CN103643562B - 溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂及其应用。该溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂，按重量百分比由下述组分混合而成：过氧化氢酶10%～25%；酸性纤维素酶20%～30%；富化内切酶7%～15%；β-葡萄糖苷酶4%～8%；非离子表面活性剂2%～10%；柠檬酸0.4%～3%；柠檬酸钠0.3%～5%；为余量去离子水。该溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂在溶剂法竹纤维织物染整中应用，可以实现过氧化氢去除、生物抛光和染色三个工序合三为一，明显提高生产效率，省时、省水、省电、节耗，减少废水产出。实现节能减排的生物酶短流程染整清洁加工生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂及其应用。
背景技术
溶剂法竹纤维属于Lyocell纤维的一种，被誉为21世纪的绿色纤维，它是采用质量百分比为50%～80%的N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）的水溶液溶解竹纤维素后进行纺丝再生产出来的一种人造纤维素纤维，中国发明专利申请公开说明书CN101694019A公开了溶剂法高湿模量竹纤维及其制备方法。生产溶剂法竹纤维的废弃物可自然降解，生产过程中的氧化胺溶剂可99.5％回收再用，且不污染环境。
溶剂法竹纤维织物以其柔滑软暖、凉爽舒适、抗菌抑菌、绿色环保、天然保健等优异性能用于服装及家纺面料，可纯纺或与棉、麻、丝、毛及合成纤维和粘胶纤维混纺，改善其他纤维的性能。由其纱线织造的织物富有光泽，柔软光滑，自然手感，优良的悬垂性，良好的透气性和穿着舒适性。
中国发明专利申请公开说明书CN201210489645.7、CN201210457200.0、CN200910112364.8以及CN201210064266.3公开了用于除氧抛光染色一浴法的酶制剂及其应用，但都是针对棉织物或涤棉混纺织物，目前还没有公开的用于溶剂法竹纤维织物的除氧抛光染色一浴法复合生物酶制剂。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂。
本发明所要解决的技术问题之二是提供上述溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂在溶剂法竹纤维织物染整工艺中的应用，实现过氧化氢去除、生物抛光和染色三个工序合三为一。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现：
一种溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂，按重量百分比由下述组分混合而成：
优选地，所述溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂，按重量百分比由下述组分混合而成：
最优地，所述溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂，按重量百分比由下述组分混合而成：
具体的，在本发明中：
所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。脂肪醇聚氧乙烯醚，又称为聚乙氧基化脂肪醇，这种类型的表面活性剂是用脂肪醇与环氧乙烷通过加成反应而制得的，通式为：R-O-(CH2CH2O)n-H。具体的，可以为渗透剂JFC、平平加O或AEO。
所述过氧化氢酶为过氧化氢酶TerminoxSupreme，所述酸性纤维素酶为酸性纤维素酶Primafast100，所述富化内切酶为富化内切酶PrimafastSGL，所述β-葡萄糖苷酶为β-葡萄糖苷酶Tenzyme100w。
其中，过氧化氢酶由诺维信（中国）生物技术有限公司提供，具体牌号为TerminoxSupreme。酸性纤维素酶Primafast100为美国杰能科（Genencor）国际有限公司提供，富化内切酶PrimafastSGL为美国杰能科（Genencor）国际有限公司提供，β-葡萄糖苷酶Tenzyme100w由日本洛东化成工业株式会社提供。
过氧化氢酶即除氧酶，是由细菌或动物内脏等发酵生产而得。
酸性纤维素酶是纤维素酶的一种。纤维素酶是催化水解纤维素、生成葡萄糖的酶的总成，是有许多组分酶组成的酶系，从目前的研究看至少包括纤维素内切酶、纤维素外切酶和纤维二糖酶。按最适pH值的不同，其可分为酸性、中性和碱性纤维素酶。
富化内切酶是应用重组DNA技术，将纤维素酶组分中除内切酶外的的其他酶种进行去除而制得的，其对纤维素纤维的作用弱，由富华内切酶引起的织物强力损失比常规纤维素酶低。
β-葡萄糖苷酶可应用于纤维素的降解，广泛存在于植物的种子和微生物中，是一种具有高效生物催化剂功能的蛋白质，可水解葡萄糖苷成葡萄糖和其他组成物质。
溶剂法竹纤维由于聚合度和取向度均较高，尤其湿态下的强力比其他纤维素纤维高，用常规的纤维素酶对其进行处理通常不能得到令人满意的效果，因此必须选用对溶剂法竹纤维作用更为明显的高活性纤维素复合酶制剂。
本发明是在常规酸性纤维素酶的基础上，通过添加富化内切酶来最大限度的作用于纤维表面可及的糖苷键，从而使之断裂，形成相对较短的纤维素分子链；当富化内切酶对表面可及的纤维素分子链作用基本完毕后，外切酶从纤维素纤维分子链和悬挂在纤维素分子链上的内切酶作用产物的非还原性末端***切下纤维二糖；进一步，β-葡萄糖苷酶将纤维二糖降解为葡萄糖；过氧化氢酶能在较短的时间内将过氧化氢分解成水和氧气，对本发明其他组分、纤维和染料没有影响。漂白后染色前，通过过氧化氢酶去除漂白织物上和染缸中残留的过氧化氢，以避免纤维的进一步氧化和染色时染料的氧化，同时能缩短加工时间，减少水洗用水，降低废水量。
发明针对溶剂法竹纤维进行生物酶处理，利用以上四种酶制剂的催化协同作用，有效地减少溶剂法竹纤维织物的原纤化倾向或原纤化程度，从而达到对溶剂法竹纤维织物进行光洁整理的目的。减少织物起毛，起球现象，改善织物外观和手感。
本发明的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂，可以采用常规方法进行制备，将柠檬酸、柠檬酸钠、过氧化氢酶、酸性纤维素酶、富化内切酶和β-葡萄糖苷酶、非离子表面活性剂加入到去离子水中，搅拌混合均匀即可。
优选的，也可以采用下述方法进行制备该复合生物酶制剂：
（1）将柠檬酸和柠檬酸钠溶解于去离子水中，得到酸性缓冲液；
（2）将过氧化氢酶、酸性纤维素酶、富化内切酶、β-葡萄糖苷酶和非离子表面活性剂加入上述酸性缓冲液中，搅拌均匀，静置，即得制得本发明的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂。
进一步地，本发明还提供上述溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂在溶剂法竹纤维织物染整工艺中的应用，实现过氧化氢去除、生物抛光和染色三个工序合三为一。即采用本发明溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂应用在溶剂法竹纤维织物染整加工工艺中一浴法新工艺，实现除氧-抛光-染色同浴。
具体的，
1）氧漂：对纯纺30S竹纤维织物按常规氧漂工艺进行，完后排水，进水水洗，加冰醋酸调pH为6～7；
2）除氧抛光染色一浴法处理：添加溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂1%～3%o.w.f，运行30min，加入染料、盐，升温至60℃，保温30～60min，升温至90℃，加入纯碱进行固色，保温30～60min，水洗；
3）后整理：按常规工艺进行。
本发明技术方案的优点主要体现在以下几个方面：
本发明实现生物酶短流程染整加工，以实现除氧-抛光-染色同浴新工艺，只需一道工序即可完成过氧化氢去除和生物抛光两个加工步骤,并可与染色同浴，明显提高生产效率，省时、省水、省电、节耗，减少废水产出。实现节能减排的生物酶短流程染整清洁加工生产。
本发明将除氧、抛光与染色工序同浴，改变了传统加工规则。由于本发明含有柠檬酸和柠檬酸钠组成的pH调节及缓冲***，这种制剂在pH值5-8的范围内均可应用，在pH值6时获得最佳效果。由于pH值范围宽泛，在生物抛光过程中不必担心因漂白后纤维渗出的残留碱成分而引起的pH值波动，适用于除氧抛光染色一浴法工艺，在染整工序中应用，与现有酶制剂工艺相比，可缩短加工时间达100分钟，显著提高生产效率，降低操作成本，减少能源和水消耗，减少废水产出。
附图说明
图1为除氧抛光染色一浴法的工艺流程图；
图2为未经生物酶处理的纯纺竹纤维织物图；
图3为应用例1所处理后的纯纺竹纤维织物图。
具体实施方式
实施例1-3：本发明的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂的制备
（1）将柠檬酸和柠檬酸钠溶解于去离子水中，得到酸性缓冲液；
（2）将过氧化氢酶、酸性纤维素酶、富化内切酶、β-葡萄糖苷酶和渗透剂JFC加入上述酸性缓冲液中，搅拌均匀，静置，即得制得本发明的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂。
对比例1：溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂的制备
（1）将柠檬酸和柠檬酸钠溶解于去离子水中，得到酸性缓冲液；
（2）将酸性纤维素酶、富化内切酶、β-葡萄糖苷酶和渗透剂JFC加入上述酸性缓冲液中，搅拌均匀，静置，即得制得溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂。
对比例2：溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂的制备
（1）将柠檬酸和柠檬酸钠溶解于去离子水中，得到酸性缓冲液；
（2）将过氧化氢酶、富化内切酶、β-葡萄糖苷酶和渗透剂JFC加入上述酸性缓冲液中，搅拌均匀，静置，即得制得溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂。
对比例3：溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂的制备
（1）将柠檬酸和柠檬酸钠溶解于去离子水中，得到酸性缓冲液；
（2）将过氧化氢酶、酸性纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和渗透剂JFC加入上述酸性缓冲液中，搅拌均匀，静置，即得制得溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂。
对比例4：溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂的制备
（1）将柠檬酸和柠檬酸钠溶解于去离子水中，得到酸性缓冲液；
（2）将过氧化氢酶、酸性纤维素酶、富化内切酶和渗透剂JFC加入上述酸性缓冲液中，搅拌均匀，静置，即得制得溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂。
表1：溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂配方表单位：wt%
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | |
| 过氧化氢酶 | 10 | 25 | 15 | / | 15 | 15 | 15 |
| 酸性纤维素酶 | 30 | 20 | 25 | 40 | / | 35 | 25 |
| 富化内切酶 | 7 | 15 | 10 | 10 | 35 | / | 16 |
| β-葡萄糖苷酶 | 8 | 4 | 6 | 6 | 6 | 6 | / |
| 渗透剂JFC | 2 | 10 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 柠檬酸 | 3 | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 柠檬酸钠 | 0.3 | 5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 去离子水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
表1中每一实施例各组分之和为100wt%，过氧化氢酶由诺维信（中国）生物技术有限公司提供，具体牌号为TerminoxSupreme。酸性纤维素酶Primafast100为美国杰能科（Genencor）国际有限公司提供，富化内切酶PrimafastSGL为美国杰能科（Genencor）国际有限公司提供，β-葡萄糖苷酶Tenzyme100w由日本洛东化成工业株式会社提供。
应用例1：复合生物酶制剂的染整的应用---除氧抛光染色一浴法
溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂在溶剂法竹纤维织物染整中的应用。除氧抛光染色一浴法的工艺流程如图1所示。
工艺路线为：
1）氧漂→2）除氧抛光染色一浴法处理→3）后整理。
以下对上述工艺流程进一步说明。
1）氧漂：对纯纺30S竹纤维织物按常规氧漂工艺进行，完后排水，进水水洗，加冰醋酸调pH为6～7；
2）除氧抛光染色一浴法处理：添加实施例3的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂2%（o.w.f），运行30min，加入染料、盐，升温至60℃，保温45min，升温至90℃，加入纯碱进行固色，保温45min，水洗。
3）后整理：按常规工艺进行。
应用例2-5：
与应用例1基本相同，不同之处在于分别用对比例1-4的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂来替换实施例3的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂。
测试例1：酶处理对织物原纤化的影响
对应用例1-5所处理后的纯纺30S竹纤维织物进行测试。
洗涤方法：参照JISO217-103“家用电气洗涤方法”标准进行洗涤，使溶剂纺竹纤维织物在湿状态下受机械作用产生原纤化。具体步骤为：将2g/L洗衣粉（白猫洗衣粉）的洗涤液和测试织物放入洗衣机中，控制浴比1∶30，水温40℃，洗涤5min，脱水，冷水洗涤2min，脱水，烘干。上述操作为一次洗涤，若要多次洗涤，可重复上述过程。
原纤化的测量并没有公认的标准方法，本发明采用XSP-16A型生物显微镜，通过测定单位长度纱线上断纤的数量来评定原纤化程度。所述断纤，具体是指从纤维主体上伸出的纤维毛刺。
测定方法：分别从洗涤0次和10次的织物上抽取20根纱线，取样时避免抽取离布边2cm的纱线，且尽量分散，将抽取的纱线放在载玻片上拉直，盖上盖玻片，置于显微镜(目镜5倍，物镜40倍)下观察，测定1cm长度纱线上的断纤数，分别各测试10次，取平均值，具体数据见表2。
表2：原纤化程度测定结果表
| 处理的织物 | 洗涤0次 | 洗涤10次 |
| 应用例1（实施例3） | 25.3 | 30.7 |
| 应用例2（对比例1） | 27.2 | 34.5 |
| 应用例3（对比例2） | 29.7 | 37.4 |
| 应用例4（对比例3） | 28.3 | 36.8 |
| 应用例5（对比例4） | 27.8 | 35.4 |
| 原布（未经酶处理） | 31.6 | 41.2 |
试验结果表明，经本发明溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂（应用例1）处理的竹纤维织物断纤数明显少于采用其他复合生物酶制剂（应用例2-5）处理的织物。本发明采用过氧化氢酶、酸性纤维素酶、富化内切酶、β-葡萄糖苷酶等四种生物酶复配，协同增效，有效降低了织物纱线的断纤问题。
测试例2：生物酶光洁处理效果对比
图2为未经生物酶处理的纯纺竹纤维织物图；图3为应用例1所处理后的纯纺竹纤维织物图。比较图2与图3，可以明显看出，经本发明复合生物酶制剂处理后的织物表面绒毛少、纹路清晰，表面光洁，处理后织物并没产生陈旧感，布面色光无变化，保色效果极佳。
测试例3：织物进行色差测试
对应用例1-5所处理后的纯纺30S竹纤维织物进行色差测试。
表3织物色差测试结果表
（注：织物染色用染料为活性染料红AEH3%(o.wf.)）
色差测试L值越大表明染色织物的颜色越浅，结果表明应用例2（即：对比例1）处理后的织物布面颜色最浅，其他应用例1、3-5（即：实施例3、对比例2-4）布面颜色的差异不大。
测试例4：织物进行强度测试
对应用例1-5所处理后的纯纺30S竹纤维织物进行强度测试。
表4：织物机械性能影响表
测试结果表明，经本发明溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂应用例2（即：对比例1）处理后的织物布面色光变化很大，布面有双氧水残留，失重率高，各项强力损失较大；应用例3（即：对比例2）处理后的织物失重率小，各项强力损失也小，但织物表面毛羽最多，没有达到生物酶光洁处理效果；应用例1（即：实施例1）处理后的织物不仅织物表面绒毛少、纹路清晰，表面光洁，布面色光无变化，失重率等各项指标均符合要求。
Claims (8)
1.一种溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂，其特征在于，按重量百分比由下述组分混合而成：
2.如权利要求1所述的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂，其特征在于，按重量百分比由下述组分混合而成：
3.如权利要求2所述的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂，其特征在于，按重量百分比由下述组分混合而成：
4.如权利要求1-3中任一项所述的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂，其特征在于：所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
5.如权利要求4所述的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂，其特征在于：所述的非离子表面活性剂为渗透剂JFC、平平加O或AEO。
6.如权利要求1-3中任一项所述的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂，其特征在于：所述过氧化氢酶为过氧化氢酶TerminoxSupreme，所述酸性纤维素酶为酸性纤维素酶Primafast100，所述富化内切酶为富化内切酶PrimafastSGL，所述β-葡萄糖苷酶为β-葡萄糖苷酶Tenzyme100w。
7.如权利要求1-6中任一项所述的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂在溶剂法竹纤维织物染整工艺中的应用。
8.如权利要求7所述的溶剂法竹纤维织物用复合生物酶制剂在溶剂法竹纤维织物染整工艺中的应用，其特征在于：所述染整工艺采用一浴法。
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