羅鳳香，劉海燕 ，周衡書，曾照婕，李新綱

（1.湖南工程學(xué)院 紡織服裝學(xué)院，湘潭 411104；2.湖南工程學(xué)院 湖南省新型纖維面料及加工工程技術(shù)研究中心，湘潭 411104）

苧麻別稱“中國草”，我國苧麻資源豐富、產(chǎn)品遠(yuǎn)銷海外，廣受歡迎，銷量居世界榜首［1］.苧麻紡織品因具輕便、挺括、涼爽、透氣、抗菌、風(fēng)格自然等多種獨特性質(zhì)，在服裝、家紡、產(chǎn)業(yè)用紡織品中應(yīng)用廣泛［2］.

但苧麻的纖維粗硬，抱合力差，紗線結(jié)構(gòu)較松散，毛羽較多，制成的面料貼身穿著時會引起刺癢感，導(dǎo)致苧麻產(chǎn)品附加值不高、流行范圍不廣.

影響苧麻紡織品刺癢感的因素比較復(fù)雜，包括纖維性狀、毛羽、紗線和面料組織結(jié)構(gòu)等［3，4］.目前，解決苧麻產(chǎn)品刺癢感的主要思路包括：減少表面毛羽數(shù)量、降低毛羽長度、柔軟纖維、降低毛羽剛度、鈍化毛羽頭端及增加纖維表面的光滑性［5］.例如，水洗和砂洗［6，7］、燒毛、剪毛或毛羽倒伏法、柔軟劑法［8，9］及堿、液氨、N-甲基嗎啉等化學(xué)試劑處理［10］，但這些方法還存在不足：水洗、砂洗或剪毛、燒毛之后織物的毛羽會增加或變粗；化學(xué)處理后織物手感粗糙；柔軟劑處理后透氣性降低.而纖維素酶能水解苧麻纖維素、降低刺癢感，并且生物酶制劑具有高效、專一、清潔和環(huán)保的特性，因此酶處理是目前主要的發(fā)展方向之一.高錫光［11］的研究表明，纖維素酶可降低苧麻針織物的刺癢感，其最適條件為：纖維素酶用量 3%（owf），pH 值 5、浴比 1∶20、溫度45 ℃、時間45 min.有研究表明，使用纖維素酶處理夏布和絲光苧麻機(jī)織物后，其強(qiáng)力明顯下降［12，13］，純苧麻織物降強(qiáng)率甚至可以達(dá)到三分之二以上［14］.因此為了降低苧麻產(chǎn)品的刺癢感，同時減少過度損傷，需要嚴(yán)格控制工藝條件.單一的纖維素酶降低刺癢感的效果難以完全滿足實際需要，但含不同復(fù)合酶處理的退漿的斜紋苧麻織物的機(jī)械性能和彈性差異較大［15］.

為了開發(fā)高效的、可降低苧麻刺癢感的復(fù)合酶技術(shù)，并提高苧麻產(chǎn)品的舒適性，本文以中等紗支制備的苧麻機(jī)織坯布為原料，以刺癢感程度和強(qiáng)力損失率為主要參考指標(biāo)，研究了纖維素酶和果膠酶單獨處理對該苧麻機(jī)織物的刺癢感和力學(xué)性能的影響，比較了兩種酶復(fù)合的作用效果，并優(yōu)選出高效的復(fù)合酶配方.最后使用優(yōu)選的復(fù)合酶處理幾種不同成分和結(jié)構(gòu)的苧麻機(jī)織坯布，驗證其可行性.

1 實驗部分

1.1 實驗材料

纖維素酶和果膠酶由山東隆科特酶制劑有限公司提供，化料均為國產(chǎn)分析純.苧麻機(jī)織坯布購自湖南華升洞庭麻業(yè)有限公司和株洲雪松有限公司，主要規(guī)格如表1 所示.

表1 實驗原料的規(guī)格

1.2 纖維素酶處理效果

以規(guī)格為50 cm×60 cm 的純苧麻機(jī)織坯布作為試樣，稱重后放入2 L 大燒杯中，并置于55 ℃恒溫水浴鍋，按照1∶30（w/w）加入0.1 mol/L 的Briton-Robinsin 緩沖液（pH 5.0），預(yù)熱并充分潤濕.然后，分別加入坯布質(zhì)量1.0%、1.25%、1.5%、1.75%、2.0%和2.5%的纖維素酶，在55 ℃恒溫水浴鍋中保溫并不斷攪拌（攪拌桿轉(zhuǎn)速為500 r/min），50 min 后，取出放入 1∶30 的100 ℃水洗2 遍，每次 2 min，用鑷子將試樣取出，放入105 ℃烘箱展平烘干，然后分別測試處理前后試樣的刺癢感、斷裂強(qiáng)力，恒重后測定試樣的單位面積質(zhì)量.

1.3 果膠酶處理效果

實驗方法同1.2，加入不同用量（1.0%、1.25%、1.5%、1.75%、2.0%和2.5%）的果膠酶，浴液pH 值為5.0，溫度55 ℃，處理時間50 min.

1.4 纖維素酶與果膠酶復(fù)合處理效果

實驗方法同1.2，同時加入不同用量的纖維素酶和果膠酶，浴液pH 值為5.0，溫度55 ℃，處理時間50 min.

1.5 苧麻機(jī)織物性能測試

1.5.1 苧麻機(jī)織物力學(xué)性能實驗

參考GB/T 6529-2008《紡織品調(diào)濕和試驗用標(biāo)準(zhǔn)大氣》對試樣進(jìn)行調(diào)濕，參考GB/T 3923.1-2013《紡織品織物拉伸性能》第1 部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定（條樣法），采用HD026N 型電子織物強(qiáng)力儀測試試樣的經(jīng)向和緯向斷裂強(qiáng)力，實驗參數(shù)如下，試驗溫度：20±2 ℃；試驗濕度：65±2%RH；預(yù)張力：2 N；試驗速度：100 mm/min；夾持長度：200 mm；取樣寬度：50 mm.每個樣品經(jīng)向和緯向各測量5次取平均值.斷裂強(qiáng)力損失率的計算見式（1）.

1.5.2 苧麻機(jī)織物刺癢感測試

參考標(biāo)準(zhǔn)FZ/T30004-2009 苧麻織物刺癢感測定方法，采用YM-06Z 程式化刺癢感分析測定儀進(jìn)行測試：苧麻試樣裁剪成7.5 cm×30 cm，以正反面各五塊試樣壓縮功的平均值作為評價刺癢感的指標(biāo)，壓縮比功越大，表明試樣越刺癢.試樣刺癢感降低率按式（2）計算.

1.5.3 苧麻機(jī)織物單位面積質(zhì)量

參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T4669-2008《紡織品機(jī)織物單位長度質(zhì)量和單位面積質(zhì)量的測定》，用圓盤取樣器在試樣上中下方各取五塊100 cm2的試樣，將裁剪好的試樣放入烘箱中烘至恒重，然后稱重并按照式（3）計算試樣的減重率.

2 結(jié)果與討論

2.1 纖維素酶處理效果

在實驗條件下，不同用量的纖維素酶對苧麻機(jī)織物的刺癢感、斷裂強(qiáng)力和單位面積質(zhì)量的影響如表2 所示.

表2 纖維素酶處理對苧麻機(jī)織物性能的影響

從表2 可以看出，在其他條件一定時，纖維素酶用量對苧麻機(jī)織物刺癢感（以壓縮比功表示）的影響呈非線性相關(guān)，酶用量低于1.5%時，酶用量增大，壓縮比功降低，苧麻機(jī)織物刺癢感降低，但酶用量再增大，壓縮比功略有增加.這是由于刺癢感分析測定儀是通過測定毛羽被壓縮部分的壓縮功和壓縮比功、主體毛羽壓縮硬度、表面毛羽長度等指標(biāo)來衡量刺癢感，所測得刺癢感結(jié)果與實際穿著時的感受不完全吻合，故通過10 人專家組進(jìn)行主觀測試以校正.因為酶用量越大，對纖維素的破壞越強(qiáng)，許多粗硬的毛羽被酶水解后轉(zhuǎn)變成細(xì)小的毛羽仍然能夠被儀器檢測到，部分原本在苧麻機(jī)織物內(nèi)部的毛羽也暴露于表面被檢測到，因此，毛羽的數(shù)量變多，且細(xì)度變細(xì)，總的壓縮比功略有增加，但由于毛羽細(xì)小而柔軟，在測試過程中，低于產(chǎn)生刺癢感的力學(xué)閾值，故主觀測試時感覺并不刺癢.綜上所述，纖維素酶用量越大，苧麻機(jī)織物越不刺癢.

表2 也表明，纖維素酶用量增大導(dǎo)致苧麻機(jī)織物的面密度單位面積質(zhì)量損失增大、經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)力的損失增大.與文獻(xiàn)［15］報道的纖維素酶法能夠降低苧麻刺癢感，但會破壞苧麻纖維素、降低其強(qiáng)度的結(jié)果一致，以纖維素酶用量為自變量，分別以苧麻機(jī)織物經(jīng)向斷裂強(qiáng)力和緯向斷裂強(qiáng)力為因變量進(jìn)行線性擬合，得到苧麻機(jī)織物的斷裂強(qiáng)力大小和酶用量之間的關(guān)系分別為y = 527.59286 - 45.92571x，R2=0.95236和y=538.43571-62.29143x，R2=0.96176.因此，為了保證酶處理后對苧麻機(jī)織物的斷裂強(qiáng)力損失不超過20%，纖維素酶用量不宜超過2.0%.

2.2 果膠酶處理效果

由于苧麻纖維中的果膠組分與纖維素、半纖維素緊密結(jié)合，苧麻纖維間殘留的膠質(zhì)可能阻礙毛羽的相互滑移，進(jìn)而對刺癢感產(chǎn)生一定的影響［16］，果膠酶能夠水解苧麻中的膠質(zhì)，故研究了果膠酶處理對苧麻機(jī)織物刺癢感的效果.不同用量的纖維素酶對苧麻機(jī)織物刺癢感、斷裂強(qiáng)力和單位面積質(zhì)量的影響如表3 所示.

表3 纖維素酶處理對苧麻機(jī)織物性能的影響

表3 結(jié)果表明果膠酶對苧麻坯布的影響與纖維素酶類似，但效果不如纖維素酶.果膠酶用量低于1.5%時，隨著酶用量的增大，坯布刺癢感（以壓縮比功表示）降低，超過1.5%后，刺癢感略有增加，但主觀測試法則表明，隨著果膠酶用量的增大，刺癢感明顯降低.此外，使用果膠酶處理會降低苧麻機(jī)織物單位面積質(zhì)量和經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)力.以果膠酶用量為自變量，分別以苧麻機(jī)織物經(jīng)向斷裂強(qiáng)力和緯向斷裂強(qiáng)力為因變量進(jìn)行線性擬合，得到苧麻機(jī)織物強(qiáng)力大小和酶用量呈線性相關(guān)，其線性方程分別為y=538.75355-37.2538x，R2=0.96335 和 y=545.68986 - 62.61475x，R2= 0.93844.

綜上所述，為了保證果膠酶處理后苧麻機(jī)織物刺癢感降低又不過度損傷織物性能，果膠酶的用量不宜超過苧麻機(jī)織物質(zhì)量的2.5%.

2.3 纖維素酶與果膠酶復(fù)合處理效果

根據(jù)前期實驗結(jié)果可知，纖維素酶和果膠酶均能降低刺癢感，故探究了兩種酶復(fù)合處理對苧麻機(jī)織物的刺癢感、斷裂強(qiáng)力和單位面積質(zhì)量的影響，結(jié)果如表4 所示.

表4 結(jié)果表明復(fù)合酶處理能使苧麻機(jī)織物的刺癢感降低37.7%～51.2%.隨著兩種酶用量增大，苧麻機(jī)織物減重率大幅上升.綜合考慮刺癢感、斷裂強(qiáng)力和減重率等性能指標(biāo)以及成本因素，在纖維素酶用量為1.5%，果膠酶用量為1.75%時，對降低刺癢感的效果最好，成本較低，此時經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)力損失率分別為14.3%和19.0%，苧麻機(jī)織物的減重率為12.2%.

2.4 復(fù)合酶對不同苧麻紡織品處理效果

由于刺癢感和酶的作用效果受纖維組成、性狀、紗線和織物結(jié)構(gòu)的影響較大，故用優(yōu)選的復(fù)合酶工藝（1.75%果膠酶，1.5%纖維素酶；浴比1∶30；水浴溫度55℃；處理時間50 min）處理不同來源、不同組織結(jié)構(gòu)以及混紡的苧麻機(jī)織物，以研究該復(fù)合酶工藝的普適性，實驗結(jié)果如表5 所示.

表5 復(fù)合酶處理對不同苧麻機(jī)織物性能的影響

表5 結(jié)果表明，對不同來源、不同編織結(jié)構(gòu)的純苧麻或苧麻棉混紡機(jī)織物，該復(fù)合酶工藝均可大幅度降低其刺癢感，降低范圍為32.57%～57.53%.而且苧麻機(jī)織物的減重率低于23.6%，經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)力損失率也低于20.32%，對苧麻機(jī)織物本身結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的破壞較小，在可接受范圍內(nèi).說明該復(fù)合酶工藝能夠適應(yīng)于多種苧麻機(jī)織物，適應(yīng)范圍廣.

3 結(jié)論

本文分別研究了纖維素酶、果膠酶以及纖維素酶/果膠酶復(fù)合酶技術(shù)對苧麻機(jī)織物刺癢感的影響.結(jié)果表明：

（1）在pH 值為5.0，溫度為55℃，處理50 min 條件下，1.25%的纖維素酶或果膠酶可使苧麻機(jī)織物的刺癢感降低30%以上，但纖維素酶超過2.0%或果膠酶超過2.5%則苧麻機(jī)織物減重率較大，斷裂強(qiáng)力的損失也較大.

（2）1.75%果膠酶和1.5%纖維素酶復(fù)合工藝可使多種不同組成和結(jié)構(gòu)的苧麻機(jī)織物的刺癢感降低32.57%～57.53%，而且坯布減重率和經(jīng)緯向斷裂強(qiáng)力損失均低于23.6%.

以生物酶處理苧麻紡織品時，其刺癢感的降低是以試樣本身結(jié)構(gòu)的破壞和強(qiáng)力的降低為代價的.為了達(dá)到生物酶技術(shù)有效降低苧麻刺癢感，且減少對苧麻本身結(jié)構(gòu)的破壞，必須確保酶作用程度適當(dāng)、條件可控.由于影響紡織品刺癢感最主要的因素是其表面的毛羽，故探究生物酶處理工藝時，必須保證酶制劑僅作用于纖維或面料表面的毛羽，避免內(nèi)部的毛羽暴露出來，避免破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu).由于酶的種類、用量和作用條件對苧麻的結(jié)構(gòu)、苧麻刺癢感和力學(xué)性能的影響較大，因此，以生物酶法降低苧麻刺癢感的技術(shù)中，在酶作用的機(jī)理和調(diào)控方面還值得更深入的研究.