纺织技术库

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。