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【機能紡織百科】機能布料研發加速器-你必須了解的智造化趨勢

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編按:本機能紡織百科專欄由《健行筆記》與《明基材料Xpore》共同推出,專欄內將邀請各領域專家與大家分享最新織品科技。本集受訪來賓為資策會數位轉型研究所-劉泰利組長,以下整理組長口述紀錄。


567f4503ab3fdb2232e7f93d1ad23d57.png▲圖/劉泰利組長提供

臺灣生產的機能布料遠近馳名,在全球供應鏈搶得七成以上的市場,關鍵就在於布料的研發能量。眾所周知,機能布料的紗線組合複雜度遠超過一般布料,一般布料可能是以棉花、動物毛等等為基底做紡紗,機能布料則是在這些基本素材上再加上化學材料,才能達到各項功能;舉例來說,夏季熱銷的涼感衣,多數即是在紡紗階段加入礦石粉以加速熱傳導,讓體表感到清涼。而布料外掛的機能愈多,紡紗的複雜度也愈高,能精準掌握成品表現、縮短製程,正是臺灣紡織業的競爭優勢,而要做到這一點,相當仰仗智慧化的生產管理系統。

本篇將以臺灣紡織強項-布料織造階段的進料、製造跟檢驗三大部份與大家分享數位科技X智能製造的「智造化系統」,如何幫助我們加速機能布料的研發。


一、如何讓機能布料的研發過程更聰明?

(1) 進料

布料是絲線的組合品,而機能布料混合多種素材,會造成在進料階段時多了許多不同的原物料種類,帶來更多樣化的檢驗需求。過往紡織業大量使用人力做肉眼檢測,除了費時,誤差值也較高,現今紡織業多數導入「AOI智慧光學檢測設備」,這套系統可以針對工廠的品質需求設定瑕疵標準,以攝影鏡頭拍攝原料外觀後,再透過瑕疵辨識訓練挑出有問題的進料,減少傳統人力檢測的問題,從胚布品質上就達到較高的良率,讓後續製造更順暢。

f13caa2827d0c26fdc0c2ee7d0ddb940.jpg▲AOI系統檢測流程示意


(2) 製造

在這兒可以再區分為二塊的製造來談:紗線變身為胚布的過程,以及胚布經染色後成為成品的過程。

  • 紗線變身為胚布

不同材質的紗線可承受之拉力不同(註1),現在的紗線越做越細,有些甚至比頭髮還細,混紡後的控制難度也越來越高。舉例來說,假設一塊機能布料需要混合三種不同材質的紗線,三種紗線可承受的拉力分別為 100 磅、90 磅、70 磅,因其拉力不同,在製作過程中,一個控制不當就容易出現斷紗瑕疵,也因此光靠過往的「老師傅」經驗不一定足夠,何況老師傅需靠時間與經驗淬鍊,人才供給上往往供不應求。所以這個階段就需要人工智慧及自動化工具加入製程,將各種材料的參數控制準確,即可維持生產的穩定性
註1:拉力-紗線拉伸到斷裂時之外力強度。

2be30bce75c2ab03c25bcb3f5bc8f0fb.jpg▲機能布料需混紡不同材質的紗線完成胚布,需精準控制各種材料參數(圖片來源/123RF)


  • 胚布經染色後成為成品

現今的染色技術有水染技術、氣體染色技術等等,但不管採用哪項技術,有個原則是不會變的:調整顏色的次數愈少,研發流程就愈快,而這同樣可以透過智慧化模式,達到一次對色率(一次就染對指定顏色)。隨著機能布料材質的推陳出新,防潑水、吸濕排汗、抗菌防臭、抗紫外線…等等纖維材質所需要的染色製程參數也不盡相同,為求在染色時達到良好的呈現效果,在染色作業開始前,染整工廠就必須先將廠內染料逐一建立數位化資料,以便後續化驗室的試染作業。

而化驗室依據需求顏色、染料、胚布材質等各項條件,調製染料配方後,會先以小量樣布(數公克)做試驗,確認對色後,才會進入實際染缸作業,此時製作量也大幅上升,一次可能是染數百至數千斤的布匹。所以在進入正式製作前,化驗室還需以智慧化系統預估染後色彩品質,預測染色後的總色、色差值跟水洗牢度等等,以期提供高品質之成品。染整的製造成本不斐,要確保大量製作時的顏色正確性,在染整初期就必須導入智慧化模型,無論是在調色階段,或是在染色過程中精準掌握缸內溫度、溼度及染色時間,智慧化系統都能讓機能布料的製作更有效率、品質更穩定。

613d0e64bd8486637a22765a6e56a28c.jpg▲調製染料配方後,會先以小量樣布做試驗,確認對色(圖片來源/123RF)


(3) 檢驗

布料完成後,在出廠前要先經過品質檢驗,這個部份同進料階段一樣,需要用到「AOI智慧光學檢測設備」來檢驗瑕疵。不過這套系統雖然已導入紡織業,但由於各家設定標準不同,所以在實際應用上還是需要花費前期的參數調整時間。

在AOI導入初期,系統需要收集大量影像資料(包括正常品與瑕疵品),透過機器學習後,才能建立起瑕疵偵測模型,後續則依此模型來確認胚布是正常品還是瑕疵品。若是系統的過篩率太高(過度篩檢,把良品當成瑕疵品),則需要花費人力再做複判,重新訓練系統辨識,最後才能真正應用在生產線。雖然導入費時,但考量到臺灣的高齡少子化,以及紡織人力不足的現況,使用智慧化系統絕對是未來趨勢。

檢驗小知識:製造階段不會做機能性的檢驗
AOI智慧光學檢測設備僅檢測布料表面的瑕疵,例如破損、斷絲等等,布料本身的機能性並不會在此階段做檢驗。機能性的驗證是在布料生產之前,於實驗室開發的階段就已經完成相關測試,後續實驗室將指定配方提供給製造廠商後,製造廠商根據指定需求,即可產出可靠成品。若要測試成品的機能性,通常是成衣商在採購前或是製作後才會做相關實驗或驗證。所以諸如抗菌、除臭、發熱、涼感等機能,都不在AOI的檢測之列。


二、智造化戰場已跨出研發領域,邁向供應鍊整合挑戰

後疫情時代,「韌性生產」是紡織業的下一波顯學,意即企業必須擁有「碰到天災或其它外在風險的狀況下,還能夠持續運作,核心功能不會停工」之能力,這也意味著單一的生產流程已不敷需求,為求降低風險,在進料端即不會只向單一廠商進料,至紡織廠或成衣廠也不會只有一間,而為了重新整合供應鏈,更彈性迅速或小量多樣的產出成品,智能系統是不可或缺之工具。

可以說現今「智造化」的戰場除了生產及研發過程中的智慧化,更包括上下游夥伴的整合,能在短時間內組合出可運用之供應鏈,達成智慧化營運之企業,未來才能在機能研發市場佔有一席之地!


本集來賓X戶外花絮
8a79447b40a9372652620ac2f7a241fd.png資策會數位轉型研究所-劉泰利組長
仁者樂山,智者樂水,跟登山相較,個人更偏好碧藍潮境,推薦讀者有機會可以前往印尼吉利島(Gili Trawangan),欣賞藍綠漸層的海洋之美。
編按:吉利島和峇里島相距不遠,愛登山的朋友不如結合吉利島海洋X峇里島火山,來趟山海之旅。峇里島的阿貢/巴杜爾火山都相當有特色喔!


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Xpore通過製程中不同階段的嚴格測試,並自製微孔薄膜及布料貼合專用膠,確保產品品質、安全,同時與環境共存、永續發展。Xpore工廠通過ISO9001品質管理系統認證。

  • 關於Xpore

Xpore為明基材料旗下眾多品牌之一,致力於提供永續防水透氣織物解決方案,並將科技管理思維引進紡織產業。Xpore研發具備超高防水透氣透濕機能的微孔奈米薄膜,結合客製化布料,打造市面上少有的 100% 無氟、無溶劑、無毒安心、環保永續的機能織物,提供擁有永續意識的冒險家全面保護,從容應付各種天候變化,悠遊探索無限世界。

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看完後我覺得...

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