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液體寬溫退漿酶在前處理中的應用
集萃印花網  2011-01-18 00:00:00
    【集萃網觀察】1 前言

  織物退漿的目的是在最大限度保護纖維不受損傷的前提下,去除織物上的漿料,以獲得良好的織物性能,滿足后道印染加工及其他后整理的需要。

  目前,經紗上漿常用的漿料主要是變性淀粉、PVA或其混合漿等。PVA 能溶于水,織物浸軋助練劑和淡堿溶液后汽蒸堆置,使PVA 薄膜膨化和軟化,最后用大量的熱水沖洗即能達到退漿的目的。淀粉的去除有堿、酸、氧化劑和酶退漿等方法。堿退漿是淀粉在熱堿的作用下,發生劇烈溶脹,使漿料變成溶膠狀態,使其與纖維的粘合變松,通過熱水洗使之從織物上去除。為防止漿料重新粘附到織物及提高退漿率,需要用大量的水沖洗。堿退漿不能適應某些織物材料的生產,如浸軋燒堿會使非原纖化的Lyocell 纖維織物所具有的抑原纖化性能消失,劇烈的機械作用會使某些高濕膨脹織物形成折印和退漿不勻,并使纖維受到損傷;酸退漿是利用酸使淀粉水解并轉化成水溶性較高的產物,但酸亦會對纖維素有水解作用,造成織物強力的損傷;氧化退漿是利用氧化劑對漿料的降解作用,促進漿料的脫落,降低漿液的粘度,達到退漿的目的。但氧化劑退漿在降解漿料的同時,一般也會損傷纖維。酶退漿則利用淀粉酶對淀粉分子的作用,迅速催化淀粉水解成葡萄糖,在后道的淋洗中洗去,并且洗滌液的粘度比堿退漿低得多。酶退漿不需要劇烈的機械作用,作用條件緩和,這些都非常有利于高濕膨脹、高原纖化的原料的退漿處理。酶退漿的織物強力損傷小,手感柔軟豐滿,光澤好,染色、印花色澤鮮艷。

  根據上述不同退漿方法的特點,針對手感要求高的織物(如滌綸/ 虎木棉織物簡稱T/ P 織物) 、非原纖化的Lyocell 纖維織物、綠色彩棉織物、要求部分保留棉籽殼的特殊效果織物、對某些功能性整理降強比較嚴重而要求前處理盡可能減少降強的織物(如免燙整理、阻燃整理) 以及提高某些功能整理的耐久性(如防水防油整理,織物上殘漿對防水防油的效果和耐久性都有很大影響) 的織物,都需要采用酶退漿處理。隨著全球對環保的日益重視,印染前處理也應該逐步轉向采用酶退漿和其他生物酶的環保型工藝。

  傳統的酶退漿工藝,應用最廣的是BF27658α2淀粉酶。BF27658α2淀粉酶是從枯草桿菌中分泌出來的酶,商品為固體粉末,含雜多,容易污染設備,在生產使用中異味大,而且生產工藝中需加入氯化鈉作活化劑,現場操作及設備清潔工作很麻煩。對此,我們開發應用液體寬溫淀粉酶OPT2260 來替代BF27658α2淀粉酶。生產應用結果表明,OPT2260 退漿酶性能優越,在很大程度上彌補了BF27658α2淀粉酶的不足,是理想的酶退漿制劑。

  2  OPT2260 退漿酶特性及作用機理

  2. 1  OPT2260 退漿酶特性

  OPT2260 退漿酶是濃縮的、熱穩定性良好的酶。它是基因改性的地衣形芽孢桿菌的α2淀粉酶及其他有效復合物,用于織物上淀粉、淀粉衍生物及其混合漿料的退漿。它在具有廣泛活性的同時,其催化水解活性極高。退漿機理為酶的“活性部位”與淀粉分子的任意點形成極密切的接觸,在酶的活性部分存在的三維形式以及特定的電子組合使淀粉分子中有一個“鏈2鍵”被扭曲成不穩定狀態,在極短的時間內,淀粉的不穩定鍵因水解而裂斷,酶分子又迅速移動到另外的淀粉分子段,再形成絡合物并進行水解反應,最后導致淀粉漿料的全部溶解。尤其用于高溫處理工藝,效率非常高。

  2. 2  溫度對酶活力的影響

  BF27658α2淀粉酶加入催化劑(NaCl) 后,最佳使用溫度為50~55 ℃,OPT2260 退漿酶不同溫度下的活性如圖1 所示。

  

  從圖1 可知,溫度為40 ℃時OPT2260 退漿酶相對活性已達到60 %;85 ℃以下,隨溫度的升高相對活性隨之提高;90 ℃時,達到100 %。生產工藝溫度可控制在40~110 ℃范圍。生產中,溫度越高所需反應時間就越短。當溫度達到100~110 ℃時,汽蒸15~120 s即可達到淀粉充分水解的目的,從而實現高速高效。此外,高溫汽蒸也十分有利于PVA 膨脹及去除。

  2. 3  pH值對酶活力的影響

  不同pH 值酶的活力是不同的,BF27658α2淀粉酶最適應pH 值為6~6. 5 。不同pH 值下OPT2260 退漿酶的活性如圖2 所示。

  

  從圖2 可知,pH 值4~9 范圍,OPT2260 退漿酶均有較高活性,在實際使用中不需調節pH 值。

  3  OPT2260 退漿酶工藝試驗

  3. 1  試驗材料

  45 ×45 100 ×90 96. 5 cm(38 英寸) T/ P 細紡布

  3. 2  BF27658α2淀粉酶仿生產工藝試驗

  (1) 工藝處方,g/ L

  BF27658α2淀粉酶  3

  NaCl 8

  滲透劑J FC 4

  pH 值6~7

  (2) 工藝流程

  浸軋酶(二浸二軋,軋余率95 %) →汽蒸( 50 ~55 ℃,60 min) →熱水洗(80~90 ℃,兩次) →冷水洗(兩次) →烘干

  3. 3  OPT2260 退漿酶用量試驗

  (1) 工藝處方,g/ L

  OPT2260 退漿酶  1. 5~3. 5

  JA 滲透劑4

  pH 值  6~7

  (2) 工藝流程 浸軋酶液(二浸二軋,軋余率95%) →汽蒸(90~100 ℃,30 min) →熱水洗(80~90 ℃,兩次) →冷水洗(兩次) →烘干

  (3) 試驗結果及分析

  表1 表明,OPT2260 退漿酶1. 5 g/ L 時,毛效、退漿率效果均好于BF27658α2淀粉酶用量3 g/ L 時的效果。OPT2260 退漿酶隨著酶用量的增加,毛效、退漿率均有所提高,但是變化幅度并不是很大。綜合試驗結果及生產,將45 ×45 100 ×90 96. 5 cm T/ P 細紡布的OPT2260 退漿酶工藝用量確定為2. 5 g/ L 。

  

  3. 4  OPT2260 退漿酶的工藝時間試驗

  (1) 工藝處方,g/ L

  OPT2260 退漿酶2. 5

  JA 滲透劑4

  pH 值6~7

  汽蒸時間,min 5~30

  (2) 工藝流程

  浸軋酶液(二浸二軋,軋余率95 %) →汽蒸(90~100 ℃) →熱水洗(80~90 ℃,兩次) →冷水洗(兩次) →烘干

  (3) 試驗結果及分析

  表2 表明,OPT2260 退漿酶汽蒸時間為10 min時,毛效和退漿率較理想,若再延長時間,指標沒有明顯提高。從表2 看出,10 min 汽蒸時間已足夠,考慮到設備情況,暫定大車工藝汽蒸時間45 min。

  

  4  大樣生產

  4. 1  T/ P 細紡印花工藝

  (1) 工藝流程

  R 機二段熱水洗(80~85 ℃) →浸軋酶液→汽蒸堆置→熱水洗(80~85 ℃) →烘干→打底→印花

  (2) 酶退漿工藝處方及條件

  傳統BF27658 酶工藝,g/ L

  BF27658α2淀粉酶   3

  NaCl 8

  滲透劑J FC 4

  軋余率, % 90

  汽蒸溫度, ℃ 70~80

  汽蒸時間,min 60

  OPT2260 酶工藝,g/ L

  OPT2260 酶2. 5

  JA 滲透劑4

  軋余率, % 90

  汽蒸溫度, ℃ 90~100

  汽蒸時間,min 45

  (3) 結果分析

  生產測試結果如表3 所示

  

  T/ P 細紡織物布面含雜少,對于印花半成品不需要漂白處理工序。織物經酶退漿后,不僅手感柔軟、豐滿,對纖維無損傷,尤其是不耐堿的富強纖維,其毛效、退漿率均可達到印花半成品質量要求。從表2 可知,OPT2260 退漿酶用量2. 5 g/ L 時與原BF27658α2淀粉酶3 g/ L 效果相當,其他效果也十分令人滿意。

  (3) 成本分析

  生產用料成本比較如表4 所示。

  

  通過核算,BF27658α2淀粉酶應用成本與OPT2260

  酶應用成本比為33. 2∶32. 5 ,OPT2260 酶染化料成本略低于BF27658α2淀粉酶成本,而且應用OPT2260 酶,設備不易結垢,易清洗,可節省人力、物力、財力。

  4. 2  紗卡保留部分棉籽殼工藝

  (1) 工藝流程

  燒毛(二正二反) →平幅熱水洗(80~85 ℃) →浸軋酶液→汽蒸→熱水洗(80~85 ℃) →浸軋酶液→汽蒸→熱水洗(80~85 ℃) →烘干→后整理

  (2) 工藝處方及條件,g/ L

  OPT2260 酶3

  JA 滲透劑4

  軋余率, % 100

  酶液溫度       室溫

  汽蒸溫度, ℃ 90~100

  汽蒸時間,min 30

  (3) 結果及分析

  要求保留部分棉籽殼的織物,不宜采用堿退漿,因為織物上的棉籽殼在堿作用下會膨化變松,小部分經機械作用水洗脫落,而大部分保留在布面上,這一部分會沾污布面。因此,利用酶的專一性,采用酶退漿來保留籽殼是十分理想的工藝。紗卡經酶退漿后,退漿率達到92 % ,經后整理,成品手感柔軟、豐滿。

  4. 3  純棉色坯酶退漿工藝

  (1) 工藝流程

  燒毛→浸軋酶液→打卷→冷堆→熱水洗(80~

  90 ℃) →堿煮練→氧漂→烘干

  (2) 酶退漿工藝處方及條件,g/ L

  OPT2260 酶3. 5

  JA2滲透劑4

  軋液溫度, ℃ 70~80

  軋余率, % 90

  保溫堆置,h 4

  (3) 結果及分析

  色坯前處理在煮練前增加一道冷堆酶退漿后,大大減輕了堿煮練負擔,使色布半成品退漿率高達95 %以上,染色色澤鮮艷、牢度好、成品手感好、強力損失小,提高了色布質量。

  5  結束語

  以上生產試驗證明,退漿酶具有高效專一、處理條件溫和的優點,在改善手感、保持強度和綠色染整等方面,酸、堿、氧化劑退漿是無法與之比擬的。液體寬溫退漿酶的開發應用,使化料操作更加簡便,設備不易結垢,無難聞氣味,生產工藝條件控制寬松。隨著其他前處理生物酶,如果膠酶、纖維素酶、PVA 酶等開發,以及適合于酶退漿、酶精練、酶漂白連續加工設備及酶活力的監控裝置的發展,液體寬溫淀粉酶將會得到更為廣泛的應用。

  參考文獻

  [1 ]  周文龍. 酶在紡織中的應用[M] . 北京:中國紡織出版社,2002.

  [2 ]  徐谷倉. 棉織物生物酶前處理工藝[J ] . 印染,2002 , (12) :39~44.

  [3 ]  汪甫仁,陶熙春,黃麗華. 生物酶在前處理加工中的應用[J ] . 印染,2003 , (3) :10~13.

來源: 趙海軍 , 劉志軍 , 王佩軍 , 劉增杰

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