激光技術(shù)在牛仔服加工中的應(yīng)用

倪 冉，張 毅

(江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122)

16世紀(jì)的意大利港口城市熱那亞,商船上水手們所穿的褲子開(kāi)始使用耐磨的帆船布作為原料。19世紀(jì)中期,Levi Strauss在美國(guó)淘金熱時(shí)期，把帆船布作為直腿工裝長(zhǎng)褲的面料制作褲子,并用自己的名字Levi′s命名，第一條真正意義上的牛仔褲就此誕生。改革開(kāi)放后，牛仔服裝開(kāi)始進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的牛仔服裝生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，每年生產(chǎn)牛仔面料達(dá)20億m左右，牛仔類(lèi)服裝近20億件，生產(chǎn)量約占全世界總量的66%，消費(fèi)總量約占全世界的33%[1]。

本文利用激光技術(shù)發(fā)展的契機(jī)，研究激光技術(shù)在牛仔服飾水洗磨砂工藝中的應(yīng)用，為有效解決牛仔服飾生產(chǎn)中出現(xiàn)的水資源污染與浪費(fèi)問(wèn)題提供參考。

1 快時(shí)尚對(duì)牛仔文化的影響

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們物質(zhì)生活極大豐富。在世界范圍內(nèi)涌現(xiàn)出一批以占社會(huì)大多數(shù)的中產(chǎn)階級(jí)消費(fèi)者為目標(biāo)顧客的平價(jià)時(shí)尚服裝零售品牌，這些品牌價(jià)位相對(duì)平實(shí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊跟時(shí)尚潮流，這些掌握時(shí)尚動(dòng)向的服裝品牌對(duì)時(shí)尚潮流的變化有著不同以往的快速反應(yīng)，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為“快時(shí)尚”[2]。

快時(shí)尚產(chǎn)品不再以高質(zhì)量面料、工藝水平為首要條件，而是以不斷快速變換的新潮流為前提。消費(fèi)者為了不斷適應(yīng)快速變換的新潮流，衣物的更新速度大大加快。而隨著潮流熱度慢慢褪去，新潮的衣物終究成為舊衣而被丟棄。快時(shí)尚的旋風(fēng)席卷到了牛仔服飾，不斷改變著牛仔服飾的文化。牛仔褲本是堅(jiān)韌、忍耐、勇敢、自由、粗獷、勤勞的象征，當(dāng)牛仔褲不再追求耐磨、堅(jiān)韌，牛仔服就失去了本身的靈魂。隨著這股旋風(fēng)帶來(lái)的衣物浪費(fèi)、牛仔面料生產(chǎn)過(guò)程中水資源浪費(fèi)、質(zhì)量不合格等問(wèn)題，也漸漸凸顯出來(lái)。

2 牛仔服生產(chǎn)現(xiàn)狀

“用即棄”成為快時(shí)尚市場(chǎng)上一種不正常的潮流。年輕一代生活在富足的時(shí)代，他們的時(shí)尚觀念、生活觀念與其父輩相比已發(fā)生了巨大的改變[3]。牛仔服不再只是工作之用，不再追求耐磨耐用，而是以追求時(shí)尚和個(gè)性為首要，衣物從原料走向廢棄的環(huán)節(jié)大大縮短，造成了大量的資源浪費(fèi)。

經(jīng)過(guò)水洗的牛仔褲如圖1所示。破舊和泛白是牛仔面料特有的氣質(zhì)，能給著裝者帶來(lái)一種滄桑與復(fù)古感，水洗是實(shí)現(xiàn)牛仔服裝該風(fēng)格的重要工序，包括石磨、化學(xué)洗、漂洗、砂洗、破壞洗、雪花洗、手砂、噴砂、噴馬騮、貓須、壓皺等工序。

圖1 牛仔褲水洗效果

傳統(tǒng)水洗脫色的原料包括丙烯酸樹(shù)脂、黏合劑、漂白粉、酚類(lèi)化合物、偶氮化合物、次氯酸鹽、偶氮染料、高錳酸鉀等化學(xué)物質(zhì)。在噴馬騮工序中，噴槍將配有高錳酸鉀的溶液按要求噴到牛仔面料上，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使面料褪色。水洗過(guò)程中所需要的用水量很大，生產(chǎn)1條牛仔褲平均產(chǎn)生200～250 kg廢水，目前我國(guó)牛仔褲年產(chǎn)量近20億條，未具備廢水處理能力的小型服裝企業(yè)污染廢水排放量很大。

牛仔服的做舊效果是用噴砂機(jī)把白砂打在牛仔面料上，將其表面的顏色磨掉，但因力量過(guò)大會(huì)對(duì)織物有一定損傷，有些打磨工序還需要用人工完成，打磨的工人多數(shù)是傳幫帶式培訓(xùn)，培養(yǎng)技術(shù)熟練的專(zhuān)業(yè)人才較慢，導(dǎo)致牛仔面料生產(chǎn)效率有所制約[4-5]。因此傳統(tǒng)牛仔服飾行業(yè)對(duì)用水資源和勞動(dòng)力的需求都很大。對(duì)于整個(gè)牛仔服產(chǎn)業(yè)而言，水洗工序所產(chǎn)生的水資源污染與浪費(fèi)，是產(chǎn)業(yè)革新的首要環(huán)節(jié)。

3 牛仔服的激光化處理

在自然資源日益枯竭的今天，生態(tài)環(huán)保觀念已經(jīng)成為當(dāng)下社會(huì)的主流共識(shí)。我國(guó)近年來(lái)大力倡導(dǎo)建設(shè)“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”社會(huì)，在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境下，廢舊服裝的再利用是人們應(yīng)有的環(huán)保意識(shí)，也是紡織行業(yè)的發(fā)展方向之一。

3.1 激光加工技術(shù)的運(yùn)用

激光器在1960年研制成功之后，所催生出的激光加工技術(shù)在不同產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，被譽(yù)為“萬(wàn)能的加工工具”。激光加工速度快，被加工物體表面變形小，可加工各種材料[6]。

在紡織服裝行業(yè)，采用激光裁剪面料時(shí)速度快、效率高，其優(yōu)勢(shì)為：①激光切割機(jī)對(duì)單層面料的切割速度可達(dá)1.4 m/s，是人工裁剪速度的4～5倍；②損耗少，激光裁切的布料可以做到切口整齊不變形，需要裁切的衣片可通過(guò)專(zhuān)業(yè)CAD軟件緊密排列，激光切口最細(xì)可達(dá)0.1 mm，故能節(jié)省布料；③加工靈活，激光束沒(méi)有鈍角，由數(shù)控系統(tǒng)控制，工作時(shí)不受任何形狀的限制；④適應(yīng)性強(qiáng)，激光束的能量大小及激光頭的移動(dòng)速度均可調(diào)節(jié)，所以激光加工適宜絕大多數(shù)面料加工；⑤激光技術(shù)對(duì)操作要求低，激光雕刻機(jī)是由數(shù)控軟件控制，比較容易學(xué)習(xí)，可降低人工成本和避免人工錯(cuò)裁事故[7]。

3.2 牛仔服的激光化處理

牛仔面料的激光化處理是采用數(shù)字化加工手段取代傳統(tǒng)生產(chǎn)工序中的裁剪、手擦、貓須、噴馬騮等工藝，縮短了整個(gè)生產(chǎn)流程。相比傳統(tǒng)手工操作只能加工較簡(jiǎn)單的貓須、馬騮圖形，激光加工技術(shù)可以產(chǎn)生清晰雕刻效果的藝術(shù)圖案，包括文字、標(biāo)志、圖像等時(shí)尚元素，不受圖形限制，提升了廣闊的個(gè)性化增值空間。

激光設(shè)備小型化的發(fā)展為個(gè)性時(shí)尚牛仔服飾的創(chuàng)意加工提供了技術(shù)支持，由臺(tái)灣某大學(xué)研制的掌上激光雕刻機(jī)，命名為“Cubiio”，在2018年上半年推向市場(chǎng)。Cubiio激光雕刻機(jī)如圖2所示。該激光雕刻機(jī)外形類(lèi)似立方塊，寬度只有5～6 cm，質(zhì)量約為150 g，其通過(guò)專(zhuān)門(mén)的APP控制，可以在常見(jiàn)的木板、皮革、亞克力、紙、面料等非金屬物質(zhì)上雕刻，甚至可以在松餅或馬卡龍上進(jìn)行處理，具有趣味性。該款小型激光雕刻機(jī)適合在個(gè)性時(shí)尚牛仔服飾的創(chuàng)意加工中應(yīng)用。

圖2 Cubiio激光雕刻機(jī)

3.3 牛仔服激光處理工藝流程

3.3.1裁剪工序

牛仔面料激光雕花系統(tǒng)如圖3所示。牛仔面料高速激光裁床，采用輸出功率為150 W的CO2RF金屬射頻激光器，工作平臺(tái)采用當(dāng)下較為常用的履帶式設(shè)計(jì)，為了保證裁剪時(shí)面料能夠被平整地處理，覆帶式工作臺(tái)還設(shè)有負(fù)壓吸附功能。工作臺(tái)的有效裁剪幅面為160 cm×300 cm，在該范圍內(nèi)可進(jìn)行裁剪。履帶式自動(dòng)送料系統(tǒng)可選配帶糾偏功能，可以達(dá)到精確送料與連續(xù)自動(dòng)化裁剪同時(shí)進(jìn)行，切割精度可達(dá)±0.1 mm左右。

圖3 牛仔面料激光雕花系統(tǒng)

對(duì)長(zhǎng)度超過(guò)切割幅面的面料進(jìn)行超長(zhǎng)排版時(shí)，機(jī)器可以對(duì)面料連續(xù)送料裁剪，使得面料進(jìn)行整版裁剪。

裁剪專(zhuān)業(yè)軟件支持通用CAD軟件，文件以PLT，DXF，DST，AI，BMP等格式輸入或輸出。軟件支持導(dǎo)入圖形后的編輯，有縮放、旋轉(zhuǎn)、陣列等功能。為了將面料利用率達(dá)到最大，系統(tǒng)采用人工和自動(dòng)交互排版，簡(jiǎn)便快捷。系統(tǒng)自帶液晶屏顯示各個(gè)操作數(shù)值，支持多種數(shù)據(jù)傳輸方式，可接互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行云處理或脫機(jī)操作。所得數(shù)據(jù)都自動(dòng)存儲(chǔ)在電腦所建數(shù)據(jù)庫(kù)中，隨時(shí)保存，隨調(diào)隨取，減少紙版成本。

3.3.2水洗工序

牛仔面料激光雕花水洗系統(tǒng)是針對(duì)牛仔成衣裁剪及水洗工序的，采用500 W的CO2RF金屬射頻激光器和三軸動(dòng)態(tài)大幅面振鏡打標(biāo)技術(shù)。在加工過(guò)程中，該系統(tǒng)可將雕花圖案通過(guò)工作臺(tái)上方的投影，框畫(huà)出牛仔產(chǎn)品所需的指定位置，再通過(guò)傳送帶自動(dòng)將牛仔服送料至水洗工作區(qū)域，在牛仔服裝表面投影位置加工指定圖案，進(jìn)而進(jìn)行貓須等各種個(gè)性圖案的激光水洗。

牛仔面料激光雕花水洗系統(tǒng)采用皮帶輸送方式，首先是帶投影儀的上料，操作人員在投影儀投出的輪廓范圍內(nèi)將被加工服裝擺放在皮帶輸送線上，踩下腳踏開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)啟動(dòng)并開(kāi)始送料；然后三軸動(dòng)態(tài)振鏡加工，送料停止后，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)加工程序，按要求進(jìn)行加工，加工完成后，等待上料完成信號(hào)；最后下料，加工完成的材料通過(guò)皮帶輸送線送出加工工位，并在下料工位落入料箱中。

3.4 激光加工的優(yōu)勢(shì)

①代替人工手擦工序，所有貓須、馬騮、破爛、磨舊等繁瑣工序，采用激光加工技術(shù)只需通過(guò)軟件導(dǎo)入一次性完成，省去大量人工成本，并且不需要依賴(lài)人工，解決招工難，成本高的現(xiàn)狀。激光可保證所有加工成品效果一致，避免傳統(tǒng)手工人為因素的品質(zhì)差異，將廢品率降到最低。

②傳統(tǒng)手工打磨工序只能生產(chǎn)出比較簡(jiǎn)單的馬騮貓須圖案，而激光加工可以在牛仔面料上產(chǎn)生多種具有藝術(shù)效果的圖案，其中包括文字、標(biāo)志、抽象或具體的圖象等各種個(gè)性化時(shí)尚元素，紋理清晰，不易褪色，且不受任何圖形限制，提升了牛仔服廣闊的個(gè)性化增值空間。

③牛仔面料激光雕花徹底摒棄噴砂、氧化、印染等各種高污染與水資源浪費(fèi)等工序，大大降低了含有染漿料、助劑、纖維屑等水洗廢水的排放，減少了水資源的污染與浪費(fèi)，并且改善了工人的生產(chǎn)環(huán)境，響應(yīng)國(guó)家的節(jié)能減排的政策。

④激光雕花系統(tǒng)維護(hù)成本低，機(jī)器全封閉結(jié)構(gòu)，吸煙效果好，系統(tǒng)安全可靠。一體式操作臺(tái)的配置，使操作更方便。

因?yàn)椴捎秒娔X控制生產(chǎn)，所以牛仔面料的激光處理生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，且生產(chǎn)過(guò)程中不需要水和化學(xué)藥劑，是一種安全高效的加工手段。因此激光加工處理將會(huì)在未來(lái)牛仔服水洗行業(yè)，甚至是紡織服裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起到重要的作用。

3.5 牛仔服激光化的綠色轉(zhuǎn)型

牛仔面料的激光化生產(chǎn)隨著激光技術(shù)的進(jìn)步逐漸擴(kuò)大，以廣東佛山均安鎮(zhèn)為例。均安鎮(zhèn)以牛仔服制造聞名于世，是我國(guó)四大牛仔名鎮(zhèn)之一，1979年，中國(guó)第1件工業(yè)牛仔服裝在均安誕生，到2016年，全鎮(zhèn)已有與牛仔服飾相關(guān)產(chǎn)業(yè)的配套加工及銷(xiāo)售企業(yè)達(dá)2 000多家，年產(chǎn)牛仔服裝2億多件，產(chǎn)值達(dá)60多億元[8]。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的防污治理與產(chǎn)業(yè)升級(jí)，十多年前大大小小的牛仔服飾加工廠每天肆意排放著牛仔面料洗水后未經(jīng)處理的污水、大量水資源被浪費(fèi)的現(xiàn)象已成為過(guò)去，目前均安已經(jīng)形成集紡織、服裝、智能制造、激光水洗、檢測(cè)于一體的牛仔服飾產(chǎn)業(yè)集群[9]。在2017中國(guó)國(guó)際面料及輔料展(春夏)博覽會(huì)上，“匠心均安、綠色牛仔”成為牛仔業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來(lái)，均安牛仔研究院和武漢紡織大學(xué)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的環(huán)保節(jié)能牛仔服裝無(wú)水水洗生產(chǎn)線，把激光加工技術(shù)應(yīng)用到牛仔面料的剪裁排版、水洗打磨工序中，采用臭氧水洗等先進(jìn)無(wú)水水洗技術(shù)并形成生產(chǎn)線，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)助劑水洗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約用水、減少排污、提高效率的目標(biāo)。激光加工技術(shù)已經(jīng)成為防治水污染，減少水資源浪費(fèi)，牛仔服飾產(chǎn)業(yè)升級(jí)的加速器，而均安鎮(zhèn)也成為全國(guó)牛仔服飾產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)的先驅(qū)。

4 廢舊牛仔服的激光化綠色處理

全球生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，使得人們不斷對(duì)自己消費(fèi)觀念進(jìn)行反思，“低碳”風(fēng)潮也悄然來(lái)襲，環(huán)保意識(shí)深入人心，而“支持廢舊紡織品循環(huán)利用”也被寫(xiě)進(jìn)了紡織工業(yè)的“十二五”規(guī)劃中[10]。將舊牛仔服進(jìn)行再創(chuàng)造是一次生命的重生，也是設(shè)計(jì)師與消費(fèi)者對(duì)牛仔面料的重新塑造[11]。

本文采用通用小幅面激光切割機(jī)或?qū)Ｓ门Ｗ屑す獾窕C(jī)(武漢金運(yùn)激光股份有限公司),激光類(lèi)型為玻璃管封離CO2RF金屬射頻激光器，數(shù)控軟件為AI(Adobe Systems公司提供)、PowerCut視覺(jué)激光切割控制軟件控制系統(tǒng)(深圳市智遠(yuǎn)數(shù)控有限公司提供)。激光后處理的舊牛仔服如圖4所示。采用AI軟件繪出圖形，導(dǎo)出DXF格式。將DXF格式文件導(dǎo)入PowerCut軟件，調(diào)整好所預(yù)定的尺寸與工作模式，通過(guò)對(duì)雕刻能量、雕刻速度、雕刻加速度、雕刻步距等參數(shù)的控制，對(duì)廢舊牛仔服進(jìn)行切割、雕鏤、去色、燒蝕等激光化處理，使得舊牛仔服獲得嶄新的面貌。把廢舊牛仔服作為可利用的元素進(jìn)行二次改造，既能賦予廢舊牛仔服新的生命，也體現(xiàn)了新牛仔服飾綠色環(huán)保可持續(xù)的設(shè)計(jì)理念[10]。

圖4 激光處理的舊牛仔服

5 結(jié)束語(yǔ)

堅(jiān)韌、自由是牛仔文化最本質(zhì)的表達(dá)，陳舊的厚重和堅(jiān)韌的不屈既是牛仔特有的氣質(zhì)，也是中國(guó)人幾千年文化的寫(xiě)照。在新時(shí)期和新的環(huán)境下，牛仔服應(yīng)賦予新的使命。用科學(xué)的手段去革新傳統(tǒng)的工藝；用激光科技的進(jìn)步，推動(dòng)傳統(tǒng)牛仔服飾產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型，減少水資源污染與浪費(fèi)；將綠色生產(chǎn)，環(huán)保至上，循環(huán)利用，拒絕浪費(fèi)的理念植入每一個(gè)牛仔人的心中。