用纖維素酶處理纖維素織物的製作方法

2023-11-06 07:02:32 1

專利名稱：用纖維素酶處理纖維素織物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的纖維素酶處理未染色的纖維素織物的方法，改進的方法包括在洗滌步驟之後和在漂白步驟之前用纖維素酶處理所述的織物。結果，與已有的纖維素酶處理方法相比較至少在一次洗滌循環過程中所述的織物減少了起球現象。
背景技術：
大多數新生產出來的棉織物和棉混紡織物具有一種很硬和剛性的手感，除非它們用整理組分處理。此外，由於從個別棉纖維上突出的小絨毛纖維使得織物表面不總是光滑的。另外，穿過很短的時間後，表面上會出現聚集的棉絨(表面棉絨化)，使表面出現「起球」現象，它使織物看上去不吸引人和穿過的感覺。在聚酯織物中，該現象實際上是「起球」和產生相似的不吸引人的織物外觀，在本申請中術語「起球」也適用於纖維素織物。
織物的柔軟性和光滑性可以通過在一種給定織物的製造中使用較細的，即較高支數值的紗線來獲得。第二種方法，建立在第一種方法之上是使用由與費用較低的自由端法相對的環錠紡紗法製備的紗線，然而，最終費用較高並且織物的產量和紗線支數同時下降。
一種確保柔軟和光滑織物「手感」的廉價方法是將整理後織物用一種柔軟劑，代表性地一種陽離子，有時是聚矽氧烷基的，表面活性化合物浸漬。但是，這種處理不能除去小球和絨毛。此外，織物得到某種程度的油膩「手感」和不耐洗，並且其吸溼性經常顯著下降。這種方法對其它溼加工步驟具有一種負面影響，顯著地造成整理後織物不均勻的染料吸收。
另一種已知的獲得一種柔軟和光滑織物的方法是用纖維素酶處理纖維素織物。見Bazin等人，「纖維素織物的酶促生物拋光」，發表在第58屆化學家和紡織工業聯合會會議，Mulhouse，法國(1991年10月25日)和Asferg等人的「用纖維素酶處理棉織物的軟化和拋光」ITB染色/印花/整理(1990年2月)。
纖維素酶處理織物表面改進了織物的手感和外觀的質量，沒有失去織物的潤溼性。最重要的效果是更少的絨毛和起球，增加了光澤，改善了織物的手感，增加了持久柔軟性和改善了吸水性。這些效果被稱為生物拋光效果。
包括纖維素酶處理的各種方法在本領域中已被公開。例如，WO9320278公開了在纖維素織物的製造過程中通過連續的(1)在沒有顯著的機械處理下用纖維素酶處理織物，然後(2)機械處理，獲得了生物拋光。機械作用的益處在Cavaco-Paulo等人，1994年，生物催化10353-360中也被公開。Cavaco-Paulo等人，1996年，紡織研究雜誌(Textile Res.J.)66287-294公開了在低攪拌水平下，用單組分內切葡聚糖酶預處理沒有引起棉織物的顯著失重。在高攪拌水平下，觀察到顯著的失重同時伴有微原纖物質從織物表面上被撕下。
儘管這種改善的去除表面纖維和絨毛的方法在實驗室是令人滿意的，但紡織工業正在朝著在現正運轉著的成批設備中引入更少的機械作用前進。由於不使用機械作用，織物表面就會更少地受到擾動，在消費者購買時也就更少出現織物的起球和令人不滿意的美學外觀。這種變化的結果就是在處理織物中使用侵蝕性更強的多組分纖維素酶如由T.longibrachiatum生產的纖維素酶以使起球減到最少。例如，WO 9412578公開了一種纖維素性織物的處理方法，包括(a)用纖維素酶進行第一次處理以獲得織物重量的0.05-10％的失重；(b)用纖維素酶進行第二次處理以獲得步驟(a)後織物重量的0.05～10％的失重。
纖維素酶處理也被發現可以減少棉絨。美國專利第5,466,601號公開了一種方法，該方法通過在製造過程中連續地施用纖維素酶溶液選擇性地從棉織物中除去包埋的纖維素棉絨前體。
在棉織物的成批加工中，即聯鎖編織中，在加工過程結束時已對洗滌、漂白和乾燥的織物進行纖維素酶處理(見上文中Cavaco-Paolo等人)。在一些情況下，在具有混合結果的染色步驟之後(W.R.Goynes等人，織物化學家和著色家(Textile Chemist and Colorist)，1996年12月，第25-29頁)已在製成的織物上或在做成服裝後嘗試了纖維素酶處理。沒有對棉纖維的表皮和初生壁的形態學或化學含量給予更多的關注。描述棉纖維這些部分的組成的出版的報告敘述了存在各種類脂、蛋白質和糖類聚合物包括聚半乳糖醛酸部分酯化的甲基酯(Corpita和Gibeaut，植物雜誌(The Plant Journal)(1993)3(1)，1-30)。
在洗滌和鹼性過氧化物漂白/增白過程中某些化學變化會在表皮和初生纖維壁上發生。這些變化對於織物的最終可接受性、和在進一步處理中它的性能如何和最終用途是很重要的。在洗滌或漂白/增白過程中，施用鹼性物質期間，由於帶電的糖類聚合物的存在，或由於由過氧化物的作用引起的氧化反應，纖維壁會經歷一個溶脹過程。
但是，一經乾燥，由這些聚合物形成的基質將會阻礙再水化和進入原纖維/微原纖維，這樣纖維素酶作用就是必不可少的以除去以後會引起起球效應的物質。這種同樣效應在木纖維中是已知的並被稱為「角化」，這暗示著漿狀纖維壁的乾燥改變了接下來的再水化作用以至於顯著地阻礙了水的回潮。這是在再循環纖維的加工和將它們再轉化成紙中的一些結果。這種同樣效應，當棉纖維被一度再水化和乾燥後應用於棉纖維時，是一種解釋使用某類纖維素酶獲得一種可測量的效應時需要更高的機械攪拌水平的方法。
本發明的目的是提供一種改進的處理纖維素織物的酶促方法。
本發明的目的也是減少織物在隨後的洗滌過程中的起球現象。
本發明的目的也是改善染色織物在染色階段中染料吸收的均勻性和速率。
發明簡述本發明涉及一種用纖維素酶處理一種未染色的100％纖維素織物的改進方法，包括在鹼性條件下對所述織物進行洗滌、用纖維素酶處理所述的織物，漂白所述織物和乾燥織物，其中改進包括在漂白步驟前用纖維素酶處理織物。結果，與現有技術的方法比較至少在一個洗滌循環中減少了起球現象。當根據本發明的方法用纖維素酶處理所述織物時，與不使用纖維素酶處理所述織物相比較，在所述的纖維素織物上也會出現起球現象的減少。也將獲得生物拋光效果。
如在此所定義的「洗滌循環」是至少大約45分鐘和包括洗滌和乾燥。在一個實施方案中，洗滌循環是從大約45分鐘至大約120分鐘。在優選的實施方案中，洗滌循環是從大約45分鐘至大約95分鐘。
在優選的實施方案中，在至少5個洗滌循環中織物上的起球被減少了。在最優選的實施方案中，在至少15個洗滌循環中起球被減少了。
現已驚人地發現，通過將纖維素酶處理(生物拋光)移至更接近潤溼處理步驟的前端，纖維素酶能更容易地進入會在成品織物中引起棉絨化和起球的原纖維/微原纖維。因此，在生物拋光步驟中的機械攪拌在使織物形成表面棉絨和起球的趨勢變小方面變得愈加不重要了。
與現有技術中公開的方法相對，多組分和/或單組分的纖維素酶均可以使用。此外，只需要一次纖維素酶處理。
在本發明的方法中，纖維素酶處理接近溼處理次序的開始。因此，由纖維素酶處理產生的任何原纖維/細屑應有更大的機會從織物上擴散掉，以使較少的原纖維遺留至織物轉化階段。
本發明的方法進一步具有不需要纖維素酶滅活步驟的優點，這是因為纖維素酶處理的織物在生物拋光步驟之後經過一個鹼性過氧化物漂白步驟。
附圖的簡要說明

圖1表示在溼處理過程中生物拋光的實驗方案。
圖2表示各種樣品的織物頂破強力數據。
圖3表示對於洗滌生物拋光漂白次序的Nu-Martindale起球試驗。
圖4表示在洗滌/乾燥處理後洗滌生物拋光漂白起球試驗。
發明詳述本發明涉及一種處理非染色的100％纖維素織物的改進的方法。100％纖維素織物可以是一種棉、薴麻或人造纖維素織物，特別是那些使用通過Lyocell方法生產的纖維製得的織物。
本發明的方法包含四個步驟洗滌織物；用纖維素酶處理洗過的織物；漂白用纖維素酶處理過的織物；和乾燥漂白過的織物。此外，本發明的方法可以進一步包含在漂白後和乾燥前對所述織物染色的步驟。在本發明的方法中包括的步驟將在下面詳細敘述。
洗滌在洗滌步驟中，用一種洗滌劑處理織物，洗滌劑包括但並不限於氫氧化鈉、蘇打灰、磷酸三鈉、和能使pH升高的其它鹼性物質。此外，在這些鹼性條件下應包括有表面活性劑。這些表面活性劑包括非離子、陰離子表面活性劑或這些類表面活性劑的混合物。洗滌步驟通常在升高的溫度(80-100℃)下進行和在該溫度下時間長達大約1小時和優選地至少大約30分鐘。
纖維素酶處理本發明的方法包括織物的纖維素酶處理。根據本發明使用的纖維素酶可以是具有纖維素水解活性，即，水解纖維素，無論是在酸性、中性還是鹼性pH範圍和具有纖維二糖水解酶，外纖維二糖水解酶、內切葡聚糖酶和/或β-糖苷酶活性(多組分或單組分)的任何纖維素酶。纖維素酶可以是真菌或細菌來源的，可以從已知能產生纖維素水解酶的微生物中獲得或分離和純化，例如，下列微生物屬的種腐質黴屬，鬼傘屬，梭孢殼屬，毀絲黴屬，鐮孢屬，Acremonium，頭孢屬，Scytalidium，青黴屬或曲酶屬(見，例如EP 458162)，特別是由選自下列微生物種的菌株產生的或可以產生的纖維素黴Humicolainsolens(再分類為Scytalidium thermophilum，見例如，美國專利第4,435,307號)灰蓋鬼傘，尖鐮孢，嗜熱毀絲黴，Meripilusgiganteus，Thielavia terrestris，Acremonium sp.，Acremoniumpersicinum，Acremonium acremonium，Acremonium brachypenium，Acremonium dichromosporum，Acremonium obclavatum，Acremonium pinkertoniae，Acremonium roseogriseum，Acremonium incoloratum和Acremonium furatum；優選來自下列菌種的菌株Humicola insolens，DSM 1800，尖鐮孢，DSM 2672，嗜熱毀絲黴，CBS 117.65，頭孢屬菌種，RYM-202，Acremonium sp.，CBS478.94，Acremonium sp.，CBS 265.95，Acremonium persicinum，CBS 169.65，Acremonium acremonium，AHU 9519，頭孢屬菌種，CBS535.71，Acremonium brachypenium，CBS 866.73，Acremoniumdichromosporum，CBS 683.73，Acremonium obclavatum CBS 311.74，Acremonium pinkertoniae，CBS 157.70，Acremonium roseogriseum，CBS 134.56，Acremonium incoloratum，CBS 146.62，和Acremoniumfuratum，CBS 299.7OH。纖維素酶也可以從木黴屬(尤其是綠色木黴，T.reesei和康寧木黴)、嗜鹼性細菌(見，例如美國專利第3,844,890號和EP 458162和鏈黴菌屬(見例如，EP 458162)中得到。
在本發明的方法中所使用的纖維素酶可以通過利用本領域已知的方法(例如見Bennett，J.W和LaSure，L.(編輯)，真菌中的多基因操作法(More Gene Manipulations in Fungi)，學院出版社，CA，1991)將上述微生物菌株在含有適當的碳和氮源和無機鹽的營養培養基中發酵來生產。適用的培養基是從商業供應商處可得到的或按照公開的組成(如在美國典型培養物保藏中心的目錄中)可以製備的。適於生長和纖維素酶生產的溫度範圍和其它條件在本領域是已知的(例如見Bailey，J.E.和Ollis.D.F.，生物化學工程基礎(BiochemicalEngineering Fundamentals)，McGraw-Hill圖書公司，NY，1986)。
如在此定義的，術語「發酵」是一種導致纖維素酶的表達或分離的細胞的任何培養方法。因此發酵可以被理解為包括搖瓶培養、在能使纖維素酶被表達和分離的條件下於一種適當的培養基中在實驗室或工業發酵罐中進行的小規模或大規模發酵(包括連續發酵、批量發酵、分批進料發酵和固相發酵)。
用上述方法生產的纖維素酶可以用常規方法從發酵培養基中回收，這些方法包括，但不限於，離心、過濾、噴霧乾燥、蒸發或沉澱。回收的蛋白質然後可以進一步用多種色譜方法，例如，離子交換色譜、凝膠過濾色譜，親合色譜等來純化。
纖維素酶可以是多組分或單組分纖維素酶。一個多組分纖維素酶的實例是Cellusoft LTM，它是用木黴屬菌種製備的並由Novo NordiskA/S，Denmark提供。單組分纖維素酶是基本不含有通常存在於由一種給定的微生物產生的纖維素酶體系中的其它纖維素酶組分的組分。單組分可以是重組體組分，即由克隆編碼單組分的DNA序列和隨後用該DNA序列轉化並在宿主中表達的細胞製備的，見例如，國際專利申請WO 91/17243和WO 91/17244，在此合併作參考。單組分纖維素酶的其它實例包括但不限於在JP-07203960-A和WO-9206209中所公開的那些纖維素酶。宿主優選是異源宿主，但該宿主在某些條件下也可以是同源宿主。
在一個具體的實施方案中，單組分纖維素酶是CellusoftUltraTM，它是由Novo Nordisk A/S，Denmark提供的。這種纖維素酶是由腐質黴屬菌種產生的單組分纖維素酶的變體。在另一個實施方案中，纖維素酶是一種優化結合的多組分和單組分纖維素酶，設計成能在棉織物上提供增強了的生物拋光結果。
酶劑量很大程度取決於酶反應時間，即相對短的酶促反應時間必需相對增加的酶劑量，反之亦然。反應可以在pH大約4至大約9.5，溫度為大約10至大約65℃下進行大約1分鐘至大約72小時。如果pH為大約4至大約6.5，則使用約200至約2000EGU/kg織物的酶劑量。EGU代表由在pH6.0時在羧甲基纖維素(CMC)中的粘度變化測得的內切葡聚糖酶單位。它在Novo Nordisk分析方法AF 275/1-GB中被定義，向Novo Nordisk Biochem.提出請求可以得到。如果pH為約6.5至約9.5，則使用約1,000至約10,000 ECU/kg織物的酶劑量。內切纖維素酶單位，如由在pH7.5時於CMC中的粘度變化測定的，在NovoNordisk分析方法AF 302.1/1-GB中被詳述，從Novo Nordisk Biochem可以得到。
漂白在漂白步驟中，用漂白劑處理織物，漂白劑包括但不限於過氧化氫、次氯酸鈉，和/或亞氯酸鈉。過氧化物漂白可使用，例如，染槽、噴射式染色機或J型管裝置通過將一種過氧化物漂白液施加到織物上來實施。在漂白液中各個化學成分可以是0.5-2％(按織物重量計，owf)過氧化氫，0.5-2％氫氧化鈉，1-4％矽酸鈉(42『Be)，二亞乙基三胺五乙酸(DTPA)的鈉鹽。漂白液可以進一步含有表面活性劑、潤滑劑和/或穩定劑。染槽和噴射式染色機均是批量加工單元，和漂白過程應進行至少30分鐘，和至多150分鐘，溫度最低為50℃和最高為85℃。
在選定時間結束時，漂白液被排入下水道，和織物在含有還原劑(＜2％亞硫酸氫鈉(owf)或硫代硫酸鈉)的稀弱酸中洗滌以中和剩餘的鹼和過氧化物。進一步用清水漂洗後，織物可以在進行任何進一步的加工之後被染色或乾燥。棉織物漂白的一般性處理由W.S.Hickman，著色評論與進展(Rev.Prog.Coloration)，26，29-46(1996)提供。
染色一個染色步驟可以被選擇性地插入到漂白和乾燥步驟之間。纖維素織物可使用幾類染料來染色，包括直接染料和反應性染料。直接染料取決於染料對纖維中纖維素基質的親和性。向染浴中加入一種無機鹽可以增加染料吸收的速率以幫助提高染色速率和最終得色量。
這一方法的實例是，美國測試與材料學會，1916 Race St.Philadelphia，PA 19103；(1990)，在ASTM標準年報中發表的ASTM標準方法D 1464-90。該方法使用了直接紅和直接綠染料來表徵棉的染色性能。在該實例中，兩種染料的應用能表明在織物中所含纖維的相對成熟度並因此用作分析的工具。單獨或以其它結合形式應用直接染料能提供最終用途所需色彩的織物。
反應性染料含有一個功能基，該功能基將與纖維素骨架上的羥基殘基反應。在一個具體的實施方案中，應用通常是分兩步進行的，第一步導致染料在纖維素纖維上的吸附。這可以通過向染浴中加入一定量的無機鹽(氯化鈉或硫酸鈉)使染料在染浴中的溶解度最小來實現。吸附步驟完成後，通過向染浴中加入一種羥基陰離子源使染浴的pH增加(＞pH11)。接下來纖維素的羥基的離子化引起它們與染料上的反應性部分發生反應，從而使染料固定在纖維上。有幾類反應性染料，包括但不限於那些帶有單氯三嗪、二氯三嗪和乙烯碸反應性基團的染料。向含有液體與成品比為10-15∶1的織物和水的噴射式染色機中，以2-4％染料(按織物重量計)加入選定的染料。加入無機鹽(4-10％，按織物重量計)並開始加熱循環。在確保足夠的染料被織物吸附的一段給定時間以後，在需要的溫度下，加入一種足以將pH增加至11或更高的鹼性製劑，並繼續染色循環直至判斷該循環已完成。
然後將染色液排入下水道，並用清水漂洗織物數次以確保未與織物反應的染料已被除去。
乾燥在經過溼處理後，一種應用於針織物的標準乾燥方法是在一個象脆化機的設備中使處於繃緊狀態的織物乾燥。在此設備中，織物被牢牢地夾在兩條運動的鏈之間，這兩條鏈可牢牢地抓住織物的兩個邊。織物被送入某種形式的爐中，該爐將乾燥繃緊的織物。在此乾燥過程結束時可以將織物捲成卷，或進行如切割、燒毛工藝等進一步處理。
應用於紡織織品的另一種乾燥方法是使運動的織物橫穿加熱的乾燥筒，使織物的兩面交替，這將使針織圓筒或機織織物的兩個表面的乾燥速率均等。
實施例實施例1實驗設備Werner-Mathis JFO噴射式染色機，由Werner Mathis，U.S.A.，Concord，NC銷售。
Nu-Martindale起球測試儀，James H.Heal並由Crosrol，Inc.，Greenville S.C.銷售。
Mullen織物頂破強力測試儀，由B.F.Perkins，Chicopee.MA製造。
Macbeth OMS-1 Optiview，由Macbeth Division，KollmorgenInstr.Corp.，New Windsor，NY製造。
天平、pH計等化學藥品/酶酶Cellusoft UltraTM，162 ECU/克(Novo Nordisk，A/S)；Cellusoft LTM，810 EGU/克(Novo Nordisk A/S)；混合物A，302EGU Collusoft LTTM+112 ECU Cellusoft UltraTM/克緩衝溶液0.05M乙酸鈉，從乙酸鈉三水合物製得，調整至pH5+/-0.1。
化學藥品Discoterge 1467是由Callaway Chemicals，Columbus，GA製造和銷售的一種特許專賣洗滌助劑。它除含有其它成分外還含有一個適於洗滌的表面活性劑混合物。Levapon HT是一種紡織過氧化物漂白穩定劑，由Bayer Corp.，Rock Hill，SC.製造和銷售。Inkmaster 750非離子表面活性劑是從Rhone Poulenc得到的(在鹼洗中以0.5％owf(按織物重量計)使用，在生物拋光中以0.1％owf使用，和在過氧化物步驟中以0.25％owf使用)。Inkmaster 750在歐洲專利0717144 A1中被描述為一種非離子表面活性劑，它從一種碳原子數為16-20，亞乙氧基為10至20，亞丙氧基在4至8之間直鏈或支鏈醇製得的。過氧化氫，50％，購自Aldrich(目錄條42065)。矽酸鈉，42『Be，含有14％NaOH和27％SiO2(Aldrich目錄條33844-3)。
織物一種未漂白的棉聯鎖編織織物被用作測試織物。這種織物的重量是～200克/平方米。
各個步驟的條件
鹼洗通過縱向切割一個5.5米長的得到的圓筒形針織物製成未漂白的棉針織測試圓筒形針織物。經縫合，每個5.5米布塊將提供兩個適於生物拋光的圓筒。縫合的圓筒在稱重前於恆定溫度和溼度的室內過夜來調節溫溼度。
稱重後，將圓筒形針織物在標準Kenmore洗滌機中洗滌，離心除去過量的水，和放入Mathis噴射式染色機中。用2.5％氫氧化鈉owf(使用50％氫氧化鈉水溶液)和根據說明的一種洗滌劑進行鹼洗。鹼洗利用7.5∶1的液體與成品比和在90℃下洗60分鐘。所需要的流速是～75升/分，並由設備中泡沫的水平來確定。絞盤速度設定值為13，它對應於16米/分鐘的織物速度。
在洗滌程序結束時，液體被丟棄，並且同樣多的剩餘的液體被連續運轉的絞盤從圓筒形針織物中被擠幹。將在18升溫水中的乙酸(2％冰乙酸，owf)溶液加入，繼續進行噴射10分鐘以中和剩餘的鹼。
生物拋光生物拋光階段在含有0.1％Inkmaster 750 owf液體與成品比為7.5∶1下進行。所用的緩衝溶液是0.05M pH5的乙酸鈉，向在噴射式染色機的保持罐中所需要體積的溫水中加入一種濃縮的緩衝溶液。將稀釋的緩衝溶液加到織物上，並在噴射式染色機中循環大約5分鐘，然後抽取一個200毫升等分試樣用來測定液體的pH。如果pH較高，加入少量(1-2毫升)的冰乙酸以達到5+/-0.1的目標。
一旦達到該pH，給設備設定程序使之在55℃運行60分鐘。當達到這一溫度時加入酶。在60分鐘生物拋光期結束時，將液體排掉，但取出少量液體用來檢查釋出的纖維的存在。再使織物運行穿過絞盤一段較短時間以便從織物中除去任何游離的液體。
過氧化物漂白將4克DTPA和所需要量的表面活性劑懸浮在一升水中並用一個磁攪拌器攪拌；向DTPA懸浮液中加入足夠量的鹼以使其變為鈉鹽溶液。量出一單獨的含有2％(owf)的50％NaOH的製備液並與一額外的3％(owf)的矽酸鈉(42』Be)合併。
向保持罐中加入溫自來水；向罐中加入一升的DTPA表面活性劑，體積足夠使得總量能提供一個7.5∶1的液體∶成品比。將液體排入噴射式染色機中並設定程序以達到70℃的溫度，並在染色機中保持60分鐘。
量出50重量％過氧化氫製成1％的100％活性物質owf。當溫度達到60℃時將其加入到噴射式染色機中並進行循環。在溫度接近70℃時加入合併的鹼/矽酸鹽物料。從染色機中除去這種物質的稀釋液和洗液。在這一步觀察到極度發泡，並且液體流動可能需要減慢以使起泡潛力變得最小。
在該溫度60分鐘後，將液體排掉(排入下水道)，但要收集液體的樣品以便用視覺檢查在此過程中釋出的纖維的存在。另外，在液體已被丟棄後通過使絞盤運轉從織物中擠出任何游離的液體。
織物用18升含有2％(owf)冰乙酸和2％(owf)硫代硫酸鈉的溫水洗滌。15分鐘後，將此液體丟棄，再加入18升溫水最後洗10分鐘。
取出圓筒形針織物，離心和在滾筒乾燥器中乾燥50分鐘。除去棉絨並稱重，再將織物乾燥20分鐘。將滾筒乾燥的針織圓筒在AATCC條件(65％相對溼度±2％和70°F±2)下調節溫溼度至少24小時。
結果起球表1中的數據比較了使用商品化的多組分纖維素酶混合物(Cellusoft LTM)，商品化的單組分纖維素酶(Cellusoft UltraTM)和Cellusoft LTM與Cellusoft UltraTM的混合物採用如上所述的洗滌-生物拋光-漂白/增白-乾燥法(樣品「A」)和採用已經過洗滌-漂白-乾燥處理後生物拋光的同樣織物(樣品「B」)得到的起球結果。很有必要使用2％(owf)碳酸鈉在80℃處理20分鐘使在樣品「B」織物中剩餘的纖維素酶活性鈍化。
起球的量通過將織物試樣樣品固定在一臺Nu-Martindale起球測試儀上來測定。該儀器具有一個計數織物所經歷的旋轉次數的計數器。在125、500和2000次旋轉後儀器自動關閉，允許操作者使用隨儀器提供的標準進行起球量的視覺比較。全部操作按ASTM方法D4970-89進行。測量尺度是從1.5至5，上限值代表在觀察點處沒有或幾乎沒有起球。
表1處理過的織物的起球值
很清楚當生物拋光步驟作為中間步驟加在洗滌和漂白之間時得到優良的結果。(系列「A」)物理性質變化對於這一概念的商業可接受性來說針織物任何大的物理性質的變化都是不合需要的。在Mullen織物頂破強力測試儀中織物頂破強力性質是使織物破裂所需要的壓力，用psi(磅/吋2)來度量並且是在此用作監視在這些處理過程中由纖維素所引起的變化的指標的物理性質。用由B.F.Perkins，Chicopee，MA製造的C型Mullen測試儀來進行試驗。這種試驗方法在ASTM方法D-2210-64中有敘述，該方法用一臺液壓驅動的隔膜測量使被測織物破裂所需要的力。在繃緊狀態下測試織物；使該織物破裂的力用磅/吋2(psi)來度量。該方法是熟知的技術，並被用於在產品的最終性能中織物頂破強力性質是很重要的紡織工業和其它工業中。
圖2和表2包含了如從起球結果中所見的性能最好樣品的織物頂破強力數據。只洗和只洗滌/漂白的基線值是類似的，並表明洗滌和漂白條件沒有不必要地使織物脆化。對Cellusoft UltraTM，混合物A和Cellusoft LTM處理過的樣品觀察到織物頂破強力值只有很小的降低。
得到最小限度的物理性質的喪失，在此是用Mullen織物頂破強力性質度量的，對織物的最終用戶是很重要的，因為較大的物理性質的喪失可能反映在由織物製成的服裝的過早損壞上。這也可能反映在潮溼狀態下的意想不到的損壞上，因為在潮溼時纖維性質不如於態纖維的性質。
表2織物頂破強力值
實施例2實驗設備在本實施例中所用的設備與在實施例1中所用的一樣。
測試/分析起球(Nu-Martindale)，AATCC洗滌評價試驗方法124-1996，在5、15和30個循環後進行視覺起球檢查，和在洗滌∶生物拋光∶漂白處理後進行Mullen織物頂破強力試驗。
化學藥品/酶除使用活性為783EGU/克的Cellusoft LTM外，所用的酶、緩衝溶液，織物和其它物料與在實施例1中所用的相同。
各個步驟的條件鹼洗通過縱向切割一個5.5米長的得到的圓筒形針織物製成未漂白的棉針織測試圓筒形針織物。經縫合，每個5.5米布塊將提供兩個適於生物拋光的圓筒。縫合的圓筒在稱重前於恆定溫度和溼度的室內過夜來調節溫溼度。
稱重後，將圓筒形針織物在標準Kenmore洗滌機中洗滌，離心除去過量的水，和放入Mathis噴射式染色機中。用2.5％氫氧化鈉owf(使用50％氫氧化鈉水溶液)和根據說明的一種洗滌劑進行鹼洗。鹼洗利用7.5∶1的液體與成品比和在90℃下洗60分鐘。所需要的流速是-75升/分，並由設備中泡沫的水平來確定。絞盤速度設定值為13，它對應於16米/分鐘的織物速度。
在洗滌程序結束時，液體被丟棄，並且同樣多的剩餘的液體被連續運轉的絞盤從圓筒形針織物中被擠幹。將在18升溫水中的乙酸(2％冰乙酸，owf)溶液加入，繼續進行噴射10分鐘以中和剩餘的鹼。
生物拋光生物拋光階段在含有0.1％Inkmaster 750 owf液體與成品比為7.5∶1下進行。所用的緩衝溶液是0.05M pH5的乙酸鈉，向在噴射式染色機的保持罐中所需要體積的溫水中加入一種濃縮的緩衝溶液。將稀釋的緩衝溶液加到織物上，並在噴射式染色機中循環大約5分鐘，然後抽取一個200毫升等分試樣用來測定液體的pH。如果pH較高，加入少量(1-2毫升)的冰乙酸以達到5+/-0.1的目標。
一旦達到該pH，給設備設定程序使之在55℃運行60分鐘。當達到這一溫度時加入酶。在60分鐘生物拋光期結束時，將液體排掉，但取出少量液體用來檢查釋出的纖維的存在。再使織物運行穿過絞盤一段較短時間以便從織物中除去任何游離的液體。
過氧化物漂白將4克DTPA和所需要量的表面活性劑懸浮在一升水中並用一個磁攪拌器攪拌；向DTPA懸浮液中加入足夠量的鹼以使其變為鈉鹽溶液。量出一單獨的含有2％(owf)的50％NaOH的製備液並與一額外的3％(owf)的矽酸鈉(42』Be)合併。
向保持罐中加入溫自來水；向罐中加入一升的DTPA表面活性劑，體積足夠使得總量能提供一個7.5∶1的液體∶成品比。將液體排入噴射式染色機中並設定程序以達到70℃的溫度，並在染色機中保持60分鐘。
量出50重量％過氧化氫製成1％的100％活性物質owf。當溫度達到60℃時將其加入到噴射式染色機中並進行循環。在溫度接近70℃時加入合併的鹼/矽酸鹽物料。從染色機中除去這種物質的稀釋液和洗液。在這一步觀察到極度發泡，並且液體流動可能需要減慢以使起泡潛力變得最小。
在該溫度60分鐘後，將液體排掉(排入下水道)，但要收集液體的樣品以便用視覺檢查在此過程中釋出的纖維的存在。另外，在液體已被丟棄後通過使絞盤運轉從織物中擠出任何游離的液體。
織物用18升含有2％(owf)冰乙酸和2％(owf)硫代硫酸鈉的溫水洗滌。15分鐘後，將此液體丟棄，再加入18升溫水最後洗10分鐘。
取出圓筒形針織物，離心和在滾筒乾燥器中乾燥50分鐘。除去棉絨並稱重，再將織物乾燥20分鐘。將滾筒乾燥的針織圓筒在AATCC條件(65％相對溼度±2％和70°F±2)下調節溫溼度至少24小時。(直至觀察到無進一步重量變化)，並記錄乾重。
重複洗滌試驗將生物拋光過的圓筒形針織物截成六個等長部分並在圓筒形針織物內側經縫合重新連接。然後將含有5個不同部分的三個完成的圓筒形針織物使用AATCC 1993洗滌劑進行AATCC洗滌測試方法124-1996洗滌。在5，15和30個循環時將圓筒形針織物取下並將原色棉聯鎖圓筒形式的增載織物加上以達到1.8千克這種方法所要求的載荷。
結果Nu-Martindale起球起球量通過將織物試樣樣品置於一臺Nu-Martindale起球測試儀上來測定，該儀器具有一個計數器，用來計數織物所經歷的旋轉次數，在125,500和2000次旋轉後儀器自動關閉，允許操作者使用隨儀器提供的標準進行起球量的視覺比較。全部操作按ASTM方法D4970-89進行。測量尺度是從1.5至5，上限值代表在觀察點處沒有或幾乎沒有起球。
結果列於圖3。看來在這三個蜂窩狀製備物的每一個中，在洗滌和漂白之間使用生物拋光步驟的方法可提供優良的起球結果。看來使用混合物或多組分酶可以獲得更好的起球結果。
在洗滌過程中的起球為了更清楚地確定織物在正常使用過程中的起球程度，可在織物受到圖4的影響時觀察起球，圖4提供了進行AATCC洗滌測試方法124-1996過程中觀察到的起球響應。這種方法規定使用AATCC1993洗滌劑以消除來源的可變性。
在5，10和30個循環後這些織物的視覺分級示於圖4。該評級可採取任意的等級，其中5代表最佳外觀，隨數值向較低值移動外觀變差。在纖維素酶處理的和無酶處理的織物間存在著原織物外觀上的差異。所有織物的外觀質量隨著洗滌和乾燥循環次數的增加而降低，但是用纖維素酶處理過的樣品看起來在15次洗滌循環後保持不變。對照織物的質量隨洗滌循環次數的增加而不斷下降。
與前述所獲得的Nu-Martindale起球結果相對照，在用Cellusoft UltraTM單組分處理過的織物和用多組分纖維素酶處理的其它織物間存在很小或不存在差別，這是在兩種起球方法間的一個重要的不同，並表明對於這種工序，纖維素酶處理是一個重要因素，並且無需考慮纖維素酶製備物的類型。
物理性質變化織物頂破強力(Mullen)的喪失列於表3。其趨勢與稍早使用洗滌、漂白和乾燥過的棉聯鎖織物所得結果相似。最大的織物強度損壞發生於木黴屬，隨著Cellusoft UltraTM量的增加損壞變小。另外，在酶處理過的樣品中織物頂破強力值只略有降低。
表3處理過的棉聯鎖織物的織物頂破強力值(10個讀數/樣品的平均值)
實施例3實驗設備由Werner Mathis，U.S.A.Concord，NC銷售的Werner-MathisJFO噴射式染色機。
Nu-Martindale起球測試儀，James H.Heal並由Crosrol，Inc.，Greenville，S.C.銷售。
由B.F.Perkins，Chicopee，MA製造的Mullen織物頂破強力測試儀。
由Macbeth Division，Kollmorgen Instr.Corp.，New Windsor，NY製造的Macbeth OMS-1 Optiview。
天平、pH計等。
測試/分析在洗滌生物拋光漂白處理後對織物進行織物失重、在廢液中視覺檢查釋出的纖維、光亮度/顏色響應、起球(Wu-Martindale)、AATCC洗滌評價測試方法124-1996，在5，15和30次洗滌循環後視覺檢查起球和進行Mullen織物頂破強力試驗。
化學藥品/酶酶Cellusoft UltraTM，162 ECU/克(Novo Nordisk，A/S)；Cellusoft LTM，810 EGU/克(Novo Nordisk A/S)；混合物A，320 EGUCellusoft LTM+112 ECU Cellusoft UltraTM/克緩衝溶液0.05M乙酸鈉，以乙酸鈉三水合物製得，調整至pH5±0.1矽酸鈉，42』Be，含有14％NaOH和27％SiO2(Aldrich目錄條33，844-3)織物將未漂白的棉聯鎖針織物用作試驗織物。該織物重為～200克/米2。剪切5.5米長的織物，沿織物的長軸對半撕開並重新連接製成一個具有重量＞800克的圓筒。這些圓筒可以在前述實施例中所述的AATCC條件下調節溫溼度和在噴射式染色機處理前稱重。將它們在一臺洗滌機中潤溼，接著在Bach離心機中除去過量的水，然後裝入噴射式染色機中。
各個步驟的條件鹼洗鹼洗在使用2.5％氫氧化鈉owf(用50％氫氧化鈉水溶液)和0.5％owf的表面活性劑下進行。洗滌採用12∶1的液體∶成品比和在90℃下進行60分鐘。所需要的流速是～75升/分，並由設備中的泡沫水平來確定。絞盤速度設定值為13，它對應於16米/分鐘的織物速度。
在洗滌程序結束時，加入溫水以提供一種溢流洗滌條件，和進行噴射以除去剩餘的鹼。該液體被單位冷卻至77℃，然後排掉和以20∶1的液體∶成品比加入冰乙酸(～1％owf)以便將織物的pH降至大約pH5。
生物拋光生物拋光在含有0.1％表面活性劑owf的液體成品比為10∶1下進行。所用的緩衝溶液是0.05M乙酸鈉pH5(±0.1)；將一種濃縮的緩衝溶液加入到在噴射式染色機的保持罐中的所需體積的溫水中。將稀釋的緩衝溶液加到織物上，在抽取一個200毫升等分試樣用來測定液體pH之前將稀釋的緩衝溶液在噴射式染色機中循環大約5分鐘。如果pH較高，加入少量的冰乙酸以獲得5+/-0.1的目標。
一旦達到該pH，給設備設定程序使之在55℃運行60分鐘。當達到此溫度時加入酶。在60分鐘生物拋光期結束時，將液體排掉但取出少量液體用來檢查釋出的纖維的存在。織物運行穿過絞盤一段較短時間以從織物中除去任何游離的液體。
過氧化物漂白從保持罐中向噴射式染色機中加入足夠量的水以使總量能提供一個10∶1的液體∶成品比。添加劑包括以0.75克/升加入的潤滑劑MultiplusTM、以1克/升加入的表面活性劑Kierlon TX199TM和以0.4克/升加入的穩定劑Prestogen KTM。MultiplusTM、Kierlon TX199TM和Prestogen KTM從BASF得到。將這些物料溶解在足夠量的水中並加入到噴射式染色機中，加入50％NaOH以提供最終濃度4克/升。所有液體都加入到噴射式染色機後，將儀器設定程序以獲得93℃的溫度並在其中保持45分鐘。
量出將50重量％的過氧化氫以製成1％的100％活性物質owf。當溫度達到66℃時將其加入噴射式染色機中。在此階段可觀察到起泡並且液體流動可能需要減慢以使起泡潛力變為最小。
在此溫度45分鐘後，將液體排掉(排入下水道)，但要收集液體樣品以便用視覺檢查在此過程中釋出的纖維的存在。織物用溫(71℃)水(20∶1液體/成品)漂洗10分鐘。10分鐘後，將水排掉並重複用溫水漂洗一次。用涼(38°)水漂洗後，認為從圓筒形針織物中除去了過量的鹼和過氧化物。
取出圓筒形針織物、離心和在滾筒乾燥器中乾燥50分鐘。除去棉絨並稱重，再將織物乾燥20分鐘。將滾筒乾燥的針織圓筒在AATCC條件(65％相對溼度±2％和70°F±2)下調節溫溼度至少24小時(直至觀察到無進一步的重量變化)，並記錄乾重。
重複洗滌試驗截取大約0.5米的每個樣品並重新接合成圓筒以便於包括來自每個處理條件的部分。兩個外側的樣品包括在一端只經過洗滌/漂白的樣品和在另一端除潤溼外無處理的對照樣品。這些圓筒的目標重量將不超過600克，因此用於AATCC洗滌性能試驗的織物重量是三個圓筒形針織物達到1.8千克。這些圓筒形針織物按照該試驗的規定來洗滌並且在5、15和30個洗滌循環後將圓筒取下。
結果Nu-Martindale起球起球量通過將織物試樣樣品置於Nu-Martindale起球測試儀上來測定，該儀器具有一個計數器，用來計數織物所經歷的旋轉次數，在125,500和2000次旋轉後儀器自動關閉，允許操作者使用隨儀器提供的標準進行起球量的視覺比較。全部操作按ASTD方法D4970-89進行。測量尺度是從1.5至5，上限值代表在觀察點處沒有或較少起球。
結果列於下面表4表4處理過的織物的起球值
看來在三個纖維素酶製備液中的每一個中，在洗滌和漂白之間使用生物拋光步驟的方法可提供優良的起球結果。看來使用混合物或多組分酶可以獲得更好的起球結果。
在洗滌過程中的起球如在實施例2中所實踐的，將由來自在此所用的處理條件的部分製成的編織圓筒形針織物進行AATCC洗滌試驗方法124-1996。另外，在洗滌測試中使用AATCC洗滌劑。在該測試中5、15和30次洗滌循環後移出圓筒形針織物。
不是使用數字標度來評定在這些接合點的每處發生的起球量，而是對各個圓筒形針織物中的部分進行主觀地比較。甚至於在30次洗滌循環後，都很難區分出經過這一系列操作的任何用纖維素酶處理過的織物間的差別。可是，不難看出在纖維素酶處理過的織物和未處理的或洗滌和漂白的對照織物樣品之間的大的差別。
物理性質變化織物頂破強力(Mullen)的喪失列於表5。另外，在酶處理過的樣品中織物頂破強力值只略有降低。
表5織物頂破強力值<
>在此敘述和要求保護的本發明將不受在此公開的具體實施方案範圍的限制，因為這些實施方案是用來說明本發明的幾個方面的。任何等同的實施方案均在本發明的範圍之內。實際上，除了在此所示和所敘述的實施案外本發明的各種改進對本領域技術人員來說會從前文所述明顯看出，這樣的改進也落入所附的權利要求書的範圍中。
在此所引用的參考文獻及其所公開的內容在此全文合併作參考。
權利要求
1.一種改進的用纖維素酶處理一種100％未染色的纖維素織物的方法，包括在鹼性條件下洗滌所述的織物，用纖維素酶處理所述的織物，漂白所述的織物和乾燥織物，改進包括在洗滌後和漂白前用纖維素酶處理所述的織物。
2.根據權利要求1的方法，其中所述的纖維素織物是一種棉織物。
3.根據權利要求1的方法，其中用一種或多種選自氫氧化鈉、蘇打灰、磷酸鹽和表面活性劑的洗滌劑處理所述的織物來洗滌所述的織物。
4.根據權利要求1的方法，其中用至少一種洗滌劑處理所述的織物大約30分鐘至90分鐘。
5.根據權利要求1的方法，其中用至少一種洗滌劑在大約80℃至大約100℃的溫度下處理所述的織物。
6.根據權利要求1的方法，其中所述的纖維素酶是一種多組分纖維素酶。
7.根據權利要求6的方法，其中纖維素酶是從木黴屬衍生的。
8.根據權利要求1的方法，其中所述的纖維素酶是一種單組分纖維素酶。
9.根據權利要求1的方法，其中所述的纖維素酶是一種單組分纖維素酶。
10.根據權利要求10的方法，其中所述的單組分纖維素酶是從腐質黴屬衍生的。
11.根據權利要求1的方法，其中所述的纖維素酶是一種多組分和單組分纖維素酶的混合物。
12.根據權利要求1的方法，其中所述的織物在pH大約4至大約9.5下用纖維素酶處理。
13.根據權利要求1的方法，其中所述的織物在大約10至大約65℃的溫度下用纖維素酶處理。
14.根據權利要求1的方法，其中所述的織物用纖維素酶處理大約1分鐘至大約72小時。
15.根據權利要求14的方法，其中所述的織物在pH大約4至大約6.5下用纖維素酶處理。
16.根據權利要求15的方法，其中所述的織物以大約200至大約2000 EGU/千克織物來處理。
17.根據權利要求1的方法，其中所述的織物在pH大約6.5至大約9.5下用纖維素酶處理。
18.根據權利要求17的方法，其中所述的織物以大約1000至大約10000 ECU/千克織物來處理。
19.根據權利要求1的方法，其中所述的織物用至少一種選自過氧化氫、亞氯酸鈉和次氯酸鈉的漂白劑漂白。
20.根據權利要求1的方法，其中所述的織物在漂白步驟中用含有漂白劑和表面活性劑的漂白液進行處理。
21.根據權利要求1的方法，其中所述的織物用至少一種選自過氧化氫、亞氯酸鈉和次氯酸鈉的漂白劑漂白。
22.根據權利要求1的方法，其中所述的織物在漂白步驟中用含有漂白劑和潤滑劑的漂白液進行處理。
23.根據權利要求1的方法，其中所述的織物在漂白步驟中用含有漂白劑和穩定劑的漂白液進行處理。
24.根據權利要求1的方法，其中所述的織物在漂白步驟中用含有漂白劑、潤滑劑、表面活性劑和穩定劑的漂白液進行處理。
25.根據權利要求1的方法，其中所述的織物在大約45至大約80℃的溫度下用至少一種漂白劑進行處理。
26.根據權利要求1的方法，該方法進一步包括在步驟(c)後和在步驟(d)前的一個染色步驟。
27.一種在至少一個洗滌循環中減少所述的織物起球的方法，包括(a)在鹼性條件下洗滌所述的織物；(b)用纖維素酶處理在步驟(a)中洗滌的織物；(c)漂白在步驟(b)中處理過的織物；(d)乾燥在步驟(c)中漂白過的織物。
全文摘要
本發明涉及纖維素織物的纖維素酶處理以達到生物拋光效果,減少塵土或棉絨和在所述織物上於至少一個洗滌循環中減少起球,該方法包括在洗滌步驟後和漂白步驟前用纖維素酶處理所述的織物。
文檔編號C12S11/00GK1273617SQ98809882
公開日2000年11月15日 申請日期1998年9月24日 優先權日1997年9月29日
發明者N·E·弗蘭克斯 申請人:諾沃挪第克生物化學北美公司