激光技術在牛仔服加工中的應用

倪 冉，張 毅

(江南大學 紡織服裝學院，江蘇 無錫 214122)

16世紀的意大利港口城市熱那亞,商船上水手們所穿的褲子開始使用耐磨的帆船布作為原料。19世紀中期,Levi Strauss在美國淘金熱時期，把帆船布作為直腿工裝長褲的面料制作褲子,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。改革開放后，牛仔服裝開始進入我國市場，經過幾十年的發展，我國已經成為全球最大的牛仔服裝生產和消費國，每年生產牛仔面料達20億m左右，牛仔類服裝近20億件，生產量約占全世界總量的66%，消費總量約占全世界的33%[1]。

本文利用激光技術發展的契機，研究激光技術在牛仔服飾水洗磨砂工藝中的應用，為有效解決牛仔服飾生產中出現的水資源污染與浪費問題提供參考。

1 快時尚對牛仔文化的影響

隨著社會經濟的發展，人們物質生活極大豐富。在世界范圍內涌現出一批以占社會大多數的中產階級消費者為目標顧客的平價時尚服裝零售品牌，這些品牌價位相對平實，產品設計緊跟時尚潮流，這些掌握時尚動向的服裝品牌對時尚潮流的變化有著不同以往的快速反應，這種現象被稱為“快時尚”[2]。

快時尚產品不再以高質量面料、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。消費者為了不斷適應快速變換的新潮流，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?？鞎r尚的旋風席卷到了牛仔服飾，不斷改變著牛仔服飾的文化。牛仔褲本是堅韌、忍耐、勇敢、自由、粗獷、勤勞的象征，當牛仔褲不再追求耐磨、堅韌，牛仔服就失去了本身的靈魂。隨著這股旋風帶來的衣物浪費、牛仔面料生產過程中水資源浪費、質量不合格等問題，也漸漸凸顯出來。

2 牛仔服生產現狀

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

經過水洗的牛仔褲如圖1所示。破舊和泛白是牛仔面料特有的氣質，能給著裝者帶來一種滄桑與復古感，水洗是實現牛仔服裝該風格的重要工序，包括石磨、化學洗、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

傳統水洗脫色的原料包括丙烯酸樹脂、黏合劑、漂白粉、酚類化合物、偶氮化合物、次氯酸鹽、偶氮染料、高錳酸鉀等化學物質。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，通過化學反應使面料褪色。水洗過程中所需要的用水量很大，生產1條牛仔褲平均產生200～250 kg廢水，目前我國牛仔褲年產量近20億條，未具備廢水處理能力的小型服裝企業污染廢水排放量很大。

牛仔服的做舊效果是用噴砂機把白砂打在牛仔面料上，將其表面的顏色磨掉，但因力量過大會對織物有一定損傷，有些打磨工序還需要用人工完成，打磨的工人多數是傳幫帶式培訓，培養技術熟練的專業人才較慢，導致牛仔面料生產效率有所制約[4-5]。因此傳統牛仔服飾行業對用水資源和勞動力的需求都很大。對于整個牛仔服產業而言，水洗工序所產生的水資源污染與浪費，是產業革新的首要環節。

3 牛仔服的激光化處理

在自然資源日益枯竭的今天，生態環保觀念已經成為當下社會的主流共識。我國近年來大力倡導建設“資源節約型，環境友好型”社會，在發展循環經濟的大環境下，廢舊服裝的再利用是人們應有的環保意識，也是紡織行業的發展方向之一。

3.1 激光加工技術的運用

激光器在1960年研制成功之后，所催生出的激光加工技術在不同產業領域的應用廣泛，被譽為“萬能的加工工具”。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，采用激光裁剪面料時速度快、效率高，其優勢為：①激光切割機對單層面料的切割速度可達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專業CAD軟件緊密排列，激光切口最細可達0.1 mm，故能節省布料；③加工靈活，激光束沒有鈍角，由數控系統控制，工作時不受任何形狀的限制；④適應性強，激光束的能量大小及激光頭的移動速度均可調節，所以激光加工適宜絕大多數面料加工；⑤激光技術對操作要求低，激光雕刻機是由數控軟件控制，比較容易學習，可降低人工成本和避免人工錯裁事故[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字化加工手段取代傳統生產工序中的裁剪、手擦、貓須、噴馬騮等工藝，縮短了整個生產流程。相比傳統手工操作只能加工較簡單的貓須、馬騮圖形，激光加工技術可以產生清晰雕刻效果的藝術圖案，包括文字、標志、圖像等時尚元素，不受圖形限制，提升了廣闊的個性化增值空間。

激光設備小型化的發展為個性時尚牛仔服飾的創意加工提供了技術支持，由臺灣某大學研制的掌上激光雕刻機，命名為“Cubiio”，在2018年上半年推向市場。Cubiio激光雕刻機如圖2所示。該激光雕刻機外形類似立方塊，寬度只有5～6 cm，質量約為150 g，其通過專門的APP控制，可以在常見的木板、皮革、亞克力、紙、面料等非金屬物質上雕刻，甚至可以在松餅或馬卡龍上進行處理，具有趣味性。該款小型激光雕刻機適合在個性時尚牛仔服飾的創意加工中應用。

圖2 Cubiio激光雕刻機

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，工作平臺采用當下較為常用的履帶式設計，為了保證裁剪時面料能夠被平整地處理，覆帶式工作臺還設有負壓吸附功能。工作臺的有效裁剪幅面為160 cm×300 cm，在該范圍內可進行裁剪。履帶式自動送料系統可選配帶糾偏功能，可以達到精確送料與連續自動化裁剪同時進行，切割精度可達±0.1 mm左右。

圖3 牛仔面料激光雕花系統

對長度超過切割幅面的面料進行超長排版時，機器可以對面料連續送料裁剪，使得面料進行整版裁剪。

裁剪專業軟件支持通用CAD軟件，文件以PLT，DXF，DST，AI，BMP等格式輸入或輸出。軟件支持導入圖形后的編輯，有縮放、旋轉、陣列等功能。為了將面料利用率達到最大，系統采用人工和自動交互排版，簡便快捷。系統自帶液晶屏顯示各個操作數值，支持多種數據傳輸方式，可接互聯網進行云處理或脫機操作。所得數據都自動存儲在電腦所建數據庫中，隨時保存，隨調隨取，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是針對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態大幅面振鏡打標技術。在加工過程中，該系統可將雕花圖案通過工作臺上方的投影，框畫出牛仔產品所需的指定位置，再通過傳送帶自動將牛仔服送料至水洗工作區域，在牛仔服裝表面投影位置加工指定圖案，進而進行貓須等各種個性圖案的激光水洗。

牛仔面料激光雕花水洗系統采用皮帶輸送方式，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將被加工服裝擺放在皮帶輸送線上，踩下腳踏開關，系統啟動并開始送料；然后三軸動態振鏡加工，送料停止后，系統自動啟動加工程序，按要求進行加工，加工完成后，等待上料完成信號；最后下料，加工完成的材料通過皮帶輸送線送出加工工位，并在下料工位落入料箱中。

3.4 激光加工的優勢

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

②傳統手工打磨工序只能生產出比較簡單的馬騮貓須圖案，而激光加工可以在牛仔面料上產生多種具有藝術效果的圖案，其中包括文字、標志、抽象或具體的圖象等各種個性化時尚元素，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，并且改善了工人的生產環境，響應國家的節能減排的政策。

④激光雕花系統維護成本低，機器全封閉結構，吸煙效果好，系統安全可靠。一體式操作臺的配置，使操作更方便。

因為采用電腦控制生產，所以牛仔面料的激光處理生產效率高、產品質量穩定，且生產過程中不需要水和化學藥劑，是一種安全高效的加工手段。因此激光加工處理將會在未來牛仔服水洗行業，甚至是紡織服裝產業發展中起到重要的作用。

3.5 牛仔服激光化的綠色轉型

牛仔面料的激光化生產隨著激光技術的進步逐漸擴大，以廣東佛山均安鎮為例。均安鎮以牛仔服制造聞名于世，是我國四大牛仔名鎮之一，1979年，中國第1件工業牛仔服裝在均安誕生，到2016年，全鎮已有與牛仔服飾相關產業的配套加工及銷售企業達2 000多家，年產牛仔服裝2億多件，產值達60多億元[8]。經過長時間的防污治理與產業升級，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處理的污水、大量水資源被浪費的現象已成為過去，目前均安已經形成集紡織、服裝、智能制造、激光水洗、檢測于一體的牛仔服飾產業集群[9]。在2017中國國際面料及輔料展(春夏)博覽會上，“匠心均安、綠色牛仔”成為牛仔業界關注的焦點。近年來，均安牛仔研究院和武漢紡織大學開發應用的環保節能牛仔服裝無水水洗生產線，把激光加工技術應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無水水洗技術并形成生產線，代替傳統的化學助劑水洗，實現了節約用水、減少排污、提高效率的目標。激光加工技術已經成為防治水污染，減少水資源浪費，牛仔服飾產業升級的加速器，而均安鎮也成為全國牛仔服飾產業綠色轉型升級的先驅。

4 廢舊牛仔服的激光化綠色處理

全球生態環境的不斷惡化，使得人們不斷對自己消費觀念進行反思，“低碳”風潮也悄然來襲，環保意識深入人心，而“支持廢舊紡織品循環利用”也被寫進了紡織工業的“十二五”規劃中[10]。將舊牛仔服進行再創造是一次生命的重生，也是設計師與消費者對牛仔面料的重新塑造[11]。

本文采用通用小幅面激光切割機或專用牛仔激光雕花機(武漢金運激光股份有限公司),激光類型為玻璃管封離CO2RF金屬射頻激光器，數控軟件為AI(Adobe Systems公司提供)、PowerCut視覺激光切割控制軟件控制系統(深圳市智遠數控有限公司提供)。激光后處理的舊牛仔服如圖4所示。采用AI軟件繪出圖形，導出DXF格式。將DXF格式文件導入PowerCut軟件，調整好所預定的尺寸與工作模式，通過對雕刻能量、雕刻速度、雕刻加速度、雕刻步距等參數的控制，對廢舊牛仔服進行切割、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行二次改造，既能賦予廢舊牛仔服新的生命，也體現了新牛仔服飾綠色環?？沙掷m的設計理念[10]。

圖4 激光處理的舊牛仔服

5 結束語

堅韌、自由是牛仔文化最本質的表達，陳舊的厚重和堅韌的不屈既是牛仔特有的氣質，也是中國人幾千年文化的寫照。在新時期和新的環境下，牛仔服應賦予新的使命。用科學的手段去革新傳統的工藝；用激光科技的進步，推動傳統牛仔服飾產業的生產模式的轉型，減少水資源污染與浪費；將綠色生產，環保至上，循環利用，拒絕浪費的理念植入每一個牛仔人的心中。