李紅賓,石文英,朱洪英,盛杰偵
(河南工程學院 紡織學院,河南 鄭州 450007)
非織造材料不同于傳統(tǒng)紡織材料(纖維、紗線、織物),其原料來源更加廣泛,產(chǎn)品更加靈活多樣[1]。非織造材料在航天航空、節(jié)能環(huán)保、交通農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生及人們?nèi)粘I畹戎T多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[2-3]。近年來,我國非織造工業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)能急劇增長,但產(chǎn)品品種有限。作為非織造材料加工過程中的后道工序,后整理技術(shù)可以極大地改善產(chǎn)品的外觀和內(nèi)在質(zhì)量,提高使用性能,以滿足市場精細化需求。近年來,我校(河南工程學院)非織造材料與工程專業(yè)一直在探索和創(chuàng)新課程教學體系,以更好地培養(yǎng)非織造專業(yè)技術(shù)人才。我校非織造材料與工程專業(yè)開設(shè)于2013年,“非織造材料后整理”一直作為專業(yè)主干課程進行建設(shè)。該課程的建設(shè)完善了專業(yè)人才培養(yǎng)體系,符合培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的復(fù)合型非織造高級工程應(yīng)用型技術(shù)人才的理念?!胺强椩觳牧虾笳怼闭n程涉及知識面廣而散,相較于傳統(tǒng)紡織品整理的內(nèi)容和側(cè)重點有諸多不同,對學生及任課教師的知識儲備有較高要求。本文在分析“非織造材料后整理”課程特點和內(nèi)容的基礎(chǔ)上,結(jié)合筆者的教學實踐,針對該課程教學過程中存在的問題提出一些思考。
為了改善非織造產(chǎn)品品質(zhì),賦予產(chǎn)品特殊功能,提高非織造產(chǎn)品附加值,可以通過設(shè)計和優(yōu)化非織造加工工藝來開發(fā)新型產(chǎn)品。但是一種新型工藝尤其是組合或復(fù)合工藝的開發(fā),其成本較高,開發(fā)周期較長,對設(shè)備、工藝的要求也較高[4]。而后整理技術(shù)通過物理機械和化學等方法對纖維及非織造產(chǎn)品進行改性和特殊處理,可以較容易且有效達到提高非織造產(chǎn)品使用性能及附加值的目的。隨著市場對非織造終端產(chǎn)品精細化、靈活化等要求的提高,后整理技術(shù)的作用日益突出[5]。
“非織造材料后整理”是我校非織造材料與工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課,是繼“短纖非織材料工程學”“紡熔非織材料工程學”“非織造材料性能測試”之后開設(shè)的第四門專業(yè)主干課程。后續(xù)還設(shè)置有“非織造產(chǎn)品開發(fā)及應(yīng)用”等專業(yè)必修課。“非織造材料后整理”課程安排在大三第二學期,學生在此之前已學習了前三門專業(yè)必修課?!胺强椩觳牧虾笳怼闭n程通過講授傳統(tǒng)物理、化學及機械整理工藝原理及方法等內(nèi)容,培養(yǎng)學生的專業(yè)工程素質(zhì)和實際生產(chǎn)能力,為后續(xù)新產(chǎn)品開發(fā)課程的學習及今后從事新型非織造材料開發(fā)工作奠定基礎(chǔ)。
“非織造材料后整理”課程在內(nèi)容上以非織造材料后整理方法為主線,結(jié)合生產(chǎn)實例闡述非織造材料后整理基本理論、方法和工藝。具體教學內(nèi)容包括:收縮、柔軟、外觀、剖層、磨絨與燒毛、親水和拒水、抗靜電、染整用水及其表面活性劑、煮練、漂白、染色、印花、涂層、疊層、衛(wèi)生、阻燃整理以及非織造材料的深加工等。從上述教學內(nèi)容可以看出,“非織造材料后整理”是一門涉及知識范圍廣、知識點散的課程。
非織造技術(shù)融合了傳統(tǒng)紡織、塑料、造紙、皮革等生產(chǎn)加工技術(shù),所以其后整理技術(shù)也涉及甚至不局限于以上4門學科的內(nèi)容。此外,隨著新型整理劑及化學改性技術(shù)的開發(fā),非織造材料后整理技術(shù)也不斷擴充和發(fā)展。
后整理作為非織造材料整個加工過程的后道工序,是緊隨近幾十年來非織造布工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來的。非織造材料后整理方法主要是直接采用或借鑒傳統(tǒng)的紡織品染整加工技術(shù)。需要指出的是,非織造材料不同于傳統(tǒng)紡織品,從厚度上來說,其可以像傳統(tǒng)的布那樣,如薄型的干法、濕法及紡黏非織造布,也可以是較厚的纖維網(wǎng)或絮片。暫不考慮織物構(gòu)成主體(紗線或纖維)的不同,對于厚度接近于傳統(tǒng)布的非織造布后整理,我們直接采用或借鑒傳統(tǒng)紡織品染整理論及工藝。但是對于非傳統(tǒng)布的非織造材料來說,傳統(tǒng)紡織品染整理論及工藝已不能滿足后整理課程教學的需要。
不同于傳統(tǒng)服用紡織纖維,功能性、差別化及高性能纖維材料在非織造材料生產(chǎn)中大量采用。由于這些纖維在結(jié)構(gòu)和性能上具有較大差異,且隨著非織造用新型纖維的開發(fā),后續(xù)非織造產(chǎn)品的后整理加工也與傳統(tǒng)染整技術(shù)有很大不同。此外,紡黏法、熔噴法等聚合物直接成網(wǎng)非織造加工技術(shù)更多地涉及高分子加工技術(shù),其后整理可以從纖維甚至是聚合物開始。所以,對于非織造材料與工程專業(yè)的學生來講,在掌握傳統(tǒng)紡織品染整技術(shù)的基礎(chǔ)上,還應(yīng)具備良好的功能性整理、復(fù)合整理、聚合物原液及纖維表面改性技術(shù)等專業(yè)知識。
非織造材料與工程是一個多學科交叉專業(yè),多學科知識相互交叉滲透決定了“非織造材料后整理”課程教學的特點。筆者結(jié)合自己的教學實踐,提出幾點“非織造材料后整理”課程教學中的思考。
“非織造材料后整理”課程的先期課程是“短纖非織材料工程學”“紡熔非織材料工程學”“非織造材料性能測試”,這就要求學生首先掌握非織造材料基本加工技術(shù),然后再進入后整理技術(shù)的學習。非織造材料基本加工技術(shù)的掌握,要求在具有扎實的紡織尤其是前紡工藝、化纖成型基本原理及纖維材料性能測試等知識儲備的基礎(chǔ)上,進一步學習非織造材料后整理技術(shù)。這就要求教師具備良好的化學基礎(chǔ),包括有機化學和高分子化學。目前,我校“非織造材料后整理”任課教師來源于兩方面:一是非織造材料與工程本專業(yè)教師,二是染整專業(yè)出身的教師。
對于非織造材料與工程專業(yè)來講,教師組成主要為非織造材料與工程、紡織工程和高分子材料與工程專業(yè)背景的教師。非織造材料與工程和紡織工程專業(yè)背景的教師在講授非織造加工技術(shù),尤其是短纖維非織造加工方面有著十分堅實的基礎(chǔ),但對于非織造材料后整理涉及的有機化學知識,如表面活性劑、染料、染整助劑等比較薄弱。高分子材料與工程專業(yè)背景的教師在講授非織造加工技術(shù),尤其是聚合物直接成網(wǎng)非織造加工方面有著十分堅實的基礎(chǔ),且其對非織造材料后整理技術(shù)中聚合物原液改性及纖維表面改性、親水/拒水整理、芳香整理、涂層整理等方面也較為熟悉,但對傳統(tǒng)染整技術(shù)包括剖層、磨絨、燒毛、煮練與漂白以及各種染料與染色印花工藝等較為陌生。
對于染整專業(yè)出身的教師,其對紡織品前處理、染色、印花整理技術(shù)比較熟悉,所以其側(cè)重向?qū)W生講述傳統(tǒng)紡織品染整原理及工藝,而忽視對非織造材料常用的整理工藝,如涂層、復(fù)合以及各種功能性整理的講授,導(dǎo)致學生在學習完“非織造材料后整理”課程后對傳統(tǒng)紡織品后整理有了較全面的了解,而對非織造材料常用的整理工藝較為陌生,更有甚者認為“非織造材料后整理”課程就是“紡織品染整工藝”課程,兩者沒有明顯的區(qū)別。此外,染整專業(yè)出身的教師對非織造材料的加工工藝、基本結(jié)構(gòu)及其組成特點等都不太了解,所以對非織造材料后整理知識的講解也就不能貼近非織造材料本身。
筆者認為,“非織造材料后整理”任課教師既應(yīng)具備較好的傳統(tǒng)紡織品染整技術(shù)基礎(chǔ),也要對非織造材料基本加工技術(shù)及常用的后整理技術(shù)有十分清晰的認知。對于非織造材料與工程本專業(yè)的教師,可以通過加強染整專業(yè)知識的學習來彌補;對于染整專業(yè)出身的教師,應(yīng)加強非織造材料基本加工技術(shù)方面知識的學習,且在講授過程中應(yīng)減少傳統(tǒng)紡織品前處理、染色、印花整理部分的比重,加強對各種功能性整理、非織造材料常用整理技術(shù)和特有聚合物原液改性技術(shù)等方面知識的學習。
“非織造材料后整理”課程涉及的內(nèi)容多,主要包括兩大類:一是以改善產(chǎn)品品質(zhì)為目的的常規(guī)性整理,如磨絨、收縮、燒毛、機械柔軟、染色、印花整理;二是以賦予非織造材料特殊功能的整理,如拒水拒油、親水、抗靜電、阻燃、防紫外線、抗菌、芳香等整理。對于非織造材料與工程專業(yè)的學生來講,非織造材料特殊功能性整理應(yīng)為重點講解內(nèi)容,而不應(yīng)將過多的課時放在常規(guī)性整理上。這基于以下兩點:(1)對于起替代傳統(tǒng)布功能而應(yīng)用的非織造布(如購物袋、衛(wèi)生材料、醫(yī)療用品等),其常規(guī)性整理是需要的。但對于多數(shù)產(chǎn)業(yè)用非織造材料往往不需要這些常規(guī)性整理,而更多的是應(yīng)用賦予產(chǎn)品特殊功能的功能性整理,即使是常規(guī)性整理,非織造材料整理也不同于傳統(tǒng)紡織品。如非織造材料后整理內(nèi)容中,煮練與漂白部分目前仍是以棉纖維為例進行講解,但非織造材料中纖維原料較少使用棉纖維,所以在“煮練—漂白—染色”部分內(nèi)容教學時應(yīng)適當降低這部分內(nèi)容的難度,減少授課學時。(2)功能性整理的側(cè)重也會使學生體會到非織造材料除了常規(guī)的醫(yī)療衛(wèi)生、即用即棄等較為低端的產(chǎn)品以外,還可以通過多種方式的特殊功能性整理而賦予傳統(tǒng)非織造材料不具備的功能和高附加值。
另外,隨著其他領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展,尤其是新型整理劑及物理化學改性技術(shù)的出現(xiàn),非織造材料后整理方法也得到進一步發(fā)展。如等離子體纖維改性技術(shù),還有微波與超聲波、紅外與遠紅外、紫外線和納米等技術(shù),均可應(yīng)用于非織造材料后整理領(lǐng)域,使非織造產(chǎn)品更加多樣化、功能化。所以,除了上述需要講授的兩大類內(nèi)容以外,還應(yīng)將這些新型整理劑及整理技術(shù)引入課堂。通過這些新知識的學習,將進一步增強學生對該課程甚至本專業(yè)的學習興趣。由于后整理技術(shù)是隨著科技進步而不斷發(fā)展的,所以對于每種整理技術(shù),也要介紹其最新發(fā)展趨勢,這樣學生才更容易把握這些整理技術(shù)的前沿,并且潛移默化地使學生形成一種發(fā)展需要不斷創(chuàng)新的理念。如傳統(tǒng)的染整工藝會產(chǎn)生大量的廢水,已經(jīng)嚴重違背現(xiàn)代節(jié)能環(huán)保的理念,被認為是紡織工業(yè)中環(huán)境污染的“重災(zāi)區(qū)”。而染整工藝并沒有被社會淘汰,取而代之的是染整技術(shù)的進一步發(fā)展,出現(xiàn)了包括無水或少水染色技術(shù)、一浴法或染整一步法、新型環(huán)保涂料染色等新技術(shù)。所以在授課時教師應(yīng)對所涉及的整理技術(shù)進行從無到有再到進一步發(fā)展的整體介紹,這樣學生也會對這項整理技術(shù)有更清晰的了解和認知,并對其發(fā)展趨勢進行思考。
需要指出的是,在涉及部分后整理技術(shù)理論時,如染色、印花等,非織造材料后整理目前基本上是照搬傳統(tǒng)紡織品染整技術(shù)理論,而非織造材料的構(gòu)成主體與傳統(tǒng)紡織品的不同勢必會導(dǎo)致其理論上的不同。這一點需在課程教學中指明,并指出這些理論將得到進一步完善,也鼓勵學生將來參與到這些工作中去。
作為應(yīng)用型本科院校中實踐性很強的專業(yè),如何在課程教學中培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識,對非織造材料與工程專業(yè)的發(fā)展及學校實現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標至關(guān)重要。筆者通過教學實踐,認為可以從以下幾個方面著手:(1)傳統(tǒng)的灌輸式教學已不能適應(yīng)現(xiàn)代教育理念及學生學習習慣的發(fā)展。對于一些章節(jié)內(nèi)容可以做些微課甚至慕課,并請部分學生參與到制作過程中,其中微課可以將一些重點和難點以教學視頻的形式并結(jié)合與知識點相關(guān)的素材讓學生自主學習。(2)后整理技術(shù)多種多樣,對于一些較難理解的整理工藝,除了傳統(tǒng)的板書、PPT外,還可以采用視頻、動畫等教學方式,而這些視頻的選擇要新型、直觀。如染色、印花工藝中一些視頻年代久遠,其中的設(shè)備陳舊、工藝落后,這些視頻就應(yīng)摒棄,而選擇一些近幾年的先進生產(chǎn)工藝視頻進行講解;再如印花工藝中,一些高檔非織造壁紙的制作過程更先進,也更加貼合非織造材料與工程專業(yè)。(3)在理論教學時,可以將一些整理后的非織造產(chǎn)品帶進課堂,如嬰兒紙尿褲是如何組合成一個終端產(chǎn)品的,阻燃非織造布與常規(guī)非織造布的阻燃效果區(qū)別等;還可以將一些整理后的高附加值非織造產(chǎn)品帶進課堂,以小組討論和提問的方式開展教學,如非織造布是經(jīng)過怎樣的涂層整理技術(shù)得到電池隔膜的,非織造材料經(jīng)過怎樣的復(fù)合技術(shù)制成防霧霾口罩。在課堂上引入實物可以增強學生對所學知識點的理解和認識,提高學生的學習興趣和積極性,及時解決課堂中所遇到的問題。
非織造材料與工程是一個實踐性很強的專業(yè),對于“非織造材料后整理”課程來講,實踐教學可以進一步鞏固理論知識,培養(yǎng)學生的動手能力及創(chuàng)新意識。該課程的實踐教學應(yīng)與理論教學內(nèi)容相輔相成。除了兩大基本內(nèi)容(常規(guī)性整理和特殊功能性整理)外,還應(yīng)當引入一些新型后整理技術(shù),以加深學生對課程知識的印象。在實踐課時分配上,也應(yīng)以特殊功能性整理為重點,輔以常規(guī)性整理,并適時引入一些新型整理技術(shù)。積極探索以非織造學科競賽為指引、產(chǎn)品開發(fā)為導(dǎo)向的實踐教學模式,提高學生的專業(yè)創(chuàng)新能力。將“非織造材料后整理”課程的實踐教學與專業(yè)教師的科學研究相結(jié)合,讓學生參與到教師的科研項目中,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。另外,“非織造材料后整理”課程實踐教學應(yīng)貼近企業(yè),結(jié)合工程實際,將產(chǎn)、學、研融合作為主線,貫穿于課程實踐教學,提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力。
“非織造材料后整理”課程的考核由兩部分組成,即平時成績+期終考試。期終考試可以較全面地反映學生對所學知識點的掌握情況。對于平時成績,可以讓學生自己設(shè)計整理一種非織造產(chǎn)品,并對所涉及的非織造產(chǎn)品進行講解,依據(jù)產(chǎn)品及講解表現(xiàn)計算成績并計入到平時成績中。這樣可以增強學生學習該課程的主動性和積極性,培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力,加深對后整理技術(shù)的理解和認知,進一步提高對非織造材料與工程專業(yè)的興趣。
“非織造材料后整理”課程具有知識面廣且分布散的特點,其課程理論及內(nèi)容仍不夠完善,課程教學對任課教師的知識儲備提出了較高的要求。針對該課程教學中存在的問題,需要在教學方法、教學內(nèi)容及考核方式上進行不斷探索及改進,以提高“非織造材料后整理”課程教學質(zhì)量,培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神。