而使其在加工過程中受摩擦力作用下從織物表面脫落。

纖維素酶可以使織物表面的絨毛和微原纖水解，而對(duì)其中的纖維素纖維影響不大的原因，是因?yàn)樵诿赶磿r(shí)纖維素酶首先接觸織物或紗線表面的纖維、織物運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生較大位移的紗線交織處的纖維，以及突出在織物或紗線上的茸毛，之后才進(jìn)入到紗線內(nèi)部的纖維。即纖維素酶的分子在這些突出于織物或紗線表面的茸毛根部和紗線交織處的纖維根部擴(kuò)散得最快，受酶的作用最強(qiáng)，這些部位在織物運(yùn)動(dòng)中的受力也最強(qiáng)，因而此處的纖維也最容易發(fā)生斷裂。

生物酶拋光的實(shí)現(xiàn)，不僅需要纖維素酶對(duì)纖維素進(jìn)行水解，一般還需要外加機(jī)械作用力。外加機(jī)械作用力一方面能促進(jìn)酶分子與纖維的吸附和解吸的速度，另一方面也能使酶水解產(chǎn)生的產(chǎn)物盡快分散到液相中。因?yàn)闄C(jī)械攪動(dòng)有助于被酶水解的茸毛從織物表面脫落，使織物表面變得光潔，這也是纖維素酶工業(yè)化應(yīng)用中不可或缺的條件。此外，機(jī)械攪動(dòng)還增加了酶分子與織物接觸的頻率，達(dá)到更為理想的效果。

二、純棉織物拋光處理變化

1.外觀形態(tài)變化

直觀表現(xiàn)：毛羽、棉結(jié)被去除;棉針織物的結(jié)構(gòu)變得清晰;染色織物的顏色更加鮮艷;織物顏色加深。

2.織物性能的變化

處理后織物外觀形態(tài)產(chǎn)生變化的同時(shí)，織物的一些重要性能也會(huì)發(fā)生變化，如力學(xué)性能、抗起毛球性等。

2.1織物頂破強(qiáng)力

由于部分纖維被去除，纖維素酶會(huì)引起失重，因纖維失重和削弱會(huì)使纖維強(qiáng)力下降。

頂破強(qiáng)力的降低與減量率基本成正比關(guān)系，因此必須嚴(yán)格控制織物的失重率，也要注意在進(jìn)行纖維素酶處理時(shí)，不要進(jìn)行激烈的攪拌和摩擦，以免纖維強(qiáng)力下降的更多。

2.2抗起毛起球性能

因?yàn)槊掎樋椢锝?jīng)過纖維素酶處理之后織物表面只殘留有少量纖維，所以在受到摩擦?xí)r，起毛起球傾向會(huì)降低。這使得織物抗起毛起球性有所提高，提高了織物服用性能。

2.3表面粗糙度及耐磨性

纖維表面毛羽減少，織物表面粗糙度顯著下降。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明織物表面摩擦系數(shù)基本不變，纖維素酶處理棉織物并不會(huì)顯著改變其耐磨性。

三、紡織生產(chǎn)重要工藝參數(shù)

主要影響拋光效果的五種因素，酶用量、處理溫度、PH值、浴比和處理時(shí)間。通常用于紡織品染整加工的是酸性和中性纖維素酶。

此處使用一種酸性纖維素酶對(duì)18.4tex普梳純棉雙面針織布材料處理，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得到纖維素酶在紡織生產(chǎn)應(yīng)用中的合理參數(shù)范圍。

1.PH值

從圖3中可以看到隨著pH值升高，質(zhì)量損失率逐漸增加，即處理效果逐步增強(qiáng)，pH值為4-5.5范圍內(nèi)，質(zhì)量損失率達(dá)到最高;之后，質(zhì)量損失率隨pH值的升高逐漸下降。由此可見，pH值對(duì)酶的應(yīng)用效果影響很大，酸性纖維素酶在pH值為4.5-5.5時(shí)，與底物匹配度最高，催化反應(yīng)速度可達(dá)最大值。

2.處理溫度

隨著溫度的升高，酶蛋白分子運(yùn)動(dòng)加快，增大了與纖維的結(jié)合機(jī)率，加快了反應(yīng)速度，質(zhì)量損失率逐步增加，作用效果增強(qiáng);當(dāng)處理溫度超過60℃后，酶蛋白分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了變性，失活程度增加，此時(shí)隨著溫度升高，質(zhì)量損失率逐步下降。溫度為50-60℃范圍內(nèi)，質(zhì)量損失率最高，因此纖維素酶的最適溫度范圍為50-60℃。

3.酶用量

當(dāng)酶用量小于10%時(shí)，隨著用量的增加，棉織物質(zhì)量損失率逐漸上升;酶用量超過10%后，織物質(zhì)量損失率逐漸趨于平衡。這是由于當(dāng)酶用量達(dá)到10%時(shí)，水浴中的纖維素酶量達(dá)到了飽和狀態(tài)，再增加用量并不能繼續(xù)提高作用效果。

總體來說，在pH值為4.5—5.5，溫度50—60℃時(shí)，酸性纖維素酶的作用效果較好;隨著酶加量的增加，酸性纖維素酶作用效果逐漸上升，在用量達(dá)10%后，趨于飽和。

上述這些重要工藝參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中都有一定的參考作用。

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