姚继明，郑明远

(河北科技大学纺织服装学院，河北石家庄 050018)

纯棉针织物果胶酶精练工艺优化及效果分析

姚继明，郑明远

(河北科技大学纺织服装学院，河北石家庄 050018)

利用KDN果胶酶，采用田口实验设计的方法，控制酶浓度、温度、pH值和时间，分别处理纯棉纬编针织物，通过测试处理后织物的白度、毛细效应、顶破强力、质量损失等性能，分析果胶酶处理织物的效果。结果表明纯棉纬编针织物经果胶酶处理后毛细效应得到很大改善，白度增加，但织物顶破强力下降，质量减轻。综合各项指标，通过统计分析得出KDN果胶酶最优处理工艺如下：酶质量浓度1.5 g/L，温度50 ℃，pH值为6，时间40 min。与碱精练相比，毛细效应变好，白度稍差，织物强力及质量损失小。

纯棉纬编针织物；果胶酶；田口设计；精练

棉织物具有柔软舒适、吸湿透气等优异的性能，深受广大消费者喜爱。但是棉纤维的润湿性能易受其本身的伴生物及后期纺纱织造过程中附加杂质的影响，因此需要对棉织物进行精练处理。传统织物精练一般为碱精练，而碱精练工艺有纤维损伤大、废水不易处理等问题。应用果胶酶代替高温强碱的传统工艺对棉织物进行精练不仅使生产条件得到改善，而且减少了大量强碱性废水的排放，更有利于保护生态环境和人体健康，且果胶酶精练处理条件温和，工艺流程短，设备简单，生产效率高，能量消耗小，故具有广阔的发展前景[1-2]。应用果胶酶精练处理过程中，酶浓度、处理温度以及处理时间都对结果有一定的影响，因此合理地选择工艺配方也相当重要[3-4]。本文采用Minitab中的田口设计法，对不同工艺条件下经酶处理后的纯棉针织物的白度、毛细效应、顶破强力、织物质量等性能进行测试并对比分析，得出酶浓度、温度、pH值和时间这4个因素对果胶酶精练效果的影响程度以及果胶酶精练工艺的最佳工艺方案，并与碱精练工艺作对比，测试2组不同处理织物的精练效果。

1 试验部分

1.1材料、试剂及仪器

材料及试剂：纯棉纬编针织布(石家庄第二经编厂提供，织物规格为32支纯棉汗布，质量为160 g/m2)，KDN果胶酶(山东康地恩生物科技有限公司提供)、渗透剂WPS(石家庄美施达生物化工有限公司提供)，磷酸二氢钠、碳酸氢钠、碳酸钠、精练剂SK、氢氧化钠等为分析纯级试剂。

仪器：高温染色机(上海一派印染技术有限公司提供)，WSB-Ⅱ d/o白度仪(上海卡罗卡超仪器有限公司提供)，YG(B)871型毛细管效应测定仪(温州大荣纺织仪器有限公司提供)，YG(L)031型电子织物破裂强度仪(绍兴力必信仪器有限公司提供)，THZ-82A型水浴恒温振荡器(金坛市荣华仪器制造有限公司提供)，恒温水浴锅，酸式滴定管，电子天平，烧杯，玻璃棒，剪刀等。

1.2试验方法

将纯棉纬编针织布剪成40 cm×40 cm大小相近的正方形，每块布质量为25 g。根据田口实验设计的方案将剪好的样布在染色机中进行酶精练处理，处理浴的浴比为1∶10，渗透剂WPS为1 g/L。其中，pH值为6，采用磷酸二氢钠调节；pH值为8，采用碳酸氢钠调节；pH值为10，采用碳酸钠调节。处理后的织物用清水清洗2次，自然晾干并测试其性能。

1.3测试方法

1.3.1 白度测试

采用WSB-Ⅱd/o白度仪对织物的白度进行测定，在不同部位测定5次，得出平均值。

1.3.2 织物毛细效应测试

按FZ/T 01071—1999《纺织品毛细效应试验方法》，利用YG(B)871型毛细管效应测定仪沿织物经向进行测定，取2块布样读数的平均值为测定结果。

1.3.3 织物顶破强力测试

根据GB/T 19976—2005《纺织品顶破强力的测定 钢球法》标准，利用YG(L)031型电子织物破裂强度仪对织物进行顶破强力测试，取3次测量平均值为最终结果。

1.3.4 织物质量保持率测试

把精练前后的织物于105 ℃烘干2 h，按照式(1)计算质量保持率，经多次测试求取平均值：

(1)

式中：W0为织物经酶处理前的干重；W1为织物经酶处理后的干重。

2 结果与讨论

2.1果胶酶精练处理对针织物白度及毛细效应的影响

天然棉纤维中所含的杂质对棉织物吸水性有一定影响，其中果胶将蜡质粘在纤维素上阻碍了染料和整理剂的渗透，并且果胶质影响织物润湿性和染色牢度。而果胶酶和纤维中的果胶发生化学反应，能使果胶呈游离状态，并且使网状果胶上的蜡状疏水性杂质脱落游离，从而达到织物精练的目的，改善织物的柔软性、吸水性[5-7]。同时酶处理过程中织物上残留的杂质及纤维表面蜡质得到一定程度的去除，也能部分改善织物白度和毛细效应。酶处理后织物的白度和毛细效应变化见表1，各因素的作用影响强弱见表2。

表1 棉针织物经酶处理后白度及织物毛细效应测试数据

表2 直观分析表

由表1及表2可以看出，经果胶酶精练处理后的棉针织物白度明显提高，吸湿性能也得到了改善。对经酶处理后的针织物白度效果及毛细效应而言，温度都是酶精练处理的最显著影响因素。这可能是由于温度对酶的活性及反应速率影响敏感有关。酶催化反应速度一般随温度的升高而增大，但酶催化反应速度和温度并不是完全成正比，温度过高会使酶失活。只有在适当的温度下，酶才能有最大的催化速度。对于处理后针织物白度效果而言，KDN果胶酶精练最优方案为酶用量1.5 g/L，温度60 ℃，pH值为8，时间40 min；经田口设计预测分析可知，在最优条件下经酶处理后织物白度预测值为66.4。对于针织物毛细效应而言，酶处理最优条件为酶用量1.5 g/L，温度60 ℃，pH值为6，时间80 min；利用田口设计预测分析，织物经KDN酶在最优工艺下处理后毛细管效应预测为11.18 cm。

2.2果胶酶精练处理对针织物顶破强力及织物质量的影响

果胶酶应用于棉织物的精练作用是通过消除反应达到的。其主要原理是切断棉纤维上果胶酸及果胶酸酯分子中的α- 1，4苷键，再经乳化、水洗等工序去除纤维表面果胶和杂质。故经果胶酶处理后会造成一定的纤维损伤，使织物强力下降[4,8-9]。由于精练和洗涤的双重作用，织物的质量也会有一定程度的减少。果胶酶处理对织物顶破强力和质量保持率的影响见表3和表4。

表3 棉针织物经酶处理后织物顶破强力及质量保持率测试数据

表4 直观分析表

由表3及表4可以看出：经KDN果胶酶精练处理后织物顶破强力及织物质量都有下降。对于精练处理后织物顶破强力而言，反应时间和温度对其影响非常显著，最优方案为酶用量1.5 g/L，温度50 ℃，pH值为6，时间40 min；经田口设计预测分析可知，在果胶酶最优工艺条件下处理后的织物顶破强力可达339.47 N。而影响处理后织物质量保持率的主要因素是时间和pH值，最优试验方案如下：酶用量1.5 g/L，温度50 ℃，pH值8，时间40 min；经田口设计预测分析可知，经KDN酶最优工艺处理后，织物质量保持率预计高达98.39%。

2.3果胶酶精练处理最优方案的确定及验证

利用Minitab软件对果胶酶处理后织物的白度、毛细效应、顶破强力、质量保持率4项性能进行测试，对测试数据综合分析得出综合影响因素均值响应表，见表5，均值主效应图见图1。

表5 综合4项性能测试数据均值响应表

图1 综合果胶酶处理之后的4项性能测试数据得出的均值主效应图Fig.1 Mean main effects plot of four performance test data after comprehensive pectinase treatment

由表5及图1可得出，时间是影响KDN果胶酶精练处理的最显著因素。KDN果胶酶处理后织物性能综合测试最优工艺方案如下：酶质量浓度1.5 g/L，温度50 ℃，pH值为6，时间40 min。在最优工艺下对纯棉针织物进行果胶酶精练处理，测试处理后织物的各项性能，其测试结果如表6所示。

表6 综合4项性能测试最优方案处理后织物测试试验数据

通过对比试验数据可知，在综合4项性能得出最优工艺方案下处理的各项织物性能几乎都能达到最优，说明此次试验得出的最优工艺方案高效实用且具有可重复性。

2.4酶精练与碱精练效果比较

烧碱精练工艺条件如下：布质量(20 g),浴比(1∶10),精练剂SK(2 g/L),氢氧化钠(10 g/L),煮练(60 min)。

按照此工艺对纯棉纬编针织物进行精练处理，处理后用清水对织物清洗2次，自然晾干，测试其试验数据，测试结果如表7所示。

表7 针织物经碱精练工艺处理后的测试度验数据

由表6、表7对比可知，与碱精练相比，经果胶酶精练处理后的针织物吸湿性能更好，耐顶破强力下降少，质量损失小，织物白度比碱精练稍差。

3 结 论

纯棉纬编针织物经果胶酶精练处理后吸湿性能得到大幅改善，白度增加，织物耐顶破强力有所下降，织物质量略减。其中，处理时间是影响KDF果胶酶精练处理的最显著因素。KDF果胶酶处理后织物性能综合测试最优工艺方案如下：酶质量浓度1.5 g/L，温度50 ℃，pH值为6，时间40 min。与碱精练效果相比，针织物经果胶酶精练处理后织物吸湿性能更好，耐顶破强力下降减少，质量损失小，织物白度比碱精练稍差。

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向本期载文的审稿专家致谢

本期《河北工业科技》共发表论文18篇。这些论文的发表是与有关专家的认真审读、细查资料、推敲分析、中肯评价分不开的。对此，本刊编辑部特向这些专家表示敬意，对他们的辛勤劳动表示感谢。

本期载文的审稿专家名单如下(按姓名的汉语拼音字母顺序排列)：

陈 爱 陈 颖 陈祖铭 程学珍 崔玉龙 丁玉坤 高 凯
关军锋 郭 奋 李广军 李 浩 李绍秀 李文斌 李忠民
刘振法 鲁金凤 罗 勇 桑亚新 沈丽如 檀柏红 王艾萌
王景春 王玖河 王硕禾 王勇军 吴建华 信昆仑 颜景龙
杨发展 于海丰 余子鹏 曾泳春 张炳烛 张焕祯 张 军
张忠义 赵志国 周 律

(本刊编辑部)

Optimization and performance analysis of pectinase scouring to cotton knitted fabric

YAO Jiming， ZHENG Mingyuan

(School of Textile and Garment, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang Hebei 050018, China )

Scouring process of the cotton knitted fabric by using KDN pectinase were carried out by controlling the enzyme dosage, reaction temperatures, pH and time according to Taguchi experimental design. The whiteness, capillary effect, weight loss, bursting strength of treated fabrics were measured and analyzed. The results show that the water absorption ability and whiteness are improved greatly, and the fabric bursting strength and weight decreased.The optimal treatment condition of KDN pectinase obtained by statistical analysis is that the dosage of catalase of 1.5 g/L, 50 ℃, pH 6, 40 min.Compared to sodium hydroxide scouring, pectinase scouring exhibits better capillary effect, lower strength and weight loss and slightly low whiteness.

cotton weft knitted fabrics; pectinase; Taguchi design; scouring

1008-1534(2014)04-0311-05

2014-02-28;

2014-03-19；责任编辑：张 军

姚继明(1966-)， 男，河北宽城人，副教授，博士，主要从事纺织生化方面的研究。

E-mail:yaojiming66@126.com

TS192

A

10.7535/hbgykj.2014yx04009

姚继明，郑明远.纯棉针织物果胶酶精练工艺优化及效果分析[J].河北工业科技,2014,31(4):311-315. YAO Jiming，ZHENG Mingyuan.Optimization and performance analysis of pectinase scouring to cotton knitted fabric[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2014,31(4):311-315.