CN116876204A - 一种羊毛织物的苎烯-复合酶丝光防缩抗起球的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种羊毛织物的苎烯‑复合酶丝光防缩抗起球的方法，属于毛纺行业中毛织物染整加工的应用技术领域。本发明是先制备了一种羊毛织物丝光防缩抗起球整理液，所述的整理液包括A液和B液；A液中含有苎烯、渗透剂、平滑剂和水；B液中含有蛋白酶Savinase Ultra 16XL、碳酸氢钠、槐糖脂、海藻酸钠和水；之后利用A液中苎烯在高温下对羊毛表面的疏水性类脂层进行催化水解，使羊毛具有一定亲水性，以提高后续酶的利用率；再用B液中的复合酶处理羊毛，使制备得到的羊毛织物的毡缩率达到国标(<6％)，强力损失较低(<5％)，且获得较好的抗起毛起球性能(4.5‑5级)。
Description
技术领域
本发明涉及一种羊毛织物的苎烯-复合酶丝光防缩抗起球的方法，属于毛纺行业中毛织物染整加工的应用技术领域。
背景技术
羊毛作为高档纺织纤维之一，具有保暖性好、悬垂性佳、手感丰满且有弹性、吸湿能力好等优点。羊毛纤维的组成部分包括外部的鳞片层、皮质层及内部的髓质层和细胞膜复合体。鳞片层中含有角质化的椭圆状细胞，鳞片的自由端朝向毛尖的方向像鱼鳞般层层叠叠地包覆在纤维的表面。羊毛鳞片层的结构非常庞杂，其含量约占羊毛总量的百分之十。因羊毛鳞片层的复杂结构，羊毛常常有毡缩现象发生。定向摩擦效应、羊毛极好的拉伸回复性能和天然稳定卷曲是导致羊毛毡缩的重要因素。此外，鳞片的存在也会影响羊毛的光泽。
为达到可机洗的目的，已有多种羊毛防毡缩整理技术被开发出来；主要有以破坏鳞片层来达到防毡缩目的的“减法”、使树脂等聚合物沉积在纤维表面来达到防缩目的的“加法”以及两者联合在一起的方法。目前，较为成熟、应用较广的是氯化-树脂法，但这种方法制备的羊毛易泛黄且弹力受损，影响质量和服用性能，且在废水排放中会产生不易降解且危害人体健康的有机氯污染。鉴于这些原因，非氯防毡缩工艺开始研究开发和应用，例如氧化-树脂法、单独树脂法、生物酶法和等离子体防毡缩法。
近年来，蛋白酶以其高效、使用条件温和以及绿色环保的优势已经成为羊毛纺织品传统功能整理的替代品。目前，用于防毡缩整理的蛋白酶主要是从动物或微生物中提取的丝氨酸蛋白酶，它在防毡缩过程中的作用机理是通过水解细胞膜复合体中的球状蛋白，使得羊毛鳞片细胞和皮质细胞与纤维主体分开，起到了剥离的效果，这是一个由里及外的过程。在这种模式下进行的减量处理，使得羊毛纤维内部唯一连续的组织细胞膜复合体受到严重破坏，强力损伤十分严重。因此，若达到可机洗的防毡缩标准，酶法处理需和化学法前处理协同完成。常用的化学前处理的试剂包括高锰酸钾、双氧水、次硫酸钠等，其原理是采用化学试剂去除羊毛鳞片外层的高胱氨酸，这使得羊毛纤维疏水性变弱，酶分子容易进入发挥作用。在这种模式下处理羊毛织物，存在化学试剂污染环境等问题。
据报道，碱和阳离子洗涤剂CTAB组合是现行去除羊毛类脂的最有效的处理方法。但CTAB处理后需酸化，步骤繁琐且难以去除，影响后续酶处理效果，阳离子洗涤剂还易造成环境污染问题。
发明内容
[技术问题]
单一蛋白酶对羊毛织物进行酶法丝光防缩整理时存在蛋白酶利用率低，整理后羊毛内部损失大的问题；
采用化学试剂前处理结合酶法处理存在化学试剂污染环境等问题；
CTAB处理步骤操作复杂。
[技术方案]
为了解决上述问题，本发明提供了一种羊毛织物的苎烯-复合酶丝光防缩抗起球的方法，具体是先利用苎烯在高温下对羊毛表面的疏水性类脂层进行催化水解，使羊毛具有一定亲水性，以提高后续酶的利用率；再用复合酶处理羊毛，使羊毛获得理想的防毡缩效果的同时将强力损失维持在较低水平。
本发明的第一个目的是提供一种羊毛织物丝光防缩抗起球整理液，所述的整理液包括A液和B液；A液中含有苎烯、渗透剂、平滑剂和水，其中渗透剂的浓度为0.5-2g/L，平滑剂的浓度为0.5-1.5g/L，苎烯的浓度为1-20％o.w.f；B液中含有蛋白酶Savinase Ultra16XL、碳酸氢钠、槐糖脂、海藻酸钠和水，其中，蛋白酶Savinase Ultra 16XL的浓度为1-10％o.w.f，碳酸氢钠的浓度为0.5-2％o.w.f，槐糖脂的浓度为0.5-2g/L，海藻酸钠的浓度为1-10g/L。
在本发明的一种实施方式中，A液中的渗透剂为JFC-6，平滑剂为MIRALAN(米勒兰)HTW。
在本发明的一种实施方式中，平滑剂为MIRALAN(米勒兰)HTW，购自亨斯迈。
在本发明的一种实施方式种，蛋白酶Savinase Ultra 16XL购自诺维信，标称酶活力为16KNPU-S/g，实测酶活为4640U/g。
本发明的第二个目的是提供一种制备羊毛织物丝光防缩抗起球整理液的方法，所述的方法是将A液、B液的组分分别混合均匀即可。
本发明的第三个目的是提供一种基于丝光防缩抗起球整理液处理羊毛织物的方法，包括如下步骤：
(1)苎烯预处理：
将羊毛织物用热水浸渍后取出；再置于A液中，在85-98℃下处理10-120min；结束后充分水洗，干燥，得到苎烯预处理的羊毛织物；
(2)复合酶处理：
将苎烯预处理的羊毛织物置于B液中，在pH8-9、40-60℃下处理10-120min；结束后，灭酶，水洗，干燥，得到防缩抗起球的羊毛织物。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述羊毛织物包括全毛华达呢、哔叽、凡立丁精纺呢绒织物的任一种。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中热水浸渍是在70-90℃的热水中浸渍20-40min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中预处理是在98℃下预处理10-60min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中预处理的浴比为1:20-1:50。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中干燥是40-60℃下干燥0.5-4h。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中复合酶处理是在50℃下处理30-120min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中复合酶的浴比为1:20-1:50。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中灭酶是将复合酶处理液温度升高到80-90℃处理10-20min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中干燥是40-60℃下干燥0.5-4h。
本发明的第四个目的是本发明所述的方法制备得到的防缩抗起球的羊毛织物。
本发明的第五个目的是本发明所述的羊毛织物丝光防缩抗起球整理液在羊毛织物领域的应用。
在本发明的一种实施方式中，所述的应用是用于羊毛染色的前处理，使得结晶度下降，染料更容易上染。
[有益效果]
(1)本发明首次采用苎烯作为羊毛织物预处理的方法，可在高温下催化水解羊毛表面的疏水性类脂层，使羊毛表面的亲水性提高，使后续蛋白酶集中作用于羊毛鳞片而非CMC层，以提升后续羊毛酶处理效果。
(2)本发明与单一蛋白酶防缩相比优势在于蛋白酶的利用率被显著提高，复合酶仅处理30min，羊毛织物的毡缩率即可达到国标(<6％)，强力损失较低(<5％)，且获得较好的抗起毛起球性能(4.5-5级)。
(3)本发明是一种环保的丝光防毡缩抗起球整理方法，解决了单一蛋白酶防缩过程中出现的酶用量大、强力损失大的问题，比传统氯化法更符合现代绿色生态、健康环保的要求。
附图说明
图1为实施例1处理后的羊毛织物的扫描电镜图。
图2为对比例4处理后的羊毛织物的扫描电镜图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
测试方法：
1、毡缩率测试方法：
参照GB 8628-2001《纺织品测定尺寸变化的试验中织物试样和服装的准备、标记及测量》及GB 8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》，测定洗涤后织物的尺寸稳定性。
具体计算公式如下：
毡缩率(％)＝(洗涤前面积-洗涤后面积)/洗涤前面积×100％。
2、断裂强力测试方法：
参照GB/T 3923.1-2013《纺织品织物拉伸性能第1部分断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》，测量羊毛织物的断裂强力。将每个样品同一方向(纬向或经向)测三次取得的数据取平均值，计算强力损失。
具体计算公式如下：
强力损失率(％)＝(未处理羊毛断裂强力-处理后羊毛断裂强力)/未处理羊毛断裂强力×100％。
3、抗起毛起球测试方法：
参照GB/T 4802.2 2008《纺织品织物起毛起球性能的测定》，采用YG401C型织物平磨仪(马丁代尔仪)对样品进行起毛起球处理，进行50次测试。
评级基于测试后的标准样本，具体如表1。
表1织物抗起毛起球性能评价表
| 级数 | 状态描述 |
| 5 | 无变化 |
| 4 | 表面轻微起毛(或)轻微起球 |
| 3 | 表面中度起毛(或)中度起球，不同大小和密度的球覆盖试样的部分表面 |
| 2 | 表面明显起毛(或)起球，不同大小和密度的球覆盖试样的大部分表面 |
| 1 | 表面严重起毛(或)起球，不同大小和密度的球覆盖试样的整个表面 |
注：如果起毛起球的情况介于两级之间，记录半级，如“3.5”。
实施例采用的原料：
平滑剂：MIRALAN(米勒兰)HTW，购自亨斯迈；
蛋白酶Savinase Ultra 16XL购自诺维信，标称酶活力为16KNPU-S/g，实测酶活为4640U/g；
羊毛织物：组织结构为双面华达呢，规格参数为230g/m2。
o.w.f的含义为：原料与织物的重量的比值。
实施例1
一种羊毛织物丝光防缩抗起球整理液，所述的整理液包括A液和B液；A液为苎烯、渗透剂JFC-6、平滑剂(MIRALAN(米勒兰)HTW)和水的混合液，其中渗透剂JFC-6的浓度为1g/L，平滑剂(MIRALAN(米勒兰)HTW)的浓度为1g/L，苎烯的浓度为5％o.w.f；B液为蛋白酶Savinase Ultra 16XL、碳酸氢钠、槐糖脂、海藻酸钠和水的混合液，其中，蛋白酶SavinaseUltra 16XL的浓度为1％o.w.f，碳酸氢钠的浓度为1％o.w.f，槐糖脂的浓度为1g/L，海藻酸钠的浓度为5g/L。
一种基于丝光防缩抗起球整理液处理羊毛织物的方法，包括如下步骤：
(1)苎烯预处理：
将羊毛织物用90℃热水浸渍0.5h后取出；再置于A液中，在浴比1:30、98℃下处理10min；结束后充分水洗，40℃下干燥2h，得到苎烯预处理的羊毛织物；
(2)复合酶处理：
将苎烯预处理的羊毛织物置于B液中，在浴比1:30、pH8.5、50℃下处理30min；结束后，将复合酶处理液温度升高到90℃处理10min进行灭酶，之后充分水洗，40℃下干燥2h，得到防缩抗起球的羊毛织物。
得到的羊毛织物的表观表征见图1。
从图1可以看出：羊毛织物中纤维表面的鳞片层被破坏，鳞片变薄，边缘呈现锯齿状，说明本发明的方法能有效作用于羊毛鳞片层。
实施例2
调整实施例1步骤(2)中复合酶处理的时间为120min，其他和实施例1保持一致，得到防缩抗起球的羊毛织物。
实施例3
调整实施例1步骤(1)A液中苎烯的浓度为20％o.w.f，其他和实施例1保持一致，得到防缩抗起球的羊毛织物。
实施例4
调整实施例1步骤(1)A液中苎烯的浓度为1％o.w.f，其他和实施例1保持一致，得到防缩抗起球的羊毛织物。
实施例5
调整实施例1步骤(1)A液中苎烯的浓度为10％o.w.f，其他和实施例1保持一致，得到防缩抗起球的羊毛织物。
对比例1
省略实施例1步骤(1)B液中的槐糖脂、海藻酸钠，其他和实施例1保持一致，得到防缩抗起球的羊毛织物。
对比例2
调整实施例1步骤(1)中苎烯预处理的温度为80℃，时间为4h，其他和实施例1保持一致，得到防缩抗起球的羊毛织物。
对比例3仅苎烯预处理
省略实施例1步骤(2)中的复合酶处理；仅采用苎烯预处理；
具体如下：
将苎烯、渗透剂JFC-6、平滑剂(MIRALAN(米勒兰)HTW)和水混合均匀，形成A液；其中渗透剂JFC-6的浓度为1g/L，平滑剂(MIRALAN(米勒兰)HTW)的浓度为1g/L，苎烯的浓度为5％o.w.f；
将羊毛织物用90℃热水浸渍0.5h后取出；再置于A液中，在浴比1:30、98℃下处理10min；结束后充分水洗，40℃下干燥2h，得到苎烯预处理的羊毛织物。
对比例4仅复合酶处理
省略实施例1步骤(1)中的苎烯预处理；仅采用复合酶处理；
具体如下：
将蛋白酶Savinase Ultra 16XL、碳酸氢钠、槐糖脂、海藻酸钠和水混合均匀，得到B液；其中，蛋白酶Savinase Ultra 16XL的浓度为1％o.w.f，碳酸氢钠的浓度为1％o.w.f，槐糖脂的浓度为1g/L，海藻酸钠的浓度为5g/L；
将羊毛织物用90℃热水浸渍0.5h后取出；置于B液中，在浴比1:30、pH8.5、50℃下处理30min；结束后，将复合酶处理液温度升高到90℃处理10min进行灭酶，之后充分水洗，40℃下干燥2h，得到防缩抗起球的羊毛织物。
得到的羊毛织物的表观表征见图2。
从图2可以看出：羊毛鳞片翘起严重，说明酶主要作用于CMC层，而非鳞片表面。
对比例5
调整实施例1步骤(1)为CTAB预处理，其他和实施例1保持一致，得到处理之后的羊毛织物；
具体如下：
一种羊毛织物丝光防缩抗起球整理液，所述的整理液包括A液和B液；A液为CTAB、磷酸钠、过氧化氢、螯合剂(Dequest2066，Solutia)、消泡剂(PD2005/049B，Stephen sons)、渗透剂JFC-6、平滑剂(MIRALAN(米勒兰)HTW)和水的混合液，其中渗透剂JFC-6的浓度为1g/L，平滑剂(MIRALAN(米勒兰)HTW)的浓度为1g/L，CTAB的浓度为1g/L，磷酸钠的浓度为2g/L，过氧化氢的浓度为20g/L，螯合剂(Dequest2066，Solutia)的浓度为0.5g/L，消泡剂(PD2005/049B，Stephen sons)的浓度为0.5g/L；B液为蛋白酶Savinase Ultra 16XL、碳酸氢钠、槐糖脂、海藻酸钠和水的混合液，其中，蛋白酶Savinase Ultra 16XL的浓度为1％o.w.f，碳酸氢钠的浓度为1％o.w.f，槐糖脂的浓度为1g/L，海藻酸钠的浓度为5g/L。
一种基于丝光防缩抗起球整理液处理羊毛织物的方法，包括如下步骤：
(1)CTAB预处理：
将羊毛织物用90℃热水浸渍0.5h后取出；再置于A液中，在浴比1:30、50℃下处理60min；结束后充分水洗，40℃下干燥2h，得到CTAB预处理的羊毛织物；
(2)酸化去除CTAB：将经CTAB预处理的羊毛织物加酸酸化(5.3～5.5)，静置10min后，用清水彻底洗净。
(3)复合酶处理：
将酸化后的羊毛织物置于B液中，在浴比1:30、pH8.5、50℃下处理30min；结束后，将复合酶处理液温度升高到90℃处理10min进行灭酶，之后充分水洗，40℃下干燥2h，得到防缩抗起球的羊毛织物。
将得到的处理之后的羊毛织物进行性能测试，结果如下：
CTAB/碱组合虽有脱脂效果，但加酸酸化无法有效去除CTAB，严重干扰了后续酶处理效果。
对比例6
调整实施例1中的苎烯为平平加O，其他和实施例1保持一致，得到处理之后的羊毛织物。
对比例7 2次苎烯预处理
按照对比例3的方法处理2次，得到处理之后的羊毛织物。
对比例8 2次复合酶处理
按照对比例4的方法处理2次，得到处理之后的羊毛织物。
对比例9仅较高浓度苎烯处理
将对比例3中苎烯浓度提高至20％o.w.f，其他和对比例3保持一致，得到处理之后的羊毛织物。
对比例10仅较高浓度复合酶处理
将对比例4中蛋白酶Savinase Ultra 16XL的浓度提高至10％o.w.f，其他和对比例4保持一致，得到处理之后的羊毛织物。
将实施例和对比例得到的处理之后的羊毛织物进行性能测试，测试结果如表2：
表2性能测试结果
| 例 | 毡缩率(％) | 强力损失率(％) | 抗起毛起球(级) |
| 原羊毛织物 | 23.17 | - | 1级 |
| 实施例1 | 4.5 | 2.27 | 4.5 |
| 实施例2 | 3.32 | 4.51 | 4.5 |
| 实施例3 | 3.82 | 0.10 | 5 |
| 实施例4 | 4.94 | 3.20 | 4 |
| 实施例5 | 3.58 | 0.39 | 5 |
| 对比例1 | 5.73 | 4.98 | 4 |
| 对比例2 | 5.12 | 5.13 | 4 |
| 对比例3 | 9.71 | 0.01 | 3 |
| 对比例4 | 13.27 | 8.00 | 3 |
| 对比例5 | 12.04 | 9.08 | 3 |
| 对比例6 | 13.56 | 8.50 | 3 |
| 对比例7 | 9.73 | 0.50 | 3 |
| 对比例8 | 10.89 | 12.30 | 3.5 |
| 对比例9 | 9.62 | 0.20 | 3 |
| 对比例10 | 9.79 | 27.89 | 3.5 |
从表2可以看出：
(1)从实施例1-5可以看出：采用苎烯预处理和复合酶处理相结合，可以实现羊毛织物的毡缩率低于5％，强力损失率在4.51％以下，抗起毛起球达到4级以上；且，苎烯继续增加，其效果提升不明显；苎烯预处理的温度再高就会影响羊毛本身的性能；
(2)对比实施例1和对比例1可以看出：槐糖脂、海藻酸钠的添加是很重要的；
(3)对比实施例1和对比例2可以看出：苎烯预处理的温度很关键；
(4)对比实施例1和对比例3、4可以看出：单独的苎烯预处理或复合酶处理，其无法同时实现很低的毡缩率和强力损失率；
(5)对比实施例1和对比例5、6可以看出：苎烯的选择很关键；
(6)对比实施例1和对比例7-10可以看出：两次苎烯预处理或复合酶处理，过高浓度的苎烯预处理或复合酶处理均无法同时实现很低的毡缩率和强力损失率。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种羊毛织物丝光防缩抗起球整理液，其特征在于，所述的整理液包括A液和B液；A液中含有苎烯、渗透剂、平滑剂和水，其中渗透剂的浓度为0.5-2g/L，平滑剂的浓度为0.5-1.5g/L，苎烯的浓度为1-20％o.w.f；B液中含有蛋白酶Savinase Ultra 16XL、碳酸氢钠、槐糖脂、海藻酸钠和水，其中，蛋白酶Savinase Ultra 16XL的浓度为1-10％o.w.f，碳酸氢钠的浓度为0.5-2％o.w.f，槐糖脂的浓度为0.5-2g/L，海藻酸钠的浓度为1-10g/L。
2.一种制备权利要求1所述的羊毛织物丝光防缩抗起球整理液的方法，其特征在于，所述的方法是将A液、B液的组分分别混合均匀即可。
3.一种基于权利要求1所述的丝光防缩抗起球整理液处理羊毛织物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)苎烯预处理：
将羊毛织物用热水浸渍后取出；再置于A液中，在85-98℃下处理10-120min；结束后充分水洗，干燥，得到苎烯预处理的羊毛织物；
(2)复合酶处理：
将苎烯预处理的羊毛织物置于B液中，在pH8-9、40-60℃下处理10-120min；结束后，灭酶，水洗，干燥，得到防缩抗起球的羊毛织物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中预处理是在98℃下预处理10-60min。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)中复合酶处理是在50℃下处理30-120min。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中热水浸渍是在70-90℃的热水中浸渍20-40min。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述羊毛织物包括全毛华达呢、哔叽、凡立丁精纺呢绒织物的任一种。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)中灭酶是将复合酶处理液温度升高到80-90℃处理10-20min。
9.权利要求3-8任一项所述的方法制备得到的防缩抗起球的羊毛织物。
10.权利要求1所述的羊毛织物丝光防缩抗起球整理液在羊毛织物领域的应用。
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