棉織物淀粉酶退漿工藝及其在手工扎染上的應(yīng)用

劉姝瑞，譚艷君，張明宇，霍　倩

(1.西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安 710048；2. 偉格仕紡織助劑(江門)有限公司，廣東江門 529000；3.西安工程大學(xué)產(chǎn)業(yè)用紡織品創(chuàng)同創(chuàng)新中心，陜西西安 710048)

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棉織物淀粉酶退漿工藝及其在手工扎染上的應(yīng)用

劉姝瑞1，譚艷君1，張明宇2，霍倩3

(1.西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安 710048；2. 偉格仕紡織助劑(江門)有限公司，廣東江門 529000；3.西安工程大學(xué)產(chǎn)業(yè)用紡織品創(chuàng)同創(chuàng)新中心，陜西西安 710048)

主要研究純棉織物淀粉酶退漿工藝，通過對退漿前后純棉織物強力、白度、毛效、失重率的測試，得到最佳淀粉酶退漿工藝：退漿溫度90℃，退漿時間30min，淀粉酶用量1g/L。同時將最佳工藝與堿退漿工藝相比較，發(fā)現(xiàn)與堿退漿相比，淀粉酶退漿白度更高，退漿率更大，織物強力更好，手感更柔軟，但毛細(xì)管高度較低。將淀粉酶退漿后的棉織物，應(yīng)用于手工扎染，發(fā)現(xiàn)扎染溫度在60℃～80℃即可染出較深的顏色。

淀粉酶退漿棉織物堿退漿織物強力手工扎染

0　前言

酶是一種特殊的催化劑，具有高催化效率、高度的專一性，反應(yīng)條件溫和[1]。酶催化反應(yīng)的效率取決于以下因素：酶的濃度、反應(yīng)物濃度、保溫或反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、系統(tǒng)的pH值、所存在的活化劑及阻化劑[2]。退漿是生物酶在染整工業(yè)中最早的應(yīng)用。于退漿使用的酶為淀粉酶，淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶類總稱,它也是紡織工業(yè)中最早進行工業(yè)化應(yīng)用的酶制劑之一。用淀粉酶催化水解織物上的淀粉漿料已經(jīng)有多年歷史，目前仍然是去除織物上的淀粉漿料的主要方法[3,4,5]。傳統(tǒng)的退漿劑為酸、堿及氧化劑等,若是操作不當(dāng),易使織物受到損失,而且堿、酸和氧化劑對環(huán)境有污染。利用生物酶退漿,既可減輕對環(huán)境的污染,又不對纖維造成損傷。

目前由于紡織工業(yè)的不斷改進，漿料也進行了多樣化的改性、變性，比如醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉、氧化淀粉、陽離子淀粉等。而這些改性、變性淀粉，傳統(tǒng)的酸、堿、氧化劑不一定有良好的退漿效果，而這些改性、變性淀粉的本質(zhì)仍然是淀粉，α-淀粉酶可與其進行反應(yīng)[6]。

扎染是我國歷史悠久的一種藝術(shù)染色手法，扎染產(chǎn)品色彩和諧、富有層次，自然柔美，有暈色效果。扎染產(chǎn)品三分在扎，七分在染[7]。而扎染主要要求產(chǎn)品色牢度好、均勻性高，因此對織物前處理要求較高。

本文主要探討退漿過程總的溫度、時間以及淀粉酶的用量，同時將淀粉酶退漿與堿退漿進行比較。并將淀粉酶退漿后織物應(yīng)用于手工扎染，并在手工印染技術(shù)課上得到應(yīng)用。

1　實驗部分

1.1實驗材料及儀器

主要實驗材料：純棉胚布。

主要實驗藥品及儀器見表1和下頁表2。

表1　實驗原料

表2　主要實驗儀器

1.2淀粉酶退漿實驗

準(zhǔn)備七組300mm×100mm純棉織物，用電子天平稱量其重量，在不同溫度和時間的工藝條件下，與堿退漿進行比較。

表3　淀粉酶退漿實驗

注：堿退漿浴比為50∶1，且酶退漿實驗中，經(jīng)測試pH保持在8左右。0#為不經(jīng)過淀粉酶退漿的棉織物。

1.3織物失重

由于使用的均為同一胚布，其上漿率相同，因此織物失重可以直觀的反映出退漿后織物的退漿率。

在棉織物退漿前，將織物至于恒溫恒濕箱內(nèi)烘干24h后，用電子天平稱量其重量(Wo)。在棉織物退漿以后，將織物至于恒溫恒濕箱烘干24h后，用電子天平稱量其重量(Wt)。棉織物退漿失重率Ri(%)表示如下：

公式1

1.4白度測試

將0～6#棉樣置于白度測試儀上進行測試。每樣正反兩面各選4個點共8個點進行測試后，求其平均值。

1.5毛效測試

棉織物0～6#樣，每樣選取300mm×50mm樣進行毛效測試。

1.6織物強力測試

將棉織物樣品0～6#樣300mm×50mm置于織物強力測試儀上進行測試?？椢飪啥藠A緊，確保試樣在拉斷時從中間斷裂。

1.7扎染工藝曲線

根據(jù)課堂教學(xué)條件限制，修改扎染工藝曲線，得到合適的工藝曲線。先將織物浸漬于室溫(20℃～35℃)狀態(tài)下水中，然后擠干備用。(浴比15：1)由于課堂教學(xué)限制，所用水均為自來水。

圖1　扎染工藝曲線圖

2　結(jié)果與討論

2.1溫度對淀粉酶退漿效果的影響

2.1.1溫度對淀粉酶退漿率的影響

織物的退漿率與織物失重率成正比，可通過織物的失重率直觀反映。不同溫度下淀粉酶退漿的織物失重率如圖2。

圖2　棉織物經(jīng)淀粉酶退漿后的織物失重率

由圖2可知，隨著溫度升高，織物失重率增加，織物退漿溫度越高，退漿率越大，同時發(fā)現(xiàn)，60℃～90℃時的退漿速度大于30℃～60℃的退漿速度。說明淀粉酶退漿效果隨著溫度的升高而升高。從織物失重率來說，淀粉酶退漿較好的溫度范圍在60℃～90℃。

2.1.2淀粉酶退漿溫度對織物白度的影響

圖3　不同溫度處理下棉織物白度

由圖3可知，淀粉酶退漿的白度，隨著溫度的升高而降低，但降低不多，且均大于坯布白度，同是溫度在30℃～60℃之間，纖維的白度均大于61。說明30℃時，淀粉酶就由良好的退漿效果，可能由于溫度升高，織物受溫度影響而產(chǎn)生輕微黃變，導(dǎo)致白度下降。從白度上看，淀粉酶退漿的溫度在30℃～60℃。

2.1.3淀粉酶退漿溫度對織物毛效的影響

不同溫度下淀粉酶退漿的毛效見圖4

圖4　不同溫度下棉織物的毛效

隨著溫度升高，織物毛毛細(xì)管高度增加，坯布幾乎沒有毛效，經(jīng)過淀粉酶退漿之后，毛效增加，增加趨勢與退漿率一致，說明退漿率越高，毛效高度越高，退漿速率越快，毛細(xì)管高度增加越快。從毛細(xì)管高度來看，退漿效果較好的溫度為60℃～90℃。

2.1.4淀粉酶退漿溫度對織物拉伸性能的影響

不同溫度下淀粉酶退漿的織物強力和伸長率見圖5

圖5　不同溫度處理下織物拉伸性能

由圖5可看出，隨著溫度升高，織物強力先下降后下降，織物斷裂伸長率也是如此。織物強力在30℃～60℃間織物強力的下降幅度較小，伸長率下降幅度較大，在60℃～90℃間，強力變化幅度較大，而伸長率變化較小。說明織物的柔韌性隨著溫度升高而有所降低?？梢园l(fā)現(xiàn)，與坯布相比，淀粉酶退漿在30℃和60℃時強力降低，而在90℃時強力比坯布高，說明淀粉酶退漿在高溫條件下，有助于提高織物強力。

綜上所述，該淀粉酶退漿的適宜溫度應(yīng)該在60℃～90℃間，考慮到后續(xù)可以進行漂白等工藝，可提高織物白度，故綜合確定適宜溫度應(yīng)該為90℃。

2.2時間對淀粉酶退漿效果的影響

2.2.1退漿時間對織物退漿率的影響

純棉織物經(jīng)過不同時間的淀粉酶退漿后，其織物失重率如圖6：

圖6　不同時間處理織物的失重率

由圖6可知，隨著退漿時間的增加，織物失重率增加，退漿率增加，退漿時間在15min～30min，織物失重率增加不明顯，趨于穩(wěn)定，但是當(dāng)退漿到45min時，織物的失重率迅速增加，織物退漿率迅速增加。由織物的退漿率可以看出處理時間在30min～45min，織物退漿率越大。

2.2.2退漿時間對織物白度的影響

圖7　不同時間處理下織物的白度

由圖7可知，經(jīng)淀粉酶退漿后，織物白度顯著提高，退漿時間的增加，織物白度先降低后增加，變化不明顯。因此退漿時間對淀粉酶白度影響不大。

2.2.3退漿時間對織物毛效的影響

圖8　不同時間處理的織物毛效

由圖8可知，織物經(jīng)淀粉酶退漿后，毛效顯著提高，且毛細(xì)管高度均為15mm，說明淀粉酶有良好的退漿效果，同時可以看出淀粉酶酶退漿處理時間，對毛效幾乎沒有影響。

2.2.4淀粉酶退漿時間對織物拉伸性能的影響

不同時間處理織物的織物強力和伸長率見圖9所示：

圖9　不同時間處理織物的拉伸性能

由圖9可知，織物經(jīng)淀粉酶處理，隨著時間的增加，織物強力先增大后減小，伸長率先增大后減小，15min～30min，織物強力增加緩慢，伸長率增加較快，30min～45min，織物強力迅速降低，伸長率緩慢降低。與坯布相比，45min強力低于坯布強力，15min和30min處理的織物，強力均高于坯布強力。

綜上所述，淀粉酶處理過程時間對白度的影響不大，毛效幾乎沒有影響，30min處理時強力和伸長率都最大，45min失重和白度最大，但是其強力損失太嚴(yán)重，從實際應(yīng)用價值考慮，選定退漿時間為30min。

2.3堿退漿和淀粉酶退漿工藝的比較

2.3.1退漿率比較

3#織物處理溫度90℃，時間30min,堿退漿處理溫度90℃，30min，二者溫度時間相同，因此選取二者進行比較。淀粉酶用量均為1g/L，堿退漿中NaOH用量為10g/L。

圖10　不同退漿方式的織物失重率

由圖10可看出，經(jīng)淀粉酶和堿退漿后的織物質(zhì)量均有所降低，說明織物經(jīng)兩種方法，均能退漿。淀粉酶退漿的織物失重率大于堿退漿織物的失重率，說明淀粉酶退漿的退漿率大于堿退漿的退漿率。

2.3.2織物白度比較

不同退漿方式織物白度比較見圖11。

圖11　不同退漿方式織物的白度

由圖11可以看出，經(jīng)兩種退漿方式，織物白度均有所提高，說明退漿效果良好，經(jīng)淀粉酶退漿的織物白度高于堿退漿的織物白度，說明淀粉酶退漿的退漿率大于堿退漿的退漿率。

2.3.3織物毛效的比較

圖12　不同退漿方式織物的毛效

由圖12可知，織物經(jīng)過退漿毛線均有所增加，說明退漿能提高織物白度，淀粉酶退漿的毛細(xì)管高度為15mm，堿退漿的毛細(xì)管高度為18mm，說明織物經(jīng)堿退漿毛效明顯好于淀粉酶退漿的毛效。

2.3.4織物拉伸性能的比較

圖13　不同退漿方式的棉織物拉伸性能

由圖13可知，織物經(jīng)淀粉酶退漿后，織物強力增加，伸長率增加，經(jīng)堿退漿后，織物強力增加，伸長率增加，說明退漿能夠提高織物的伸長率，織物柔韌性增加，織物變?nèi)彳洝Ｍ瑫r還發(fā)現(xiàn)，織物經(jīng)酶處理后，織物的強力和伸長率均顯著提升，然而織物經(jīng)堿處理后，織物強力下降，說明堿退漿降低織物強力，對損傷織物。淀粉酶退漿的強力和伸長率均大于堿退漿的強力和伸長率，說明織物經(jīng)淀粉酶處理之后損傷小，甚至有助于提高纖維強力，柔韌性也較堿退漿好。

2.4扎染效果

將淀粉酶退漿織物用于扎染，并在手工印染技術(shù)課上進行現(xiàn)場扎染教學(xué)，教學(xué)效果如圖14：

圖14　扎染效果圖

由染色效果圖14可知，用淀粉酶退漿的棉坯布，能很好的用于扎染，且扎染效果良好。同時通過本科生課堂扎染效果來看，效果良好，作品完成度高。

3　結(jié)論

(1)與堿退漿相比，經(jīng)淀粉酶退漿，退漿率較高，織物白度較高，強力和伸長率均較好，織物較柔軟，但是堿退漿良好的毛效，是淀粉酶退漿不能比的。

(2)在實際應(yīng)用過程中，在保證良好的退漿率、毛效的條件下，淀粉酶退漿溫度可以有所降低，退漿時間可縮短，可節(jié)約能源，清潔環(huán)保。但是淀粉酶退漿的毛效不及堿退漿，對后續(xù)染整加工有所影響。

(3)淀粉酶退漿織物扎染后效果好于堿退漿織物，酶退漿織物扎染手感好于堿退漿，且紋路清晰，但是堿退漿扎染后，顏色較淀粉酶退漿后織物色深。

[1]陳運中.淀粉酶的性質(zhì)和分類[J].武漢糧食工業(yè)學(xué)院學(xué)報，1990(1)：15-22.

[2]畢金峰.兩種淀粉酶的酶學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2005，21(S)：238-241.

[3]周文龍.生物酶在紡織工業(yè)中的應(yīng)用(二)[J].印染，2010，36(19)：35-39；2010，36(20)：44-46；2010，36(21)：38-43．

[4]陳新星.棉織物生物酶前處理的應(yīng)用研究[D].上海：東華大學(xué)，2011.

[5]王雷.棉織物生物酶前處理探究[D].上海：東華大學(xué)，2007.

[6]錢柿汝，范雪榮，王強，姚金龍，唐文君，向中林. 變性淀粉的酶解性能[C].傳化杯”第十屆全國染整前處理學(xué)術(shù)研討會論文集,183-188.

[7]張毅.扎染染色的控制技巧[J].絲綢，2002(7)：19-21.

Amylase Desizing Progress of Cotton Fabric and Its Application to Manual Tie-dyeing

LIUShu--rui1,TANYan-jun1,ZHANGMing-yu2,HUOQian3

(1. Xi'an Polytechnic University, School of Textile and Materials, Xi′an 710048;2. Vigors Textile Chemical (Jiangmen) Co., Ltd, Jiangmen 529000;3. Cooperative Innovational Center for Technical Textiles, Xi′an 710048)

The amylase desizing technology of cotton fabric was mainly studied. By testing cotton fabric's strength, whiteness, capillary effect and weight loss ratio before and after amylase desizing, the best enzyme desizing technology was obtained, that was, desizing temperature was 90℃, desizing time was 30mins and dosage of amylase was 1g/L. Comparing the optimum process with alkali desizing process, the former one had higher whiteness, greater desizing efficiency, better strength and softer hand touch with lower capillary height. The desized cotton fabric with amylase was applied to manual tie dyeing and the result showed that darker color would appear at 60℃-80℃.

amylase desizingcotton fabricalkali desizingfabric strengthmanual tie dyeing

1008-5580(2016)03-0061-06

2016-04-28

劉姝瑞(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：紡織印染新材料、新助劑、新技術(shù)的研發(fā)。

譚艷君(1963-)，女，教授級高級工程師，碩士生導(dǎo)師。

TS195.644

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