牛仔的臭氧預處理與復合酶退漿酶洗一步法加工技術（待續）

段亞平，姚繼明

（河北科技大學紡織服裝學院，河北石家莊 050018）

傳統牛仔服裝面料必須經過后續的水洗加工去除面料上的漿料，清除織物表面的絨毛，產生“仿舊”的外觀，改善手感和穿著的舒適性與美觀性。水洗過程主要包括退漿、纖維素酶洗、柔軟三道工序。目前，退漿和酶洗處理大多分兩步進行，傳統的兩步法需要消耗大量的水資源和化學物質，處理時間長，不僅對環境造成較大的污染，還會嚴重損傷織物。因此，國內外對退漿、酶洗一步法整理工藝的研究受到了廣泛關注[1]。如Maryan 等[2]使用淀粉酶、纖維素酶和漆酶在50～60 ℃、pH=5～7的條件下對牛仔織物進行一浴法處理，處理效果與兩步法相當。陳新琪[3]采用淀粉酶、纖維素酶和漆酶在80 ℃、pH=6 的條件下對牛仔織物進行一浴法處理，取得了預期的效果。李倩等[1]使用淀粉酶、纖維素酶和漆酶在25 ℃、pH=6 的條件下一浴法處理牛仔織物，整理效果接近傳統兩步法。臭氧是一種具有強氧化作用的氣體，能夠使有機染料氧化褪色，自身還原成氧氣，整個工藝過程環保無污染，且無二次污染[4]。本實驗采用臭氧預處理+淀粉酶和纖維素酶組成的復合酶一步法處理靛藍牛仔織物，通過正交實驗探究了不同處理條件對靛藍牛仔退漿率、耐摩擦色牢度、顏色、毛效、強力和柔軟性等性能的影響，并采用灰色聚類分析方法，找出綜合效果最佳的工藝條件，為工業生產提供指導。

1 實驗

1.1 材料和儀器

材料：靛藍牛仔織物規格：6 tex×10 tex×60根/10 cm×45 根/10 cm，織物組織3/1 右斜，特深藍（河北新大東紡織印染有限公司）。試劑：磷酸二氫鈉、高氯酸、醋酸、碘化鉀、碘酸鉀、氫氧化鈉、酚酞等均為分析純，復合酶（石家莊美施達生物化工有限公司）。

儀器：HJTI-100A 織物毛羽測試儀（河北科技大學），高效脫色臭氧冷風機（廣州市信宏洗衣機械有限公司），WSB-2 型數顯白度儀（上海平軒），PHS-25 pH計（上海雷磁），HZF-B5000型電子天平（福州華志科學儀器），XH-KG68型高溫染色機、小軋車（上海一派印染設備有限公司），烘干機（上海朗高紡織設備有限公司），Color-i5電腦測色配色儀（美國Datacolor公司），Y571-Ⅱ型色牢度摩擦儀，評定沾色用灰色樣卡（上海市紡織工業技術監督所），YG(B)026PC 電子織物強力機(大榮紡儀)，LLY-01 電子硬挺度儀，JH756紫外可見分光光度計（上海菁華科技有限公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 緩沖液配制

采用磷酸二氫鈉和氫氧化鈉配制pH=7、濃度1 mol/L的緩沖溶液備用。

1.2.2 臭氧預處理

將靛藍牛仔布裁剪成寬約6 cm,質量10.0 g的布樣。按實驗方案將牛仔布樣置于25 ℃、60%的臭氧下處理1～2 min。

1.2.3 退漿酶洗

按表1的實驗方案配制處理液。在每個染杯中放入4塊總計40.0 g布樣，控制浴比1∶10，處理液中加入總液量10%的緩沖液控制溶液的pH=7，在一定溫度下處理一定時間，排液，清水沖洗一次，晾干。

1.3 測試

1.3.1 K/S值

將處理后的試樣折疊4層（不透光），采用測色配色儀測定織物的K/S值，測定試樣4處不同位置，取平均值。

1.3.2 織物耐摩擦色牢度

參照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測定評級。

1.3.3 織物拉伸強力

參照GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》測定，測3次，取平均值。

1.3.4 織物毛效(吸濕性)

參照FZ/T 01071—2008《紡織品毛細效應試驗方法》測定，測定30 min試樣的液體芯吸高度(cm),測3次，取平均值。

1.3.5 退漿率

退漿率=（退漿前織物淀粉質量分數-退漿后織物淀粉質量分數）/退漿前織物淀粉質量分數×100%

1.3.6 抗彎長度

采用電子織物硬挺儀來測試面料的抗彎長度，抗彎長度值越小，表示織物越容易彎曲、手感柔軟。

1.3.7 白度

利用白度測試儀測試處理后牛仔布反面白度，每塊布測四個不同點，取平均值。

1.3.8 織物毛羽

利用絨毛測試儀沿織物縱向測定毛羽數量和平均毛長，測3次，求平均值。

2 結果與討論

2.1 不同處理條件對牛仔織物性能的影響

以A臭氧處理時間、B復合酶質量濃度、C酶洗溫度和D酶洗時間為影響因子，設計3水平正交實驗，測定織物各項性能，實驗方案見表1。

目前，織物退漿率常用檢測方法是質量法，通過退漿前后布的質量損失計算退去的漿料量，由于測定中失重的除淀粉外還有其他水溶性物質，準確度不高。采用高氯酸為淀粉溶解試劑，在醋酸的存在下使淀粉與碘顯色，用分光光度計在660 nm 波長處測定顯色后的吸光度，計算出紡織品中淀粉的質量分數[5]，此方法準確度較高。本實驗利用高氯酸法測得織物淀粉質量分數計算退漿率及處理前后織物的其他性能指標，結果如表2所示。其中0#號為未處理布樣，01#為經臭氧處理1 min 的布樣，02#為經臭氧處理2 min的布樣。

表1 正交實驗方案表

由表2可知，經臭氧整理后再經酶洗處理，織物強力有所降低；因為在酶洗處理過程中，纖維素酶對纖維本身產生水解（侵蝕）作用，使織物表面受到剝蝕，染料借助水洗設備的摩擦和揉搓作用脫落[6]，纖維強力下降導致織物強力降低。

經臭氧處理后，織物K/S值變小，這是由于臭氧是一種強氧化劑，可破壞染料的發色和助色基團，從而達到脫色效果。再經酶洗處理后，K/S值明顯增加，因為酶洗工藝使纖維素大分子鏈端水解成纖維素聚合物，纖維素在結構較薄弱的部位水解成水溶性小分子而溶于水中。這些微觀結構的變化使織物顏色變深[1]。臭氧酶洗處理后，牛仔反面白度值普遍下降，這是由于酶洗過程中脫落的靛藍與纖維素酶結合，返沾到沒有染色的緯紗[7]。

經臭氧處理后，織物毛效略有提高；再經酶洗處理后，織物毛效顯著提高，酶洗使織物表面漿料的去除更徹底，部分纖維素的降解也進一步提升了織物的吸濕性[1]。臭氧可使淀粉漿料氧化分解為極易溶于水的葡萄糖，因此，臭氧處理牛仔織物可達到退漿作用；再經復合酶洗后織物退漿率進一步提高。

經臭氧處理后，織物抗彎長度增加，這是由于臭氧將纖維素氧化為氧化纖維素，從而使織物的硬挺度增加[8]；再經酶洗后，織物抗彎長度減小，手感和柔軟性得到較大改善。纖維素纖維經酶洗整理后，無定形區部分水解，結晶區之間的空隙變大，同時，結晶區的部分水解使晶區尺寸變小。因而，在受到外力作用時，結晶區之間容易產生相對運動。纖維抗彎能力降低，剛度下降。

表2 處理前后牛仔織物性能指標

未退漿織物表面毛羽數量少，是因為毛羽被漿料覆蓋，未顯露在織物表面。延長臭氧處理時間，織物毛羽減少，臭氧可氧化漿料達到退漿效果，裸露在織物表面的毛羽隨臭氧機旋轉震蕩脫落。經酶洗處理后織物表面平均毛長和毛羽數量差異顯著。

處理后，織物耐干摩擦色牢度變化 0.5～1.0 級，耐濕摩擦色牢度變化0.5級，影響不顯著。

對表2中差異顯著的強力、退漿率、毛效、K/S值等實驗結果進行正交分析，得出各因素在不同水平下的均值和極差，如表3所示。

表3 織物各項指標的均值和極差

從表3中的均值看，當臭氧處理時間2 min、酶用量1 g/L、酶洗溫度60 ℃、酶洗時間30 min 時，經向強力最大。因為復合酶用量越多，酶解作用越強，織物強力下降越大。根據極差大小，各因素水平對經向強力的影響顯著次序為B＞A＞D＞C。

當臭氧處理時間1 min、酶用量1 g/L、酶洗溫度40 ℃、酶洗時間60 min 時，K/S值最小。臭氧氧化靛藍染料，使織物顏色深度變淺，獲得仿舊外觀。根據極差大小，各因素水平對K/S值的影響顯著次序為A＞B＞D＞C。

當臭氧處理時間1 min、酶用量1 g/L、酶洗溫度40 ℃、酶洗時間30 min 時，織物反面白度最大。織物上吸附的酶蛋白是造成靛藍返染的主要原因[9]，復合酶質量濃度較低時被迅速吸附到織物上，織物上吸附的酶蛋白質量分數隨酶質量濃度的升高而升高，在纖維素酶和底物達到最大吸附量后再增加酶用量，織物吸附的酶蛋白反而減少。較低的處理溫度和較短的時間均有利于減少織物背面的沾色。根據極差，各因素水平對白度值的影響顯著次序為B＞C＞D＞A。

當臭氧處理時間0 min、酶用量1 g/L、酶洗溫度60 ℃、酶洗時間30 min時，毛效最大，表明提高處理溫度有利于改善織物的吸濕性。根據極差大小，各因素水平對毛效的影響顯著次序為A＞B＞C＞D。

當臭氧處理時間2 min、酶用5 g/L、酶洗溫度60 ℃、酶洗時間60 min 時，退漿率最大。延長臭氧處理時間，織物表面漿料更多被氧化，退漿效果越好。根據極差大小，各因素水平對退漿率的影響顯著次序為A＞C＞B=D。

當臭氧處理時間1 min、酶用量1 g/L、酶洗溫度50 ℃、酶洗時間45 min時，抗彎長度最小，織物柔軟性最好。根據極差大小，各因素水平對抗彎長度的影響顯著次序為B＞D＞C＞A。

當臭氧處理時間1 min、酶用量3 g/L、酶洗溫度60 ℃、酶洗時間30 min 時，毛羽數量最少。增加酶用量，織物表面毛羽減少；增加酶用量到一定值時，織物表面毛羽反而增加，可能是由于纖維在處理液中達到一定質量濃度，反沾到織物上，導致織物表面毛羽增加。根據極差大小，各因素水平對毛羽數量的影響顯著次序為B＞D＞A＞C。