張智勇,陳 健,萬(wàn) 明

(1.西安工程大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安710048;2.浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 寧波315211)

在紡織服裝行業(yè)中,“三分縫七分燙”的說(shuō)法可能略顯夸張,但是能夠體現(xiàn)出各種熨燙工藝在紡織品加工生產(chǎn)過(guò)程中的重要性。熨燙過(guò)程不僅能夠有效地彌補(bǔ)在縫紉過(guò)程中存在的缺陷,同時(shí)也具有其獨(dú)特的作用,例如造型、平整、造褶、黏合等[1]。然而,傳統(tǒng)的熨燙方式和方法對(duì)使用者的操作熟練程度依賴性較高,熨燙工藝的難度較大,現(xiàn)有熨燙設(shè)備操作強(qiáng)度較高、熨燙效率較低、制造成本較高且控制不便,嚴(yán)重制約了服裝熨燙的發(fā)展。

隨著紡織服裝行業(yè)自動(dòng)化的要求與發(fā)展,新的熨燙工藝仍在不斷出現(xiàn)與完善,服裝的外觀與穿著的舒適度受到熨燙質(zhì)量與效果的直接影響[2]。熨燙工藝的發(fā)展與完善以及熨燙設(shè)備的更新,為服裝外形輪廓的穩(wěn)定性、紡織服裝的質(zhì)量、外觀和舒適性等提供了技術(shù)保障,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此已有大量的深入研究,文中以此為基礎(chǔ),聚焦“服裝熨燙”,從服裝熨燙機(jī)理和各種熨燙工藝的研究現(xiàn)狀出發(fā),梳理和分析其研究進(jìn)展、特點(diǎn),并指出其存在的問(wèn)題,展望了發(fā)展趨勢(shì)。

1 服裝熨燙機(jī)理的研究

服裝熨燙是服裝生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的后整理工序之一[3]?？椢镬贍C實(shí)際上是紡織材料濕熱定型的過(guò)程,它會(huì)受到纖維的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)以及織物的厚度等影響,同時(shí)會(huì)受到熨燙溫度、濕度、壓力與時(shí)間的多因素作用。由圖1可以看出,控制好紡織材料的安全熨燙溫度是非常重要的[4]。趙玲珠等[5]指出熨燙機(jī)理主要包括紡織纖維的吸濕機(jī)理、受熱過(guò)程中紡織材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的變化規(guī)律以及熱塑變形與熱塑定型原理,服裝熨燙過(guò)程的熨燙溫度、蒸汽濕度、熨燙壓力、熨燙時(shí)間與冷卻時(shí)間的相互作用,影響著熨燙的效果與質(zhì)量,是紡織服裝材料熱塑變形與定型的根本條件,對(duì)熨燙機(jī)理的充分研究有利于新的熨燙工藝的出現(xiàn)。

圖1 纖維的溫度-形變曲線

梁帥童等[6]指出熱和濕是耦合效應(yīng)影響熨燙效果的關(guān)鍵因素,熨燙過(guò)程中不論加熱、變形和冷卻,都需要一定的時(shí)間來(lái)完成,熨燙過(guò)程如圖2所示,可分為“松弛”、塑性變形和固定3個(gè)階段,對(duì)熨燙過(guò)程的深入了解,有利于熨燙產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與工藝改進(jìn)。對(duì)紡織材料在熨燙過(guò)程中熱、濕作用機(jī)理和作用過(guò)程的充分了解,為新工藝、新設(shè)備的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

圖2 熨燙過(guò)程

2 服裝熨燙工藝的研究

按照服裝熨燙方式的不同,目前出現(xiàn)的熨燙工藝主要可分為三大類(lèi):手工熨燙工藝(表1)、平面整燙工藝(表2)和立體整燙工藝(表3)。

表1 手工熨燙工藝研究?jī)?nèi)容

表2 平面整燙工藝研究?jī)?nèi)容

表3 立體整燙工藝研究?jī)?nèi)容

2.1 手工熨燙工藝

手工熨燙工藝是不可或缺的基本工藝,操作者往往使用歸拔等工藝來(lái)完成熨燙過(guò)程[9],然而手工熨燙除了使用輕巧、方便以外,也存在著弊端,如:對(duì)服裝的壓力控制不規(guī)范、加濕噴蒸汽不夠均勻、定型溫度與冷卻溫度控制不精確等。為解決熨斗容易產(chǎn)生燙黃、燙焦和極光等質(zhì)量問(wèn)題,李清連[10]研發(fā)的自動(dòng)蒸汽熨燙裝置,采用蒸汽噴霧吸濕定型的新工藝,徹底解決了普通電熨斗熨燙時(shí)容易產(chǎn)生的燙黃和極光等熨燙疵點(diǎn)問(wèn)題,減輕了羊毛衫熨燙作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度。

針對(duì)毛針織服裝不耐磨、易起球、易粘塵等問(wèn)題,張其增[11]通過(guò)對(duì)目前電熨斗在結(jié)構(gòu)和適用性等普遍存在的問(wèn)題進(jìn)行分析,詳情見(jiàn)表4,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出針對(duì)毛針織服裝的手持式多功能電熨斗,將毛針織服裝的熨燙、梳絨和剪絨工序結(jié)合在一起,顯著減輕了毛針織服裝的護(hù)理工作,進(jìn)一步提高熨燙的效果與質(zhì)量。

表4 電熨斗普遍存在的問(wèn)題

為解決熨燙過(guò)程中所需要的熱源問(wèn)題,Xie Zhibin等[12]認(rèn)為蒸汽核心裝置的散熱分布對(duì)整機(jī)的結(jié)構(gòu)布局有著顯著的影響,并從與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)出發(fā),設(shè)計(jì)出新型的加熱鍋與蒸鍋,不僅減少了蒸汽熱量的損耗,而且有效地提高了蒸汽工作的穩(wěn)定性,從根本上解決了蒸鍋在結(jié)構(gòu)上存在的弊端。在此基礎(chǔ)上,Stefano Bracco等[13]開(kāi)發(fā)出數(shù)學(xué)模型,來(lái)評(píng)估描述熨燙過(guò)程中的主要熱力學(xué)參數(shù),并通過(guò)使用MATLAB/Simulink軟件實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)模型,開(kāi)發(fā)的模擬器用于分析各種熨燙操作,其特點(diǎn)是具有靈活的結(jié)構(gòu),可以測(cè)試不同的鍋爐控制系統(tǒng)。與毛織物相比,棉織物在消除褶皺的過(guò)程中,往往需要更大的蒸汽量以及較高的溫度[14]。熨燙所需的蒸汽由蒸汽發(fā)生器提供,該蒸汽發(fā)生器可以產(chǎn)生特定溫度的蒸汽以模擬實(shí)際應(yīng)用。此外,在熨燙過(guò)程中,蒸汽不僅凝結(jié)成液態(tài)水,而且導(dǎo)致材料屬性的改變,并通過(guò)改變多孔材料的濕度來(lái)影響熨燙過(guò)程[15]。

操作者執(zhí)行熨燙任務(wù)的方式可能不是最佳的方式,J.S.Dai等[16]通過(guò)研究機(jī)器人自動(dòng)化熨燙過(guò)程、熨燙軌跡和方向的數(shù)學(xué)建模,指出手動(dòng)熨燙的研究對(duì)于機(jī)器人自動(dòng)化熨燙過(guò)程的優(yōu)化是至關(guān)重要的。然而,該研究尚處于初始階段,采用的服裝是最容易熨燙的T恤,而且在試驗(yàn)中獲得的熨斗取向只是熨燙時(shí)熨斗的眾多取向可能性之一,存在著很大的局限性。在自動(dòng)化熨燙的進(jìn)一步研究中,要想提高自動(dòng)化程度,服裝上褶皺和折痕的數(shù)量以及熨斗的取向仍然是必須考慮的問(wèn)題。此外,新熨燙系統(tǒng)的電熨斗(包含熨燙系統(tǒng)和集成熨燙板)正逐漸成為市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì),電熨斗系列產(chǎn)品逐步向高端化發(fā)展。

2.2 平面整燙工藝

手工熨燙工藝有其輕巧方便的優(yōu)勢(shì),但是對(duì)使用者有一定的要求,在使用電熨斗時(shí),雖能除去衣物上的褶皺,但勞動(dòng)強(qiáng)度較大,操作者往往感到腰酸背痛,同時(shí)極易造成燙傷。平面整燙工藝和立體整燙工藝的出現(xiàn),對(duì)操作者熟練程度的依賴性和熨燙工藝的難度要求有所下降。平面整燙工藝是指利用上下?tīng)C模或者燙板的相互作用來(lái)完成熨燙的過(guò)程,主要包括壓燙工藝、壓褶工藝以及粘合工藝等。

2.2.1 壓燙工藝

壓燙工藝是指利用上、下?tīng)C模之間的相互作用來(lái)完成熨燙的過(guò)程。針對(duì)手動(dòng)熨燙裝置壓板面積大、功率大、耗電多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低以及容易受到手工操作影響的缺點(diǎn),王文學(xué)[17]改進(jìn)設(shè)計(jì)了一款針織服裝標(biāo)志自動(dòng)熨燙裝置,不僅解決了原熨燙設(shè)備存在的缺陷,還可通過(guò)電路控制實(shí)現(xiàn)以上加熱或下加熱或上下同時(shí)加熱的方式滿足對(duì)不同服裝面料進(jìn)行熨燙的要求。徐紹劍等[18]將單片機(jī)系統(tǒng)嵌入熨燙設(shè)備中,使熨燙過(guò)程中的上下板控制、加熱加濕以及抽濕冷卻等工作自動(dòng)進(jìn)行,使工人從危險(xiǎn)、高強(qiáng)度和枯燥重復(fù)的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái),在更關(guān)鍵和更具有創(chuàng)造性的崗位中工作。針對(duì)企業(yè)在壓燙襯衣襯時(shí)使用的連續(xù)式壓燙機(jī)現(xiàn)象,張慧芳等[19]指出該生產(chǎn)方式與行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)不符,進(jìn)一步通過(guò)試驗(yàn)詳細(xì)研究了襯衣襯干熱尺寸的變化率,結(jié)果表明襯衣襯在平板式和連續(xù)式壓燙機(jī)上壓燙后,尺寸變化效果相似且符合國(guó)際規(guī)定的要求,該研究對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂具有重要的意義,同時(shí)對(duì)紡織服裝的生產(chǎn)工作具有實(shí)際的指導(dǎo)作用。在粘合襯布的壓燙過(guò)程中,曹蓓等[20]指出選擇合適的熱熔膠尤其重要,必須滿足粘合的要求,在這個(gè)前提下,再考慮壓燙工藝才能更好地保證服裝的質(zhì)量,進(jìn)而改善服裝的品質(zhì)及外觀性能。

2.2.2 壓褶工藝

壓褶工藝指的是服裝經(jīng)過(guò)壓褶制作來(lái)形成具有褶皺效果的工藝,處理后的服裝會(huì)更加美觀和時(shí)尚,一般把褶皺的效果和留存時(shí)間的長(zhǎng)短作為參考。濕度對(duì)織物的老化有強(qiáng)烈的影響,高濕度條件下褶皺的展開(kāi)速度非?？?在高濕度的環(huán)境下,用熨燙的方法使布料展開(kāi)褶皺會(huì)更有效[21]。針對(duì)真絲面料存在褶皺易消失、熱塑性差和壓褶效率低的問(wèn)題,羅曉菊等[22]采用了壓褶新工藝,將牛皮紙制成簡(jiǎn)易的壓褶模具,該工藝讓褶間距變得更均勻且美觀,而且解決了一直以來(lái)企業(yè)生產(chǎn)中的“瓶頸”難題。傳統(tǒng)的壓褶工藝存在壓褶時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、效果不佳以及效率不高的缺陷,曾歆嵐[23]提出了豎向、橫向和圖形拼接壓縫固定工藝3種壓褶工藝,達(dá)到了真絲面料的褶皺效果明顯和留存時(shí)間保持長(zhǎng)久的效果。為了進(jìn)一步研究多孔蒸汽熨燙過(guò)程中的耦合因素,梁帥童[24]等介紹了一種簡(jiǎn)單的蒸汽多孔熨燙原型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和測(cè)試,對(duì)棉織物進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試前后效果如圖3、圖4所示,驗(yàn)證了平臺(tái)的可靠性,結(jié)果顯示蒸汽量對(duì)折皺回復(fù)有極顯著的影響,而底板溫度對(duì)最終的光滑外觀貢獻(xiàn)不大,此研究為后續(xù)梭織物蒸汽垂直熨燙折痕回復(fù)效果的評(píng)價(jià)方法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一提供了思路[25]。

圖3 棉織物熨燙前狀態(tài)

圖4 棉織物熨燙后狀態(tài)

2.2.3 粘合工藝

粘合強(qiáng)力好、耐洗滌性和耐酸堿性是粘合工藝的特點(diǎn),針對(duì)服裝用襯在蒸汽熨燙之后尺寸的變化情況,張寶慶等[26]使用不同的熨燙設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn),為測(cè)定尺寸變化率提供了參考依據(jù),使試驗(yàn)方法更加標(biāo)準(zhǔn)化,為穩(wěn)定和提高粘合襯布的質(zhì)量起到了積極的推進(jìn)作用。武英敏等[27-28]對(duì)滌綸織物和毛織物在未粘襯和粘襯時(shí)的尺寸變化分別進(jìn)行了研究,特別指出應(yīng)盡可能地使用較低的溫度,當(dāng)然必須保證剝離強(qiáng)度符合要求的重要前提。

2.3 立體整燙工藝

2.3.1 人像蒸汽熨燙

人像蒸汽熨燙的出現(xiàn),突破了傳統(tǒng)夾壓熨燙的概念,冷紹玉通過(guò)比較意大利和美國(guó)的人像機(jī),分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn),指出熨燙時(shí)壓力只占次要地位,而溫度與時(shí)間是最重要的參數(shù)。當(dāng)時(shí)我國(guó)服裝熨燙溫度的測(cè)定沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的儀器,在此背景下進(jìn)行了測(cè)溫儀器的開(kāi)發(fā)與研究,并配了顯示與記錄(繪圖)裝置,為人像蒸汽熨燙機(jī)的國(guó)產(chǎn)化提供了有價(jià)值的參考意見(jiàn)。人體模熨燙機(jī)等高科技的熨燙設(shè)備能提高熨燙的質(zhì)量,劉麗敏[9]指出熨燙設(shè)備對(duì)服裝生產(chǎn)作業(yè)的順利完成以及對(duì)男西服的內(nèi)在質(zhì)量和外觀造型都有很大影響,未來(lái)紡織服裝行業(yè)將進(jìn)一步出現(xiàn)密集型的生產(chǎn)形勢(shì),成衣加工制作的智能化和高效化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

2.3.2 去皺掛燙工藝

去皺掛燙工藝?yán)谜羝l(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽,作用于服裝的表面,能夠很好地消除服裝上的輕微褶皺,掛燙機(jī)有手持式和立體式2種,在一定程度上降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度,但是,該熨燙方式需要操作者始終手持熨燙頭,并對(duì)懸掛的衣物反復(fù)進(jìn)行熨燙,也會(huì)使操作者手臂感到酸痛,且熨燙效率較低。李孟沂[29]指出在掛燙機(jī)產(chǎn)品中通過(guò)設(shè)計(jì)元素的使用滿足用戶的心理預(yù)期,贏得用戶的青睞,不僅能夠提高國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)相關(guān)從業(yè)者對(duì)用戶需求設(shè)計(jì)理論的認(rèn)知,還能通過(guò)這一理論有效促進(jìn)我國(guó)掛燙機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的進(jìn)步,打造滿足用戶需求、體驗(yàn)好、高質(zhì)量的掛燙機(jī)產(chǎn)品,從而提高我國(guó)掛燙機(jī)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。蒸汽掛燙機(jī)在鍋爐、噴頭和支撐桿等結(jié)構(gòu)上做了大量創(chuàng)新,極大地提高了熨燙效果與質(zhì)量,促進(jìn)了大量新型產(chǎn)品的問(wèn)世,滿足了市場(chǎng)的需求。

2.3.3 襯衫立體整燙工藝

襯衫立體整燙工藝是襯衫加工過(guò)程中的關(guān)鍵,主要針對(duì)袖口和領(lǐng)口部位,秦東晨等[30]對(duì)引進(jìn)的襯衫整體熨燙機(jī)展開(kāi)了深入研究,使用SOLIDWORKS和ADAMS軟件進(jìn)行分析與設(shè)計(jì),對(duì)立體整燙機(jī)進(jìn)行了充分消化與吸收,為國(guó)外先進(jìn)熨燙設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化做出了貢獻(xiàn),填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空白。針對(duì)衣服衣領(lǐng)處褶皺過(guò)多的現(xiàn)象,李曉茜等[31]研制出一款基于圖像識(shí)別的家用自動(dòng)蒸汽熨燙裝置,利用十字滑臺(tái)控制熨燙蒸汽頭反復(fù)往返運(yùn)動(dòng),利用攝像頭進(jìn)行圖片采樣,通過(guò)圖像處理判斷衣服衣領(lǐng)處或褶皺過(guò)多處,對(duì)衣服進(jìn)行深度熨燙,使衣服平整。此立燙工藝實(shí)現(xiàn)了服裝的自動(dòng)熨燙,解決了手動(dòng)操作過(guò)程中安全性不高、操作難度大、操作費(fèi)力等缺點(diǎn),集智能化、人性化、自動(dòng)化于一體,具有一定現(xiàn)實(shí)意義和開(kāi)發(fā)價(jià)值。

3 存在問(wèn)題與展望

國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)服裝熨燙工藝已做了大量的研究,但仍有許多問(wèn)題需要解決,主要有:

(1)熨斗參數(shù)難以精確控制,受人為因素影響較大。在手工熨燙工藝的發(fā)展中,熨斗從笨重、低效到輕巧、方便,再到現(xiàn)在新熨燙系統(tǒng)電熨斗的出現(xiàn),仍有著很長(zhǎng)的道路要走。J.S.Dai等使用的逐點(diǎn)法和輪廓法(區(qū)域法)可作為參考,根據(jù)熨斗位置和方向的期望精度以及熨燙區(qū)域的大小來(lái)選擇合適的方法進(jìn)行熨燙。在此基礎(chǔ)上,將機(jī)械手與熨斗結(jié)合,通過(guò)機(jī)械手設(shè)置相應(yīng)的軌跡并進(jìn)行位姿控制,實(shí)現(xiàn)服裝的自動(dòng)熨燙,消除人為操作因素產(chǎn)生的影響,才能進(jìn)一步推動(dòng)手工熨燙工藝的高質(zhì)量與高效率發(fā)展。

(2)缺少溫度控制裝置。除了冷紹玉研制出的鎳鉻康銅快速熱電偶的測(cè)溫儀器以外,袁志磊等[32]將傳感器插入到織物中,以此來(lái)記錄織物溫度與時(shí)間的關(guān)系,該方法缺點(diǎn)在于不能記錄織物的開(kāi)始溫度,需要一定的時(shí)間將傳感器插入織物,而且,織物表面吸附水分后的熱量會(huì)迅速擴(kuò)散到周?chē)h(huán)境,進(jìn)而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。為改進(jìn)這一方法,Guocheng Zhu等[33]使用數(shù)據(jù)采集模塊將熱電偶連接到計(jì)算機(jī)上,并將熱電偶連接到棉織物上,模擬不同層的熱電偶,來(lái)記錄織物(中間層)到人體(內(nèi)層)和周?chē)h(huán)境(外層)的溫度變化和散熱情況。吳彥君等[34]采用的內(nèi)置常規(guī)PID算法的數(shù)字溫控儀,保證了熨燙溫度的傳感靈敏和控制及時(shí)有效,既可以防止熨燙溫度過(guò)高產(chǎn)生的極光現(xiàn)象,又能夠避免溫度過(guò)低造成的定型不足、效果不佳的問(wèn)題。合理控制好熨燙過(guò)程中熨燙的溫度、濕度、壓力和時(shí)間等參數(shù),在熨燙工藝未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)中,需要不斷優(yōu)化各類(lèi)熨燙工藝、合理配置和選擇最優(yōu)熨燙參數(shù)。

(3)缺少人工操作與自動(dòng)化結(jié)合的模式。為解決人工重復(fù)取拿服裝或布片這一問(wèn)題,浙江工業(yè)大學(xué)的王昊旭[35]采用氣動(dòng)手指通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)模仿人手的揭取動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)了布片的成功夾持,提高了服裝整體熨燙的效率。同時(shí),組合式熨燙設(shè)備也得到了生產(chǎn)廠家極大的關(guān)注,個(gè)體工廠將平燙、立燙和部位燙有機(jī)結(jié)合起來(lái),達(dá)到了一機(jī)多用的目的。若將服裝或部件通過(guò)機(jī)械手的夾持與放置,再配合送布與折疊的工序進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn),將大大提高熨燙的質(zhì)量與效率,人工操作與自動(dòng)化生產(chǎn)并存的混合模式,往往是經(jīng)濟(jì)可靠、性價(jià)比較高的生產(chǎn)模式。

4 結(jié)語(yǔ)

服裝熨燙是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,除了影響熨燙效果與質(zhì)量的單因素作用外,更要考慮多因素共同作用的影響。根據(jù)熨燙工藝的需要,現(xiàn)代服裝機(jī)械行業(yè)需要從控制、結(jié)構(gòu)形態(tài)、外觀、節(jié)省能耗以及提高效率等方面綜合考慮,研制出各種系列、多功能的熨燙機(jī)并不斷完善,從而進(jìn)一步促進(jìn)新的熨燙工藝的出現(xiàn)與發(fā)展。未來(lái)在熨斗的智能使用、熨燙參數(shù)的合理配置以及生產(chǎn)工序的相互配合方面將會(huì)迅速發(fā)展,多種熨燙工藝的有機(jī)結(jié)合成為了可能,為服裝熨燙領(lǐng)域開(kāi)拓新的發(fā)展空間。