湿纺亚麻纱的生化联合处理工艺

张 毅， 徐亚军， 郁崇文

(1. 浙江工业职业技术学院， 浙江 绍兴 312000； 2. 江苏省纺织产品质量监督检验研究院， 江苏 南京 210007；3. 东华大学 纺织学院， 上海 201620)

湿纺亚麻纱的生化联合处理工艺

张 毅1， 徐亚军2， 郁崇文3

(1. 浙江工业职业技术学院， 浙江 绍兴 312000； 2. 江苏省纺织产品质量监督检验研究院， 江苏 南京 210007；3. 东华大学 纺织学院， 上海 201620)

为解决湿纺亚麻纱条干均匀度差，成纱粗硬，织造易断头等问题，探讨了一种湿纺纱的生化联合处理工艺，即先通过NaOH/尿素溶液改性，再经漆酶/酸性木聚糖酶复合处理工序，研究其对亚麻纱线性能的影响。结果表明，在NaOH/尿素溶液改性中，最优工艺参数即NaOH用量为6.5%(o.w.f)，复合酶处理中漆酶用量为4.0%(o.w.f)，酸性木聚糖酶用量4.5%(o.w.f)，处理温度50 ℃，处理时间90 min下，处理后的亚麻纱较原纱条干CV值提升41%，毛效提升134%，断裂伸长率提升95.8%。改善了亚麻纱的物理机械性能，为亚麻纱的织造工序创造一定的条件。

亚麻纱； 漆酶； 酸性木聚糖酶； 生化联合处理

Abstract The flax yarn spun with wet spinning process is poor in evenness, high in stiffness, and easy to be broken during weaving. In order to solve the problems, a biochemistry treatment process was used to discuss the influence on the properties of flax yarns. The yarns were first modified with NaOH/urea solution, and then treated withd laccase/ acid xylanase compound enzyme. The results indicate the optimum technology parameters as followed. The dosage of NaOH is 6.5%(o.w.f) in the modification of NaOH/urea solution, the dosage of compound enzyme are separate laccase 4.0%(o.w.f) and acid xylanase 4.5%(o.w.f) in compound enzyme process, the treatment temperature is 50 ℃, and the time is 90 min. Under this biochemical treatment process, the yarn evenness CV increases 41%, capillary effect increases 134%, and the elongation at break increases 95.8%.The physical and mechanical properties are improved significantly. It can create a certain condition for the weaving of flax yarns.

Keywords flax yarn; laccase; acid xylanase; biochemical treatment

亚麻织物具有吸湿透气性佳，穿着舒适凉爽,挺括自然等风格，愈来愈受到消费者亲昧[1-2]。当前国内麻纺厂大多采用湿纺成纱方式，一般可纺24～36 Nm[3-4]，不仅成纱支数低，纱线刚度大，且毛羽较多，条干均匀度差；使其在络筒和织造过程中易出现断头和布面破洞等质量问题[5-6]，严重制约了亚麻纱线的应用范围。对亚麻纱线进行一定的工艺处理，以达到更好地去除胶质、降低刚度、提高条干均匀度的目的，是近年来亚麻纱线的研究方向[7]。

本文采用生化联合的方式处理湿纺亚麻纱，即先经NaOH/尿素溶液改性处理，再经漆酶/酸性木聚糖酶复合处理，研究了碱改性处理时NaOH用量、漆酶用量、酸性木聚糖酶用量、处理温度、处理时间对亚麻纱性能的影响，对影响因子设计优化试验，并拟定出最优的生化联合处理工艺方案。

1 试验部分

1.1 试验材料与试剂

湿纺亚麻纱，36 Nm。

化学试剂：氢氧化钠(NaOH)、浓硫酸(H2SO4)、尿素(CO(NH2)2)、渗透剂JFC，以上试剂均为化学纯。

生物酶制剂：漆酶，诺维信(中国)有限公司提供；酸性木聚糖酶，宁夏和氏璧生物技术有限公司提供。2种酶制剂适用pH值为4.0～5.5，温度为50～60 ℃。

1.2 试验仪器

YG061型电子单纱强力试验仪，莱州市电子仪器有限公司；YG871毛细管效应测试仪，南通宏大实验仪器有限公司；WSB2数字白度计，上海昕瑞仪器仪表有限公司。

1.3 生化联合处理工艺

生化联合处理工艺流程为：湿纺亚麻纱→NaOH/尿素溶液改性→酸洗→水洗→漆酶/酸性木聚糖酶复合处理→沸水失活→水洗→烘干。

NaOH/尿素溶液改性工艺条件为：NaOH用量4.5%～8.5%(o.w.f)，CO(NH2)2用量3.5%(o.w.f)，渗透剂JFC用量2%(o.w.f)，温度90 ℃，时间50 min，浴比1∶10。

酸洗工艺条件为：H2SO4质量浓度0.8 g/L，室温处理5 min，浴比1∶20。

漆酶/酸性木聚糖酶复合处理条件为：漆酶用量3.0%～5.0%(o.w.f)，酸性木聚糖酶用量2.5%～4.5%(o.w.f)，温度50～60 ℃，时间90～180 min，pH值5.0。

1.4 性能测试

质量损失率的计算方法见下式。

W=(1-M2/M1)×100%

式中M1、M2分别代表处理前后纱线的质量。

按照GB/T 3916—2013《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定(CRE法)》测试断裂强力，夹距500 mm，预加张力0.05 cN/dtex,拉伸速度500 mm/min。

按照FZ/T01071—2008《纺织品 毛细效应试验方法》进行毛效测试，将处理后的纱线剪成30 cm长，在离底端1 cm处做标记，用毛细管效应测试仪测试30 min时的芯吸高度[8]。

按照GB/T 17644—2008《纺织纤维白度色度试验方法》进行白度测试，同一纱线在不同部位测试4次，取平均值[9]。

2 结果与讨论

2.1 NaOH用量单因子试验

由于碱对纤维素纤维具有一定的溶胀作用，能去除亚麻纱线中的部分胶质，选择1.3小节的工艺条件进行单因子试验，表1示出该工艺条件处理后亚麻纱线的质量损失率、断裂强力、毛效、白度随NaOH用量的变化情况。

表1 NaOH用量对亚麻纱线前处理效果的影响

表1表明，随着NaOH用量的逐步增加，质量损失率、毛效、白度均呈逐步上升趋势，断裂强力却逐步下降。原因在于随着NaOH用量的增加，亚麻纱线逐步溶胀，亚麻纱线中的部分胶质被溶解去除，质量损失率、毛效值增加，白度改善；同时溶胀使得亚麻纱线中纤维间的抱合力下降，纤维断裂强力逐步下降。当NaOH用量大于6.5%时，质量损失率、毛效和白度增加趋缓，此时由于亚麻纤维内部的聚合度急剧下降导致亚麻纱线的断裂强力损伤严重。因此，选择NaOH用量为6.5%(o.w.f)。

2.2 漆酶/酸性木聚糖酶复合处理优化设计

选取1.3小节的工艺条件(NaOH用量6.5%)处理亚麻纱线，以漆酶用量(A)、酸性木聚糖酶用量(B)、处理温度(C)、处理时间(D)为四因子，设计L9(34)正交试验[10]，以质量损失率、断裂强力、毛效、白度作为评定指标，相应的因子水平表见表2。表3为正交试验设计表与结果分析。对表3的试验数据进行方差分析，结果见表4～7。

表2 因子水平表

表3 正交试验设计表与结果分析

表4 质量损失率的方差分析表

表5 断裂强力的方差分析表

表6 毛效的方差分析表

表7 白度的方差分析表

方差分析表明：漆酶用量、酸性木聚糖酶用量对4个评定指标均为显著，处理时间均不显著，处理温度只对毛效指标显著。

由表3可知，对质量损失率、断裂强力、毛效影响程度主次为A>B>C>D，对于白度则为A>B>D>C；从各评定指标的K值分析最佳处理效果：质量损失率为A3B3C1D1，断裂强力为A1B1C2D1，毛效为A3B3C1D3，白度为A3B3C3D1。

断裂强力的K值在A3时最低，仅为440，强力损伤大，对后续织造工序不利，故选择A2，B3时断裂强力为508，同时对质量损失率、毛效、白度均为最佳，故选择B3；C对于毛效显著，且C1时毛效最佳，故选择C1，D对4个评定指标均不显著，考虑能耗和效率，选择D1。综合分析评定，最优方案选为A2B3C1D1。对该方案进行验证试验，结果见表8。

表8 验证试验

验证试验确认了A2B3C1D1为最优处理方案，即漆酶用量为4.0%(o.w.f)，酸性木聚糖酶用量为4.5%(o.w.f)，处理温度为50 ℃，处理时间为90 min。

2.3 性能对比

将上述最优方案处理的亚麻纱线与未经任何处理的湿纺亚麻原纱进行性能对比，结果如表9所示。

表9 生化联合处理与未处理亚麻纱线的性能对比

表9表明，生化联合工艺处理后亚麻纱线在断裂伸长率、毛效和条干CV值方面均有改善，其中条干CV值提升41%，毛效提升134%，断裂伸长率提升95.8%，此外白度亦有提升。

3 结 语

1)湿纺亚麻纱生化联合处理方案的具体工艺流程为：湿纺亚麻纱→NaOH/尿素溶液改性→酸洗→水洗→漆酶/酸性木聚糖酶复合处理→沸水失活→水洗→烘干。

2)在NaOH、CO(NH2)2、渗透剂JFC作用下，对亚麻纱线中的胶质具有一定的溶胀作用，进一步提升了白度。

3)漆酶/酸性木聚糖酶复合处理可改善亚麻纱的条干CV值、毛效、断裂伸长率等性能。

[1] 张毅,郁崇文.亚麻纤维的脱胶工艺[J].纺织学报，2011,32(6):71-74. ZHANG Yi, YU Chongwen. A novel degumming process of flax fiber [J]. Journal of Textile Research, 2011,32(6):71-74.

[2] 杜国军，刘晓兰，郑喜群，等．亚麻纤维在脱胶过程中形态结构的变化[J]．纺织学报，2008，29(2)：12-16． DU Guojun, LIU Xiaolan, ZHENG Xiqun, et al. Morphology and structure of flax fiber during retting of flax stem [J]. Journal of Textile Research, 2008，29(2)：12-16．

[3] 张毅，徐亚军，郁崇文.利用棉纺设备生产亚麻/苎麻混纺纱的实践[J].上海纺织科技，2014,42(2):11-11. ZHANG Yi, XU Yajun, YU Chongwen. Practice on linen/ramie blended yarn spun with cotton spinning process[J]. Shanghai Textile Science & Technology，2014,42(2):11-11.

[4] 朱强，张佩华,王艳红.亚麻纱线的柔软处理[J].上海纺织科技，2006,34(11):68-69. ZHU Qiang, ZHANG Peihua, WANG Yanhong. The soft treatment of flax yarn[J]. Shanghai Textile Science & Technology，2006,34(11):68-69.

[5] KESSLER R W，KOHLER R．New strategies for exploiting flax and hemp[J].Chem Tech，1996(12)：34-42．

[6] V0R0N0VAM I，PETROVA S N，LEBEDEVA T N，et al. Changes in the structure of flax cellulose induced by solutions of lithium，sodium，and potassium hydroxides[J]．Fiber Chemistry，2004(6):408-412．

[7] LZGORODIN A K, KONOPLEVY V, ZAKHAROVA G. Study of the possible use of intermediate flax as raw material of reproduction of cellulose[J]．Fiber Chemistry，2012(5):343-347.

[8] 张路路，徐智权，周向东.亚麻纱线前处理工艺探讨[J].印染助剂，2013,30(7)：32-33. ZHANG Lulu, XU Zhiquan, ZHOU Xiangdong. Discussion on pretreatment process of flax yarn[J]. Textile Auxiliaries, 2013,30(7)：32-33.

[9] 张毅，金关秀，郁崇文.红麻纤维的化学脱胶工艺[J].纺织学报，2013,34(1):62-62.. ZHANG Yi, JIN Guanxiu, YU Chongwen. Chemical degumming of kenaf[J]. Journal of Textile Research, 2013,34(1):62-62.

[10] 庄楚强,何春雄.应用数理统计基础[M].3版.广州:华南理工大学出版社,2006:264-269. ZHUANG Chuqiang, HE Chunxiong. The Basis of Mathematical Statistics[M]. 3rd ed. Guangzhou: South China University of Technology Press, 2006:264-269.

Biochemical treatment on wet spinning flax yarn

ZHANG Yi1, XU Yajun2, YU Chongwen3

(1.ZhejiangIndustryPolytechnicCollege,Shaoxing,Zhejiang312000,China;2.JiangsuTextilesQualityServicesInspectionTestingInstitute,Nanjing,Jiangsu210007,China;3.CollegeofTextiles,DonghuaUniversity,Shanghai201620,China)

10.13475/j.fzxb.20141203404

2014-12-20

2015-07-21

张毅(1985—),男,讲师,硕士。主要从事麻类纤维脱胶与产品开发工作。E-mail:zhangyi851009@sina.com。

TS 102.221

A