棉织物淀粉酶退浆工艺及其在手工扎染上的应用

刘姝瑞，谭艳君，张明宇，霍　倩

(1.西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048；2. 伟格仕纺织助剂(江门)有限公司，广东江门 529000；3.西安工程大学产业用纺织品创同创新中心，陕西西安 710048)



棉织物淀粉酶退浆工艺及其在手工扎染上的应用

刘姝瑞1，谭艳君1，张明宇2，霍倩3

(1.西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048；2. 伟格仕纺织助剂(江门)有限公司，广东江门 529000；3.西安工程大学产业用纺织品创同创新中心，陕西西安 710048)

主要研究纯棉织物淀粉酶退浆工艺，通过对退浆前后纯棉织物强力、白度、毛效、失重率的测试，得到最佳淀粉酶退浆工艺：退浆温度90℃，退浆时间30min，淀粉酶用量1g/L。同时将最佳工艺与碱退浆工艺相比较，发现与碱退浆相比，淀粉酶退浆白度更高，退浆率更大，织物强力更好，手感更柔软，但毛细管高度较低。将淀粉酶退浆后的棉织物，应用于手工扎染，发现扎染温度在60℃～80℃即可染出较深的颜色。

淀粉酶退浆棉织物碱退浆织物强力手工扎染

0　前言

酶是一种特殊的催化剂，具有高催化效率、高度的专一性，反应条件温和[1]。酶催化反应的效率取决于以下因素：酶的浓度、反应物浓度、保温或反应时间、反应温度、系统的pH值、所存在的活化剂及阻化剂[2]。退浆是生物酶在染整工业中最早的应用。于退浆使用的酶为淀粉酶，淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称,它也是纺织工业中最早进行工业化应用的酶制剂之一。用淀粉酶催化水解织物上的淀粉浆料已经有多年历史，目前仍然是去除织物上的淀粉浆料的主要方法[3,4,5]。传统的退浆剂为酸、碱及氧化剂等,若是操作不当,易使织物受到损失,而且碱、酸和氧化剂对环境有污染。利用生物酶退浆,既可减轻对环境的污染,又不对纤维造成损伤。

目前由于纺织工业的不断改进，浆料也进行了多样化的改性、变性，比如醋酸酯淀粉、磷酸酯淀粉、氧化淀粉、阳离子淀粉等。而这些改性、变性淀粉，传统的酸、碱、氧化剂不一定有良好的退浆效果，而这些改性、变性淀粉的本质仍然是淀粉，α-淀粉酶可与其进行反应[6]。

扎染是我国历史悠久的一种艺术染色手法，扎染产品色彩和谐、富有层次，自然柔美，有晕色效果。扎染产品三分在扎，七分在染[7]。而扎染主要要求产品色牢度好、均匀性高，因此对织物前处理要求较高。

本文主要探讨退浆过程总的温度、时间以及淀粉酶的用量，同时将淀粉酶退浆与碱退浆进行比较。并将淀粉酶退浆后织物应用于手工扎染，并在手工印染技术课上得到应用。

1　实验部分

1.1实验材料及仪器

主要实验材料：纯棉胚布。

主要实验药品及仪器见表1和下页表2。

表1　实验原料

表2　主要实验仪器

1.2淀粉酶退浆实验

准备七组300mm×100mm纯棉织物，用电子天平称量其重量，在不同温度和时间的工艺条件下，与碱退浆进行比较。

表3　淀粉酶退浆实验

注：碱退浆浴比为50∶1，且酶退浆实验中，经测试pH保持在8左右。0#为不经过淀粉酶退浆的棉织物。

1.3织物失重

由于使用的均为同一胚布，其上浆率相同，因此织物失重可以直观的反映出退浆后织物的退浆率。

在棉织物退浆前，将织物至于恒温恒湿箱内烘干24h后，用电子天平称量其重量(Wo)。在棉织物退浆以后，将织物至于恒温恒湿箱烘干24h后，用电子天平称量其重量(Wt)。棉织物退浆失重率Ri(%)表示如下：

公式1

1.4白度测试

将0～6#棉样置于白度测试仪上进行测试。每样正反两面各选4个点共8个点进行测试后，求其平均值。

1.5毛效测试

棉织物0～6#样，每样选取300mm×50mm样进行毛效测试。

1.6织物强力测试

将棉织物样品0～6#样300mm×50mm置于织物强力测试仪上进行测试。织物两端夹紧，确保试样在拉断时从中间断裂。

1.7扎染工艺曲线

根据课堂教学条件限制，修改扎染工艺曲线，得到合适的工艺曲线。先将织物浸渍于室温(20℃～35℃)状态下水中，然后挤干备用。(浴比15：1)由于课堂教学限制，所用水均为自来水。

图1　扎染工艺曲线图

2　结果与讨论

2.1温度对淀粉酶退浆效果的影响

2.1.1温度对淀粉酶退浆率的影响

织物的退浆率与织物失重率成正比，可通过织物的失重率直观反映。不同温度下淀粉酶退浆的织物失重率如图2。

图2　棉织物经淀粉酶退浆后的织物失重率

由图2可知，随着温度升高，织物失重率增加，织物退浆温度越高，退浆率越大，同时发现，60℃～90℃时的退浆速度大于30℃～60℃的退浆速度。说明淀粉酶退浆效果随着温度的升高而升高。从织物失重率来说，淀粉酶退浆较好的温度范围在60℃～90℃。

2.1.2淀粉酶退浆温度对织物白度的影响

图3　不同温度处理下棉织物白度

由图3可知，淀粉酶退浆的白度，随着温度的升高而降低，但降低不多，且均大于坯布白度，同是温度在30℃～60℃之间，纤维的白度均大于61。说明30℃时，淀粉酶就由良好的退浆效果，可能由于温度升高，织物受温度影响而产生轻微黄变，导致白度下降。从白度上看，淀粉酶退浆的温度在30℃～60℃。

2.1.3淀粉酶退浆温度对织物毛效的影响

不同温度下淀粉酶退浆的毛效见图4

图4　不同温度下棉织物的毛效

随着温度升高，织物毛毛细管高度增加，坯布几乎没有毛效，经过淀粉酶退浆之后，毛效增加，增加趋势与退浆率一致，说明退浆率越高，毛效高度越高，退浆速率越快，毛细管高度增加越快。从毛细管高度来看，退浆效果较好的温度为60℃～90℃。

2.1.4淀粉酶退浆温度对织物拉伸性能的影响

不同温度下淀粉酶退浆的织物强力和伸长率见图5

图5　不同温度处理下织物拉伸性能

由图5可看出，随着温度升高，织物强力先下降后下降，织物断裂伸长率也是如此。织物强力在30℃～60℃间织物强力的下降幅度较小，伸长率下降幅度较大，在60℃～90℃间，强力变化幅度较大，而伸长率变化较小。说明织物的柔韧性随着温度升高而有所降低。可以发现，与坯布相比，淀粉酶退浆在30℃和60℃时强力降低，而在90℃时强力比坯布高，说明淀粉酶退浆在高温条件下，有助于提高织物强力。

综上所述，该淀粉酶退浆的适宜温度应该在60℃～90℃间，考虑到后续可以进行漂白等工艺，可提高织物白度，故综合确定适宜温度应该为90℃。

2.2时间对淀粉酶退浆效果的影响

2.2.1退浆时间对织物退浆率的影响

纯棉织物经过不同时间的淀粉酶退浆后，其织物失重率如图6：

图6　不同时间处理织物的失重率

由图6可知，随着退浆时间的增加，织物失重率增加，退浆率增加，退浆时间在15min～30min，织物失重率增加不明显，趋于稳定，但是当退浆到45min时，织物的失重率迅速增加，织物退浆率迅速增加。由织物的退浆率可以看出处理时间在30min～45min，织物退浆率越大。

2.2.2退浆时间对织物白度的影响

图7　不同时间处理下织物的白度

由图7可知，经淀粉酶退浆后，织物白度显著提高，退浆时间的增加，织物白度先降低后增加，变化不明显。因此退浆时间对淀粉酶白度影响不大。

2.2.3退浆时间对织物毛效的影响

图8　不同时间处理的织物毛效

由图8可知，织物经淀粉酶退浆后，毛效显著提高，且毛细管高度均为15mm，说明淀粉酶有良好的退浆效果，同时可以看出淀粉酶酶退浆处理时间，对毛效几乎没有影响。

2.2.4淀粉酶退浆时间对织物拉伸性能的影响

不同时间处理织物的织物强力和伸长率见图9所示：

图9　不同时间处理织物的拉伸性能

由图9可知，织物经淀粉酶处理，随着时间的增加，织物强力先增大后减小，伸长率先增大后减小，15min～30min，织物强力增加缓慢，伸长率增加较快，30min～45min，织物强力迅速降低，伸长率缓慢降低。与坯布相比，45min强力低于坯布强力，15min和30min处理的织物，强力均高于坯布强力。

综上所述，淀粉酶处理过程时间对白度的影响不大，毛效几乎没有影响，30min处理时强力和伸长率都最大，45min失重和白度最大，但是其强力损失太严重，从实际应用价值考虑，选定退浆时间为30min。

2.3碱退浆和淀粉酶退浆工艺的比较

2.3.1退浆率比较

3#织物处理温度90℃，时间30min,碱退浆处理温度90℃，30min，二者温度时间相同，因此选取二者进行比较。淀粉酶用量均为1g/L，碱退浆中NaOH用量为10g/L。

图10　不同退浆方式的织物失重率

由图10可看出，经淀粉酶和碱退浆后的织物质量均有所降低，说明织物经两种方法，均能退浆。淀粉酶退浆的织物失重率大于碱退浆织物的失重率，说明淀粉酶退浆的退浆率大于碱退浆的退浆率。

2.3.2织物白度比较

不同退浆方式织物白度比较见图11。

图11　不同退浆方式织物的白度

由图11可以看出，经两种退浆方式，织物白度均有所提高，说明退浆效果良好，经淀粉酶退浆的织物白度高于碱退浆的织物白度，说明淀粉酶退浆的退浆率大于碱退浆的退浆率。

2.3.3织物毛效的比较

图12　不同退浆方式织物的毛效

由图12可知，织物经过退浆毛线均有所增加，说明退浆能提高织物白度，淀粉酶退浆的毛细管高度为15mm，碱退浆的毛细管高度为18mm，说明织物经碱退浆毛效明显好于淀粉酶退浆的毛效。

2.3.4织物拉伸性能的比较

图13　不同退浆方式的棉织物拉伸性能

由图13可知，织物经淀粉酶退浆后，织物强力增加，伸长率增加，经碱退浆后，织物强力增加，伸长率增加，说明退浆能够提高织物的伸长率，织物柔韧性增加，织物变柔软。同时还发现，织物经酶处理后，织物的强力和伸长率均显著提升，然而织物经碱处理后，织物强力下降，说明碱退浆降低织物强力，对损伤织物。淀粉酶退浆的强力和伸长率均大于碱退浆的强力和伸长率，说明织物经淀粉酶处理之后损伤小，甚至有助于提高纤维强力，柔韧性也较碱退浆好。

2.4扎染效果

将淀粉酶退浆织物用于扎染，并在手工印染技术课上进行现场扎染教学，教学效果如图14：

图14　扎染效果图

由染色效果图14可知，用淀粉酶退浆的棉坯布，能很好的用于扎染，且扎染效果良好。同时通过本科生课堂扎染效果来看，效果良好，作品完成度高。

3　结论

(1)与碱退浆相比，经淀粉酶退浆，退浆率较高，织物白度较高，强力和伸长率均较好，织物较柔软，但是碱退浆良好的毛效，是淀粉酶退浆不能比的。

(2)在实际应用过程中，在保证良好的退浆率、毛效的条件下，淀粉酶退浆温度可以有所降低，退浆时间可缩短，可节约能源，清洁环保。但是淀粉酶退浆的毛效不及碱退浆，对后续染整加工有所影响。

(3)淀粉酶退浆织物扎染后效果好于碱退浆织物，酶退浆织物扎染手感好于碱退浆，且纹路清晰，但是碱退浆扎染后，颜色较淀粉酶退浆后织物色深。

[1]陈运中.淀粉酶的性质和分类[J].武汉粮食工业学院学报，1990(1)：15-22.

[2]毕金峰.两种淀粉酶的酶学性质及应用研究[J].农业工程学报，2005，21(S)：238-241.

[3]周文龙.生物酶在纺织工业中的应用(二)[J].印染，2010，36(19)：35-39；2010，36(20)：44-46；2010，36(21)：38-43．

[4]陈新星.棉织物生物酶前处理的应用研究[D].上海：东华大学，2011.

[5]王雷.棉织物生物酶前处理探究[D].上海：东华大学，2007.

[6]钱柿汝，范雪荣，王强，姚金龙，唐文君，向中林. 变性淀粉的酶解性能[C].传化杯”第十届全国染整前处理学术研讨会论文集,183-188.

[7]张毅.扎染染色的控制技巧[J].丝绸，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

刘姝瑞(1992-)，女，硕士研究生，研究方向：纺织印染新材料、新助剂、新技术的研发。

谭艳君(1963-)，女，教授级高级工程师，硕士生导师。

TS195.644

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