论文部分内容阅读
摘 要：本论文归纳总结了纤维素酶在织物后整理中的应用，着重介绍了纤维素酶作用原理;纤维素酶抛光处理后织物性能及外观的变化;纤维素酶在实际纺织生产中的重要工艺设计。
关键词：纤维素酶;纯棉织物;抛光;织物性能;织物外观;工艺设计
棉纤维属天然短纤维，其织物柔软且吸湿性佳，但织造后其表面会留下绒毛和微元纤，后期易起毛球，且若织物表面有棉结和毛羽，会影响到织物外观和手感，因此对纯棉织物进行后加工整理十分必要。
目前主要处理方法有两种：传统抛光碱法处理工艺，其具有纤维损伤大、耗能耗水多、废水处理难等问题;生物酶抛光整理工艺，其具有诸多优点，如：绿色环保、织物表面更光洁均匀、整理效果更持久、织物的悬垂性增强、手感更为爽滑等。由此对比显示出，生物酶抛光工艺逐渐成为生态纺织进程中的更优选择。
一、纤维素酶的抛光原理
与众多纤维素纤维相似，棉织物的表面有很多突出的微原纤，导致织物在受到外力和外界摩擦作用下很容易起毛起球从而影响织物表面的光洁度和手感。生物抛光则是一种利用纤维素酶改善纤维素纤维织物表面光洁度和柔软性的整理，利用纤维素酶水解织物表面的绒毛和微原纤，破坏其结构，从而使其在加工过程中受摩擦力作用下从织物表面脱落。
纤维素酶可以使织物表面的绒毛和微原纤水解，而对其中的纤维素纤维影响不大的原因，是因为在酶洗时纤维素酶首先接触织物或纱线表面的纤维、织物运转时发生较大位移的纱线交织处的纤维，以及突出在织物或纱线上的茸毛，之后才进入到纱线内部的纤维。即纤维素酶的分子在这些突出于织物或纱线表面的茸毛根部和纱线交织处的纤维根部扩散得最快，受酶的作用最强，这些部位在织物运动中的受力也最强，因而此处的纤维也最容易发生断裂。
生物酶抛光的实现，不仅需要纤维素酶对纤维素进行水解，一般还需要外加机械作用力。外加机械作用力一方面能促进酶分子与纤维的吸附和解吸的速度，另一方面也能使酶水解产生的产物尽快分散到液相中。因为机械搅动有助于被酶水解的茸毛从织物表面脱落，使织物表面变得光洁，这也是纤维素酶工业化应用中不可或缺的条件。此外，机械搅动还增加了酶分子与织物接触的频率，达到更为理想的效果。
二、纯棉织物抛光处理变化
1.外观形态变化
直观表现：毛羽、棉结被去除;棉针织物的结构变得清晰;染色织物的颜色更加鲜艳;织物颜色加深。
2.织物性能的变化
处理后织物外观形态产生变化的同时，织物的一些重要性能也会发生变化，如力学性能、抗起毛球性等。
2.1织物顶破强力
由于部分纤维被去除，纤维素酶会引起失重，因纤维失重和削弱会使纤维强力下降。
顶破强力的降低与减量率基本成正比关系，因此必须严格控制织物的失重率，也要注意在进行纤维素酶处理时，不要进行激烈的搅拌和摩擦，以免纤维强力下降的更多。
2.2抗起毛起球性能
因为棉针织物经过纤维素酶处理之后织物表面只残留有少量纤维，所以在受到摩擦时，起毛起球倾向会降低。这使得织物抗起毛起球性有所提高，提高了织物服用性能。
2.3表面粗糙度及耐磨性
纤维表面毛羽减少，织物表面粗糙度显著下降。但实验结果表明织物表面摩擦系数基本不变，纤维素酶处理棉织物并不会显著改变其耐磨性。
三、紡织生产重要工艺参数
主要影响抛光效果的五种因素，酶用量、处理温度、PH值、浴比和处理时间。通常用于纺织品染整加工的是酸性和中性纤维素酶。
此处使用一种酸性纤维素酶对18.4tex普梳纯棉双面针织布材料处理，并对实验结果进行分析，得到纤维素酶在纺织生产应用中的合理参数范围。
1.PH值
从图3中可以看到随着pH值升高，质量损失率逐渐增加，即处理效果逐步增强，pH值为4-5.5范围内，质量损失率达到最高;之后，质量损失率随pH值的升高逐渐下降。由此可见，pH值对酶的应用效果影响很大，酸性纤维素酶在pH值为4.5-5.5时，与底物匹配度最高，催化反应速度可达最大值。
2.处理温度
随着温度的升高，酶蛋白分子运动加快，增大了与纤维的结合机率，加快了反应速度，质量损失率逐步增加，作用效果增强;当处理温度超过60℃后，酶蛋白分子结构产生了变性，失活程度增加，此时随着温度升高，质量损失率逐步下降。温度为50-60℃范围内，质量损失率最高，因此纤维素酶的最适温度范围为50-60℃。
3.酶用量
当酶用量小于10%时，随着用量的增加，棉织物质量损失率逐渐上升;酶用量超过10%后，织物质量损失率逐渐趋于平衡。这是由于当酶用量达到10%时，水浴中的纤维素酶量达到了饱和状态，再增加用量并不能继续提高作用效果。
总体来说，在pH值为4.5—5.5，温度50—60℃时，酸性纤维素酶的作用效果较好;随着酶加量的增加，酸性纤维素酶作用效果逐渐上升，在用量达10%后，趋于饱和。
上述这些重要工艺参数在实际应用中都有一定的参考作用。
参考文献
[1]余圆圆，王强，范雪荣.纤维素酶在纤维素纤维织物整理中的应用[J].染整技术，2017，39（1）：1-5.
[2]刘磊，陆必泰.纤维素酶在棉织物生物抛光中的应用[J].武汉纺织大学学报，2011（6）：34-36.
[3]王美琴.纤维素酶酶洗工艺的探讨[J].丝绸，2003，40（10）：44—45.
[4]范雪荣.生物酶在棉针织物染整加工中的应用[J].针织工业，2008（5）：47-52.
[5]路代国，周荣荣，周志朋，张永金.酸性纤维素酶抛光效果的影响因素[J].印染，2013（13）：20-22.
关键词：纤维素酶;纯棉织物;抛光;织物性能;织物外观;工艺设计
棉纤维属天然短纤维，其织物柔软且吸湿性佳，但织造后其表面会留下绒毛和微元纤，后期易起毛球，且若织物表面有棉结和毛羽，会影响到织物外观和手感，因此对纯棉织物进行后加工整理十分必要。
目前主要处理方法有两种：传统抛光碱法处理工艺，其具有纤维损伤大、耗能耗水多、废水处理难等问题;生物酶抛光整理工艺，其具有诸多优点，如：绿色环保、织物表面更光洁均匀、整理效果更持久、织物的悬垂性增强、手感更为爽滑等。由此对比显示出，生物酶抛光工艺逐渐成为生态纺织进程中的更优选择。
一、纤维素酶的抛光原理
与众多纤维素纤维相似，棉织物的表面有很多突出的微原纤，导致织物在受到外力和外界摩擦作用下很容易起毛起球从而影响织物表面的光洁度和手感。生物抛光则是一种利用纤维素酶改善纤维素纤维织物表面光洁度和柔软性的整理，利用纤维素酶水解织物表面的绒毛和微原纤，破坏其结构，从而使其在加工过程中受摩擦力作用下从织物表面脱落。
纤维素酶可以使织物表面的绒毛和微原纤水解，而对其中的纤维素纤维影响不大的原因，是因为在酶洗时纤维素酶首先接触织物或纱线表面的纤维、织物运转时发生较大位移的纱线交织处的纤维，以及突出在织物或纱线上的茸毛，之后才进入到纱线内部的纤维。即纤维素酶的分子在这些突出于织物或纱线表面的茸毛根部和纱线交织处的纤维根部扩散得最快，受酶的作用最强，这些部位在织物运动中的受力也最强，因而此处的纤维也最容易发生断裂。
生物酶抛光的实现，不仅需要纤维素酶对纤维素进行水解，一般还需要外加机械作用力。外加机械作用力一方面能促进酶分子与纤维的吸附和解吸的速度，另一方面也能使酶水解产生的产物尽快分散到液相中。因为机械搅动有助于被酶水解的茸毛从织物表面脱落，使织物表面变得光洁，这也是纤维素酶工业化应用中不可或缺的条件。此外，机械搅动还增加了酶分子与织物接触的频率，达到更为理想的效果。
二、纯棉织物抛光处理变化
1.外观形态变化
直观表现：毛羽、棉结被去除;棉针织物的结构变得清晰;染色织物的颜色更加鲜艳;织物颜色加深。
2.织物性能的变化
处理后织物外观形态产生变化的同时，织物的一些重要性能也会发生变化，如力学性能、抗起毛球性等。
2.1织物顶破强力
由于部分纤维被去除，纤维素酶会引起失重，因纤维失重和削弱会使纤维强力下降。
顶破强力的降低与减量率基本成正比关系，因此必须严格控制织物的失重率，也要注意在进行纤维素酶处理时，不要进行激烈的搅拌和摩擦，以免纤维强力下降的更多。
2.2抗起毛起球性能
因为棉针织物经过纤维素酶处理之后织物表面只残留有少量纤维，所以在受到摩擦时，起毛起球倾向会降低。这使得织物抗起毛起球性有所提高，提高了织物服用性能。
2.3表面粗糙度及耐磨性
纤维表面毛羽减少，织物表面粗糙度显著下降。但实验结果表明织物表面摩擦系数基本不变，纤维素酶处理棉织物并不会显著改变其耐磨性。
三、紡织生产重要工艺参数
主要影响抛光效果的五种因素，酶用量、处理温度、PH值、浴比和处理时间。通常用于纺织品染整加工的是酸性和中性纤维素酶。
此处使用一种酸性纤维素酶对18.4tex普梳纯棉双面针织布材料处理，并对实验结果进行分析，得到纤维素酶在纺织生产应用中的合理参数范围。
1.PH值
从图3中可以看到随着pH值升高，质量损失率逐渐增加，即处理效果逐步增强，pH值为4-5.5范围内，质量损失率达到最高;之后，质量损失率随pH值的升高逐渐下降。由此可见，pH值对酶的应用效果影响很大，酸性纤维素酶在pH值为4.5-5.5时，与底物匹配度最高，催化反应速度可达最大值。
2.处理温度
随着温度的升高，酶蛋白分子运动加快，增大了与纤维的结合机率，加快了反应速度，质量损失率逐步增加，作用效果增强;当处理温度超过60℃后，酶蛋白分子结构产生了变性，失活程度增加，此时随着温度升高，质量损失率逐步下降。温度为50-60℃范围内，质量损失率最高，因此纤维素酶的最适温度范围为50-60℃。
3.酶用量
当酶用量小于10%时，随着用量的增加，棉织物质量损失率逐渐上升;酶用量超过10%后，织物质量损失率逐渐趋于平衡。这是由于当酶用量达到10%时，水浴中的纤维素酶量达到了饱和状态，再增加用量并不能继续提高作用效果。
总体来说，在pH值为4.5—5.5，温度50—60℃时，酸性纤维素酶的作用效果较好;随着酶加量的增加，酸性纤维素酶作用效果逐渐上升，在用量达10%后，趋于饱和。
上述这些重要工艺参数在实际应用中都有一定的参考作用。
参考文献
[1]余圆圆，王强，范雪荣.纤维素酶在纤维素纤维织物整理中的应用[J].染整技术，2017，39（1）：1-5.
[2]刘磊，陆必泰.纤维素酶在棉织物生物抛光中的应用[J].武汉纺织大学学报，2011（6）：34-36.
[3]王美琴.纤维素酶酶洗工艺的探讨[J].丝绸，2003，40（10）：44—45.
[4]范雪荣.生物酶在棉针织物染整加工中的应用[J].针织工业，2008（5）：47-52.
[5]路代国，周荣荣，周志朋，张永金.酸性纤维素酶抛光效果的影响因素[J].印染，2013（13）：20-22.