生物酶和物理加工染整技術(shù)研究
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摘要：首先分析了生物酶的特點及其在加工染整中的應(yīng)用，其次概述了原液染色技術(shù)、電暈放電等物理技術(shù)在織物加工染整中的應(yīng)用原理與方法流程，旨在為相關(guān)工作的開展提供理論參考。
關(guān)鍵詞：生物酶；物理加工染整；技術(shù)研究
1生物酶加工染整技術(shù)
1.1生物酶的特征特點
無毒、專一、高效、作用條件溫和是生物酶最顯著的優(yōu)點。生物酶的無毒特性使其使用起來相對安全，不會對人體以及生態(tài)環(huán)境造成過大影響與危害。生物酶的專一性使其只作用于特定的基質(zhì)，不會對纖維產(chǎn)生過大影響，溫和性表明生物酶對加工設(shè)備材料的要求低，有利于節(jié)約能源與材料；經(jīng)過較長時間的發(fā)展與完善后，生物酶染整技術(shù)已經(jīng)相對成熟，并且在紡織印染工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。當前在紡織領(lǐng)域常見的生物酶加工制造技術(shù)方法有：淀粉酶退漿、纖維素纖維織物的纖維素酶生物拋光、牛仔服的纖維素酶生物酶洗、真絲的蛋白酶脫膠等。其中，生物酶在紡織染整加工中應(yīng)用得最為廣泛，其在該領(lǐng)域的特點與在其他使用領(lǐng)域的特點有所不同。將生物酶應(yīng)用于紡織染整時，不僅需要考慮效率問題，還需要盡可能降低生物酶對紡織物纖維的損害。在紡織染整工業(yè)中，常應(yīng)用的有液體制劑以及顆粒狀兩大類型的生物酶，粉狀的酶制劑由于易形成粉塵危害，有損操作人員的身體健康，因而在染整工業(yè)中使用較少[1]。
1.2生物酶在紡織染整中的具體應(yīng)用
在染整過程中，生物酶用于織物前期加工處理和織物后期加工處理。在絲、棉等天然纖維的制作中，應(yīng)用生物酶能去除纖維上的雜質(zhì)，為后期制作奠定基礎(chǔ)。在后期加工處理中，生物酶能減少織物表面的細小絨毛與纖維含量，讓織物更加舒適、順滑、美觀、整潔。
1.2.1生物酶退漿在織物制造中，漿洗是一道基本工序，只有經(jīng)過漿洗，織物才符合繼續(xù)加工制造的要求。但是在印染過程中，漿料會阻礙織物的上色，因此為了保證織物能良好地上色，需要在漿洗后對織物進行退漿處理。在傳統(tǒng)技術(shù)體系下，一般是先堿后酸。這一退漿方法雖有一定的科學(xué)性、可行性，但會對織物造成損傷。為盡可能地避免織物受損，選擇應(yīng)用生物酶退漿法，用生物催化水解的方式去除以淀粉為主要原料的漿料，達到退漿目的。相較于傳統(tǒng)的技術(shù)方法，酶具有很強的專一性，因而不會對織物造成很大損害[2]。
1.2.2生物酶精練在織物染整過程中，精練也是一道必不可少的工序。在開始印染織物前，首先要采用一定的技術(shù)方法去除織物中殘存的漿料、污物以及雜質(zhì)，提升織物的加工性能，以便織物能更好地上色與加工制作。以往，燒堿精練是最常用的技術(shù)方法。這一方法雖能取得相對理想的加工效果，但環(huán)保性差，在精練加工中會產(chǎn)生大量污水，增加了環(huán)境負擔，且容易損傷織物。因此，近年來生物酶精練方法逐步取代了燒堿精練法，應(yīng)用酶對織物進行精練處理不僅更加綠色環(huán)保，而且安全性強，不會對織物造成過大損傷[3]。
1.2.3生物酶退漿、精練、漂白同浴加工近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的日益成熟，織物退漿、精練、漂白同浴加工模式開始實施起來，這一加工模式與加工技術(shù)的應(yīng)用有利于提高加工效率與質(zhì)量，減少能耗與污染，讓織物加工生產(chǎn)過程更加清潔環(huán)保。在織物退漿、精練以及漂白同浴加工過程中，生物酶發(fā)揮著重要作用。H2O2漂白需要在高溫下進行，酶精練需要在低溫下進行，溫度要求的不同導(dǎo)致一浴一步的加工很難進行。在經(jīng)過多次的實驗探索后，提出同時使用果膠本科以及淀粉葡萄糖甘本科同浴對織物進行退漿與精練處理，并在處理過程中加入適量的葡萄糖氧化酶，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為H2O2，用于后續(xù)的織物漂白[4]。
1.2.4生物酶洗整在完成織物的染色處理后，需要做進一步的加工處理，在這一加工階段也常應(yīng)用生物酶。由于在染色過程中織物表面容易受到染料的刻蝕，織物的安全性、舒適度不高，需要使用纖維素酶對織物進行處理。處理時借助水洗機等設(shè)施發(fā)揮生物酶的作用，讓織物上的絨毛以及染料浮色脫落，讓織物更加順滑、服帖，色彩清晰明亮，更加美觀耐看。
1.3纖維素酶用于牛仔布洗舊整理
纖維素酶被廣泛應(yīng)用于牛仔服酶洗。傳統(tǒng)的浮石被纖維素酶代替，利用纖維素酶剝蝕經(jīng)過靛藍染色的牛仔服表面的纖維，達到剝離染料與做舊的效果。生物酶除了在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了十分成熟的應(yīng)用外，還被用于織物清洗、織物返沾污處理等方面。在對靛藍沾污進行酶洗時，織物的表面經(jīng)常會出現(xiàn)沾色現(xiàn)象。對這一現(xiàn)象進行深入研究后發(fā)現(xiàn)，返沾污問題產(chǎn)生的主要原因是靛藍染料與纖維素酶蛋白之間有較強的親和性。在加工過程中，纖維素酶會在織物表面發(fā)生吸附催化水解反應(yīng)，在反應(yīng)過程中，靛藍染料跟著吸附，最終出現(xiàn)返沾污問題。因此，需要運用纖維素酶、純堿以及酸性蛋白酶等物質(zhì)共同處理。將織物先經(jīng)過纖維素酶處理，然后在30~60℃、pH=8~10的條件下使用0.01%~0.10%的純堿與酸性蛋白酶結(jié)合物對織物進行處理，可有效改善織物色光對比度，獲得較好的處理效果[5]。
2物理加工染整技術(shù)
2.1原液染色技術(shù)
在傳統(tǒng)技術(shù)方法下，織物染色工藝一般是將織物制成后，再使用印染的方法對織物進行染色處理。原液染色技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)不同，是在織物聚合加工過程中加入適量著色劑來完成染色，最后直接得到有色纖維。經(jīng)過長時間實踐與完善，這一技術(shù)方法已相對成熟并且被廣泛應(yīng)用于合成纖維加工制作。當前在紡織領(lǐng)域常見的原液染色纖維有聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯等。相較于傳統(tǒng)的染色方法，原液染色技術(shù)效率更高、更便于操作與管控，染色效果更為理想且更加節(jié)能環(huán)保，十分適用于按標準色號進行大規(guī)模生產(chǎn)的織物。下面主要以原液染色技術(shù)處理軍用色織滌棉為例進行簡要的分析論述。87式襯衣雖然比較普遍，但其具有易洗性差、抗皺性差、穿著悶熱等缺點，因此結(jié)合實際的穿著需求、軍服特點以及流行趨勢、審美要求等對軍服面料進行改進優(yōu)化，發(fā)明了新型色織軍港綢面料。在新型色織軍港綢面料的生產(chǎn)制作過程中應(yīng)用原液染色技術(shù)代替了常規(guī)的染紗工藝，大大簡化了生產(chǎn)過程，提高了生產(chǎn)制作效率以及織物的質(zhì)量。在生產(chǎn)制作過程中，采用具有多異特性、多重復(fù)合變形加工的滌綸復(fù)合紗以及原液染色多異多重復(fù)合紗交叉排列作為經(jīng)紗，將滌棉短纖與異型滌綸長絲交叉纏復(fù)合加工形成緯紗，再使用特殊的紡織工藝設(shè)計方法與加工染整技術(shù)制得色織軍港綢面料。相較于傳統(tǒng)的面料，新型色織軍港綢面料的收縮率小、纖度細、手感更舒適柔順，具有良好的皮膚觸感和較好的抗皺性。在使用原液染色技術(shù)后，織物的耐摩擦性、耐洗牢度等都有了顯著提升，織物整體質(zhì)量大大提高，并且在生產(chǎn)過程中也很好地達到了環(huán)保要求。按照國家規(guī)定，污水一級排放標準色度是80，在應(yīng)用這一物理技術(shù)進行加工制造后，由于不需要染色，廢水的色度較低，達到國家污水一級排放標準。
2.2電暈放電技術(shù)
電暈放電是一項比較先進、新型的染整加工技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點是加工效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、節(jié)能環(huán)保并且有較高的處理均勻度，應(yīng)用這一技術(shù)進行織物加工處理不會對自然環(huán)境產(chǎn)生過大影響。就產(chǎn)品質(zhì)量來說，應(yīng)用電暈放電技術(shù)生產(chǎn)出來的織物不僅具有較高的內(nèi)在品質(zhì)，還具有良好的表面性能。如對羊毛織物使用電暈放電技術(shù)后，其更易上色，上色速度更快、均勻度更高、上色效果更理想。研究與實踐表明，經(jīng)過電暈處理后織物更易上色、色調(diào)均勻度更高的主要原因是：電暈處理能夠引起纖維表面物理化學(xué)變化，創(chuàng)造了比較良好的上色條件，因而在一定程度上提高了染料吸進率，加快了上染速度。經(jīng)過電暈處理后，纖維表面氧含量提高，其他相關(guān)元素也發(fā)生明顯變化，使得羊毛對酸性染料的吸附性增強，色量得以提高。且經(jīng)過電暈處理后，纖維表面部分二硫鍵發(fā)生斷裂氧化反應(yīng)，使得羊毛鱗片與胱氨酸二硫鍵的密度大大降低，纖維表面上阻礙染料滲透的元素減少，染料得以快速擴散，上染速率得以提高。除在羊毛織物的加工處理中有重要作用外，電暈放電技術(shù)在織物加工制造領(lǐng)域還有更廣泛、更重要的應(yīng)用。但無論是哪種用途，科學(xué)、合理地使用電暈放電技術(shù)都有利于提高織物染色效率與質(zhì)量，在保證得色量的同時降低染色溫度，減少對織物的損害。同時應(yīng)用這一技術(shù)也有利于降低對自然環(huán)境的污染與影響，實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的有效保護。
3結(jié)語
生物酶與物理加工染整技術(shù)具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，是適用于現(xiàn)代紡織工業(yè)的重要技術(shù)。在當前背景下，應(yīng)進一步加強對生物酶與物理加工染整技術(shù)的研究優(yōu)化與推廣應(yīng)用，不斷提高紡織品加工制造質(zhì)量，推動我國紡織業(yè)朝著綠色環(huán)保的方向發(fā)展。
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作者：王丹 趙茂祥 姜琳琳 單位：吉林師范大學(xué)