Антипиллинг кислой целлюлазой: pH, температура и баланс прочности

Что делает кислая целлюлаза и чего она не делает

Кислая целлюлаза гидролизует β-1,4-гликозидную связь в целлюлозе. Концы волокон, вышедшие из тела пряжи на поверхность ткани, разрываются по этой связи и снимаются с поверхности механическим воздействием. Поверхность выравнивается, окраска читается чище, гриф становится мягче.

Чего обработка не делает, так это не прекращает пиллинг окончательно. Фермент снимает только те концы волокон, которые находятся на поверхности в момент обработки. При носке из тела пряжи выходят новые. Биополировка отодвигает начало образования катышков и снижает их интенсивность, но не сводит к нулю. Обязательства перед заказчиком формулируются в этих границах.

В перечне операций отделки шаг проходит как Антипиллинг и биополировка: одну и ту же ферментную обработку описывают со стороны снижения пиллингуемости и со стороны очистки поверхности.

Фермент при этом не различает цель. Та же целлюлаза, что срезает поверхностное волокно, расщепляет целлюлозу везде, где с ней контактирует. Поэтому мерой процесса служит не «насколько чисто стало», а «сколько потеряли».

Почему рабочее окно такое узкое

Фермент представляет собой белок, и его активность зависит от трёхмерной структуры. При изменении pH меняются заряженные группы на поверхности белка и геометрия активного центра искажается. При повышении температуры структура разворачивается и обратно не складывается.

Для класса кислых целлюлаз литература приводит типичное окно pH 4,5-5,5 и 50-55 °C. Это диапазон класса, а не спецификация продукта; собственные рабочие значения препаратов производства Derin Kimya (Турция) приведены на страницах продуктов: данные уточняются.

Товарная группа, к которой относятся такие препараты, — Антипиллинговые ферменты; препараты с рабочим окном около нейтрального pH вынесены в отдельную группу Нейтральные целлюлазы.

Выход за пределы окна даёт два разных последствия, и смешивать их нельзя:

Различие важно в цехе. Рефлекс «результата нет, добавим дозировку» при температурной причине приводит только к перерасходу препарата.

Как удержать pH

Самая частая ошибка отделочного цеха состоит в том, что pH ванны выставляют уксусной кислотой один раз и больше к нему не возвращаются. Щелочной остаток, принесённый тканью, бикарбонаты воды и сама машина поднимают pH в течение обработки. Измеренный в конце pH оказывается на половину единицы выше исходного, и это забирает заметную часть активности.

Рабочее решение — буферная система: уксусная кислота и ацетат натрия держат эту область pH. Буферной ёмкости должно хватать на щёлочь, которую вносит ткань.

Порядок:

1. Полностью промыть ткань перед ферментной стадией. Каустическая сода, оставшаяся после отварки или беления, израсходует буфер ещё до начала процесса.
2. Набрать ванну, вывести её на рабочую температуру, выставить pH буферной системой.
3. Подтвердить значение измерением pH. Расчёт дозировки не делают до подтверждённого значения.
4. Внести фермент. Концентрат не льют напрямую: его разбавляют и дозируют при работающей циркуляции.
5. Ещё раз измерить pH в середине обработки. При сдвиге рецептуру правят по количеству буфера, а не по ферменту.

Как контролировать потерю прочности

Интенсивность обработки складывается из произведения трёх переменных: количество фермента, время, механическое воздействие. Линейно ведёт себя только одна из них.

Дозировка. После выхода реакции фермент-субстрат на насыщение добавление фермента скорости уже не прибавляет. За этой точкой дозировка превращается в чистые затраты.

Время. Самый линейный способ управления эффектом. Дозировку держат постоянной, время наращивают ступенями и получают кривую под конкретную ткань. В лаборатории отбирают четыре образца на 20, 30, 40 и 50 минутах и сравнивают потерю массы и гриф каждого.

Механическое воздействие. Один и тот же фермент в одной и той же дозировке работает в высокоскоростном джете намного агрессивнее, чем в оверфлоу. Это главная причина, по которой рецептуры не переносятся с машины на машину.

Обработка идёт вытяжным способом, поэтому в расчёт входит и модуль ванны: при одной и той же дозировке в % owf концентрация фермента в ванне меняется вместе с ним.

Рабочей мерой служит потеря массы: она быстро определяется в лаборатории и движется в одну сторону с потерей прочности на разрыв. На критичных заказах рядом с кривой потери массы контролируют прочность на разрыв; соотношение между двумя величинами зависит от структуры ткани и, будучи снято один раз, работает для этого артикула.

Целевая потеря массы зависит от ткани, пряжи и требуемого грифа: данные уточняются.

Почему инактивацию нельзя пропустить

Когда время обработки выработано, фермент остаётся активным. Даже после слива ванны и перехода к промывке фермент, оставшийся на ткани, продолжает работать. За время до сушки накапливается тихая потеря прочности, источник которой потом не находят, потому что в технологических записях всё выглядит нормально.

Целлюлазу останавливают двумя путями, и на практике применяют оба вместе:

• Сдвиг pH. Кальцинированной содой или каустиком pH выводят заметно за пределы рабочего диапазона фермента.
• Температура. Ванну поднимают выше порога денатурации и держат там некоторое время.

Какие pH и температура достаточны для инактивации фермента, зависит от самого препарата: данные уточняются.

Если крашение идёт после ферментной обработки, инактивация критична отдельно. Остаточная активность продолжает расщеплять целлюлозу и в красильной ванне, а возникшую потерю прочности списывают на крашение, а не на ферментную стадию.

До крашения или после

Применяют и то, и другое.

До крашения. Краситель ложится на чистую поверхность, риска по прочности окраски нет, потеря массы считается от массы суровой ткани. Минус: снятый ворс не окрашен, выигрыш в яркости цвета получается меньше.

После крашения. Снятый поверхностный ворс окрашен, цвет заметно оживляется. Риск: кислая ванна на части реактивных красителей сдвигает нюанс, а на тёмных тонах окрашенное волокно, перешедшее в ванну, способно вновь осесть на поверхности. Тёмные тона обязательно проходят через лабораторную выкраску.

Решение обычно принимают так: на светлых и средних тонах обработку ставят после крашения, на тёмных и на оттенках с риском по прочности окраски — до крашения.

Четыре самые частые ошибки

1. pH без буфера. Разовая подкисловка не держится всю обработку. Признак: одна и та же рецептура на части партий работает, а на других нет.
2. Перенос рецептуры между машинами. Рецептура, отработанная на оверфлоу, в высокоскоростном джете работает слишком жёстко. Признак: неожиданная потеря прочности при неизменной рецептуре.
3. Неполная инактивация. Признак: систематическое расхождение между лабораторным образцом и производственной партией, в производстве потери больше.
4. Недостаточное смачивание. Если гидрофильность ткани низкая, фермент доходит не до всей поверхности одновременно, и в результате появляется неровнота окраски. Значение капельного теста, полученное после предотделки, служит предварительным условием ферментной стадии.