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棉织物生物酶前处理对涂料染色的影响

关键词: 前处理 生物酶 涂料染色 棉织物

曹争艳,郝龙云,蔡玉青,房宽峻
(青岛大学化学化学化工与环境学院山东青岛266071) 0 前言
棉织物传统烧碱前处理工艺,是利用烧碱和表面活性剂去除蜡质和果胶物质。生物酶具有其高度的专一性、高效性和温和性,对纤维损伤小,且由于其碱性较弱,能与氧漂同浴缩短前处理时间,减轻了对环境的污染,在一定程度上可代替高温强碱前处理。
涂料染色是近年来流行的一种染色技术,其工艺简单、配色容易,能耗低、污水少,但也存在某些缺点,如只能染深中、浅色织物,染色织物的湿摩擦牢度和耐洗牢度较差,因而限制其应用范围j随着涂料染色用黏合剂等助剂性能的改进,染色织物的色牢度和手感已有一定提高,且工艺简化,使涂料染色更加简单。
本课题采用淀粉酶和果胶酶的复合酶代替烧碱,对棉织物进行前处理,并探讨其对后道涂料染色效果的影响。
1 试验1.1材料与设备
织物29.5 tex X 29.5 tex 236根/10 cm×236根/10 cm纯棉机织坯布。
药品2000L中温淀粉酶,碱性果胶酶(康地恩生物公司);30%双氧水,硅酸钠,高氯酸,碘化钾,碘酸钾,氢氧化钠,醋酸(以上均为AR级);润湿渗透剂AEC-13,阳离子改性促染剂KZ-76(均为工业品);涂料红D-111,涂料黑D-501,涂料黄D-204(上海油墨泗联化工有限公司)。
设备LCK-800纺织品毛细效应测试仪,YG65N型电子织物强力实验仪,ADCT-60-C全自动测色色差计,X-Rite测色配色仪,染色摩擦色牢度仪,722型分光光度仪,电热恒温水浴锅,耐洗色牢度仪。
1.2试验步骤
1.2.1 生物酶前处理
(i)生物酶退煮漂一步法/(g/L)
酶用量 30
淀粉酶+果胶酶 1:1~1:5
pH值 5~10
时问/h 10~24
H202 10
Na2Si03 4
AEC-13 2
(2)生物酶退煮+漂白两步法/(g/L)
酶用量 30
淀粉酶+果胶酶 1:1~1:5
pH值 5~10
时间/h 10—24
@=================@###page###@=================@ AEC.13 2
(3)淀粉酶退浆+果胶酶精练+漂白三步法
①退浆工艺/(g/L)
淀粉酶用量 2~6
pH值 4—9
时间/h 2~10
AEC-13 2
②精练工艺/(g/L)
果胶酶用量 5—25
pH值 5—10
时间/h 2—12
AEC-13 2
1.2.2 碱前处理
处方/(g/L)
NaOH 20
H202 10
AEC-13 2
Na2Si03 7
工艺流程浸轧工作液(二浸二轧,轧余率80%)→保温保湿(常温,24 h)→85℃热水洗三次→冷水洗→烘干
1.2.3织物阳离子改性
工艺条件浸轧(KZ-76 20 g/L,pH值8~9,二浸二轧,带液率100%)→预烘(80 ℃ X 10 min)
1.2.4涂料轧染染色
浸轧涂料染液(涂料20g/L,黏合剂15g/L,二浸二轧,轧余率80%)→预烘(80℃X 10 min)→焙烘(140℃X 2 min)→固色
1.3测试
1.3.1 退浆率
采用高氯酸法测定退浆率。
(1)绘制标准工作曲线
精确称取淀粉(50±0.1)mg,置于50 mL烧杯中,加人20 mL 42%高氯酸水溶液,室温下搅拌约30 min,使淀粉完全溶解;然后滴2滴酚酞指示剂,加人6 g/L的NaOH至溶液呈淡红色,再加2 g/L醋酸至淡红色消失;移至50 mL容量瓶中,用蒸馏水冲洗烧杯2次,稀释至刻度。分别吸取0,1,3,6,9,12 mL该溶液于50 mL容量瓶,加入2 g/L醋酸24 mL,10%KI 0.5 mL,0.05 moL/LKIO3 2 mL,用蒸馏水稀释至刻度。在温度(25±1)℃、最大波长(620 nm)下,以空白溶液(不加淀粉)为参比,测得对应各淀粉浓度的吸光度,并以此为纵坐标,淀粉浓度为横坐标,绘制标准曲线。
(2)测退浆率
称取退浆前后干燥布样各2 g左右,剪成小块,置于100 mL烧杯中。加入约30 mL42%高氯酸溶液,室温放置30 min,并不断搅拌。加人60 mL蒸馏水,滴2滴酚酞指示剂,加入6 g/L的NaOH至淡红色,再加人2 g/L醋酸数滴使淡红色消失为止。过滤后将滤液移至250 mL容量瓶中,以蒸馏水稀释至刻度。显色稳定后立即进行比色,测定吸光度,参照标准曲线求出所测淀粉液浓度,以及织物上淀粉含量。按式(1)计算退浆率:
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1.3.2 毛效
采用快速毛效测试方法,用LCK-800纺织品毛绍效应测试仪测定液体爬升高度(室温,30 min)。
1.3.3 白度
按GB/T 8425--1987评定方法,在全自动测色色差计ADCT石0.C上测定。
1.3.4拉伸强力
按GB/T 3923.1—1997《纺织品织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》,在YG65N型电子织物强力实验仪上测试。
1.3.5 织物表观颜色深度K/S值
按GB/T 8424.1-2001《纺织品色牢度试验表面颜色的测定通则》测定。
1.3.6 色度
按GB/T 8424—1987《纺织品颜色和色差的测定方法》,在全自动色差计上测定。
1.3.7 摩擦牢度
按GB/T 3920--1997{纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》,在染色织物摩擦牢度测试仪上测定。
1.3.8皂洗牢度
按GB/T 3921.3一1997《纺织品色牢度试验耐洗色牢度:试验3》,在织物水洗牢度测试机上测定。
2 结果与讨论
2.1前处理工艺条件优化
润湿性和白度是影响织物后续加工的主要因素,因此,在采用单因素优化工艺条件时,将毛效和白度作为主要的测试指标。
2.1.1 淀粉酶与果胶酶质量比的影响
复合酶用量为30 g/L,pH值7,堆置温度55℃条件下,不同淀粉酶与果胶酶质量比(简称酶质量比)对棉织物毛效和白度的影响见图l和图2。

图1 酶质量比对毛效的影响 图2酶质量比对白度的影响
由图1知,随着果胶酶与淀粉酶质量比的增大,棉织物毛效逐渐增大,当酶质量比达4左右时,毛效达最大值。由图2知,随着酶质量比的增大,白度也逐渐提高,在其比值达3.5~4时达到最大。比较三种处理方法可见,三步法处理织物的毛效较好,而一步法处理后织物的白度更优。究其原因,三步法中退浆和煮练都是单独进行,因此对酶的影响都较小。一步法中因双氧水的存在,影Ⅱ向酶活力的发挥,导致毛效较低;而另一方面,正是由于双氧水存在时间较长,因此白度最好。综合考虑,确定三种方法果胶酶与淀粉酶的质量比为4:1,即淀粉酶的用量为6 g/L,果胶酶用量为24 g/L。
2.1.2 pH值的影响
淀粉酶用量6 g/L,果胶酶用量24g/L,堆置温度为55℃,处理时间24 h条件下,pH值对酶处理棉织物毛效和白度的影响,见图3和图4。
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图3 pH值对毛效的影响 图4 pH值对白度的影响
由于淀粉酶和果胶酶适用的pH值不同,因此需要寻找适合复合酶的酸碱条件。由图3和图4可知,随着pH值由酸性变为碱性,织物处理后的毛效和白度先增大后减小。在pH值为6~7时,其毛效达到最大值,说明复合酶适用pH值为6~7左右。因此,可确定在一步法和两步法中复合酶的适用pH值为6~7。由于在三步法中淀粉酶和果胶酶的适用pH值不同,因此分别进行试验,得出三步法中淀粉酶的适用pH值为6~7,果胶酶8—9。
2.1.3 时间的影响
在淀粉酶用量6 g/L,果胶酶用量为24g/L,pH值6~7,堆置温度55℃条件下,改变酶处理时间,试验结果见图5和图6。

图5时间对毛效的影响 图6时间对白度的影响
在三步法中,对退浆和精练时间进行了测试,得出三步法的最佳处理时间为:淀粉酶退浆5~6 h,果胶酶精练7~9 h。
由图5和图6可知,随着处理时间的延长,织物的毛效和白度增加;但超过15 h,毛效和白度增幅缓慢;16 h后,基本不再增加。从节约能源和处理效果考虑,确定一步法和两步法的处理时间为16 h。
2.1.4生物酶与常规碱处理效果比较
表1不同前处理方法织物效果比较

由表1知,织物生物酶处理与常规处理的退浆率、白度、毛效均相当,且强力保留率较高,对织物的损伤极小,因此,可用生物酶前处理代替常规的碱前处理。
2.2不同前处理方法对涂料染色效果的影响
2.2.1 不同前处理方法对K/S值的影响

图7不同前处理方法对涂料染色K/S值的影响由图7知,用四种不同方法前处理的织物染红、黄、黑三种颜色,其K/S值相当。对于红色,生物酶两步法和三步法处理织物的K/S值较常规处理织物高。在三种生物酶处理方法中,三步法处理织物的涂料染色效果稍优于一步法。
2.2.2 不同前处理工艺对涂料染色色度值的影响
表2不同前处理工艺对涂料染色后色度值的影响

@=================@###page###@=================@ 由表2可看出,常规碱处理后红色织物的饱和度要低于酶处理,但明度L和色调a、b相差不多。生物酶前处理织物轧染黄、黑色时,与常规处理织物染色效果相比,L、a、b、C相当。因此,采用生物酶前处理织物可达到后续涂料染色加工的要求。
2.2.3 不同前处理方法对涂料染色牢度的影响
表3不同前处理方法对涂料染色牢度的影响

注:色牢度试验选取了理论上牢度较差的黑色。
由表3可以看出,除了一步法处理织物的摩擦牢度比常规处理织物低0.5级外,两步法和三步法处理织物的色牢度均与常规处理织物相当。对于皂洗牢度,四种方法处理织物均无沾色,且变色牢度达4级。
3 结论
生物酶前处理织物的退浆率、白度和毛效与常规处理织物相当,且强力保留率较高,对织物的损伤极小;其涂料染色后的K/S值、色度值、摩擦牢度和皂洗牢度也均与常规处理织物的染色效果相当。因此,生物酶前处理可代替常规碱工艺对棉织物进行前处理,以进行后续涂料染色加工。
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