生物酶和物理加工染整技術(shù)研究

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摘要：首先分析了生物酶的特點(diǎn)及其在加工染整中的應(yīng)用，其次概述了原液染色技術(shù)、電暈放電等物理技術(shù)在織物加工染整中的應(yīng)用原理與方法流程，旨在為相關(guān)工作的開展提供理論參考。

關(guān)鍵詞：生物酶；物理加工染整；技術(shù)研究

1生物酶加工染整技術(shù)

1.1生物酶的特征特點(diǎn)

無毒、專一、高效、作用條件溫和是生物酶最顯著的優(yōu)點(diǎn)。生物酶的無毒特性使其使用起來相對(duì)安全，不會(huì)對(duì)人體以及生態(tài)環(huán)境造成過大影響與危害。生物酶的專一性使其只作用于特定的基質(zhì)，不會(huì)對(duì)纖維產(chǎn)生過大影響，溫和性表明生物酶對(duì)加工設(shè)備材料的要求低，有利于節(jié)約能源與材料；經(jīng)過較長時(shí)間的發(fā)展與完善后，生物酶染整技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，并且在紡織印染工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)前在紡織領(lǐng)域常見的生物酶加工制造技術(shù)方法有：淀粉酶退漿、纖維素纖維織物的纖維素酶生物拋光、牛仔服的纖維素酶生物酶洗、真絲的蛋白酶脫膠等。其中，生物酶在紡織染整加工中應(yīng)用得最為廣泛，其在該領(lǐng)域的特點(diǎn)與在其他使用領(lǐng)域的特點(diǎn)有所不同。將生物酶應(yīng)用于紡織染整時(shí)，不僅需要考慮效率問題，還需要盡可能降低生物酶對(duì)紡織物纖維的損害。在紡織染整工業(yè)中，常應(yīng)用的有液體制劑以及顆粒狀兩大類型的生物酶，粉狀的酶制劑由于易形成粉塵危害，有損操作人員的身體健康，因而在染整工業(yè)中使用較少[1]。

1.2生物酶在紡織染整中的具體應(yīng)用

在染整過程中，生物酶用于織物前期加工處理和織物后期加工處理。在絲、棉等天然纖維的制作中，應(yīng)用生物酶能去除纖維上的雜質(zhì)，為后期制作奠定基礎(chǔ)。在后期加工處理中，生物酶能減少織物表面的細(xì)小絨毛與纖維含量，讓織物更加舒適、順滑、美觀、整潔。

1.2.1生物酶退漿在織物制造中，漿洗是一道基本工序，只有經(jīng)過漿洗，織物才符合繼續(xù)加工制造的要求。但是在印染過程中，漿料會(huì)阻礙織物的上色，因此為了保證織物能良好地上色，需要在漿洗后對(duì)織物進(jìn)行退漿處理。在傳統(tǒng)技術(shù)體系下，一般是先堿后酸。這一退漿方法雖有一定的科學(xué)性、可行性，但會(huì)對(duì)織物造成損傷。為盡可能地避免織物受損，選擇應(yīng)用生物酶退漿法，用生物催化水解的方式去除以淀粉為主要原料的漿料，達(dá)到退漿目的。相較于傳統(tǒng)的技術(shù)方法，酶具有很強(qiáng)的專一性，因而不會(huì)對(duì)織物造成很大損害[2]。

1.2.2生物酶精練在織物染整過程中，精練也是一道必不可少的工序。在開始印染織物前，首先要采用一定的技術(shù)方法去除織物中殘存的漿料、污物以及雜質(zhì)，提升織物的加工性能，以便織物能更好地上色與加工制作。以往，燒堿精練是最常用的技術(shù)方法。這一方法雖能取得相對(duì)理想的加工效果，但環(huán)保性差，在精練加工中會(huì)產(chǎn)生大量污水，增加了環(huán)境負(fù)擔(dān)，且容易損傷織物。因此，近年來生物酶精練方法逐步取代了燒堿精練法，應(yīng)用酶對(duì)織物進(jìn)行精練處理不僅更加綠色環(huán)保，而且安全性強(qiáng)，不會(huì)對(duì)織物造成過大損傷[3]。

1.2.3生物酶退漿、精練、漂白同浴加工近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的日益成熟，織物退漿、精練、漂白同浴加工模式開始實(shí)施起來，這一加工模式與加工技術(shù)的應(yīng)用有利于提高加工效率與質(zhì)量，減少能耗與污染，讓織物加工生產(chǎn)過程更加清潔環(huán)保。在織物退漿、精練以及漂白同浴加工過程中，生物酶發(fā)揮著重要作用。H2O2漂白需要在高溫下進(jìn)行，酶精練需要在低溫下進(jìn)行，溫度要求的不同導(dǎo)致一浴一步的加工很難進(jìn)行。在經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)探索后，提出同時(shí)使用果膠本科以及淀粉葡萄糖甘本科同浴對(duì)織物進(jìn)行退漿與精練處理，并在處理過程中加入適量的葡萄糖氧化酶，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為H2O2，用于后續(xù)的織物漂白[4]。

1.2.4生物酶洗整在完成織物的染色處理后，需要做進(jìn)一步的加工處理，在這一加工階段也常應(yīng)用生物酶。由于在染色過程中織物表面容易受到染料的刻蝕，織物的安全性、舒適度不高，需要使用纖維素酶對(duì)織物進(jìn)行處理。處理時(shí)借助水洗機(jī)等設(shè)施發(fā)揮生物酶的作用，讓織物上的絨毛以及染料浮色脫落，讓織物更加順滑、服帖，色彩清晰明亮，更加美觀耐看。

1.3纖維素酶用于牛仔布洗舊整理

纖維素酶被廣泛應(yīng)用于牛仔服酶洗。傳統(tǒng)的浮石被纖維素酶代替，利用纖維素酶剝蝕經(jīng)過靛藍(lán)染色的牛仔服表面的纖維，達(dá)到剝離染料與做舊的效果。生物酶除了在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了十分成熟的應(yīng)用外，還被用于織物清洗、織物返沾污處理等方面。在對(duì)靛藍(lán)沾污進(jìn)行酶洗時(shí)，織物的表面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)沾色現(xiàn)象。對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行深入研究后發(fā)現(xiàn)，返沾污問題產(chǎn)生的主要原因是靛藍(lán)染料與纖維素酶蛋白之間有較強(qiáng)的親和性。在加工過程中，纖維素酶會(huì)在織物表面發(fā)生吸附催化水解反應(yīng)，在反應(yīng)過程中，靛藍(lán)染料跟著吸附，最終出現(xiàn)返沾污問題。因此，需要運(yùn)用纖維素酶、純堿以及酸性蛋白酶等物質(zhì)共同處理。將織物先經(jīng)過纖維素酶處理，然后在30~60℃、pH=8~10的條件下使用0.01%~0.10%的純堿與酸性蛋白酶結(jié)合物對(duì)織物進(jìn)行處理，可有效改善織物色光對(duì)比度，獲得較好的處理效果[5]。

2物理加工染整技術(shù)

2.1原液染色技術(shù)

在傳統(tǒng)技術(shù)方法下，織物染色工藝一般是將織物制成后，再使用印染的方法對(duì)織物進(jìn)行染色處理。原液染色技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)不同，是在織物聚合加工過程中加入適量著色劑來完成染色，最后直接得到有色纖維。經(jīng)過長時(shí)間實(shí)踐與完善，這一技術(shù)方法已相對(duì)成熟并且被廣泛應(yīng)用于合成纖維加工制作。當(dāng)前在紡織領(lǐng)域常見的原液染色纖維有聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯等。相較于傳統(tǒng)的染色方法，原液染色技術(shù)效率更高、更便于操作與管控，染色效果更為理想且更加節(jié)能環(huán)保，十分適用于按標(biāo)準(zhǔn)色號(hào)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的織物。下面主要以原液染色技術(shù)處理軍用色織滌棉為例進(jìn)行簡要的分析論述。87式襯衣雖然比較普遍，但其具有易洗性差、抗皺性差、穿著悶熱等缺點(diǎn)，因此結(jié)合實(shí)際的穿著需求、軍服特點(diǎn)以及流行趨勢、審美要求等對(duì)軍服面料進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，發(fā)明了新型色織軍港綢面料。在新型色織軍港綢面料的生產(chǎn)制作過程中應(yīng)用原液染色技術(shù)代替了常規(guī)的染紗工藝，大大簡化了生產(chǎn)過程，提高了生產(chǎn)制作效率以及織物的質(zhì)量。在生產(chǎn)制作過程中，采用具有多異特性、多重復(fù)合變形加工的滌綸復(fù)合紗以及原液染色多異多重復(fù)合紗交叉排列作為經(jīng)紗，將滌棉短纖與異型滌綸長絲交叉纏復(fù)合加工形成緯紗，再使用特殊的紡織工藝設(shè)計(jì)方法與加工染整技術(shù)制得色織軍港綢面料。相較于傳統(tǒng)的面料，新型色織軍港綢面料的收縮率小、纖度細(xì)、手感更舒適柔順，具有良好的皮膚觸感和較好的抗皺性。在使用原液染色技術(shù)后，織物的耐摩擦性、耐洗牢度等都有了顯著提升，織物整體質(zhì)量大大提高，并且在生產(chǎn)過程中也很好地達(dá)到了環(huán)保要求。按照國家規(guī)定，污水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)色度是80，在應(yīng)用這一物理技術(shù)進(jìn)行加工制造后，由于不需要染色，廢水的色度較低，達(dá)到國家污水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2電暈放電技術(shù)

電暈放電是一項(xiàng)比較先進(jìn)、新型的染整加工技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是加工效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、節(jié)能環(huán)保并且有較高的處理均勻度，應(yīng)用這一技術(shù)進(jìn)行織物加工處理不會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生過大影響。就產(chǎn)品質(zhì)量來說，應(yīng)用電暈放電技術(shù)生產(chǎn)出來的織物不僅具有較高的內(nèi)在品質(zhì)，還具有良好的表面性能。如對(duì)羊毛織物使用電暈放電技術(shù)后，其更易上色，上色速度更快、均勻度更高、上色效果更理想。研究與實(shí)踐表明，經(jīng)過電暈處理后織物更易上色、色調(diào)均勻度更高的主要原因是：電暈處理能夠引起纖維表面物理化學(xué)變化，創(chuàng)造了比較良好的上色條件，因而在一定程度上提高了染料吸進(jìn)率，加快了上染速度。經(jīng)過電暈處理后，纖維表面氧含量提高，其他相關(guān)元素也發(fā)生明顯變化，使得羊毛對(duì)酸性染料的吸附性增強(qiáng)，色量得以提高。且經(jīng)過電暈處理后，纖維表面部分二硫鍵發(fā)生斷裂氧化反應(yīng)，使得羊毛鱗片與胱氨酸二硫鍵的密度大大降低，纖維表面上阻礙染料滲透的元素減少，染料得以快速擴(kuò)散，上染速率得以提高。除在羊毛織物的加工處理中有重要作用外，電暈放電技術(shù)在織物加工制造領(lǐng)域還有更廣泛、更重要的應(yīng)用。但無論是哪種用途，科學(xué)、合理地使用電暈放電技術(shù)都有利于提高織物染色效率與質(zhì)量，在保證得色量的同時(shí)降低染色溫度，減少對(duì)織物的損害。同時(shí)應(yīng)用這一技術(shù)也有利于降低對(duì)自然環(huán)境的污染與影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)。

3結(jié)語

生物酶與物理加工染整技術(shù)具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是適用于現(xiàn)代紡織工業(yè)的重要技術(shù)。在當(dāng)前背景下，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)生物酶與物理加工染整技術(shù)的研究優(yōu)化與推廣應(yīng)用，不斷提高紡織品加工制造質(zhì)量，推動(dòng)我國紡織業(yè)朝著綠色環(huán)保的方向發(fā)展。

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作者：王丹 趙茂祥 姜琳琳 單位：吉林師范大學(xué)