牛仔的臭氧預(yù)處理與復(fù)合酶退漿酶洗一步法加工技術(shù)（待續(xù)）

段亞平，姚繼明

（河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，河北石家莊 050018）

傳統(tǒng)牛仔服裝面料必須經(jīng)過后續(xù)的水洗加工去除面料上的漿料，清除織物表面的絨毛，產(chǎn)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(jìn)行，傳統(tǒng)的兩步法需要消耗大量的水資源和化學(xué)物質(zhì)，處理時(shí)間長(zhǎng)，不僅對(duì)環(huán)境造成較大的污染，還會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷織物。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)退漿、酶洗一步法整理工藝的研究受到了廣泛關(guān)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(duì)牛仔織物進(jìn)行一浴法處理，處理效果與兩步法相當(dāng)。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(duì)牛仔織物進(jìn)行一浴法處理，取得了預(yù)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(tǒng)兩步法。臭氧是一種具有強(qiáng)氧化作用的氣體，能夠使有機(jī)染料氧化褪色，自身還原成氧氣，整個(gè)工藝過程環(huán)保無污染，且無二次污染[4]。本實(shí)驗(yàn)采用臭氧預(yù)處理+淀粉酶和纖維素酶組成的復(fù)合酶一步法處理靛藍(lán)牛仔織物，通過正交實(shí)驗(yàn)探究了不同處理?xiàng)l件對(duì)靛藍(lán)牛仔退漿率、耐摩擦色牢度、顏色、毛效、強(qiáng)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(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料和儀器

材料：靛藍(lán)牛仔織物規(guī)格：6 tex×10 tex×60根/10 cm×45 根/10 cm，織物組織3/1 右斜，特深藍(lán)（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(fù)合酶（石家莊美施達(dá)生物化工有限公司）。

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

1.2 實(shí)驗(yàn)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(yù)處理

將靛藍(lán)牛仔布裁剪成寬約6 cm,質(zhì)量10.0 g的布樣。按實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方案配制處理液。在每個(gè)染杯中放入4塊總計(jì)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(shí)間，排液，清水沖洗一次，晾干。

1.3 測(cè)試

1.3.1 K/S值

將處理后的試樣折疊4層（不透光），采用測(cè)色配色儀測(cè)定織物的K/S值，測(cè)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(yàn) 耐摩擦色牢度》測(cè)定評(píng)級(jí)。

1.3.3 織物拉伸強(qiáng)力

參照GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定（條樣法）》測(cè)定，測(cè)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(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》測(cè)定，測(cè)定30 min試樣的液體芯吸高度(cm),測(cè)3次，取平均值。

1.3.5 退漿率

退漿率=（退漿前織物淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)-退漿后織物淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/退漿前織物淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)×100%

1.3.6 抗彎長(zhǎng)度

采用電子織物硬挺儀來測(cè)試面料的抗彎長(zhǎng)度，抗彎長(zhǎng)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(cè)試儀測(cè)試處理后牛仔布反面白度，每塊布測(cè)四個(gè)不同點(diǎn)，取平均值。

1.3.8 織物毛羽

利用絨毛測(cè)試儀沿織物縱向測(cè)定毛羽數(shù)量和平均毛長(zhǎng)，測(cè)3次，求平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同處理?xiàng)l件對(duì)牛仔織物性能的影響

以A臭氧處理時(shí)間、B復(fù)合酶質(zhì)量濃度、C酶洗溫度和D酶洗時(shí)間為影響因子，設(shè)計(jì)3水平正交實(shí)驗(yàn)，測(cè)定織物各項(xiàng)性能，實(shí)驗(yàn)方案見表1。

目前，織物退漿率常用檢測(cè)方法是質(zhì)量法，通過退漿前后布的質(zhì)量損失計(jì)算退去的漿料量，由于測(cè)定中失重的除淀粉外還有其他水溶性物質(zhì)，準(zhǔn)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(jì)在660 nm 波長(zhǎng)處測(cè)定顯色后的吸光度，計(jì)算出紡織品中淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[5]，此方法準(zhǔn)確度較高。本實(shí)驗(yàn)利用高氯酸法測(cè)得織物淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算退漿率及處理前后織物的其他性能指標(biāo)，結(jié)果如表2所示。其中0#號(hào)為未處理布樣，01#為經(jīng)臭氧處理1 min 的布樣，02#為經(jīng)臭氧處理2 min的布樣。

表1 正交實(shí)驗(yàn)方案表

由表2可知，經(jīng)臭氧整理后再經(jīng)酶洗處理，織物強(qiáng)力有所降低；因?yàn)樵诿赶刺幚磉^程中，纖維素酶對(duì)纖維本身產(chǎn)生水解（侵蝕）作用，使織物表面受到剝蝕，染料借助水洗設(shè)備的摩擦和揉搓作用脫落[6]，纖維強(qiáng)力下降導(dǎo)致織物強(qiáng)力降低。

經(jīng)臭氧處理后，織物K/S值變小，這是由于臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，可破壞染料的發(fā)色和助色基團(tuán)，從而達(dá)到脫色效果。再經(jīng)酶洗處理后，K/S值明顯增加，因?yàn)槊赶垂に囀估w維素大分子鏈端水解成纖維素聚合物，纖維素在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(lán)與纖維素酶結(jié)合，返沾到?jīng)]有染色的緯紗[7]。

經(jīng)臭氧處理后，織物毛效略有提高；再經(jīng)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(jìn)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(dá)到退漿作用；再經(jīng)復(fù)合酶洗后織物退漿率進(jìn)一步提高。

經(jīng)臭氧處理后，織物抗彎長(zhǎng)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(jīng)酶洗后，織物抗彎長(zhǎng)度減小，手感和柔軟性得到較大改善。纖維素纖維經(jīng)酶洗整理后，無定形區(qū)部分水解，結(jié)晶區(qū)之間的空隙變大，同時(shí)，結(jié)晶區(qū)的部分水解使晶區(qū)尺寸變小。因而，在受到外力作用時(shí)，結(jié)晶區(qū)之間容易產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。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(biāo)

未退漿織物表面毛羽數(shù)量少，是因?yàn)槊鸨粷{料覆蓋，未顯露在織物表面。延長(zhǎng)臭氧處理時(shí)間，織物毛羽減少，臭氧可氧化漿料達(dá)到退漿效果，裸露在織物表面的毛羽隨臭氧機(jī)旋轉(zhuǎn)震蕩脫落。經(jīng)酶洗處理后織物表面平均毛長(zhǎng)和毛羽數(shù)量差異顯著。

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

對(duì)表2中差異顯著的強(qiáng)力、退漿率、毛效、K/S值等實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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(xiàng)指標(biāo)的均值和極差

從表3中的均值看，當(dāng)臭氧處理時(shí)間2 min、酶用量1 g/L、酶洗溫度60 ℃、酶洗時(shí)間30 min 時(shí)，經(jīng)向強(qiáng)力最大。因?yàn)閺?fù)合酶用量越多，酶解作用越強(qiáng)，織物強(qiáng)力下降越大。根據(jù)極差大小，各因素水平對(duì)經(jīng)向強(qiáng)力的影響顯著次序?yàn)锽＞A＞D＞C。

當(dāng)臭氧處理時(shí)間1 min、酶用量1 g/L、酶洗溫度40 ℃、酶洗時(shí)間60 min 時(shí)，K/S值最小。臭氧氧化靛藍(lán)染料，使織物顏色深度變淺，獲得仿舊外觀。根據(jù)極差大小，各因素水平對(duì)K/S值的影響顯著次序?yàn)锳＞B＞D＞C。

當(dāng)臭氧處理時(shí)間1 min、酶用量1 g/L、酶洗溫度40 ℃、酶洗時(shí)間30 min 時(shí)，織物反面白度最大。織物上吸附的酶蛋白是造成靛藍(lán)返染的主要原因[9]，復(fù)合酶質(zhì)量濃度較低時(shí)被迅速吸附到織物上，織物上吸附的酶蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨酶質(zhì)量濃度的升高而升高，在纖維素酶和底物達(dá)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(shí)間均有利于減少織物背面的沾色。根據(jù)極差，各因素水平對(duì)白度值的影響顯著次序?yàn)锽＞C＞D＞A。

當(dāng)臭氧處理時(shí)間0 min、酶用量1 g/L、酶洗溫度60 ℃、酶洗時(shí)間30 min時(shí)，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(jù)極差大小，各因素水平對(duì)毛效的影響顯著次序?yàn)锳＞B＞C＞D。

當(dāng)臭氧處理時(shí)間2 min、酶用5 g/L、酶洗溫度60 ℃、酶洗時(shí)間60 min 時(shí)，退漿率最大。延長(zhǎng)臭氧處理時(shí)間，織物表面漿料更多被氧化，退漿效果越好。根據(jù)極差大小，各因素水平對(duì)退漿率的影響顯著次序?yàn)锳＞C＞B=D。

當(dāng)臭氧處理時(shí)間1 min、酶用量1 g/L、酶洗溫度50 ℃、酶洗時(shí)間45 min時(shí)，抗彎長(zhǎng)度最小，織物柔軟性最好。根據(jù)極差大小，各因素水平對(duì)抗彎長(zhǎng)度的影響顯著次序?yàn)锽＞D＞C＞A。

當(dāng)臭氧處理時(shí)間1 min、酶用量3 g/L、酶洗溫度60 ℃、酶洗時(shí)間30 min 時(shí)，毛羽數(shù)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(shí)，織物表面毛羽反而增加，可能是由于纖維在處理液中達(dá)到一定質(zhì)量濃度，反沾到織物上，導(dǎo)致織物表面毛羽增加。根據(jù)極差大小，各因素水平對(duì)毛羽數(shù)量的影響顯著次序?yàn)锽＞D＞A＞C。