專利名稱：一種角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法羊毛防氈縮工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種基于角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理的羊毛生物法防氈縮整理方法，屬于毛紡織行業(yè)中毛織物染整加工的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
羊毛具有縮絨性，毛織物在濕熱狀態(tài)下受到外力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生氈縮，使織物的面積收縮，形狀改變，絨毛突出，彈性降低，手感粗糙，織物外觀和服用性能受到嚴(yán)重影響。因此，需要對毛織物進(jìn)行防氈縮整理。毛織物防氈縮整理的方法主要有以去除鱗片為主要目的的減量防氈縮整理和在毛纖維表面涂覆聚氨酯或有機(jī)硅類高分子樹脂的加法防氈縮整理二大類。目前，羊毛防氈縮整理效果較好且應(yīng)用最廣泛的是減量防氈縮整理中的氯化法，如采用次氯酸鹽或二氯異氰脲酸鹽(DCCA)進(jìn)行處理。但氯化法處理時(shí)羊毛纖維易吸氯泛黃，織物手感粗糙，染色時(shí)易不勻，且處理后廢水中的有機(jī)氯化物(AOX)含量相當(dāng)高，對環(huán) 境有不利影響，已越來越不受產(chǎn)業(yè)界的歡迎。也曾大量研究過采用蛋白酶的羊毛織物生物法防氈縮整理。羊毛蛋白酶防氈縮整理是利用蛋白酶對羊毛纖維大分子鏈中肽鍵的水解作用使羊毛的鱗片、細(xì)胞膜復(fù)合物等產(chǎn)生部分溶解，以達(dá)到部分去除鱗片的目的，具有處理?xiàng)l件溫和、節(jié)約能源以及環(huán)境污染小等特點(diǎn)。但由于羊毛的鱗片表層由排列整齊的類脂物質(zhì)組成，并與類脂層下的蛋白質(zhì)以酯鍵或硫酯鍵結(jié)合，具有極強(qiáng)的疏水性和化學(xué)穩(wěn)定性。因此，在用蛋白酶對羊毛進(jìn)行防氈縮整理時(shí)，一般需要對羊毛表面進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理，如雙氧水、高錳酸鉀等氧化預(yù)處理，以增加纖維表面的親水性，然后再用蛋白酶進(jìn)行處理，去除羊毛表面鱗片層。常規(guī)的化學(xué)氧化預(yù)處理雖然能增加蛋白酶的減量效果，但由于纖維鱗片層處理均勻度不易控制，易造成羊毛纖維內(nèi)部損傷，表現(xiàn)為織物失重增加、強(qiáng)力下降而防氈縮效果改善較小，因此使得羊毛蛋白酶減量防氈縮整理工藝難以在實(shí)際中得到應(yīng)用。羊毛纖維主要由鱗片細(xì)胞、皮質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞間復(fù)合物(CMC)三部分組成，每一部分都有復(fù)雜的細(xì)微結(jié)構(gòu)。其中，鱗片細(xì)胞位于纖維的最外層并包覆整個(gè)皮質(zhì)層，構(gòu)成纖維的表面，約占羊毛質(zhì)量的10%，是羊毛產(chǎn)生氈縮的根源所在，是防氈縮整理中需要去除或部分去除的。皮質(zhì)細(xì)胞是羊毛纖維的主要成分，約占整個(gè)纖維的90%，是羊毛纖維的主體，是防氈縮整理中需要保護(hù)的。而CMC結(jié)構(gòu)則存在于羊毛細(xì)胞(包括鱗片細(xì)胞和皮質(zhì)細(xì)胞)之間，在整個(gè)羊毛結(jié)構(gòu)中成網(wǎng)狀分布，是羊毛細(xì)胞連接的橋梁，對羊毛機(jī)械性能起著重要的作用。羊毛纖維的鱗片層具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，包括鱗片表層、鱗片外層和鱗片內(nèi)層。鱗片表層又稱表皮細(xì)胞薄膜層，厚度約為O. 9 2nm，占纖維總量約O. 1%，具有良好的化學(xué)惰性，能耐堿、氧化劑、還原劑和生物酶的作用。鱗片表層的化學(xué)穩(wěn)定性與其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。在羊毛鱗片表層排列有極性與非極性類脂物，主要由70%的18-甲基二十酸和部分C16、C18等長鏈脂肪酸構(gòu)成。不同的脂肪酸通過酯鍵與絲氨酸、蘇氨酸，或借助于硫酯鍵與胱氨酸殘基相連，形成毛纖維表面憎水層，使羊毛具有較強(qiáng)的疏水性。羊毛纖維的鱗片外層位于鱗片表層內(nèi)側(cè)，是一層較厚的蛋白質(zhì)，約占纖維總重的6.4%。根據(jù)含硫量的不同，鱗片外層又可分為鱗片外A層和鱗片外B層。其中A層位于羊毛外側(cè)，具有很高的含硫量，胱氨酸殘基的含量很高(約占35% )，較難被膨化；B層位于內(nèi)側(cè)，其含硫量稍低，但仍比其他部位的含硫量高。鱗片內(nèi)層位于鱗片層最內(nèi)側(cè)，由含硫量很低的非角質(zhì)化蛋白質(zhì)構(gòu)成，重量約占3. 6%。由于鱗片內(nèi)層中只含約3%的胱氨酸殘基，且極性氨基酸的含量相當(dāng)豐富，所以其化學(xué)性質(zhì)活潑，易受化學(xué)試劑或蛋白酶作用而分解。根據(jù)羊毛纖維氈縮產(chǎn)業(yè)的原因和羊毛鱗片層的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本發(fā)明將角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶三種酶聯(lián)合和一浴法處理羊毛，通過它們的協(xié)同作用，有效去除羊毛表面的鱗片層，達(dá)到理想的防氈縮效果。角質(zhì)酶主要來源于真菌和細(xì)菌，是一種能破壞角質(zhì)多聚物分子中的酯鍵、并使其水解為單體和小分子寡聚體的水解酶，對羊毛鱗片表層疏水性類脂結(jié)構(gòu)中的酯鍵具有一定的催化水解能力，經(jīng)角質(zhì)酶處理后，可提高羊毛表面的親水性。
角蛋白酶為一種可以特異性降解角蛋白的還原酶類，由真菌、放線菌和細(xì)菌等多種微生物產(chǎn)生，能水解羊毛鱗片層中的二硫鍵成半胱氨酸化合物，可對羊毛致密的鱗片層產(chǎn)生“松解”作用，有利于蛋白酶對鱗片層中蛋白質(zhì)的進(jìn)一步水解。本方法所述的角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理羊毛生物法防氈縮整理方法中，羊毛在角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶的協(xié)同作用下，毛纖維鱗片表層中的疏水性類脂層經(jīng)角質(zhì)酶作用后被部分去除，纖維表面的潤濕性隨著類脂物的去除而顯著改善，提高了角蛋白酶和蛋白酶分子的作用可及度；角蛋白酶對纖維鱗片外層中的二硫鍵的還原分解“松解”了羊毛表面致密的鱗片層結(jié)構(gòu)，又進(jìn)一步增加了蛋白酶分子對羊毛纖維鱗片角蛋白的水解效率。羊毛在這三種酶的協(xié)同作用下，表面的鱗片層被有效去除，毛織物的防氈縮效果顯著提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提高蛋白酶對羊毛防氈縮整理的效果。使用本發(fā)明可提高羊毛的潤濕性和生物酶防氈縮整理的效果，解決傳統(tǒng)氯化法羊毛防氈縮整理中纖維損傷大，環(huán)境污染嚴(yán)重的技術(shù)問題，達(dá)到優(yōu)化處理效果，改善環(huán)境，提高羊毛產(chǎn)品品質(zhì)的目的；同時(shí)，由于本發(fā)明采用了角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶三種酶的一浴法協(xié)同處理，可顯著提高處理浴中角蛋白酶和蛋白酶的作用效率；本發(fā)明還可顯著節(jié)省處理時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明的技術(shù)方案一種基于角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理的羊毛生物法防氈縮整理方法，其特征是將萃取除雜后的羊毛纖維或毛條或全毛織物在含有一定濃度的角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶溶液中，在一定溫度和一定pH值下處理一定時(shí)間，然后進(jìn)行滅酶處理，再充分洗滌，去除羊毛上的各種殘余的、已滅活的酶，最后進(jìn)行烘干。萃取預(yù)處理羊毛纖維或毛條或織物置于氯仿-甲醇或四氯化碳-甲醇溶劑中，回流萃取2-24小時(shí)，再依次用乙醇或甲醇、及熱水洗除纖維或毛條或織物上的殘留雜質(zhì)；角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理萃取后的羊毛纖維或毛條或織物在含有質(zhì)量濃度分別為O. 5% -5. 0%的角質(zhì)酶、1% -5. 0%的角蛋白酶、O. 2% -2. 0%的蛋白酶和0-20g/L的潤濕滲透劑的溶液中浸潰處理，溫度30-60°C，pH7. 0-9. 0，時(shí)間1_8小時(shí)，處理后纖維或毛條或織物充分洗凈；
在角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理中，可以加入聚氧乙烯型非離子表面活性劑、或陰離子表面活性劑作潤濕滲透劑，以提高處理液對纖維的潤濕性；也可以不加入任何潤濕滲透劑；滅酶處理結(jié)束后，在處理液中加入O. 5-5. Omol/L的三氯乙酸使角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶失活，也可以將酶液溫度升高至80-90°C處理一定時(shí)間；水洗滅酶后的纖維或毛條或織物分別以熱水和冷水充分洗滌。所述的羊毛角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法防氈縮方法，適合于處理的羊毛包括羊毛纖維、羊毛條和羊毛織物。羊毛織物包括全毛華達(dá)呢、嗶嘰、凡立丁、女衣呢等精紡呢絨織物及各種粗紡呢絨織物。應(yīng)用的酶可選用不同來源的角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所述的一種基于角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理的羊毛生物法防氈縮整理方法為非單一的蛋白酶法，而是采用角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶三種酶的協(xié)同作用；也區(qū)別于既有的先進(jìn)行氧化預(yù)處理，再進(jìn)行蛋白酶處理的氧水處理-蛋白酶處理相結(jié)合的工藝，而是采用了一浴法中通過角質(zhì)酶的作用去除羊毛纖維表面的疏水性物質(zhì)類脂層，為同一浴中的角蛋白酶的作用創(chuàng)造條件，再通過角蛋白酶對胱氨酸二硫鍵的水解作用，疏解鱗片層的致密結(jié)構(gòu)，為蛋白酶的作用創(chuàng)造條件的一浴法工藝。與僅經(jīng)氧化預(yù)處理和蛋白酶處理的方法相比，本法所加工的羊毛試樣具有以下的優(yōu)點(diǎn)，在不加任何表面活性劑的情況下，酶減量處理后的羊毛試樣的潤濕性明顯提高，潤濕時(shí)間顯著縮短，接觸角減小。在相近減量率的條件下，纖維損傷低于過氧化氫與蛋白酶組合工藝處理的試樣，氈縮率較低，染色性能改善；本發(fā)明也不同于采用先角質(zhì)酶預(yù)處理，再角蛋白酶處理，然后蛋白酶處理的三步法處理工藝，由于采用了一浴一步法處理，三種酶的協(xié)同效果更好，而且處理時(shí)間顯著縮短，生產(chǎn)效率提高。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I試樣品種全毛華達(dá)呢。(I)萃取預(yù)處理羊毛織物置于氯仿甲醇(87 13,v/v)的有機(jī)溶劑中，在55°C條件下回流萃取4小時(shí)，再分別以乙醇及熱水洗除布面的殘留雜質(zhì)。(2)雙氧水氧化處理30%過氧化氫20g/L，表面活性劑Og/L，溫度50°C，pH8. 0，處理時(shí)間O. 5小時(shí)。(3)角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴處理角質(zhì)酶5. 0% owf,角蛋質(zhì)酶5. 0% owf,蛋白酶2% owf，滲透劑2g/L，溫度60°C，pH8. 0，浴比I 30，處理時(shí)間2小時(shí)。(4)蛋白酶處理蛋白酶2%0界乜551，？!18.5，處理時(shí)間2小時(shí)。試樣I :僅經(jīng)過氧化和蛋白酶處理(步驟1、2和4)；試樣2 :先萃取預(yù)處理，再經(jīng)角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理(步驟I和3)。經(jīng)上述工藝處理后，試樣I的減量率為4. 9%，潤濕時(shí)間為llmin，氈縮率為4. 9%；試樣2的減量率為6. 7%，潤濕時(shí)間為I. lmin，氈縮率為2. 8%。實(shí)施例2試樣品種羊毛條。
(I)萃取預(yù)處理羊毛條置于氯仿甲醇(87 13,v/v)有機(jī)溶劑中，在55°C條件下回流萃取4小時(shí)，再分別以乙醇及熱水洗除布面殘留雜質(zhì)。(2)角質(zhì)酶處理角質(zhì)酶2. 0% owf，表面活性劑lg/L，溫度60°C，pH8. 0，處理時(shí)間4小時(shí)。(3)角蛋白酶處理角蛋白酶5.0%0#，滲透劑(^/1，溫度551，？!18.5，時(shí)間8小時(shí)。(4)蛋白酶處理蛋白酶1%0#，551，？!18.5，處理時(shí)間I小時(shí)。(5)角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理角質(zhì)酶3. 0% owf,角蛋質(zhì)酶5. 0%owf，蛋白酶l%owf，滲透劑2g/L，溫度55°C，pH8. 0，浴比I 30，處理時(shí)間I. 5小時(shí)。
試樣I :經(jīng)角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶三步法處理(步驟I、2、3和4)；試樣2 :經(jīng)過角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理(步驟I和5)。經(jīng)上述工藝處理后，試樣I的減量率為5. 3%，潤濕時(shí)間為I. 3min。毛條經(jīng)紡紗、織造成織物后的氈縮率為4. 5%。試樣2的減量率為7. 0%，潤濕時(shí)間為I. Omin，毛條經(jīng)紡紗、織造成織物后的氈縮率為4. 1%。
權(quán)利要求
1.一種基于角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理的羊毛生物法防氈縮整理方法，其特征是將萃取除雜后的羊毛纖維或毛條或全毛織物在含有一定濃度的角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶溶液中，在一定溫度和一定PH值下處理一定時(shí)間，然后進(jìn)行滅酶處理，再充分洗滌，去除羊毛上各種殘余的雜質(zhì)及已滅活的酶，最后進(jìn)行烘干； (1)萃取預(yù)處理羊毛纖維或毛條或織物置于氯仿-甲醇或四氯化碳-甲醇溶劑中，回流萃取2-24小時(shí)，再依次用乙醇或甲醇、及熱水洗除纖維或毛條或織物上的殘留雜質(zhì)； (2)角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理萃取后的羊毛纖維或毛條或織物在含有質(zhì)量濃度分別為O. 5% -5. O %的角質(zhì)酶、I % -5.0%的角蛋白酶、O. 2% -2.0%的蛋白酶和0-20g/L的潤濕滲透劑的溶液中浸潰處理，溫度30-60°C，pH7. 0-9. O,時(shí)間1_8小時(shí)，處理后織物充分洗凈； 在角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理中，可以加入聚氧乙烯型非離子表面活性劑、或陰離子表面活性劑作潤濕滲透劑，以提高處理液對纖維的潤濕性；也可以不加入任何潤濕滲透劑； (3)滅酶處理結(jié)束后,在處理液中加入O.5-5. Omol/L的三氯乙酸使角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶失活，也可以將酶液溫度升高至80-90°C處理一定時(shí)間使酶失活； (4)水洗滅酶后的纖維或毛條或織物分別以熱水和冷水充分水洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理的羊毛生物法防氈縮整理方法，其特征是適合于處理的羊毛包括羊毛纖維、羊毛條和羊毛織物；羊毛織物包括全毛華達(dá)呢、嗶嘰、凡立丁、女衣呢等精紡呢絨織物及各種粗紡呢絨織物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理的羊毛生物法防氈縮整理方法，其特征是應(yīng)用的酶可選用不同來源的角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶，如可選用來源于真菌、細(xì)菌或霉菌的角質(zhì)酶；可選用來源于植物、動(dòng)物、霉菌和細(xì)菌的蛋白酶；可選用來源于細(xì)菌、放線菌和真菌的角蛋白酶。
全文摘要
一種基于角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶一浴法處理的羊毛生物法防氈縮整理方法，屬于毛織物染整加工技術(shù)領(lǐng)域。旨在解決羊毛氯化防氈縮法環(huán)境污染嚴(yán)重，單一蛋白酶法處理織物潤濕性差、氈縮率高，以及角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶三步法處理效率低的缺陷，達(dá)到優(yōu)化毛織物蛋白酶處理的效果。羊毛試樣經(jīng)萃取去除游離油性雜質(zhì)后，在含有一定濃度的角質(zhì)酶、角蛋白酶和蛋白酶溶液中一浴法處理，通過三種酶的協(xié)同作用，提高了纖維鱗片表面的親水性和處理浴中角蛋白酶和蛋白酶的作用效率、羊毛表面鱗片層的去除效果和羊毛織物的防氈縮性能，又縮短了處理時(shí)間。通過本發(fā)明，可使生物法防氈縮替代傳統(tǒng)的氯化法，提高羊毛防氈縮整理的質(zhì)量，并有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。
文檔編號D06M16/00GK102965955SQ20121043424
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者范雪榮, 王強(qiáng), 王平, 崔莉, 袁久剛, 吳敬 申請人:江南大學(xué)