基于職業(yè)能力的紡粘法工藝設(shè)計(jì)

余曉華

（常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213164）

《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》指出“把發(fā)展高等職業(yè)教育作為優(yōu)化高等教育結(jié)構(gòu)和培養(yǎng)大國工匠、能工巧匠的重要方式”。如何把高職學(xué)生培養(yǎng)成能工巧匠是國家、社會、學(xué)校和教師共同責(zé)任?；谶@樣的要求，《非織造技術(shù)》課程設(shè)計(jì)了系列的項(xiàng)目化教學(xué)任務(wù)，紡粘法工藝設(shè)計(jì)是其中之一，完成該任務(wù)時(shí)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)相關(guān)的紡粘法設(shè)備、工藝原理知識，并靈活運(yùn)用相關(guān)理論知識來提升工藝設(shè)計(jì)能力，使學(xué)生走上紡粘非織造生產(chǎn)崗位時(shí)，能夠勝任崗位技術(shù)工作，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的防護(hù)服與口罩用紡粘非織造布，在抗疫情年代，成為支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的技術(shù)技能人才。

1 企業(yè)工作任務(wù)轉(zhuǎn)化成學(xué)生設(shè)計(jì)任務(wù)

高職院校培養(yǎng)的人才是基于企業(yè)所需人才，所以培養(yǎng)人才的方式之一課程教學(xué)，就必須基于企業(yè)的工作過程或者產(chǎn)品邏輯，課程項(xiàng)目化的任務(wù)須來源于生產(chǎn)一線，以此培養(yǎng)的學(xué)生才能適應(yīng)生產(chǎn)企業(yè)對學(xué)生職業(yè)能力的要求。

紡粘法工藝設(shè)計(jì)就是紡粘非織造布企業(yè)技術(shù)人員必備的職業(yè)能力之一。為此基于企業(yè)實(shí)際工作任務(wù)虛擬設(shè)計(jì)16項(xiàng)大型的學(xué)習(xí)任務(wù)，基于產(chǎn)品邏輯的紡粘法工藝設(shè)計(jì)的大型綜合任務(wù)案例（其中4項(xiàng)）如下：

紡粘總?cè)蝿?wù)1

××企業(yè)PP紡粘非織造布籌建中，請?jiān)O(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程，并對確定每個(gè)工序設(shè)備的類型。預(yù)計(jì)無紡布生產(chǎn)能力達(dá)到1500噸/年，產(chǎn)品幅寬1.6米，定量15g/m2，產(chǎn)品主要用于手術(shù)衣（夏季）等醫(yī)療用，要求藍(lán)色的。

紡粘總?cè)蝿?wù)2

××企業(yè)PET/PA6紡粘非織造布籌建中，請?jiān)O(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程，并對確定每個(gè)工序設(shè)備的類型。預(yù)計(jì)無紡布生產(chǎn)能力達(dá)到4000噸/年，產(chǎn)品幅寬1.6米，定量150g/m2，產(chǎn)品主要是做合成革基布，要求米色的。

紡粘總?cè)蝿?wù)3

××企業(yè)PET紡粘非織造布籌建中，請?jiān)O(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程，并對確定每個(gè)工序設(shè)備的類型。預(yù)計(jì)無紡布生產(chǎn)能力達(dá)到6000噸/年，產(chǎn)品幅寬3.2米，定量500g/m2，產(chǎn)品主要是大壩用土工布，要求本色的。

紡粘總?cè)蝿?wù)4

××企業(yè)PP/PE紡粘非織造布籌建中，請?jiān)O(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程，并對確定每個(gè)工序設(shè)備的類型。預(yù)計(jì)無紡布生產(chǎn)能力達(dá)到1000噸/年，產(chǎn)品幅寬1.2米，定量10g/m2，產(chǎn)品主要是做嬰兒尿不濕，要求本色的。

16個(gè)學(xué)習(xí)小組就有16個(gè)綜合任務(wù)，綜合任務(wù)涵蓋了紡粘產(chǎn)品的各種類型，有PP、PET、PA、單組分的，有PPPE、PETPA雙組分的，也有產(chǎn)品與其他紡織材料復(fù)合的；有做手術(shù)衣、合成革基布、土土工布等等；每個(gè)小組2~3人，每小組獨(dú)立1項(xiàng)綜合任務(wù)，課堂上邊學(xué)習(xí)邊設(shè)計(jì)邊交流，以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用技能和創(chuàng)新思維。

2 干燥工藝設(shè)計(jì)

在此大型綜合任務(wù)的基礎(chǔ)上，依據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)的工作過程，設(shè)立分階段的任務(wù)，每個(gè)階段任務(wù)再細(xì)化成小的學(xué)習(xí)任務(wù)，干燥設(shè)備選型、預(yù)結(jié)晶溫度和時(shí)間、干燥溫度和時(shí)間等。每階段工藝設(shè)計(jì)完成基礎(chǔ)上，要求學(xué)生寫出設(shè)計(jì)思路，這里是看看學(xué)生邏輯思維能力，而不是簡單看看學(xué)生工藝設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)。

要完成干燥相關(guān)的工藝設(shè)計(jì)，學(xué)生就需要根據(jù)大型綜合任務(wù)中原料的性能和產(chǎn)品用途的要求，確定所需選用干燥設(shè)備類型，設(shè)計(jì)干燥工藝參數(shù)。原料的性能在《紡織材料基礎(chǔ)》課程中已經(jīng)學(xué)過，教師指導(dǎo)，學(xué)生小組溫習(xí)一下；產(chǎn)品用途在大型綜合任務(wù)中已經(jīng)說明，這些產(chǎn)品有哪些要求，小組可以到企業(yè)或者上網(wǎng)調(diào)研；干燥設(shè)備、干燥目的就是完成干燥設(shè)計(jì)所需學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)目的明確了，學(xué)習(xí)動(dòng)力也就增強(qiáng)了。

相關(guān)知識都具備，小組討論后大部分同學(xué)還是不知道如何應(yīng)用這些知識去完成干燥的工藝設(shè)計(jì)，這是高職學(xué)生項(xiàng)目化課程學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，教師在這里要發(fā)揮指導(dǎo)作用，化難為易。第一步，讓學(xué)生再次深刻領(lǐng)會干燥目的的含義，再根據(jù)原料的性能，確定需要不需要干燥，并在設(shè)計(jì)思路里說明理由；需要干燥的進(jìn)行第二步，需要怎樣的干燥，根據(jù)設(shè)備性能要求和原料去水分的難易以及后面紡絲牽伸速度要求確定；第三步，根據(jù)設(shè)備和原料的熱學(xué)性能確定干燥溫度和時(shí)間。在教師的精心指導(dǎo)下，學(xué)生達(dá)到學(xué)以致用的良好效果，提升學(xué)生靈活應(yīng)用理論知識的能力（見圖1）。

圖1 學(xué)生完成紡粘總?cè)蝿?wù)3部分干燥工藝設(shè)計(jì)案例

學(xué)生根據(jù)當(dāng)前所儲備的知識完成初步設(shè)計(jì)，到學(xué)習(xí)到后續(xù)知識時(shí)允許學(xué)生返回修改和完善干燥工藝設(shè)計(jì)。例如在講到非織造的紡絲速度這部分時(shí)，會告訴學(xué)生，根據(jù)產(chǎn)品性能要求，滌綸非織造布的紡絲牽伸速度控制在5000~8000m/min。對PET紡絲牽伸來說，KF干燥除水效果只能夠滿足紡絲牽伸速度為3500m/min左右的要求，但紡絲牽伸速度為5000m/min以上時(shí)，就需要采用除水效果更好的BM干燥，這樣紡絲牽伸時(shí)絲才不會有毛絲和斷裂。學(xué)生完善后的案例見圖2。

圖2 學(xué)生完善的紡粘總?cè)蝿?wù)3部分干燥工藝設(shè)計(jì)案例

通過這樣的相關(guān)干燥知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生設(shè)計(jì)干燥初步工藝，每個(gè)小組在課堂上分享設(shè)計(jì)的過程和經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生通過一個(gè)案例設(shè)計(jì)，學(xué)到了16種不同產(chǎn)品干燥設(shè)計(jì)的方法，大大提高了課堂學(xué)習(xí)效率。

3 紡絲成網(wǎng)工藝設(shè)計(jì)

紡絲成網(wǎng)階段的設(shè)計(jì)任務(wù)主要有計(jì)量泵、噴絲板、冷卻風(fēng)、牽伸機(jī)構(gòu)、分絲成網(wǎng)等設(shè)備規(guī)格及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)。這段設(shè)計(jì)任務(wù)的難點(diǎn)主要是不能按照紡絲成網(wǎng)生產(chǎn)流程的順序設(shè)計(jì)；所以學(xué)生學(xué)習(xí)好了相關(guān)的知識點(diǎn)后，還是無從下手，會感受到理論知識的應(yīng)用也不是那么容易的，只有通過工藝設(shè)計(jì)任務(wù)的打磨，才能將知識轉(zhuǎn)化為工藝設(shè)計(jì)技能。經(jīng)過學(xué)生初步思考后，教師針對課中巡回發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生，與學(xué)生討論后確定設(shè)計(jì)的順序?yàn)椋旱谝徊礁鶕?jù)產(chǎn)品性能要求（細(xì)度、強(qiáng)度和成網(wǎng)均勻度等）確定牽伸裝置類型和牽伸工藝參數(shù)；第二步根據(jù)牽伸裝置類型與噴絲板的對應(yīng)關(guān)系確定噴絲板尺寸，根據(jù)幅寬和噴絲板尺寸確定噴絲板的只數(shù)；第三步根據(jù)計(jì)量泵與噴絲板只數(shù)的對應(yīng)關(guān)系確定計(jì)量泵只數(shù)；第四步選擇計(jì)量泵規(guī)格；第五步計(jì)算計(jì)量泵轉(zhuǎn)速；第六步根據(jù)噴絲板與冷卻風(fēng)窗牽伸裝置對應(yīng)關(guān)系確定冷卻風(fēng)窗套數(shù)、牽伸裝置套數(shù)；第七步根據(jù)原料的熱學(xué)性能設(shè)計(jì)紡絲溫度、冷卻風(fēng)溫度等；第八步根據(jù)牽伸裝置配套分絲鋪網(wǎng)設(shè)備和設(shè)計(jì)工藝參數(shù)。

步驟設(shè)計(jì)好了，高職類學(xué)生在設(shè)計(jì)過程還是不能靈活運(yùn)用知識。這時(shí)再讓學(xué)生歸納總結(jié)一下學(xué)過的知識點(diǎn)。比如：根據(jù)產(chǎn)品性能要求（細(xì)度、強(qiáng)度和成網(wǎng)均勻度等）確定牽伸裝置類型。總結(jié)各種牽伸設(shè)備適應(yīng)生產(chǎn)的纖維的細(xì)度范圍：管式牽伸: 1.5~2.5dtex；窄縫式牽伸 ：3~5dtex ；寬狹縫式牽伸 :1.1~2.8dtex[1]。總結(jié)各種牽伸設(shè)備產(chǎn)品的特征：管式牽伸：產(chǎn)品強(qiáng)力高，縱橫向強(qiáng)力差異小，成網(wǎng)不均勻。窄縫式牽伸：產(chǎn)品強(qiáng)力低；寬狹縫式牽伸：產(chǎn)品強(qiáng)力高，縱橫向強(qiáng)力差異大，成網(wǎng)均勻。以紡粘總?cè)蝿?wù)3為例：在總結(jié)的基礎(chǔ)上，大壩用土工布要求強(qiáng)力高、縱橫向強(qiáng)力差異小、纖維細(xì)度1.65~22dtex[2]，可選擇管式牽伸。

高職學(xué)生相對來說學(xué)習(xí)基礎(chǔ)略差，學(xué)習(xí)能力略弱，平時(shí)上課覺得都聽懂了，落實(shí)到具體應(yīng)用時(shí)就不知如何下手。例如，計(jì)算計(jì)量泵轉(zhuǎn)速。在計(jì)算計(jì)量泵轉(zhuǎn)速需要利用以下公式。

紡粘機(jī)產(chǎn)量與紡絲計(jì)量泵主要技術(shù)參數(shù)的關(guān)系式：

式中：q紡——紡粘機(jī)產(chǎn)量，Kg/h

n——計(jì)量泵轉(zhuǎn)速

N——運(yùn)轉(zhuǎn)的計(jì)量泵位數(shù)，位

ρ——熔體密度，g/cm3

V——計(jì)量泵規(guī)格，ml/r

η——計(jì)量泵效率，%

H——單位產(chǎn)品切片消耗量，取1.05

0.06——時(shí)間及重量單位換算系數(shù)

以紡粘總?cè)蝿?wù)3為例，已經(jīng)根據(jù)產(chǎn)量計(jì)算出q紡為476kg/h，PET紡絲時(shí)熔體密度1.22g/cm3, 運(yùn)轉(zhuǎn)的紡絲計(jì)量泵的位數(shù)已經(jīng)根據(jù)與紡絲組件對應(yīng)關(guān)系確定為 64只，學(xué)生根據(jù)市場供貨情況預(yù)選計(jì)量泵規(guī)格為12ml/r，計(jì)量效率泵為95%，根據(jù)上面公式計(jì)算出計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速n為9.35r/min。學(xué)生往往根據(jù)計(jì)算公式得出紡絲計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速n值就覺得完成任務(wù)了。這時(shí)候要教師要提醒學(xué)生計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速范圍10~40r/min，對還不明白的學(xué)生給予明確的提示，紡絲計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速在要求的范圍內(nèi)嗎？紡絲計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速小于10r/min時(shí)，就像非常慢地騎自行車，不穩(wěn)且容易倒，就騎不下去了；紡絲計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速大于40r/min，也像必須非?？斓仳T自行車，能力不夠，騎不到所要求的高速度。那么怎么解決？對經(jīng)過思考不知怎么解決的學(xué)生可啟發(fā)提示：計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速不在范圍內(nèi)，太小是紡絲計(jì)量規(guī)格選大了，太大時(shí)紡絲計(jì)量泵規(guī)格選小了，重新選擇，重新計(jì)算。這時(shí)候?qū)W生將計(jì)量泵規(guī)格為改選為6ml/r，根據(jù)上面公式計(jì)算出計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速n為18.7r/min，在合理的范圍內(nèi)。

在進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)的過程中告訴學(xué)生，要做好產(chǎn)品，工藝參數(shù)是必須經(jīng)過精心打磨才能達(dá)到合適的，不可能一下子就做得很完善。學(xué)生這時(shí)候才能耐下心來，修改和完善工藝設(shè)計(jì)。

4 加固工藝設(shè)計(jì)

非織造加固技術(shù)在前面課程里學(xué)過。但讓同學(xué)自己根據(jù)總?cè)蝿?wù)設(shè)計(jì)加固的方法和加固的工藝參數(shù)時(shí)，高職學(xué)生又不知道怎么做了，將知識應(yīng)用時(shí)就覺得好難。教師就引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)和采用排除法。歸納總結(jié)熱粘合、針刺、水刺、化學(xué)粘合加固方法適用的產(chǎn)品范圍及其產(chǎn)品特征。以紡粘總?cè)蝿?wù)3為例：我們生產(chǎn)的是大壩土工布，產(chǎn)品定量300g/m2，產(chǎn)品厚度3mm左右，為厚實(shí)透水型產(chǎn)品；化學(xué)粘合法厚薄都適應(yīng)，但對環(huán)境會造成污染，水刺加固法適于加工薄型柔軟類產(chǎn)品且能耗高，熱風(fēng)粘合適合厚型蓬松類產(chǎn)品，以上三種方法不可??；針刺加固法適合厚實(shí)透水產(chǎn)品加工，能耗不高，又沒污染，可取。

針刺加固法確定，那就需要定針刺機(jī)臺數(shù)、針刺頻率、加工速度等工藝參數(shù)。對于高職學(xué)生來講，他們又會陷入迷茫。首先讓學(xué)生復(fù)習(xí)和查資料，確定產(chǎn)品和針刺設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)。以紡粘總?cè)蝿?wù)3為例：查資料得大壩土工布的針刺密度為350針/cm2左右[2]，預(yù)針刺機(jī)選擇采用單針板、植針密度6820枚/m，主針刺機(jī)選擇采用雙面針刺、植針密度8640枚/m，根據(jù)成品卷繞速度公式計(jì)算出卷繞速度為8.3m/min，針刺機(jī)的加工速度選擇比卷繞速度慢5%，針刺機(jī)的加工速度為7.8m/min，針刺密度可分配為預(yù)針刺70針/cm2，主針刺為140針/cm2×2，根據(jù)針刺密度與針刺頻率的計(jì)算公式可算出預(yù)針刺機(jī)和主針刺機(jī)的針刺頻率分別為800次/min和1264次/min。

除了小組每個(gè)階段設(shè)計(jì)、修改、完善、分享交流外，整個(gè)工藝設(shè)計(jì)完成后，讓學(xué)生回頭看看每個(gè)工序工藝設(shè)計(jì)是否合理，工序與工序之間工藝設(shè)計(jì)是否是最佳搭配，然后進(jìn)行總的分享和交流。就是在這樣學(xué)習(xí)、反思中，學(xué)生從剛開始的迷茫，到試探性的摸索，到柳暗花明又一村的豁然開朗，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提升了學(xué)生溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，學(xué)生也具備了精益求精的工匠精神，既能活學(xué)活用所學(xué)知識，又能在完成工藝設(shè)計(jì)后體會到學(xué)習(xí)的快樂。