生物酶在服饰染整中的应用 陶紫信18302010061 摘要:生物酶,即以酶为基础,加入适量无机或有机化合物以适应工业化应用的需求 经过复配、造型、干燥等工序加工而成的产物,它在我们的衣、食、住、行各方面中都起 到了很大的作用。本篇报告将就生物酶在服饰染整方面的应用进行总结与分析 技术概述与原理 生物酶技术在服装染色中应用十分广泛,就酶的种类而言,主要有纤维素酶、脂肪 酶、果胶酶、蛋白酶以及过氧化氢酶,也包括少量的漆酶和葡萄糖氧化酶。在服装印染中 运用这些生物酶的基 又化生物酬座用联师承妞图 效 解能力, 质、纤维素等,降解⑤⊙ 合物分子,如蛋白 不 成小分子物质,适当延剩的 地利用这些特性,可 生物 以使服装面料品质得 到提升。由于生物酶 不 染整技术在节能、环 保、提高产品附加值 5不的 等方面具有明显的优 势,生物酶染整技术 目前已成为纺织品染 。2 整技术的主要发展方 0O的品取 向之 技术应用 1、主要应用方向 生物酶在服饰工业中的应用主要有以下几个方面: 首先,是用于天然纤维织物的前处理,去除纤维或织物上的杂质,为后续染整加工创 造条件。生物酶应用于染整工业最早是从织物退浆开始的。用淀粉酶催化水解织物上的淀 粉浆料已经有多年历史,目前仍然是去除织物上淀粉浆 料的重要方法。这部分操作可以去除棉纤维中的天然杂 质,为后续染色、印花和整理加工创造条件。其中,高 温淀粉酶不仅可以提高退浆效率,而且可以同时去除混 合浆料中的PVA等化学浆料 其二,是用于织物的后整理加工,去除纤维表面的 绒毛或使纤维减量,以改善织物的外观、手感和风格 棉织物经过纤维素酶整理后,手感和外观可以获得 很大改善。因为织物表面的绒毛被去除,处理后的织物 添加生物酶的织物退浆剂
生物酶在服饰染整中的应用 陶紫信 18302010061 摘 要：生物酶，即以酶为基础，加入适量无机或有机化合物以适应工业化应用的需求， 经过复配、造型、干燥等工序加工而成的产物，它在我们的衣、食、住、行各方面中都起 到了很大的作用。本篇报告将就生物酶在服饰染整方面的应用进行总结与分析。 一、技术概述与原理 生物酶技术在服装染色中应用十分广泛，就酶的种类而言，主要有纤维素酶、脂肪 酶、果胶酶、蛋白酶以及过氧化氢酶，也包括少量的漆酶和葡萄糖氧化酶。在服装印染中 运用这些生物酶的基 本原理，就在于其高 效而又专一的催化降 解能力，使特定的聚 合物分子，如蛋白 质、纤维素等，降解 成小分子物质，适当 地利用这些特性，可 以使服装面料品质得 到提升。由于生物酶 染整技术在节能、环 保、提高产品附加值 等方面具有明显的优 势，生物酶染整技术 目前已成为纺织品染 整技术的主要发展方 向之一。 二、技术应用 1、主要应用方向 生物酶在服饰工业中的应用主要有以下几个方面： 首先，是用于天然纤维织物的前处理，去除纤维或织物上的杂质，为后续染整加工创 造条件。生物酶应用于染整工业最早是从织物退浆开始的。用淀粉酶催化水解织物上的淀 粉浆料已经有多年历史，目前仍然是去除织物上淀粉浆 料的重要方法。这部分操作可以去除棉纤维中的天然杂 质，为后续染色、印花和整理加工创造条件。其中，高 温淀粉酶不仅可以提高退浆效率，而且可以同时去除混 合浆料中的 PVA 等化学浆料。 其二，是用于织物的后整理加工，去除纤维表面的 绒毛或使纤维减量，以改善织物的外观、手感和风格。 棉织物经过纤维素酶整理后，手感和外观可以获得 很大改善。因为织物表面的绒毛被去除，处理后的织物 添加生物酶的织物退浆剂
更光洁、颜色更鲜艳。织物硬挺度和刚性降低,光滑度和悬垂性提高,使织物获得极好的 手感。例如,纤维素酶能够象烧毛一样使针织物的外观变得光洁,而且加在洗衣粉的纤维 素酶通过正常的家用洗衣机洗涤也具有类似的效果 2、各类不同酶的特定应用 (1)果胶酶: 富含果胶酶的酶制剂可以喷到原麻上,对其进行生物酶沤麻加工,过去的研究测试了 制得的麻纤维的细度、长度、强力及其分布等物理指标,并与传统的露水沤麻进行颜色比 较,经过酶制剂处理的原麻有更高的品质和更鲜亮的颜色。 (2)纤维素酶 使用再生纤维素纤维的酶处理粘胶可以改善粘胶纤维织物的手感、悬垂性,去除织物 表面的绒毛,减少了粘胶织物的起球倾向。如今,用纤维素酶处理防止织物的原纤化或者 获得桃皮效果已经很普遍了 另一种常见的纤维素酶是中性纤维素酶,最广泛的用途是代替浮石在水磨洗过程中使 牛仔布类服装表面呈仿旧的外观。酶代替浮石处理可防止因摩擦而引起的机器及衣物磨 损,同时避免了清晰和处理用过的浮石,减少了水污染。 (3)蛋白酶: 蛋白酶的最大用途就是用于洗涤剂,他们能帮助去除衣物上的蛋白质污渍,本篇报告 不做赘述。在服饰染整的过程中,它也能用于蛋白质纤维的加工涉及蚕丝的脱胶、羊毛的 防缩和漂白。用蛋白酶对羊毛织物进行防缩整理是非常具有潜力的防缩加工方法,但是需 要与氧化或还原法结合才会取得比较好的效果。在羊毛漂白过程中蛋白酶也有较多应用, 它可以提高最终产品的白度,如果在过氧化氢漂白浴中加入蛋白酶,也可以将漂白时问缩 短一半,但是在漂白过程中加入蛋白酶会造成羊毛小部分的失重和强力损失,这对贵重的 羊毛来说依然是一个值得商榷和改进的问题 (4)过氧化氢酶 过氧化氢分解酶可以应用于棉织物的过氧化氢漂 白,以去除织物上残留的过氧化氢,避免后续染色出现 染斑和染花,这比传统的还原剂法有着更高的效率、更 节能和无环境污染的优点。 (5)漆酶: 漆酶可以脱去靛蓝的颜色,在牛仔棉布的处理及后 加工过程中具有重要的作用 漆酶褪去牛仔裤的部分颜色 技术优缺点 1、优点 (1)改善品质 生物酶反应具有专一性,仅对特定的物质起作用,对纤维损伤小或无损伤。由于生物 酶的专一性与高效性,在服装印染加工中应用生物酶技术具有独特的优点,可以显著改善 服装印染品外观和手感,提升服装印染品品质。应用生物酶制剂对服装印染品的风格进行 整理能够使棉布类卬染品变得像天鹅绒,使棉麻卬染品手感柔软,使粘胶布类印染品像真 丝,在提升品质的同时,也可以使整理后的服装印染品呈现出独特的风格。 (2)满足环保要求 应用生物酶技术进行服装印染符合当前服装印染加工对环保的要求。可通过调节服装
更光洁、颜色更鲜艳。织物硬挺度和刚性降低，光滑度和悬垂性提高，使织物获得极好的 手感。例如，纤维素酶能够象烧毛一样使针织物的外观变得光洁，而且加在洗衣粉的纤维 素酶通过正常的家用洗衣机洗涤也具有类似的效果。 2、各类不同酶的特定应用 （1）果胶酶： 富含果胶酶的酶制剂可以喷到原麻上，对其进行生物酶沤麻加工，过去的研究测试了 制得的麻纤维的细度、长度、强力及其分布等物理指标，并与传统的露水沤麻进行颜色比 较，经过酶制剂处理的原麻有更高的品质和更鲜亮的颜色。 （2）纤维素酶： 使用再生纤维素纤维的酶处理粘胶可以改善粘胶纤维织物的手感、悬垂性，去除织物 表面的绒毛，减少了粘胶织物的起球倾向。如今，用纤维素酶处理防止织物的原纤化或者 获得桃皮效果已经很普遍了。 另一种常见的纤维素酶是中性纤维素酶，最广泛的用途是代替浮石在水磨洗过程中使 牛仔布类服装表面呈仿旧的外观。酶代替浮石处理可防止因摩擦而引起的机器及衣物磨 损，同时避免了清晰和处理用过的浮石，减少了水污染。 （3）蛋白酶： 蛋白酶的最大用途就是用于洗涤剂，他们能帮助去除衣物上的蛋白质污渍，本篇报告 不做赘述。在服饰染整的过程中，它也能用于蛋白质纤维的加工涉及蚕丝的脱胶、羊毛的 防缩和漂白。用蛋白酶对羊毛织物进行防缩整理是非常具有潜力的防缩加工方法，但是需 要与氧化或还原法结合才会取得比较好的效果。在羊毛漂白过程中蛋白酶也有较多应用， 它可以提高最终产品的白度，如果在过氧化氢漂白浴中加入蛋白酶，也可以将漂白时问缩 短一半，但是在漂白过程中加入蛋白酶会造成羊毛小部分的失重和强力损失，这对贵重的 羊毛来说依然是一个值得商榷和改进的问题。 （4）过氧化氢酶： 过氧化氢分解酶可以应用于棉织物的过氧化氢漂 白，以去除织物上残留的过氧化氢，避免后续染色出现 染斑和染花，这比传统的还原剂法有着更高的效率、更 节能和无环境污染的优点。 （5）漆酶： 漆酶可以脱去靛蓝的颜色，在牛仔棉布的处理及后 加工过程中具有重要的作用。 三、技术优缺点 1、优点 （1）改善品质 生物酶反应具有专一性，仅对特定的物质起作用，对纤维损伤小或无损伤。由于生物 酶的专一性与高效性，在服装印染加工中应用生物酶技术具有独特的优点，可以显著改善 服装印染品外观和手感，提升服装印染品品质。应用生物酶制剂对服装印染品的风格进行 整理能够使棉布类印染品变得像天鹅绒，使棉麻印染品手感柔软，使粘胶布类印染品像真 丝，在提升品质的同时，也可以使整理后的服装印染品呈现出独特的风格。【1】 （2）满足环保要求 应用生物酶技术进行服装印染符合当前服装印染加工对环保的要求。可通过调节服装 漆酶褪去牛仔裤的部分颜色
印染过程中的p、车间温度来有效控制生物酶制剂的反应,满足服装印染品的加工需求。 传统的染整加工一般采用强碱、强酸等化学品,处理温度较高,对织物的损伤较大,消耗 大量的蒸汽和化学试剂,污水排放量大。而运用生物酶技术可以取代在服装印染中使用 酸、氯、碱以及磷化合物等化工原料用量:生物酶属于环保型助剂,没有毒性,能够生物 降解,减少生产加工服装印染品对周围环境的污染,对环保有利 (3)提升加工效率 应用生物酶制剂有着较宽活性域,可以从酸性到碱性、从中温到高温等宽域范围内保 持高活性,有利于提高加工效率和加工质量。处理需要的条件(温度、pH值等)较温和 在服装印染品生产中应用生物酶技术可以节省时间,提高生产效率。 2、缺点 (1)成本较高 实际生产制备生物酶中,为得到性能稳定的酶产品,对菌种的来源、培养工艺以及纯 化方法的要求较高,无形中增加了生物酶的制备成本。以服装印染品的煮练工序为例,在 传统的服装印染品煮练中,运用煮练剂碱煮练或烧碱就可以完成,煮练剂的价格较为低 廉;而运用生物酶技术,由于果胶酶以及其他复合煮练酶的价格相较于传统的煮练剂要 高,因此,也限制了生物酶制剂处理工艺的推厂 (2)稳定性较低 表1酶制剂在各阶段经历的时间及其活力损失情况 时间 酶活力损失 发酵阶段 数小时到数天 提取和纯化 数小时到数天 10-25 复配加工 数分钟到数小时 储存和运输 数周到数月 应用 数分钟到数天 10-50 从表1可见,酶从发酵合成到最终储存和运输结束,最少损失21%活力,最多要损失 54%活力,可见酶的活力是非常容易受环境影响的。【2 在服装印染中,需要控制好生物酶的使用温度,不然会降低生物酶的活性,降低服装 印染品的印染品质。在室温条件下,有不少生物酶制剂可以存放较长的时间,而在服装印 染品生产的高温高湿车间条件下,随生物酶存放时间的变化,有些生物酶制剂的活性也会 产生变化。对此,对酶处理工艺的研究就显得十分重要。改善生物酶制备工艺,提高生物 酶产品质量,从而提升生物酶活性,生产出高质量 的纺织产品 例如,大多数颗粒型生物酶都应用了如右图所 示的结构,来使得维持较低的含水率,或是稳定生 酶层 物酶的各种性质。(2(其中,表面涂层是为了防止粉 清除层 尘的产生;清除层可以是吸水剂,也可以是酶制剂 稳定有害物质的中和材料,如还原材料,从而使酶 蛋白具有抗氧化保护作用。) 典型的颗粒型生物酶结构 (3)对产品强度造成一定量的损失 过去有学者详细研究了纤维素酶用量、织物之间的摩擦作用、机械搅拌作用、处理过
印染过程中的 pH、车间温度来有效控制生物酶制剂的反应，满足服装印染品的加工需求。 传统的染整加工一般采用强碱、强酸等化学品，处理温度较高，对织物的损伤较大，消耗 大量的蒸汽和化学试剂，污水排放量大。而运用生物酶技术可以取代在服装印染中使用 酸、氯、碱以及磷化合物等化工原料用量；生物酶属于环保型助剂，没有毒性，能够生物 降解，减少生产加工服装印染品对周围环境的污染，对环保有利。 （3）提升加工效率 应用生物酶制剂有着较宽活性域，可以从酸性到碱性、从中温到高温等宽域范围内保 持高活性，有利于提高加工效率和加工质量。【1】处理需要的条件(温度、pH 值等)较温和。 在服装印染品生产中应用生物酶技术可以节省时间，提高生产效率。 2、缺点 （1）成本较高 实际生产制备生物酶中，为得到性能稳定的酶产品，对菌种的来源、培养工艺以及纯 化方法的要求较高，无形中增加了生物酶的制备成本。以服装印染品的煮练工序为例，在 传统的服装印染品煮练中，运用煮练剂碱煮练或烧碱就可以完成，煮练剂的价格较为低 廉；而运用生物酶技术，由于果胶酶以及其他复合煮练酶的价格相较于传统的煮练剂要 高，因此，也限制了生物酶制剂处理工艺的推广。 （2）稳定性较低 从表 1 可见，酶从发酵合成到最终储存和运输结束，最少损失 21%活力，最多要损失 54%活力，可见酶的活力是非常容易受环境影响的。【2】 在服装印染中，需要控制好生物酶的使用温度，不然会降低生物酶的活性，降低服装 印染品的印染品质。在室温条件下，有不少生物酶制剂可以存放较长的时间，而在服装印 染品生产的高温高湿车间条件下，随生物酶存放时间的变化，有些生物酶制剂的活性也会 产生变化。对此，对酶处理工艺的研究就显得十分重要。改善生物酶制备工艺，提高生物 酶产品质量，从而提升生物酶活性，生产出高质量 的纺织产品。 例如，大多数颗粒型生物酶都应用了如右图所 示的结构，来使得维持较低的含水率，或是稳定生 物酶的各种性质。【2】（其中，表面涂层是为了防止粉 尘的产生；清除层可以是吸水剂，也可以是酶制剂 稳定有害物质的中和材料, 如还原材料, 从而使酶 蛋白具有抗氧化保护作用。） （3）对产品强度造成一定量的损失 过去有学者详细研究了纤维素酶用量、织物 之间的摩擦作用、机械搅拌作用、处理过 典型的颗粒型生物酶结构
程中钢球的数量对纤维素酶整理后棉针织物性能的影响。结果表明,在织物的外观和手感 被改善的同时,剧烈的机械搅拌和摩擦作用会加剧织物强力损失。因此纤维素酶整理过程 中如何在保证处理效果的同时,避免织物强力的过度损失就显得非常重要 除此以外,酸性纤维素酶应用于牛仔服装水洗产生的背面沾污等问题,也越来越引起 人们的重视。与此同时,有人提出使用中性纤维素酶来处理。确实,和酸性纤维素酶相 比,中性纤维素酶不会使处理后的服装产生严重的背面沾污,但是要达到同样的水洗效 果,中性纤维素酶需要60min以上的处理时间,因此这依然是个有待商榷的解决方式 (4)生产条件的限制 由于生物酶的反应条件较为温和,在印染中应用生物酶技术对服装印染品进行浸渍加 工,能获得更好的服装印染品前处理效果。然而,在现有的服装印染品前处理过程中,多 使用连续轧蒸式加工设备,加工车速较快,使用生物酶技术受到限制。因此,需对现有的 连续轧蒸式加工设备作出适当的改进才可以确保运用生物酶连续化前处理加工服装印染 品 结语:生物酶染整技术是一种生态友好型的染整加工技术,未来在服装整染领域必将有广 阔的应用前景。随着酶制剂生产技术的发展以及染整加工用酶制剂性能的不断完善,我们应 当利用其高效性、专一性等重要特性,使生物酶染整技术成为未来服饰业染整加工的重要发 展路线。 参考文献: 【1】:《染整技术》第38卷,罗岐熟,广东轻工职业技术学院,2016年11月。 【2】:《生物酶在纺织工业中的应用》,周文龙,浙江理工大学材料与纺织学院
程中钢球的数量对纤维素酶整理后棉针织物性能的影响。结果表明，在织物的外观和手感 被改善的同时，剧烈的机械搅拌和摩擦作用会加剧织物强力损失。因此纤维素酶整理过程 中如何在保证处理效果的同时，避免织物强力的过度损失就显得非常重要。 除此以外，酸性纤维素酶应用于牛仔服装水洗产生的背面沾污等问题，也越来越引起 人们的重视。与此同时，有人提出使用中性纤维素酶来处理。确实，和酸性纤维素酶相 比，中性纤维素酶不会使处理后的服装产生严重的背面沾污，但是要达到同样的水洗效 果，中性纤维素酶需要 60 min 以上的处理时间，因此这依然是个有待商榷的解决方式。 （4）生产条件的限制 由于生物酶的反应条件较为温和，在印染中应用生物酶技术对服装印染品进行浸渍加 工，能获得更好的服装印染品前处理效果。然而，在现有的服装印染品前处理过程中，多 使用连续轧蒸式加工设备，加工车速较快，使用生物酶技术受到限制。因此，需对现有的 连续轧蒸式加工设备作出适当的改进才可以确保运用生物酶连续化前处理加工服装印染 品。 结 语：生物酶染整技术是一种生态友好型的染整加工技术，未来在服装整染领域必将有广 阔的应用前景。随着酶制剂生产技术的发展以及染整加工用酶制剂性能的不断完善，我们应 当利用其高效性、专一性等重要特性，使生物酶染整技术成为未来服饰业染整加工的重要发 展路线。 参考文献： 【1】：《染整技术》第 38 卷，罗岐熟，广东轻工职业技术学院，2016 年 11 月。 【2】：《生物酶在纺织工业中的应用》，周文龙，浙江理工大学材料与纺织学院
