吸濕排汗針織面料的纖維素酶柔軟整理

沈細周, 何麗清, 陳自義

( 廣東職業技術學院，廣東 佛山 528041)

使用吸濕快干針織面料可以改善貼身衣物的舒適性，原因是吸濕快干針織面料可調節貼身衣物與皮膚表面間的水分及濕度之間的關系(衣服內微氣候)、衣物和皮膚接觸時的壓力或接觸感等。通過吸濕快干功能性纖維針織面料與其他針織面料干燥率的比較，發現無論在短時間或較長時間內，吸濕快干功能性纖維針織面料干燥率都明顯好于其他針織面料，它的干燥率差不多是棉的2倍，其強大的透氣性和良好的吸濕控制，使穿著者的皮膚保持干燥，減少體能消耗，使出汗不再成為一個擾人的問題[1-2]。以純棉紗為面紗、COOLCOOL滌綸低彈絲(涼爽纖維)為底紗制織的針織緯編添紗組織的織物面料，因為COOLCOOL纖維的溝槽結構一方面使得織物具有良好的吸濕和快干功能，穿著舒適，另一方面也加大了織物的整理難度。在實際生產中，整理后的吸濕快干織物的吸濕功能會喪失或降低。針對實踐中存在的問題，本文對以純棉紗為面紗、COOLCOOL滌綸低彈絲為底紗制織的針織緯編添紗組織的織物面料進行纖維素酶洗柔軟整理，研究了處理時間、處理浴pH值、處理溫度、纖維素酶用量等對試樣柔洗效果以及對織物的吸濕排汗性能的影響規律。

1 吸濕排汗織物的整理存在的問題

根據工廠實踐以及對吸濕排汗織物的吸濕機理理論研究，國內對于吸濕排汗織物的整理主要存在的問題如下：

(1)吸濕排汗滌綸主要是異形纖維，且大多數表面又有微細溝槽結構，同一線密度的纖維，其比表面積比常規圓形纖維大20%～50%，在前處理(煮練、漂白)過程中高溫的堿處理很容易破壞這種結構，從而影響織物的吸濕排汗性能。

(2)對織物進行柔軟整理時，很容易破壞吸濕排汗纖維的溝槽截面，影響織物的吸濕排汗性能。

(3)隨著人類環境保護和安全健康意識的不斷提高，紡織品印染加工對環境的污染及殘留在紡織服裝上的各種有害物質對人類健康的影響越來越引起世界各國的關注，吸濕排汗織物走的是“休閑、舒適”路線，當然要求對其織物的整理盡可能綠色環保。

2 COOLCOOL纖維的形態結構及性能

2.1 COOLCOOL纖維的形態結構

圖1為COOLCOOL纖維與普通滌綸的橫截面圖。 與普通滌綸相比，COOLCOOL纖維采用高異形度的四通道截面形狀(見圖1(a))，這種結構，有利于纖維形成具有極其蓬松的紗線結構，使織物能夠通過纖維上或纖維間的毛細通道，產生芯吸作用而快速吸水、輸水，然后擴散和揮發，以保持人體皮膚的干爽。 同時，這種纖維的比表面積比同線密度普通圓形截面纖維要大，能將織物表面的水分快速蒸發到周圍大氣中去，因此這種結構特點能使該纖維織物具有導濕快干的特性[4]。同時，由于聚酯纖維具有較高的濕屈服模量，即使在濕潤狀態時也不會像棉纖維那樣倒伏，所以始終能夠保持織物與皮膚間的微氣候狀態，達到提高舒適性、干爽性的目的。使用COOLCOOL纖維可以改善貼身衣物的舒適性，原因是可調節貼身衣物與皮膚表面間的水分及濕度之間的關系(衣服內微氣候)、衣物和皮膚接觸時的壓力或接觸感等，故該纖維制織的面料稱為“可呼吸面料”，該面料既具有棉制品的觸感，又具清爽感[5]。

(a) COOLCOOL纖維

(b) 普通滌綸纖維圖1 纖維的橫截面圖

2.2 COOLCOOL纖維與其它纖維的吸濕排汗性能對比

COOLCOOL纖維與一般纖維的吸濕排汗性能對比見圖2。

(a)織物芯吸高度圖

(b)織物水分擴散圖圖2 織物的吸濕排汗性能圖

由圖2可知，用COOLCOOL纖維制成的織物，其芯吸高度及水分擴散面積都比普通滌綸和錦綸高出許多，甚至比純棉織物的芯吸性能和水分擴散性能都好。以棉為面紗、COOLCOOL紗為底紗開發的針織面料迎合了針織布當今的“輕薄、休閑、舒適”發展方向，將頗有市場。

3 纖維素酶對COOLCOOL纖維/棉的柔軟整理機理

纖維素酶表面具有裂槽、凹坑、空洞或孔穴狀的活性部位(酶催化作用發生的部位，底物結合于該部位)。反應時，纖維素酶的活性部位首先和底物(即纖維素纖維)發生專一性結合，形成“絡合物”。所以纖維素酶分子應能夠非常接近纖維并吸附在纖維素纖維某些部位(通常首先吸附在纖維表面)，再發生配位絡合，形成中間絡合物。然后酶分子的活性部位發生專一性的催化，使纖維素分子水解。纖維素分子是由1,4-β葡萄糖甙鍵連接成的直鏈高分子化合物。纖維素酶對其有特殊的催化作用。纖維素酶既能從一端水解纖維素聚合物，又能將長纖維素聚合物切割成小分子。棉纖維的初生壁和次生壁纖維均可以水解產生纖維素弍糖和葡萄糖而溶解于纖維素酶水解溶液中。纖維素纖維是由結晶區和非結晶區組成，水分子易于進入非結晶區(無定型區)的纖維素內部而形成氫鍵，使纖維素充分膨化，纖維素酶容易通過細孔并吸附于纖維表面產生作用。結晶區的纖維素分子排列整齊，結構緊密，纖維素酶不易進入內部。纖維素酶處理時，僅是織物表面，特別是疏松部位的纖維素分子降解、水解和減量，將纖維素表面外露的微細纖維水解弱化，使之易于從纖維上剝落，使織物變得光滑整潔，紋路清晰，同時使得纖維表面張力下降，抗彎強力減弱，纖維之間的摩擦系數降低，纖維間無定型區增大，結構松弛，從而使織物具有蓬松、柔軟、吸濕性提高、抗起毛起球等優點[6-7]。

4 吸濕排汗面料的柔軟整理

4.1 試驗材料與儀器

(1)織物規格

面紗：14.6 tex(40 s/1)純棉紗。

底紗：83.3 dtex/72 f(75 D/72 f) COOLCOOL純滌低彈絲。

成品布幅寬1.48 m(機器規格：30英寸24G單面圓緯機)。平方米克重：185 g/ m2。

以上織物由佛山萬山針織有限公司生產。

(2)試驗藥品

滲透劑JFC、吸濕排汗整理劑QQ、親水性氨基硅油DM, pH值緩沖液(以上均為中山億思達公司提供)；

纖維素酶DL(德國易美爾集團香港國際有限公司提供)；

精練酶(中山億思達公司提供)；

活化劑CaCl2。

(3)試驗儀器

恒溫水浴箱(南通三思機電科技有限公司)；

YG071N全自動縮水率試驗機(寧波紡織儀器廠)；

掛鏈天平(南通三思機電科技有限公司)；

YG811織物懸垂性測試儀(寧波紡織儀器廠)；

Y802A型烘箱(寧波紡織儀器廠)；

YG(B)026D電子織物強力機(南通三思機電科技有限公司) 。

4.2 纖維素酶洗柔軟整理流程

退煮后的布樣→纖維素酶浸漬處理→凈洗→烘干后測試性能

4.3 性能測試

(1)芯吸高度：垂直放置的被測布樣，一端浸在液體中，由于芯吸效應液體沿試樣的縫隙上升或滲入，用量具測量規定時間內液體上升的高度 (芯吸高度)。芯吸高度表征織物的吸濕能力，本試驗用YG871型毛細管效應儀測試。

(2)懸垂系數：表征織物的柔軟性能。懸垂系數越小，表示織物柔軟性能越好，本實驗用YG811織物懸垂性測試儀測試[8]。

(3)強降率：整理前、后的織物強力之差與整理前的織物強力的百分比[37]。

(1)

式中：m1—退漿前織物的重量；

m2—退漿后織物的重量。

4.4 影響柔軟整理工藝的因素試驗

4.4.1 纖維素酶的用量對柔軟整理的影響

固定溫度50 ℃，時間40 min，pH值為5.0 ，CaCl2為1‰(owf)，JFC為1 g/L，浴比1 ∶20不變，纖維素酶用量對柔軟整理的影響見表1。

表1 纖維素酶的用量對柔軟整理的影響

由表1可知，隨著纖維素酶DL用量的增大，COOLCOOL纖維/棉針織布的懸垂系數變小，強降率也減小，芯吸高度變大。表明纖維酶的整理可以改善COOLCOOL纖維/棉的柔軟性。同時纖維素酶的加入可以提高COOLCOOL纖維/棉織物的吸濕排汗性能。所以以下的實驗選擇纖維素酶的用量為2%(owf)。

4.4.2 溫度對柔軟整理的影響

固定纖維素酶DL的用量2%(owf)，時間40 min，pH值為5.0, CaCl2為1 ‰(owf), JFC 1 g/L，浴比1 ∶20不變，考察溫度變化對柔軟整理的影響見表2。

表2 溫度對柔軟整理的影響

由表2可知，隨著整理溫度的升高，COOLCOOL纖維/棉針織布的懸垂系數變大后變小，但變化范圍很小；強降率和芯吸高度幾乎沒有什么變化。即說明溫度對柔軟整理的影響不太明顯，考慮到溫度對纖維素酶DL的酶活力的影響因素，采用的溫度以50 ℃為宜。

4.4.3 時間對柔軟整理的影響

固定纖維素酶DL的用量2%(owf)，溫度50 ℃, pH值5.0, CaCl2為1‰(owf)，JFC 1 g/L，浴比1 ∶20不變，時間變化對柔軟整理的影響見表3。

由表3可知，隨著整理時間的增大，COOLCOOL纖維/棉針織布的懸垂系數幾乎無變化，強降率增大的效果比較明顯，芯吸高度略有增加。考慮到強力的因素，整理時間以40 min為宜。

表3 整理時間對柔軟整理的影響

4.4.4 pH值對柔軟整理的影響

固定纖維素酶DL的用量2%(owf)，溫度50 ℃,時間40 min, CaCl21‰(owf)，JFC1 g/L，浴比1 ∶20不變，pH值變化對柔軟整理的影響見表4。

表4 pH值對柔軟整理的影響

由表4可知，隨著pH值的增大，COOLCOOL纖維/棉針織布的懸垂系數、強降率和芯吸高度幾乎沒有變化。即pH值對COOLCOOL纖維/棉針織布的柔軟整理幾乎無影響。考慮到pH值對纖維素酶DL的酶活力的影響因素，采用的pH值以5為宜。

綜合考慮，纖維素酶DL對COOLCOOL纖維/棉針織布的柔軟整理工藝的最佳工藝條件為：纖維素酶的用量2%(owf)；溫度50 ℃；時間40 min；pH值5; 浴比1 ∶20。

4.5 纖維素酶的柔軟整理與傳統柔軟整理效果比較

傳統的柔軟整理主要有化學法和機械加工法兩種。化學法是選用優良的化學整理助劑，經過浸軋、焙烘，對織物進行整理以滿足整理后的手感需要，這是目前通用的主要方法之一。機械加工法是通過特殊機械加工來滿足柔軟手感的目的，目前有許多印染企業采用化學與機械相結合的方法。分別用不同的柔軟整理工藝對COOLCOOL纖維/棉針織布進行柔軟整理，(因為許多文獻[9-10]表明普通氨基硅油處理會降低COOLCOOL纖維/棉針織布的吸濕排汗性能，所以沒有考慮普通氨基硅油處理試驗), 并測試其性能來比較它們的優缺點。試驗結果見表5。

表5 不同柔軟劑整理工藝效果的對比

由表5可知：用以上幾種整理劑整理后的織物的柔軟效果都較好，而且通過手感比較，織物的滑爽性、豐滿度、柔軟性都有較大程度的提高，但是在整理過程中加上氨基硅油或者吸濕排汗劑以后都會影響織物的吸濕性能。而纖維素酶DL對織物進行柔軟整理的效果最好，不僅可以改善織物的柔軟性能，而且也不會影響織物的吸濕排汗性能。

5 小結

(1)由于COOLCOOL紗的四通道溝槽結構，不能按照傳統的柔軟整理工藝把硅油附于織物的表面，否則硅油會堵塞纖維截面上的毛細管道和纖維表面溝槽，影響織物的吸濕導汗功能。

(2)纖維素酶用量對COOLCOOL纖維/棉針織布的柔軟整理效果影響較大，處理時間、處理溫度、處理浴pH值對COOLCOOL纖維/棉針織布的柔軟整理效果有一定的影響。通過纖維素酶的柔軟整理的試驗得出最佳優化工藝：纖維素酶的用量為2%(owf)；溫度50 ℃；時間40 min；pH值5；滲透劑JFC l g/L；浴比1 ∶20。

(3)纖維素酶對COOLCOOL纖維/棉針織布的柔軟整理與傳統柔軟整理效果相比，纖維素酶對織物進行柔軟整理的效果最好，不僅可以改善織物的柔軟性能，而且也不會影響織物的吸濕排汗性能, 且對環境污染較小, 是一種值得推薦的生態工藝。

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