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棉織物生物酶前處理對涂料染色的影響

關鍵詞: 前處理 生物酶 涂料染色 棉織物

曹爭艷,郝龍云,蔡玉青,房寬峻
(青島大學化學化學化工與環境學院山東青島266071) 0 前言
棉織物傳統燒堿前處理工藝,是利用燒堿和表面活性劑去除蠟質和果膠物質。生物酶具有其高度的專一性、高效性和溫和性,對纖維損傷小,且由于其堿性較弱,能與氧漂同浴縮短前處理時間,減輕了對環境的污染,在一定程度上可代替高溫強堿前處理。
涂料染色是近年來流行的一種染色技術,其工藝簡單、配色容易,能耗低、污水少,但也存在某些缺點,如只能染深中、淺色織物,染色織物的濕摩擦牢度和耐洗牢度較差,因而限制其應用范圍j隨著涂料染色用黏合劑等助劑性能的改進,染色織物的色牢度和手感已有一定提高,且工藝簡化,使涂料染色更加簡單。
本課題采用淀粉酶和果膠酶的復合酶代替燒堿,對棉織物進行前處理,并探討其對后道涂料染色效果的影響。
1 試驗1.1材料與設備
織物29.5 tex X 29.5 tex 236根/10 cm×236根/10 cm純棉機織坯布。
藥品2000L中溫淀粉酶,堿性果膠酶(康地恩生物公司);30%雙氧水,硅酸鈉,高氯酸,碘化鉀,碘酸鉀,氫氧化鈉,醋酸(以上均為AR級);潤濕滲透劑AEC-13,陽離子改性促染劑KZ-76(均為工業品);涂料紅D-111,涂料黑D-501,涂料黃D-204(上海油墨泗聯化工有限公司)。
設備LCK-800紡織品毛細效應測試儀,YG65N型電子織物強力實驗儀,ADCT-60-C全自動測色色差計,X-Rite測色配色儀,染色摩擦色牢度儀,722型分光光度儀,電熱恒溫水浴鍋,耐洗色牢度儀。
1.2試驗步驟
1.2.1 生物酶前處理
(i)生物酶退煮漂一步法/(g/L)
酶用量 30
淀粉酶+果膠酶 1:1~1:5
pH值 5~10
時問/h 10~24
H202 10
Na2Si03 4
AEC-13 2
(2)生物酶退煮+漂白兩步法/(g/L)
酶用量 30
淀粉酶+果膠酶 1:1~1:5
pH值 5~10
時間/h 10—24
@=================@###page###@=================@ AEC.13 2
(3)淀粉酶退漿+果膠酶精練+漂白三步法
①退漿工藝/(g/L)
淀粉酶用量 2~6
pH值 4—9
時間/h 2~10
AEC-13 2
②精練工藝/(g/L)
果膠酶用量 5—25
pH值 5—10
時間/h 2—12
AEC-13 2
1.2.2 堿前處理
處方/(g/L)
NaOH 20
H202 10
AEC-13 2
Na2Si03 7
工藝流程浸軋工作液(二浸二軋,軋余率80%)→保溫保濕(常溫,24 h)→85℃熱水洗三次→冷水洗→烘干
1.2.3織物陽離子改性
工藝條件浸軋(KZ-76 20 g/L,pH值8~9,二浸二軋,帶液率100%)→預烘(80 ℃ X 10 min)
1.2.4涂料軋染染色
浸軋涂料染液(涂料20g/L,黏合劑15g/L,二浸二軋,軋余率80%)→預烘(80℃X 10 min)→焙烘(140℃X 2 min)→固色
1.3測試
1.3.1 退漿率
采用高氯酸法測定退漿率。
(1)繪制標準工作曲線
精確稱取淀粉(50±0.1)mg,置于50 mL燒杯中,加人20 mL 42%高氯酸水溶液,室溫下攪拌約30 min,使淀粉完全溶解;然后滴2滴酚酞指示劑,加人6 g/L的NaOH至溶液呈淡紅色,再加2 g/L醋酸至淡紅色消失;移至50 mL容量瓶中,用蒸餾水沖洗燒杯2次,稀釋至刻度。分別吸取0,1,3,6,9,12 mL該溶液于50 mL容量瓶,加入2 g/L醋酸24 mL,10%KI 0.5 mL,0.05 moL/LKIO3 2 mL,用蒸餾水稀釋至刻度。在溫度(25±1)℃、最大波長(620 nm)下,以空白溶液(不加淀粉)為參比,測得對應各淀粉濃度的吸光度,并以此為縱坐標,淀粉濃度為橫坐標,繪制標準曲線。
(2)測退漿率
稱取退漿前后干燥布樣各2 g左右,剪成小塊,置于100 mL燒杯中。加入約30 mL42%高氯酸溶液,室溫放置30 min,并不斷攪拌。加人60 mL蒸餾水,滴2滴酚酞指示劑,加入6 g/L的NaOH至淡紅色,再加人2 g/L醋酸數滴使淡紅色消失為止。過濾后將濾液移至250 mL容量瓶中,以蒸餾水稀釋至刻度。顯色穩定后立即進行比色,測定吸光度,參照標準曲線求出所測淀粉液濃度,以及織物上淀粉含量。按式(1)計算退漿率:
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1.3.2 毛效
采用快速毛效測試方法,用LCK-800紡織品毛紹效應測試儀測定液體爬升高度(室溫,30 min)。
1.3.3 白度
按GB/T 8425--1987評定方法,在全自動測色色差計ADCT石0.C上測定。
1.3.4拉伸強力
按GB/T 3923.1—1997《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》,在YG65N型電子織物強力實驗儀上測試。
1.3.5 織物表觀顏色深度K/S值
按GB/T 8424.1-2001《紡織品色牢度試驗表面顏色的測定通則》測定。
1.3.6 色度
按GB/T 8424—1987《紡織品顏色和色差的測定方法》,在全自動色差計上測定。
1.3.7 摩擦牢度
按GB/T 3920--1997{紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》,在染色織物摩擦牢度測試儀上測定。
1.3.8皂洗牢度
按GB/T 3921.3一1997《紡織品色牢度試驗耐洗色牢度:試驗3》,在織物水洗牢度測試機上測定。
2 結果與討論
2.1前處理工藝條件優化
潤濕性和白度是影響織物后續加工的主要因素,因此,在采用單因素優化工藝條件時,將毛效和白度作為主要的測試指標。
2.1.1 淀粉酶與果膠酶質量比的影響
復合酶用量為30 g/L,pH值7,堆置溫度55℃條件下,不同淀粉酶與果膠酶質量比(簡稱酶質量比)對棉織物毛效和白度的影響見圖l和圖2。

圖1 酶質量比對毛效的影響 圖2酶質量比對白度的影響
由圖1知,隨著果膠酶與淀粉酶質量比的增大,棉織物毛效逐漸增大,當酶質量比達4左右時,毛效達最大值。由圖2知,隨著酶質量比的增大,白度也逐漸提高,在其比值達3.5~4時達到最大。比較三種處理方法可見,三步法處理織物的毛效較好,而一步法處理后織物的白度更優。究其原因,三步法中退漿和煮練都是單獨進行,因此對酶的影響都較小。一步法中因雙氧水的存在,影Ⅱ向酶活力的發揮,導致毛效較低;而另一方面,正是由于雙氧水存在時間較長,因此白度最好。綜合考慮,確定三種方法果膠酶與淀粉酶的質量比為4:1,即淀粉酶的用量為6 g/L,果膠酶用量為24 g/L。
2.1.2 pH值的影響
淀粉酶用量6 g/L,果膠酶用量24g/L,堆置溫度為55℃,處理時間24 h條件下,pH值對酶處理棉織物毛效和白度的影響,見圖3和圖4。
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圖3 pH值對毛效的影響 圖4 pH值對白度的影響
由于淀粉酶和果膠酶適用的pH值不同,因此需要尋找適合復合酶的酸堿條件。由圖3和圖4可知,隨著pH值由酸性變為堿性,織物處理后的毛效和白度先增大后減小。在pH值為6~7時,其毛效達到最大值,說明復合酶適用pH值為6~7左右。因此,可確定在一步法和兩步法中復合酶的適用pH值為6~7。由于在三步法中淀粉酶和果膠酶的適用pH值不同,因此分別進行試驗,得出三步法中淀粉酶的適用pH值為6~7,果膠酶8—9。
2.1.3 時間的影響
在淀粉酶用量6 g/L,果膠酶用量為24g/L,pH值6~7,堆置溫度55℃條件下,改變酶處理時間,試驗結果見圖5和圖6。

圖5時間對毛效的影響 圖6時間對白度的影響
在三步法中,對退漿和精練時間進行了測試,得出三步法的最佳處理時間為:淀粉酶退漿5~6 h,果膠酶精練7~9 h。
由圖5和圖6可知,隨著處理時間的延長,織物的毛效和白度增加;但超過15 h,毛效和白度增幅緩慢;16 h后,基本不再增加。從節約能源和處理效果考慮,確定一步法和兩步法的處理時間為16 h。
2.1.4生物酶與常規堿處理效果比較
表1不同前處理方法織物效果比較

由表1知,織物生物酶處理與常規處理的退漿率、白度、毛效均相當,且強力保留率較高,對織物的損傷極小,因此,可用生物酶前處理代替常規的堿前處理。
2.2不同前處理方法對涂料染色效果的影響
2.2.1 不同前處理方法對K/S值的影響

圖7不同前處理方法對涂料染色K/S值的影響由圖7知,用四種不同方法前處理的織物染紅、黃、黑三種顏色,其K/S值相當。對于紅色,生物酶兩步法和三步法處理織物的K/S值較常規處理織物高。在三種生物酶處理方法中,三步法處理織物的涂料染色效果稍優于一步法。
2.2.2 不同前處理工藝對涂料染色色度值的影響
表2不同前處理工藝對涂料染色后色度值的影響

@=================@###page###@=================@ 由表2可看出,常規堿處理后紅色織物的飽和度要低于酶處理,但明度L和色調a、b相差不多。生物酶前處理織物軋染黃、黑色時,與常規處理織物染色效果相比,L、a、b、C相當。因此,采用生物酶前處理織物可達到后續涂料染色加工的要求。
2.2.3 不同前處理方法對涂料染色牢度的影響
表3不同前處理方法對涂料染色牢度的影響

注:色牢度試驗選取了理論上牢度較差的黑色。
由表3可以看出,除了一步法處理織物的摩擦牢度比常規處理織物低0.5級外,兩步法和三步法處理織物的色牢度均與常規處理織物相當。對于皂洗牢度,四種方法處理織物均無沾色,且變色牢度達4級。
3 結論
生物酶前處理織物的退漿率、白度和毛效與常規處理織物相當,且強力保留率較高,對織物的損傷極??;其涂料染色后的K/S值、色度值、摩擦牢度和皂洗牢度也均與常規處理織物的染色效果相當。因此,生物酶前處理可代替常規堿工藝對棉織物進行前處理,以進行后續涂料染色加工。
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