生物酶柔软抛光整理工艺概述

诺维信(中国)

摘要：这里就使用各种纤维素酶，在生物抛光整理工艺中如何获得最

佳效果进行介绍，同时还涉及到如织物、助剂和设备等其它相关因素。

关键语：生物，抛光，纤维素酶，柔软，起毛起球，

1 前言

生物抛光这个概念在日本首先被提出，初期着重于处理梭织物。目的是使织物有光洁的外观，使手感有所改善。现在，生物抛光的概念，在全球范围内也同样护展到针织制品，同时在中国为了改善麻制品的服用性和提高产品附加值的需求，这种整理手段也受到广泛关注。

生物抛光是一种用纤维素酶改善纤维素纤维制品表面的整理工艺,以达到持久的抗起毛起球并增加织物的光洁度和柔软度。生物抛光是去除从纱表面伸出来的细微纤维,这些微纤被去除了就不会起毛起球，色泽也更光亮，表面茸毛减少使得布面更光洁。酶的作用是弱化微纤基端，但没有把它们和纱分离开，要靠机械作用力完成这一步。

生物抛光是给予织物持久性的整理效果，这里使用的酶制剂是天然蛋白质，可完全生物降解，使用量也相对较低。因此, 酶制剂对排污的负担是很轻微的，这使得生物光洁整理较相应的化学品整理更具吸引力。

2 生物抛光的功效和优点

经生物抛光处理的服装和面料使制造商有如下卖点：

l 服装和面料长久保持光鲜

l 服装和面料手感更柔软

与相应的传统加工方法比，生物抛光有如下优点：

l 织物表面更光洁无茸毛，

l 织物表面显得更加均匀，

l 减少起毛起球的趋向，

l 增加悬垂性并具滑爽手感，

l 与通常的柔软剂组合可获得独特的柔软性，

l 处理的织物更具有环保意义。

2-1 在哪道工序运用生物抛光

任何哪道工序对表面有摩擦作用的，都可以当作机械冲击力。需要用多大的作用力，还要随纤维水解的程度而有所变动。 生物抛光可以用于成衣或布匹，可以在任何湿处理工序中使用，既可单独做，也可以与其它处理工序合并。如合并，工艺条件就要兼顾到两方面，在工艺条件对于酶不是最佳情况时，酶制剂的用量要适当调整。 生物抛光也可以分两步，先用酶浸置使短纤弱化但未除去，在随后的水洗中去除服装表面的短纤。

生物抛光的效果可以有多种方法检测，一是失重法，为保证生物抛光的效果一般失重是1-5%，强力损失一般控制在5-15%，不同的织物处理前有不同的强力数值，因此，有些织物较其它织物能承受较强的酶处理。

2-2 降低织物起毛起球

可以看出来，经生物抛光过的织物表面，十分明显要干净得多。酶的水解和机械的冲击作用联手除去了表面的毛茸和纤维的末梢。随着茸毛的除去，织物的组织变得更清晰，色泽也显得明亮。更显著的效果是以后的抗起毛起球趋势。

运用生物抛光明显降低了起毛起球趋势，此效果是持久的，因为纤维的末梢被除掉而不是在原处被覆盖（用柔软剂或其它整理那样）当前有些涂布方法可以降低织物初始的起毛趋向，但洗了2、3次以后，那些处理效果大部分被洗掉了。在这时生物抛光的优越性就显示出来了。即使在家用洗衣机里重复洗后，生物抛光的织物相对地仍保持无毛茸，见下列数据：

表1. 降低毛球的形成—在家用洗衣机中生物抛光的持久性

织物:	100% 棉
处理:	3.0% 对衣服重 Cellusoft L
设备:	Martindale 起毛测试仪
标准:	Swiss Norm SN 198525
注：	5 = 无起毛 1 =严重起毛

	125转	500转	2000转
未经处理 生物抛光处理	2.0 5.0	2.0 5.0	2.0 5.0
洗了5次 未经处理 生物抛光处理	2.0 5.0	2.0 5.0	2.0 4.0
洗了20次 未经处理 生物抛光处理	2.0 5.0	2.0 5.0	1.5 4.0

持久的抗起毛效果是确定生物抛光作用的因素之一.因为物理性的改进是对纱本身的改善,这些优点将表现于制品的整个使用寿命中.100%棉织物经强化的真实水洗试验,表明成功地降低起毛趋势，能耐60次家庭式洗衣.

2-3 改善纺织品的使用性

生物抛光的织物还有其它几项优点。经过处理的纱与纱之间游动性增加，从而使制品的弯折应力降低而使消费者产生一种独特的柔软感。由于柔软性的获得是用这种改进纱本质的方法取代了涂布法，织物能达到最大的吸水性。当不增加织物的总吸水量时，可以测试出吸水速率的提高。由于吸湿性的改善，消费者将感觉服装穿着更舒适。

此外，由于增加了纱的游动性，其结果将是织物的手感和悬垂性的改善。

3．诺维信用于生物抛光的产品

在纺织工业，纤维素酶用来处理纤维素纤维如棉，粘胶，麻或Lyocell等，使人感兴趣的是纤维素酶对这些织物的整理效果。

目前诺维信可以提供4种产品用于生物抛光

产品：	最佳 pH	组份：
Cellusoft	4.8	多组份纤维素酶
Cellusoft Plus	5.5	基因改性多组份纤维素酶
Cellusoft Ultra	5.2	基因改性纤维素酶
Cellusoft AP	5.0	基因改性多组份纤维素酶

为取得预期的效果，你需要正确选用酶制剂。这种选择是根据纤维的类别和多项其它参数，比如织物的强力和克重，所用的设备，织物的预处理，等等。

不同的纤维素酶产品对纤维素纤维的攻击程度不同。例如处理苎麻，亚麻，大麻，和细薄的棉织物时要考虑到强力和重量的损失，要选用攻击性稍弱的纤维素酶，如Cellusoft Ultra 应当考虑作为首选。对高微纤化的Lyocell制品, Cellusoft Plus应当作为首选。有关不同纤维素酶进一步的情况另有推荐.

此外，不同纤维素酶产品对机械作用的依赖程度不同。例如, Cellusoft Ultra 在机械冲击力强的设备中可以发挥最佳的功效。

4 重要工艺参数

这里我们将列出生物抛光的一般性指南。这只是作为起点，因为各种设备、材料和操作的条件不同，将影响效果。酶的用量，是以诺维信纤维素酶的活力为依据。

生物抛光是纤维素纤维在酶的作用下有控制地水解的过程。因此，要获得可控水解，操作人员必须对许多工艺参数进行监视与调节。这些工艺参数包括：

l 设备类型及机械作用力的大小

l 浴比

l 酶的类型和用量

l 介质的pH

l 温度

l 处理时间

l 其它诸如pH缓冲类型，升温/冷却速度，水的硬度，等等。

加酶之前, pH和温度要在合适的范围内！

4-1选用设备

为生物抛光选用设备有2个关键因素：处理织物时机械对织物的作用力和在适合的条件下与酶接触的时间。一般我们推荐冲击作用高的机器，如高速绳状染色机，喷射染色机，等等。

匹布：匹布做生物抛光可以用各种间歇式的整理机进行：如绳状染色机，喷射机，转笼机，等。这类机器的机械冲击力各不相同，在设定生物抛光的时间时应加以考虑。一般，机械冲击力越大，处理时间就越短。

服装：可使用大多数服装水洗机 – 前/侧面进料水洗机，卧式或立式的水洗机，等等。按机器的性能（大小，设计，转动速度），不同的织物和酶的类型，生物抛光的工艺可能不同。建议在试验的基础上,建立最佳的工艺条件。

4-2浴比 ( L/R )

浴比要满足织物的自由移动不受妨碍，但要小到足以提供所需的机械作用。同时，过高的浴比（高于30升/公斤 织物） 将会有“稀释作用”，即使在一般程度上增加酶的浓度，也将降低酶的作用。

匹布：实际上，匹布的工艺浴比一般采用5-25 升/公斤 织物，对Cellusoft 系列产品此浴比的功效最佳。如果生物抛光所用的浴比较高（高于15升/公斤织物）所用设备的机械冲击力又较低，这就有可能需要增加酶的用量。建议经试验后决定正确的用量。

服装：常规成衣后整理都在较低的浴比下完成（8-12升/公斤织物），这与上述的推荐非常符合。

4-3 酶的用量

通常：对织物和服装两者我们都推荐用Cellusoft L, Cellusoft AP,或Cellusoft Ultra L 1.0-3.0%（对织物重）。其规律是，在机械作用程度相同时，酶的用量越高，酶催化水解速率越高。为取得有控制地水解，需按机械冲击力的程度调节酶的用量。有时，尤其是厚的或人造的（polynosic, Modal, Lyocell）纤维素织物，所谓“分段投料法”可能更为有效。即根据推荐的时间和用量，先投入一半的酶制剂，再在进行到一半时间时投入另一半酶制剂。

举例：在成衣水洗机和高速空气喷射机(如，Biancalani AIRO 1000, ICBT Alizee)为取得相同的生物抛光效果，我们建议用量为Cellusoft L.1.0-1.5%(对织物重)。然而对绳状匹染机和低速的喷射机，我们提出的用量为Cellusoft L 2.0-3.0%(对织物重)

4-4 pH（缓冲体系）

酶要取得最佳活力（效果）介质的pH值极为重要。工艺在合适的pH值下运行，有利于使工艺可控且酶的使用更经济。例如，Cellusoft L的最佳pH值为4.8(活力100%)，pH 4.5及pH5.5时活力分别在80%及60%左右.

最佳参数允许有点误差，通常± 0.2个pH单位。另外，织物在前处理或染色时，吸收了大量的化学药品有机的和无机的，单纯地加酸或碱调节pH,对介质的缓冲是不够的。为了在生物抛光整个过程中保持pH值不变，推荐采用适合的缓冲系统包括醋酸盐和柠檬酸盐类缓冲物。强行改变pH值，可能导致要用调节酶的用量或处理时间来补偿。

4-5温度

工艺中合适的温度就像pH值一样，对酶发挥最佳功效是致关重要的，因而，也使工艺可控且酶的使用更经济。我们推荐Cellusoft 系列的温度范围是45-60℃，50-55℃时效果最佳。在处理布料或服装时，如温度超出最佳温度范围，可以用增加酶的用量及/或延长处理时间来补偿。

4-6 时间

酶与织物之间的作用时间是非常关键的因素：时间过短抛光处理不够，时间过长将发生不能接受的强力损失。合适的最佳处理时间将取决于机械冲击力的程度和其它的工艺条件对酶的最佳范围的符合程度。机械的冲击力越高和其它的工艺参数更趋向最佳，酶催化处理所需的时间就越短。我们总是推荐按照你的工艺情况，经过试验来确定正确的处理时间。我们建议酶催化作用的时间可在30-60分钟。

4-7工艺的定位

通常：生物抛光不要求织物的前处理有什么特别。然而，我们确是推荐把抛光处理放在退浆之后染色之前。

首先退浆总是要在生物抛光之前，原因是浆料妨碍酶进入纤维素纤维。退浆不净可能造成不均匀的效果。

在染色后的织物上进行生物抛光,通常会遇到两个问题。一是染料所带的静电离子阻止了酶与纤维之间的反应。此情况发生时生物抛光工艺可能受到不同程度的抑制。二是色泽会有所变化，因为在生物抛光的工艺条件下，色牢度下降或敏感（不稳定）。

4-8 酶的失活

我们建议任何生物抛光工艺中要有一道使纤维素酶失活的工序，以避免给后道工序造成不良后果。

失活的办法是：

l 调高介质的pH（一般到10），

l 升高温度（到80℃）并在上述条件下运行10分钟。

按酶的类别不同，失活可以选用上述办法之一或两者都用。例如，Cellusoft L就可以用增加介质的pH或者用升高温度，而Cellusoft Ultra L和Cellusoft AP则两者都需要用。为达到pH值10，建议加入碳酸钠（一般为1.0-3.0g/L）。

4-9工艺概要

生物抛光的工艺条件可归纳如下：

	匹布	服装
设备	绞盘染色机,喷射机,等	水洗机脱水机
浴比(LR),升/公斤	5 到 25	8 到 12
酶的类别	另有推荐	另有推荐
酶用量(对织物重)	1.0 - 3.0 %
pH (最佳)	4.5 – 5 .5
温度	45 - 60 ℃
时间	30 - 60 分钟
酶的失活	pH10; 80℃; 10分钟

5 问题 – 解决

如果经过生物抛光达不到你的期望，可能有几个原因。我们建议你在改进工艺之前,查询一下这张问题-解决表。

问题：酶的效果很小或没有
潜在原因：	怎么办：
l 织物没有退浆	检查残留浆料并以此确定退浆工艺，以去除有问题的化合物。
l 介质中的pH过高/过低	调配缓冲液；加进去；运行几分钟；检查pH必要时作调节；然后加入酶。
l 介质的温度过高/过低	检查温度并按规定调节。记住当温度调节到合适范围后，方可加入酶。如有可能增加织物的转速而保持处理时间不变。 如不可能，在做成衣生物抛光时可延长水洗时间。
l 机械作用力太低 处理时间太短。 酶的用量太少。	核查酶的用量并作相应调整。用量必须按织物重量计算，不是按液体的容量。
l 所用染料影响酶发挥作用	如可能在生物抛光之后染色
l 阴离子表面活性剂影响酶的作用	避免阴离子表面活性剂（磺酸盐和硫酸盐）和酶一起用

问题：生物抛光后织物强力很低
潜在原因：	怎么办：
l 酶用量太高	核查酶的添加量，如在推荐的范围内，降低用量（注：这是假设处理时间和织物转动速度都在最佳条件）。
l 所用的机械冲击力太高或处理时间太长。	如有可能，降低织物的转动速度并保持处理时间在推荐的范围内. 如不可能，服装生物抛光水洗时缩短其时间。

问题：经生物抛光织物色光有变
潜在原因：	怎么办：
l 所用染料的色牢度差或对工艺条件 - pH、温度等敏感	如有可能，把染色放在生物抛光之后。如不可能，修改工艺条件使染料能接受并在生物抛光的推荐范围之内；任何不利于酶作用的变化，必须以增加机械作用来补偿，即增加织物转动速度或加长处理时间。
l 染料对酶的失活工艺条件敏感。	如有可能，染色放在生物抛光之后。如不可能，用强力水洗以除去酶（或失活）并在后道水洗用洗净剂。另外尽快进入下道工序（如柔软，烘干等）不要延迟。

5总结

做生物抛光柔软整理时，只要能全面考虑酶制剂，待处理织物，设备和工艺条件，就可以利用生物酶制剂赋予制品以手感柔软、表面光洁、抗起毛起球等特质。