CÔNG NGHỆ DỆT KIM KHÔNG ĐƯỜNG MAY, DỆT KIM HOÀN CHỈNH

Tác giả: ThS. Dương Phương Thảo
Đơn vị: Khoa Công nghệ Sợi Dệt

1. Giới thiệu chung

Dệt kim không đường may (seamless knitting) là phương pháp dệt một chi tiết hoặc bán thành phẩm hoặc sản phẩm hoàn chỉnh mà không cần bất kỳ đường may nào. Đây là một phương pháp tiên tiến trong ngành công nghiệp dệt may.

Dệt kim hoàn chỉnh (wholegarment knitting) là một phương pháp mới mang tính cách mạng để tạo ra sản phẩm dệt kim ứng dụng trong may mặc. Không giống như phương pháp dệt kim truyền thống, bao gồm việc khâu các mảnh riêng lẻ lại với nhau, dệt kim wholegarment tạo ra những sản phẩm may mặc liền mạch, hoàn chỉnh trong một mảnh duy nhất. Kỹ thuật mới này được thực hiện bằng cách sử dụng máy dệt kim điều khiển bằng máy tính có thể dệt hoàn chỉnh một sản phẩm quần áo ngay trên máy dệt đó chỉ trong một lần hoạt động.

Để tạo ra được sản phẩm may mặc một cách liền mạch mà không cần sử dụng các đường may truyền thống, các chi tiết của sản phẩm được tạo ra bằng cách sử dụng công nghệ, thiết bị đặc biệt để kết hợp các sợi, vật liệu hoặc các chi tiết lại với nhau một cách liền mạch.
Các ứng dụng phổ biến của công nghệ này bao gồm việc sản xuất áo thun, áo ngực, quần lót, trang phục thể thao, đồ nội thất, công nghệ in 3D…

Công nghệ dệt kim không đường may, dệt kim hoàn chỉnh cho phép tạo ra sản phẩm dệt là sản phẩm hoàn chỉnh, liền mạch, mang đến sự vừa vặn, thoải mái cho người mặc; điều này đòi hỏi sự điều khiển chính xác và kỹ thuật cao từ thiết bị sản xuất.

Hình 1. Sản phẩm dệt kim hoàn chỉnh (wholegarment knitting)
Nguồn: global.musinsa.com

2. Lịch sử phát triển của công nghệ dệt kim không đường may

Vải dệt kim có lịch sử từ năm 250 sau Công nguyên ở khu vực Palestine, nghề dệt kim được thực hiện bằng quy trình thủ công cho đến năm 1589, khi William Lee ở Anh phát minh ra khung đan ngang dạng phẳng để tạo ra hàng dệt kim [1].

Máy dệt kim phẳng giường chữ V (hai giường kim) đầu tiên sử dụng kim lưỡi được phát minh vào năm 1863 bởi Issac W. Lamb [2]. William Cotton ở Loughborough đã nhận được bằng sáng chế vào năm 1864 cho chiếc máy dệt kim phẳng để sản xuất hàng may mặc hoàn chỉnh [3]. Theo Hunter [4], vào những năm 1800, máy dệt kim phẳng được trang bị các tải trọng, điều khiển các kim dệt để tạo các sản phẩm dạng ống trơn như găng tay, tất và mũ nồi. Năm 1940, việc sản xuất váy bằng dệt kim định hình đã được cấp bằng sáng chế ở Mỹ. Năm 1955, tạp chí Hosiery Trade Journal đã đưa tin về việc mũ nồi truyền thống được tạo ra một cách tự động trên máy dệt kim thông qua việc tạo hình các bộ phận [4].

Vào những năm 1960, công ty Shima Seiki đã nghiên cứu công nghệ dệt kim dạng ống để sản xuất găng tay. Ngoài ra, vào giữa những năm 1960, các kỹ sư tại Courtaulds ở Anh đã được cấp bằng sáng chế về ý tưởng sản xuất hàng may mặc bằng cách kết hợp dệt ống. Tuy nhiên, phương pháp này quá tiên tiến để có thể thương mại hóa vào thời điểm đó. Đến năm 1995, Shima Seiki đã phát triển hoàn thiện kiểu dệt kim liền mạch định hình [4]. Gần đây, bằng cách sử dụng các hệ thống máy tính điều khiển tiên tiến hơn, có thể lập trình đơn giản hơn và cho phép thiết kế, sản xuất các cấu trúc và sản phẩm dệt kim phức tạp hơn.

Dệt kim wholegarment chính thức được giới thiệu vào năm 1995, tại ITMA - Hiệp hội máy dệt quốc tế [5]. Dệt kim liền mạch, hoặc dệt kim hoàn chỉnh, tạo ra một bộ quần áo hoàn chỉnh mà không cần quy trình may hoặc liên kết, mang lại nhiều lợi thế trong sản xuất sản phẩm dệt kim như tiết kiệm chi phí và thời gian, đem lại năng suất cao và nhiều lợi thế khác.

3. Một số nhà sản xuất thiết bị dệt kim không đường may, dệt kim hoàn chỉnh tiêu biểu

Hai công ty sản xuất máy dệt kim hàng đầu là Shima Seiki và Stoll đều phát triển nhiều loại máy dệt hoàn chỉnh khác nhau tùy theo khổ máy, loại kim, hệ thống tải trọng, hệ thống hạ vải và cấu trúc vải.

Shima Seiki:

Các nhà thiết kế máy dệt đã không ngừng nghiên cứu để nâng cao khả năng thiết kế, tăng năng suất và cải thiện chất lượng vải. Gần đây, máy dệt kim wholegarment của Shima Seiki có số lượng kim từ 5 đến 18 kim trên mỗi inch (cấp máy 5 đến 18) và chiều rộng từ 50 đến 80 inch. Để tạo ra các hình dạng khác nhau, các vòng dệt sẽ được dịch chuyển, biến đổi; để tăng chất lượng cũng như năng suất, Shima Seiki đã thiết kế lại kim dệt, thiết bị điều khiển kỹ thuật số thông minh (IDSCS) được thiết kế để tạo chu trình dệt nhất quán. IDSCS tính toán được trước mức tiêu thụ sợi cho mỗi kim dệt và nó cũng được lập trình để thiết lập chiều dài vòng sợi mong muốn và giảm độ căng của sợi. Màu sắc của sợi có thể lựa chọn và thay đổi trong quá trình hình thành thiết kế sản phẩm dệt kim với nhiều màu sắc khác nhau. Việc loại bỏ các mối nối dạng nút thắt bằng mối nối khí nén giúp cải thiện đáng kể chất lượng vải, đặc biệt là trong các loại quần áo có thiết kế sọc và Intasia nhiều màu. Trong cơ sở dữ liệu, người dùng có thể lựa chọn nhiều loại cổ áo, cổ tay áo, gấu áo và các chi tiết thành phần khác của quần áo [6].

Stoll:

Stoll sản xuất máy dệt kim phẳng có khả năng dệt toàn bộ quần áo hoàn chỉnh một cách liền mạch. Máy dệt có thể dệt tới 32 màu sợi với chiều rộng từ 72 đến 84 inch. Máy có khả năng dệt các cấu trúc khác nhau cũng như các chi tiết chính và phụ trong quần áo. Stoll phát triển sản phẩm một cách hoàn hảo nhờ khả năng thiết kế và tính linh hoạt của nó; hơn nữa, nó sử dụng ít bộ cấp sợi. Hệ thống CAD của Stoll được biết đến là một trong những hệ thống đơn giản nhất hiện có, hai màn hình máy tính được sử dụng trong quá trình phát triển hàng may mặc. Thông tin kỹ thuật xuất hiện trên một màn hình và phần thiết kế cấu trúc vải hiển thị trên màn hình khác. Máy dệt 84 inch có nhiều đồng hồ đo và được trang bị hệ thống cấp sợi Intasia để có khả năng tạo ra các thiết kế phức tạp hơn [6].

Hình 2. Vải dệt kim Intasia 3D [6]

4. Ứng dụng CAD/ CAM vào thiết kế sản phẩm dệt kim không đường may, dệt kim hoàn chỉnh

CAD/CAM cải thiện công việc thiết kế nhờ khả năng mô phỏng siêu thực giúp tiết kiệm đáng kể về thời gian, chi phí và vật liệu, góp phần vào quá trình “sản xuất không chất thải”. Những phát triển trong các lĩnh vực dệt kim 3D, dệt kim không đường may, dệt kim hoàn chỉnh sẽ không chỉ mang lại lợi ích cho ngành thời trang mà còn mang lại lợi ích cho nhiều lĩnh vực khác trong đời sống xã hội như ngành dệt y tế, công nghiệp ô tô, công nghiệp sản xuất giày… [7].

CAD có thể được sử dụng trong việc thiết kế các hình dạng cấu trúc vải, vải 3D với thiết kế 3D có độ dày lớn hơn so với đường kính sợi. Những kỹ thuật này có thể được thực hiện trên các máy dệt CMS 330 TC, E7 và CMS 530 E 6.2 – Stoll (Đức) [8].

Một số phần mềm CAD được sử dụng để thiết kế các cấu trúc vải dệt kim như Starfish, ProCAD…

Phần mềm Starfish:

Starfish mô phỏng thiết kế được sử dụng để sản xuất vải dệt kim với kích thước và hiệu suất theo yêu cầu.

Người dùng nhập các yêu cầu dưới dạng bảng thông số kỹ thuật trong đó đề cập đến tất cả các chi tiết của sản phẩm, bao gồm khối lượng, chiều rộng, độ co và kiểu dáng. Starfish có thể kiểm tra được tính khả thi của các mẫu dự kiến, giúp giảm chi phí lấy mẫu và phản hồi nhanh chóng, dễ dàng nhằm nâng cao sự hài lòng của khách hàng [6].

Phần mềm ProCAD:

ProCAD được sử dụng như một công cụ hoàn hảo để tạo ra các kiểu dệt, đây là một phần mềm thân thiện với người dùng và được sử dụng rất hiệu quả trong các xưởng sản xuất chuyên dụng hiện nay. Karl Mayer, GMBH và TEXION đang cung cấp phần mềm này, phần mềm này tương thích với hầu hết các máy dệt của Karl Mayer và LIBA. ProCAD có các mô-đun khác nhau và các ứng dụng khác nhau. Các mô-đun này có thể áp dụng để vận hành trên hầu hết các máy dệt kim bao gồm máy dệt kim Jacquard, Multi bar, Tricot, Karl Mayer và LIBA. Bản phác thảo thiết kế được quét hoặc dữ liệu CAD có thể chuyển đổi thành thiết kế cũng được nhập thông qua chương trình ProCAD [6].

Hình 3. Sản phẩm thiết kế bằng ProCAD [6]

Karl Mayer gần đây đã phát triển phần mềm được biết đến với tên gọi dệt kim đan dọc ProCAD 3D của Texion. ProCAD là một xu hướng mới trong mô phỏng 3D và là công cụ hoàn hảo cho bộ phận thiết kế của các nhà sản xuất sản phẩm dệt may. Các mô phỏng 3D của hoa văn jacquard, ren và tricot rappo lớn có thể tạo ra trên ProCAD [6].

Hình 4. Mô phỏng cấu trúc vải trên ProCAD [6]

5. Ưu điểm của sản phẩm dệt kim không đường may, dệt kim hoàn chỉnh
Sản phẩm phẩm dệt kim không đường may, dệt kim hoàn chỉnh có những ưu điểm sau:

Dệt kim hoàn chỉnh mang lại nhiều lợi ích về mặt kỹ thuật cũng như nhu cầu thị trường. Để mang lại lợi ích cho thị trường, có thể sản xuất đáp ứng nhanh và kịp thời. Dệt kim liền mạch có thể được xem xét để tùy chỉnh hàng loạt bằng cách thay đổi thiết kế nhanh chóng theo yêu cầu của khách hàng thông qua hệ thống thiết kế dệt kim trên máy vi tính.

Đem lại sự vừa vặn, thoải mái: 

Trong hàng may mặc, dệt kim liền mạch mang lại độ mềm mại cho sản phẩm dệt kim vì không có đường khâu liên kết, không có những đường khâu cồng kềnh và gây cảm giác khó chịu ở các điểm nách, vai và đường cổ [9]. Đối với các mép của các sản phẩm, các sản phẩm có thể được tách ra một cách mượt mà hơn nhờ các đường dệt phân tách thay vì phải sử dụng thao tác cắt, may hoặc nối.

Các sản phẩm được tạo ra bằng công nghệ dệt kim không đường may thường được thiết kế theo kích cỡ có sẵn, có độ đàn hồi tốt, vừa vặn với cơ thể người mặc và mang lại cảm giác thoải mái. Đây là một trong những ưu điểm lớn nhất của quần áo được sản xuất bằng công nghệ dệt kim không đường may, dệt kim liền mạch và cũng là tiêu chí lựa chọn hàng đầu cho khách hàng, vì khi không có đường may liên kết, sản phẩm sẽ không gây sự cản trở khi mặc, không gây ra các vết hằn đường may trên cơ thể, không gây kích ứng da và đáp ứng tốt nhu cầu vận động.

Độ bền cao:

Do không có các đường liên kết cứng, sản phẩm dệt kim không đường may, dệt kim hoàn chỉnh thường ít bị hỏng hơn, có tuổi thọ dài hơn so với các sản phẩm sử dụng đường may truyền thống. Điều này giúp cho quần áo có độ bền cao hơn.

Thiết kế linh hoạt: 

Nhìn chung, công nghệ dệt kim đan ngang hai giường kim có khả năng lựa chọn kim linh hoạt hơn và nhiều khả năng thiết kế hơn so với công nghệ dệt kim đan dọc. Thông qua phần mềm thiết kế kết nối với máy dệt kim phẳng trên máy vi tính, có thể tạo ra nhiều mặt hàng và kiểu dệt đa dạng hơn và các thiết kế có thể được thay đổi ngay lập tức và hiệu quả thông qua hệ thống thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính. Hơn nữa, dệt kim liền mạch không chỉ giúp tạo ra một số kiểu dệt kim dạng ống mà còn có thể tạo ra đồng thời các cấu trúc vải đa dạng trên sản phẩm dệt kim dạng ống.

Khi giảm một số công đoạn trong quy trình sản xuất như các bước cắt hoặc may  thì rủi ro về lỗi và hư hỏng cũng có thể được giảm thiểu. Phương pháp sản xuất nguyên chiếc duy nhất được khẳng định là mang lại chất lượng sản phẩm ổn định hơn [10]. Do đó, sản phẩm dệt kim không đường may có ngoại quan mượt mà, đẹp mắt hơn, vừa vặn hơn và đem lại cảm giác thoải mái hơn nhiều so với sản phẩm dệt kim truyền thống. Dệt kim liền mạch cũng cho phép các nhà thiết kế vải dệt kim tạo ra các cấu trúc và hoa văn phức tạp trên toàn bộ trang phục. Các nhà thiết kế có thể dễ dàng lập trình và tạo kiểu cho cả các cấu trúc dệt phức tạp hơn và các tạo hình sản phẩm thông qua phần mềm thiết kế trên máy vi tính.

Công nghệ dệt kim không đường may cho phép tạo ra các sản phẩm với thiết kế phức tạp mà không gặp các hạn chế của các đường may truyền thống. Điều này mở ra cho sự sáng tạo không giới hạn trong thời trang.

Tiết kiệm thời gian và nguồn nhân lực: 

Quá trình sản xuất sản phẩm dệt kim không đường may, dệt kim hoàn chỉnh thường nhanh hơn so với việc dệt vải và may truyền thống, giúp tiết kiệm thời gian và nguồn nhân lực.

Công nghệ dệt kim không đường may, dệt kim hoàn chỉnh không còn quy trình cắt và may tốn nhiều công sức truyền thống do loại bỏ được công đoạn cắt và may. Do đó, phương pháp dệt kim liền mạch dạng ống có khả năng tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất. Theo Melliand International, quy trình sản xuất áo len dệt kim hoàn chỉnh dành cho phụ nữ có thể tiết kiệm khoảng 35% thời gian khi ứng dụng công nghệ dệt kim liền mạch [10]. Ngoài ra, lượng sợi tiêu thụ có thể được giảm thiểu bằng cách dệt kim hoàn chỉnh cũng như phân tích hiệu quả nguồn cấp sợi thông qua hệ thống điều khiển điện tử trên máy dệt [11]. DSCS (hệ thống kiểm soát mũi khâu kỹ thuật số) trên máy Shima Seiki xác định trước lượng sợi cần thiết cho mỗi mũi khâu. Kích thước vòng sợi có thể được kiểm soát phù hợp và ứng suất lên sợi ở platin ít hơn nhiều. Theo Mowbray, thiết bị này không chỉ cho phép sử dụng nhiều loại sợi mà còn mang lại hiệu quả sản xuất tối đa vì có thể đạt được tốc độ cao hơn [12]. Phạm vi hoạt động cho máy dệt hoàn chỉnh thay đổi từ cấp máy 5 đến 18 giúp công nghệ dệt kim liền mạch tăng thêm tính linh hoạt vì có thể chuyển đổi khổ vải và dệt được nhiều khổ, nhờ đó mà giúp tiết kiệm được thời gian và chi phí đầu tư [10].

Bảo vệ môi trường: 

Theo Shima, dệt kim liền mạch ít gây tác động xấu hơn cho môi trường bằng cách giảm thiểu việc xử lý chất thải và giúp giảm thiểu mức tiêu thụ sợi bằng cách giảm phế phẩm do cắt và có thể đạt năng suất cao hơn [12]. Không cần sử dụng nhiều nguyên phụ liệu may, không phải trải qua công đoạn cắt và cũng không có sự góp mặt của các đường may nên công nghệ dệt kim không đường may có thể giảm thiểu lượng phế phẩm và phân hủy ra môi trường trong quá trình sản xuất.

6. Kết luận

Đối với sản phẩm dệt kim liền mạch, máy dệt không chỉ có khả năng tạo hình cho sản phẩm dệt kim mà còn tạo ra các cấu trúc vải khác nhau trong sản phẩm dệt kim wholegarment bằng cách sử dụng tính năng lựa chọn kim; tuy nhiên, việc thêm hay bớt kim có thể làm thay đổi kích thước và giảm độ co giãn của sản phẩm so với thông thường.

Dệt kim không đường may, dệt kim hoàn chỉnh mang lại lợi ích lớn cho thị trường cũng như cho sản xuất kỹ thuật. Các nhà sản xuất không cần phải phụ thuộc vào quy trình cắt và may mà còn có thể tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất, đồng thời giảm thiểu mức hao nguyên liệu. Ngoài ra, sản phẩm dệt kim không đường may, dệt kim liền mạch còn mang lại chất lượng sản phẩm đồng nhất, mang lại cảm giác nhẹ nhàng, vừa vặn và thoải mái cho trang phục. Nó cũng cung cấp cho các nhà thiết kế đồ dệt kim nhiều khả năng đan sáng tạo hơn.

Dệt kim không đường may, dệt kim liền mạch với công năng đa dạng có thể được áp dụng cho nhiều sản phẩm như thời trang, nội thất ô tô, hàng không vũ trụ, y tế,… Dệt kim không đường may, dệt kim liền mạch được dự báo sẽ tiếp tục phát triển và có thể là một trong những công nghệ dệt kim thế hệ tiếp theo lớn nhất.


Tài liệu tham khảo

[1]. Kadolph, S. J, Langford, A. L. (1998), Textiles, Merrill Prentice Hall, New Jersey. p.217, p.219-220.

[2]. Raz, S. (1991). “Flat Knitting: The New Generation”, Meisenbach Bamberg, Meisenbach, p.34-37, p.14, p.62-63.

[3]. Knitting Together (2004), http://www.knittingtogether.org.uk.

[4]. Hunter, B. (2004), “Complete Garments - Evolution or Revolution (Part I)”, Knitting International, 111(1319), p.18-21.

[5]. Millington, J. (1996), “Knitting: a High Technology Industry”, Textile Outlook International, p.98, p.105.

[6]. Desalegn Atalie (2020), “Application of digital CAD in whole-garment knitting manufacturing: A review”, International Journal of Science and Technology, Ethiopia, ISSN 1994-9057, Vol. 9 (1), DOI: http://dx.doi.org/10.4314/stech.v9i1.1.

[7]. Ashok Prasad (2020), “Weft Knitting - An Innovation for Technical Textiles”, National Conference on Fashion Apparel and Textile, Amity School of Fashion Technology, India, ISBN: 978-81-949292-5-3, p. 95-98.

[8]. Wonseok Choi, Nancy B. Powell (2005), “Three dimensional seamless garment knitting on v-bed flat knitting machines”, Journal of  Textiles and Apparel, Technology and Management, Volume 4, Issue 3, p. 1-33.

[9]. Shima Seiki Mfg (2004), http://www.shimaseiki.co.jp.

[10]. Legner, M. (2003), “3D -Products for Fashion and Technical Textile Applications from Flat Knitting Machines”, Melliand International, 9(3), p.238-241.

[11]. Hunter, B. (2004), “Loop Tension and Fabric Quality”, Knitting International, 111(1312), p.40.

[12]. Mowbray, J. (2004), “Complete Knitwear Solutions”, Knitting International, 111(1311), p.42.