纤维素酶在纺织染整中的应用

刘兴澳 刘国鑫 宋明浩

（辽东学院，辽宁丹东118000）

一、纤维素酶

纤维素酶是酶的一种，在分解纤维素时起生物催化作用。它是可以将纤维素分解成寡糖或单糖的蛋白质，是由各种不同催化特性的酶组成的多组分的酶体系。一般认为，纤维酶主要由CBI、CBHII和葡萄糖苷酶组成的，这些酶在纤维素水解过程中具有协同作用。纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中。细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶，纤维素酶正式应用于纺织品化学加工中已有20多年历史[1][2]。

二、纤维素酶在染整加工中的应用

（一）纤维素酶对棉织物表面的整理工艺

生物抛光是一种用纤维素酶改善棉织物表面光洁度的整理工艺，以达到持久的抗起毛起球并改善织物的光洁度和柔软度。天然纤维素的结构复杂，结晶度高，在一定酶浓度和时间条件下很难把纤维素完全水解成葡萄糖单体，仅对织物表面或伸出织物表面的茸毛状短小纤维作用。生物抛光也就是去除从纤维表面伸出的细微纤维，经纤维素酶处理后稍经机械加工就可以得到表面平滑而茸毛少的织物。生物抛光的主要功效是使服装和面料长久保持光鲜，手感更柔软。与传统的加工方法比，织物表面更光洁无茸毛，织物表面显得更加均匀，减少起毛起球的趋势，增加悬垂性并具滑爽手感，处理的织物更具有环保意义。经过生物抛光处理的织物还有诸多优点，如穿着洗涤不易起球，色彩鲜艳，保色保新时间长，尤其对印花织物效果更好[3]。

1.去除茸毛，改善印花效果

在印花技术上，尤其是在印花面积比较大的印花面料上，经常会出现因锡网孔被毛絮或杂质堵塞的现象，导致印花织物上存在没有印到的白点，后续人工处理难度大，尤其纱质量差、低捻度、结构舒松的织物印花时更容易出现“塞网”。目前就是将印花底布经过烧毛或纤维素酶处理，将织物表面的茸毛处理掉。使用烧毛方法可以去除织物茸毛，但该方法隐含着烧焦织物的危险，而且还不环保。采用纤维素酶处理是比较合适的选择。棉织物经过纤维素酶处理后，随着处理时间的增加，茸毛可以大量去除，从而改善织物的光泽，染色后色光更鲜艳。活性印花底布织物经纤维素酶处理的流程如下：原坯→定坯（如需要）→落缸前处理→纤维素酶酵洗→漂白或染色→脱水干布→除毛尘→半定成品→印花→焙烘→开幅洗水→干布→成品定型→成品检验。经过该流程处理的印花底布，印花时的“塞网”率大大降低。结合使用改良后的气流机过滤器（已申报实用新型专利）以及特殊的除毛尘工艺，印花因毛絮毛尘造成的“塞网”便可完全解决。

2.纤维减量

纤维素纤维织物用纤维素酶处理都伴随着纤维的减量或失重，并引起许多性能变化。减量处理主要是改善织物的柔软度、弹性和悬垂性[4]。经过纤维素酶处理后，纤维与纤维之间的孔隙有所扩大，增加了织物的弹性。经过纤维素酶处理的织物弹力可提高30%左右。

3.改善起毛起球

棉或棉混纺织物使用不久之后，会变得发灰和起绒毛，这是因为棉纤维上有许多微原纤，织物在织造和整理过程中将微原纤暂时压了下去，一经使用，微原纤又从纤维上向外伸展，并夹住了许多污物粒子、油迹、石墨等，使得织物失去了原有的色泽而变灰暗。再经过一段时间的摩擦，服装表面会出现球粒，服装外观变得不漂亮，看上去发旧[5]。生物抛光是一种能持久改善织物性能的方法，通过此种方法可改善棉织物的起毛起球现象，使织物具有丝绸感。而经过丝光处理再进行纤维素酶处理效果会更好，酸性纤维素酶能够催化降解纤维素的大分子，使织物表面变得光洁、纹路清晰，手感柔软，悬垂性好，并可防止起球，预防染色色花，提高产品档次[6]。

4.超级柔软整理

用纤维素酶加工能使织物具有较好的柔软手感，这种柔软性不同于一般柔软剂加工，在穿着过程中，经不断洗涤可长期保持这种柔软特征。超级柔软整理作为一种新兴的整理加工工艺，其加工产品已经受到了广大消费者的青睐。它是协同化学、生物、机械等作用，从而使被处理织物具有超级柔软效果的一种整理方法，其中生物酶整理是该整理中极为重要的一环[7]。在整理过程中，由于织物首先受到纤维素酶的作用，蓬松柔软，而后的柔软剂又降低了纤维的摩擦阻力。这两种作用使织物硬挺度比单独用酶或柔软剂整理的都低，织物的悬垂性能也有所提高。随着柔软剂用量的增大，织物强力损失减少。柔软剂吸附在酶处理产生的纤维裂痕上，不仅提高了其吸附量，而且弥补了由于酶水解使纤维分子间力减弱而造成的强力损失。

5.增强织物吸水性

由于纤维素酶的水解作用，使纱线中的纤维更加松软，其吸水性不仅不受损害，而且有所提高，经处理后的吸水率为原先的1.5倍，吸水速度也有改善。可处理要求有良好吸湿性的内外衣裤和运动服等。

（二）纤维素酶对牛仔布加工

随着“生物技术”的发展，许多新的酶种已经出现。这些酶已广泛地应用于织物及服装加工中。酶对牛仔布水洗是其中之一。用酶对牛仔布水洗较之用浮石有以下优点：（1）极好的服装质量；（2）增加运转批量；（3）不污染环境；（4）适用范围广；（5）对缝线、边角、标记损伤少；（6）不需加额外的柔软剂；（7）设备磨损少；（8）地毯材料及缝纫材料易于加工；（9）不用浮石/陶瓷操作。纤维素酶应用于牛仔裤产品的洗涤加工，代替石洗加工工艺，最早应用在靛蓝牛仔服装的洗涤整理上，以获得与石磨相同的染料脱色、洗白等褪色仿旧效果。这种加工的原理是，首先将牛仔服装上的浆料去除，充分发挥纤维素酶对牛仔服装表面进行洗涤时易发生染料脱落的优势，在纤维素酶处理时，牛仔服装在转鼓中不断发生摩擦，加速服装表面纤维的脱落，并使吸附在纤维表面的靛蓝等染料脱落，产生石磨洗涤的效果，并具有独特的外观和柔软的手感。酶洗或石洗后，牛仔布和口袋又用三种方法水洗以去除反面沾污。试验结果发现，随着处理时间的延长，初始拉伸强力下降，浮石的使用会加剧织物拉伸强力的下降，同时织物的磨损也加重。酸性纤维素酶及与浮石联用处理的织物磨损较其它酶洗处理严重，目前应用的纤维素酶大多为中性或酸性纤维素酶。为了解决机械摩擦导致的织物表面光洁度和手感差的问题，基于纤维素酶与机械摩擦复合处理织物的优点，采用酸性纤维素酶对牛仔布进行水洗。通过正交试验设计探索了纤维素酶浓度、浸泡温度、浸泡时间、pH值对织物白度、耐磨性、顶破强力和弯曲性能的影响。结果表明，温度及pH值对白度的影响显著，纤维素酶浓度对织物顶破强力的影响大于其他因素。用纤维素酶处理后，针织牛仔的耐磨性增强，白度增大。因此，纤维素酶可使针织牛仔的使用性能得到有效改善。纤维素酶用于牛仔服装水洗石磨加工，加工后的服装雪花点多、立体感强、色光好；与传统的石磨工艺相比，酶洗工艺条件温和，耗能降低，减少了服装和设备的磨损，水洗效率高；与传统的化学助剂整理工艺相比，酶洗工艺大大减少了污水排放，有利于环境保护。

三、结束语

纤维素酶处理加工方法的不同，使织物具有更多优点，比如：织物表面更光洁更均匀，整理效果更持久；增加悬垂性，并具有滑爽的手感；与柔软剂组合可获得独特的柔软性；更具环保性。因此，经纤维素酶处理或结合其它机械、化学整理，可开发新功能的面料将会越来越多。