沈細(xì)周, 何麗清, 陳自義

( 廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 佛山 528041)

使用吸濕快干針織面料可以改善貼身衣物的舒適性，原因是吸濕快干針織面料可調(diào)節(jié)貼身衣物與皮膚表面間的水分及濕度之間的關(guān)系(衣服內(nèi)微氣候)、衣物和皮膚接觸時(shí)的壓力或接觸感等。通過(guò)吸濕快干功能性纖維針織面料與其他針織面料干燥率的比較，發(fā)現(xiàn)無(wú)論在短時(shí)間或較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，吸濕快干功能性纖維針織面料干燥率都明顯好于其他針織面料，它的干燥率差不多是棉的2倍，其強(qiáng)大的透氣性和良好的吸濕控制，使穿著者的皮膚保持干燥，減少體能消耗，使出汗不再成為一個(gè)擾人的問(wèn)題[1-2]。以純棉紗為面紗、COOLCOOL滌綸低彈絲(涼爽纖維)為底紗制織的針織緯編添紗組織的織物面料，因?yàn)镃OOLCOOL纖維的溝槽結(jié)構(gòu)一方面使得織物具有良好的吸濕和快干功能，穿著舒適，另一方面也加大了織物的整理難度。在實(shí)際生產(chǎn)中，整理后的吸濕快干織物的吸濕功能會(huì)喪失或降低。針對(duì)實(shí)踐中存在的問(wèn)題，本文對(duì)以純棉紗為面紗、COOLCOOL滌綸低彈絲為底紗制織的針織緯編添紗組織的織物面料進(jìn)行纖維素酶洗柔軟整理，研究了處理時(shí)間、處理浴pH值、處理溫度、纖維素酶用量等對(duì)試樣柔洗效果以及對(duì)織物的吸濕排汗性能的影響規(guī)律。

1 吸濕排汗織物的整理存在的問(wèn)題

根據(jù)工廠實(shí)踐以及對(duì)吸濕排汗織物的吸濕機(jī)理理論研究，國(guó)內(nèi)對(duì)于吸濕排汗織物的整理主要存在的問(wèn)題如下：

(1)吸濕排汗滌綸主要是異形纖維，且大多數(shù)表面又有微細(xì)溝槽結(jié)構(gòu)，同一線密度的纖維，其比表面積比常規(guī)圓形纖維大20%～50%，在前處理(煮練、漂白)過(guò)程中高溫的堿處理很容易破壞這種結(jié)構(gòu)，從而影響織物的吸濕排汗性能。

(2)對(duì)織物進(jìn)行柔軟整理時(shí)，很容易破壞吸濕排汗纖維的溝槽截面，影響織物的吸濕排汗性能。

(3)隨著人類環(huán)境保護(hù)和安全健康意識(shí)的不斷提高，紡織品印染加工對(duì)環(huán)境的污染及殘留在紡織服裝上的各種有害物質(zhì)對(duì)人類健康的影響越來(lái)越引起世界各國(guó)的關(guān)注，吸濕排汗織物走的是“休閑、舒適”路線，當(dāng)然要求對(duì)其織物的整理盡可能綠色環(huán)保。

2 COOLCOOL纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)及性能

2.1 COOLCOOL纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)

圖1為COOLCOOL纖維與普通滌綸的橫截面圖。 與普通滌綸相比，COOLCOOL纖維采用高異形度的四通道截面形狀(見(jiàn)圖1(a))，這種結(jié)構(gòu)，有利于纖維形成具有極其蓬松的紗線結(jié)構(gòu)，使織物能夠通過(guò)纖維上或纖維間的毛細(xì)通道，產(chǎn)生芯吸作用而快速吸水、輸水，然后擴(kuò)散和揮發(fā)，以保持人體皮膚的干爽。 同時(shí)，這種纖維的比表面積比同線密度普通圓形截面纖維要大，能將織物表面的水分快速蒸發(fā)到周圍大氣中去，因此這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)能使該纖維織物具有導(dǎo)濕快干的特性[4]。同時(shí)，由于聚酯纖維具有較高的濕屈服模量，即使在濕潤(rùn)狀態(tài)時(shí)也不會(huì)像棉纖維那樣倒伏，所以始終能夠保持織物與皮膚間的微氣候狀態(tài)，達(dá)到提高舒適性、干爽性的目的。使用COOLCOOL纖維可以改善貼身衣物的舒適性，原因是可調(diào)節(jié)貼身衣物與皮膚表面間的水分及濕度之間的關(guān)系(衣服內(nèi)微氣候)、衣物和皮膚接觸時(shí)的壓力或接觸感等，故該纖維制織的面料稱為“可呼吸面料”，該面料既具有棉制品的觸感，又具清爽感[5]。

(a) COOLCOOL纖維

(b) 普通滌綸纖維圖1 纖維的橫截面圖

2.2 COOLCOOL纖維與其它纖維的吸濕排汗性能對(duì)比

COOLCOOL纖維與一般纖維的吸濕排汗性能對(duì)比見(jiàn)圖2。

(a)織物芯吸高度圖

(b)織物水分?jǐn)U散圖圖2 織物的吸濕排汗性能圖

由圖2可知，用COOLCOOL纖維制成的織物，其芯吸高度及水分?jǐn)U散面積都比普通滌綸和錦綸高出許多，甚至比純棉織物的芯吸性能和水分?jǐn)U散性能都好。以棉為面紗、COOLCOOL紗為底紗開(kāi)發(fā)的針織面料迎合了針織布當(dāng)今的“輕薄、休閑、舒適”發(fā)展方向，將頗有市場(chǎng)。

3 纖維素酶對(duì)COOLCOOL纖維/棉的柔軟整理機(jī)理

纖維素酶表面具有裂槽、凹坑、空洞或孔穴狀的活性部位(酶催化作用發(fā)生的部位，底物結(jié)合于該部位)。反應(yīng)時(shí)，纖維素酶的活性部位首先和底物(即纖維素纖維)發(fā)生專一性結(jié)合，形成“絡(luò)合物”。所以纖維素酶分子應(yīng)能夠非常接近纖維并吸附在纖維素纖維某些部位(通常首先吸附在纖維表面)，再發(fā)生配位絡(luò)合，形成中間絡(luò)合物。然后酶分子的活性部位發(fā)生專一性的催化，使纖維素分子水解。纖維素分子是由1,4-β葡萄糖甙鍵連接成的直鏈高分子化合物。纖維素酶對(duì)其有特殊的催化作用。纖維素酶既能從一端水解纖維素聚合物，又能將長(zhǎng)纖維素聚合物切割成小分子。棉纖維的初生壁和次生壁纖維均可以水解產(chǎn)生纖維素弍糖和葡萄糖而溶解于纖維素酶水解溶液中。纖維素纖維是由結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)組成，水分子易于進(jìn)入非結(jié)晶區(qū)(無(wú)定型區(qū))的纖維素內(nèi)部而形成氫鍵，使纖維素充分膨化，纖維素酶容易通過(guò)細(xì)孔并吸附于纖維表面產(chǎn)生作用。結(jié)晶區(qū)的纖維素分子排列整齊，結(jié)構(gòu)緊密，纖維素酶不易進(jìn)入內(nèi)部。纖維素酶處理時(shí)，僅是織物表面，特別是疏松部位的纖維素分子降解、水解和減量，將纖維素表面外露的微細(xì)纖維水解弱化，使之易于從纖維上剝落，使織物變得光滑整潔，紋路清晰，同時(shí)使得纖維表面張力下降，抗彎強(qiáng)力減弱，纖維之間的摩擦系數(shù)降低，纖維間無(wú)定型區(qū)增大，結(jié)構(gòu)松弛，從而使織物具有蓬松、柔軟、吸濕性提高、抗起毛起球等優(yōu)點(diǎn)[6-7]。

4 吸濕排汗面料的柔軟整理

4.1 試驗(yàn)材料與儀器

(1)織物規(guī)格

面紗：14.6 tex(40 s/1)純棉紗。

底紗：83.3 dtex/72 f(75 D/72 f) COOLCOOL純滌低彈絲。

成品布幅寬1.48 m(機(jī)器規(guī)格：30英寸24G單面圓緯機(jī))。平方米克重：185 g/ m2。

以上織物由佛山萬(wàn)山針織有限公司生產(chǎn)。

(2)試驗(yàn)藥品

滲透劑JFC、吸濕排汗整理劑QQ、親水性氨基硅油DM, pH值緩沖液(以上均為中山億思達(dá)公司提供)；

纖維素酶DL(德國(guó)易美爾集團(tuán)香港國(guó)際有限公司提供)；

精練酶(中山億思達(dá)公司提供)；

活化劑CaCl2。

(3)試驗(yàn)儀器

恒溫水浴箱(南通三思機(jī)電科技有限公司)；

YG071N全自動(dòng)縮水率試驗(yàn)機(jī)(寧波紡織儀器廠)；

掛鏈天平(南通三思機(jī)電科技有限公司)；

YG811織物懸垂性測(cè)試儀(寧波紡織儀器廠)；

Y802A型烘箱(寧波紡織儀器廠)；

YG(B)026D電子織物強(qiáng)力機(jī)(南通三思機(jī)電科技有限公司) 。

4.2 纖維素酶洗柔軟整理流程

退煮后的布樣→纖維素酶浸漬處理→凈洗→烘干后測(cè)試性能

4.3 性能測(cè)試

(1)芯吸高度：垂直放置的被測(cè)布樣，一端浸在液體中，由于芯吸效應(yīng)液體沿試樣的縫隙上升或滲入，用量具測(cè)量規(guī)定時(shí)間內(nèi)液體上升的高度 (芯吸高度)。芯吸高度表征織物的吸濕能力，本試驗(yàn)用YG871型毛細(xì)管效應(yīng)儀測(cè)試。

(2)懸垂系數(shù)：表征織物的柔軟性能。懸垂系數(shù)越小，表示織物柔軟性能越好，本實(shí)驗(yàn)用YG811織物懸垂性測(cè)試儀測(cè)試[8]。

(3)強(qiáng)降率：整理前、后的織物強(qiáng)力之差與整理前的織物強(qiáng)力的百分比[37]。

(1)

式中：m1—退漿前織物的重量；

m2—退漿后織物的重量。

4.4 影響柔軟整理工藝的因素試驗(yàn)

4.4.1 纖維素酶的用量對(duì)柔軟整理的影響

固定溫度50 ℃，時(shí)間40 min，pH值為5.0 ，CaCl2為1‰(owf)，JFC為1 g/L，浴比1 ∶20不變，纖維素酶用量對(duì)柔軟整理的影響見(jiàn)表1。

表1 纖維素酶的用量對(duì)柔軟整理的影響

由表1可知，隨著纖維素酶DL用量的增大，COOLCOOL纖維/棉針織布的懸垂系數(shù)變小，強(qiáng)降率也減小，芯吸高度變大。表明纖維酶的整理可以改善COOLCOOL纖維/棉的柔軟性。同時(shí)纖維素酶的加入可以提高COOLCOOL纖維/棉織物的吸濕排汗性能。所以以下的實(shí)驗(yàn)選擇纖維素酶的用量為2%(owf)。

4.4.2 溫度對(duì)柔軟整理的影響

固定纖維素酶DL的用量2%(owf)，時(shí)間40 min，pH值為5.0, CaCl2為1 ‰(owf), JFC 1 g/L，浴比1 ∶20不變，考察溫度變化對(duì)柔軟整理的影響見(jiàn)表2。

表2 溫度對(duì)柔軟整理的影響

由表2可知，隨著整理溫度的升高，COOLCOOL纖維/棉針織布的懸垂系數(shù)變大后變小，但變化范圍很小；強(qiáng)降率和芯吸高度幾乎沒(méi)有什么變化。即說(shuō)明溫度對(duì)柔軟整理的影響不太明顯，考慮到溫度對(duì)纖維素酶DL的酶活力的影響因素，采用的溫度以50 ℃為宜。

4.4.3 時(shí)間對(duì)柔軟整理的影響

固定纖維素酶DL的用量2%(owf)，溫度50 ℃, pH值5.0, CaCl2為1‰(owf)，JFC 1 g/L，浴比1 ∶20不變，時(shí)間變化對(duì)柔軟整理的影響見(jiàn)表3。

由表3可知，隨著整理時(shí)間的增大，COOLCOOL纖維/棉針織布的懸垂系數(shù)幾乎無(wú)變化，強(qiáng)降率增大的效果比較明顯，芯吸高度略有增加?？紤]到強(qiáng)力的因素，整理時(shí)間以40 min為宜。

表3 整理時(shí)間對(duì)柔軟整理的影響

4.4.4 pH值對(duì)柔軟整理的影響

固定纖維素酶DL的用量2%(owf)，溫度50 ℃,時(shí)間40 min, CaCl21‰(owf)，JFC1 g/L，浴比1 ∶20不變，pH值變化對(duì)柔軟整理的影響見(jiàn)表4。

表4 pH值對(duì)柔軟整理的影響

由表4可知，隨著pH值的增大，COOLCOOL纖維/棉針織布的懸垂系數(shù)、強(qiáng)降率和芯吸高度幾乎沒(méi)有變化。即pH值對(duì)COOLCOOL纖維/棉針織布的柔軟整理幾乎無(wú)影響?？紤]到pH值對(duì)纖維素酶DL的酶活力的影響因素，采用的pH值以5為宜。

綜合考慮，纖維素酶DL對(duì)COOLCOOL纖維/棉針織布的柔軟整理工藝的最佳工藝條件為：纖維素酶的用量2%(owf)；溫度50 ℃；時(shí)間40 min；pH值5; 浴比1 ∶20。

4.5 纖維素酶的柔軟整理與傳統(tǒng)柔軟整理效果比較

傳統(tǒng)的柔軟整理主要有化學(xué)法和機(jī)械加工法兩種?；瘜W(xué)法是選用優(yōu)良的化學(xué)整理助劑，經(jīng)過(guò)浸軋、焙烘，對(duì)織物進(jìn)行整理以滿足整理后的手感需要，這是目前通用的主要方法之一。機(jī)械加工法是通過(guò)特殊機(jī)械加工來(lái)滿足柔軟手感的目的，目前有許多印染企業(yè)采用化學(xué)與機(jī)械相結(jié)合的方法。分別用不同的柔軟整理工藝對(duì)COOLCOOL纖維/棉針織布進(jìn)行柔軟整理，(因?yàn)樵S多文獻(xiàn)[9-10]表明普通氨基硅油處理會(huì)降低COOLCOOL纖維/棉針織布的吸濕排汗性能，所以沒(méi)有考慮普通氨基硅油處理試驗(yàn)), 并測(cè)試其性能來(lái)比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 不同柔軟劑整理工藝效果的對(duì)比

由表5可知：用以上幾種整理劑整理后的織物的柔軟效果都較好，而且通過(guò)手感比較，織物的滑爽性、豐滿度、柔軟性都有較大程度的提高，但是在整理過(guò)程中加上氨基硅油或者吸濕排汗劑以后都會(huì)影響織物的吸濕性能。而纖維素酶DL對(duì)織物進(jìn)行柔軟整理的效果最好，不僅可以改善織物的柔軟性能，而且也不會(huì)影響織物的吸濕排汗性能。

5 小結(jié)

(1)由于COOLCOOL紗的四通道溝槽結(jié)構(gòu)，不能按照傳統(tǒng)的柔軟整理工藝把硅油附于織物的表面，否則硅油會(huì)堵塞纖維截面上的毛細(xì)管道和纖維表面溝槽，影響織物的吸濕導(dǎo)汗功能。

(2)纖維素酶用量對(duì)COOLCOOL纖維/棉針織布的柔軟整理效果影響較大，處理時(shí)間、處理溫度、處理浴pH值對(duì)COOLCOOL纖維/棉針織布的柔軟整理效果有一定的影響。通過(guò)纖維素酶的柔軟整理的試驗(yàn)得出最佳優(yōu)化工藝：纖維素酶的用量為2%(owf)；溫度50 ℃；時(shí)間40 min；pH值5；滲透劑JFC l g/L；浴比1 ∶20。

(3)纖維素酶對(duì)COOLCOOL纖維/棉針織布的柔軟整理與傳統(tǒng)柔軟整理效果相比，纖維素酶對(duì)織物進(jìn)行柔軟整理的效果最好，不僅可以改善織物的柔軟性能，而且也不會(huì)影響織物的吸濕排汗性能, 且對(duì)環(huán)境污染較小, 是一種值得推薦的生態(tài)工藝。

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