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《高分子生产加工设备》复习提要
一、填空题
1．高分子材料按照用途主要分为纤维、塑料及橡胶
2. 高分子材料生产过程所需设备一般可以分为两种：传递过程设备和化学反应过程设备。
3. 典型聚合反应器包括：釜式反应器和管式反应器
4. 化纤设备按产品类别分类可分为长丝和短纤维生产设备； 按照加工方法可分为湿法、干法和熔法生产设备
5. 纺前准备主要包括针对熔融纺丝的切片干燥、熔体混合和过滤设备
6. 针对长丝后加工，主要包括牵伸加捻、牵伸变形
7. 而对于短纤维后加工，包括牵伸、卷曲、烘燥热定型、切断打包等
8. 橡胶制品生产的基本工艺包括塑炼、混炼、压出、压延、成型及硫化等基本工序。
9. 搅拌器按桨叶的构型可以分为桨式、锚式、推进式、涡轮式及螺杆式。
10. 密封装置其主要型式有填料密封和机械密封。
11. 聚合反应器常用的传热装置型式有夹套传热、釜内传热及釜外传热等
12. 根据切片的结构变化，把干燥过程划为预结晶和均化干燥阶段。
13. 常用真空泵为机械真空泵和蒸汽喷射泵
14. 静态混合器主要分为：螺旋片式、斜纹板式、流道式和增强式。
15. 熔融法纺丝设备主要包括：螺杆挤压机、纺丝箱体、计量泵、纺丝组件、
冷却装置五个部分。
16. 纺丝速度关系：熔融纺丝速度>干法纺丝速度>湿法纺丝速度
17. 聚合物的聚集态包括：玻璃态、高弹态及粘流态。
18. 螺杆挤出机的传动系统主要由：变速电动机和齿轮箱组成
19．一般将螺杆的工作长度分为进料段、压缩段和均化段；
20. 螺杆挤出机的特征主要集中在螺杆结构，其包括直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与套筒的间隙。
21. 纺丝组件中，喷丝孔由导孔和微孔组成。
22. 由异形喷丝孔纺出的非圆形截面的纤维称为异形纤维。
23. 短纤维时，环形吹风是一种简单有效的方法。
24．按卷绕速度的高低可把卷绕机划分为三类：（1）常规卷绕机：1000～2000m/min；（2）高速卷绕机：3000～4000m/min；（3）超高速卷绕机：5000m/min以上。
25．卷绕机由导丝机构和卷取机构两部分组成。
26. 短纤维卷绕采用的圈条机构是由导条机构和盛丝桶组成
27. 圈条落丝点的运动轨迹成为一种复合运动。它大致有如下四种形式:
（1）圆周运动+圆周运动
（2）圆周运动带圆弧运动
（3）圆周运动+直线运动
（4）直线运动＋直线运动
举例分析 摆动式圈条机构、摆臂式圈条机构、横向往复式圈条机构及纵横往复式圈条装置运动方式
28. 长丝后加工设备主要有：牵伸加捻机、假捻变形机与空气变形机
29. 牵伸加捻机包括：喂入、拉伸、加捻、卷绕
30. 加捻过程中，捻度的单位为捻/m
31. 变形丝的加工方法一般分为两大类:第一类是伸缩性变形丝的加工，另一类为非伸缩性变形丝的加工
32.非伸缩性变形丝的加工方法主要包括：空气喷射法和热流体喷射法
33. 热定型前，给湿装置一般分为水浴式和喷淋式两种。
34. 短纤维后加工是将单丝集合成一股相当粗的丝束，然后进行后处理，因此，首先要集束。
35. 填塞箱式的卷曲，其按照卷曲方式属于机械卷曲。
36．挤出成型是将物料加热熔融成粘流态，借助螺杆的挤压作用，使其通过口模而成为截面与口模形状相仿的连续体的一种成型方法。
37．一套挤出成型设备通常由主机(挤压系统)、机头、辅机和控制系统组成。
38. 挤出成型中，通常将厚度为0.25～1mm的称为片材，厚度大于1mm的叫板材。
39. 挤出成型中，牵引装置由人字板(架)、夹紧牵引辊、导向辊和机架四部分组成
40. 软管的生产过程与硬管有所不同，一般不设定径套，而靠压入压缩空气来维持一定的形状。
41. 硬管生产辅机包括定径套、冷却水槽、牵引装置、切割装置和收取装置五个部分。
42. 挤出管材中，外径定型法采用定径套，有内压定径和真空定径两种。
43. 由于板材较厚，尤其对中、厚板材，不能弯曲，故通常采用两辊压光机，只是一次性压光。
44. 注射成型中，注射压力为一次压力；二次压力为保压压力；
45. 移模速度指动模板在开模、合模时的移动速度，要求模板在整个行程中速度可调，合模时从快到慢，开模时从慢到快，再到慢。
46. 通常由于注射机螺杆仅作预塑化之用，注射螺杆长径比比挤出螺杆小。
47. 根据提供合模力的方式，合模装置可分为全液压合模装置与液压机械式合模装置。
48. 顶出机构分机械顶出、液压顶出、气动顶出三种。
49. 将熔融物料由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、分流道、浇口、冷料井组成。
50. 浇注系统凝料和制品从不同分型面取出的注射模具称为双分型面注射模。
51. 塑料液压机按结构分立柱式、框架式。
52. 不同的橡胶制品对原料质量要求不同，有些粉状原料需要进行筛选，对于粘性小的物料宜用振动筛，粘性大的物料则用圆鼓筛。
二、简答题
1. 釜式反应器或管式反应器性能上的区别？
釜式反应器适应性强，操作弹性大，适用的温度和压力范围广，多用于间歇操作，其属于全混流，反应程度随位置不变而随时间变化。
管式（塔式）反应器：它属于连续流动反应器，内部物料的流动接近平推流，其反应程度随位置变化而随时间不变。
2. 切片含水量的组成，及各自特点；相应干燥的目的？
切片的含水量由自由含水和平衡含水组成。自由含水可是被脱除；而平衡含水与一定的干燥条件相平衡、不能被完全脱除的水分。目的：一方面降低切片的含水量，提高微量含水的均匀性；另一方面提高切片的结晶度和软化点。
3. 静态混合器有几类，其作用是什么？
静态混合器主要分为：螺旋片式、斜纹板式、流道式和增强式。静态混合器对物料起道两个基本作用：一是对物料的混合作用，即指先把物料分成细流而后混合；二是物料的混炼作用。即指不断改变物料的流动状态，从而对物料产生一定的剪切塑化作用。
4. 螺杆参数压缩比的定义及其计算公式？
指加料段一个螺距的螺槽容积与计量段一个螺槽容积的比值，其主要取决于物料熔融前后密度的变化，

式中：D－螺杆外径（mm）；
h1－加料段槽深（mm）；
h3－计量段槽深（mm）。
5. 分离型螺杆的结构特征及作用机理？
螺杆按固相宽度逐渐减少，在压缩段主螺纹之间增设一条副螺纹。基本原理：在熔融区把固体物料和熔融的物料分开，加速固体物料熔化。相当于增加计量段的长度，减少温度和压力的波动。
6. 计量泵结构与工作原理？
计量泵由一对相等齿数的齿轮、三块泵板、两根轴和一副联轴器构成。当齿轮啮合运转时，在吸入孔造成负压，流体被吸入泵内并添满两个齿轮的齿谷，熔体在齿轮的带动下紧贴着孔内壁回转一周后送至出口。
7. 复合纺丝的定义及分类？
复合纺丝是将两种或两种以上具有不同物理性能的熔体或溶液在一个喷丝孔中挤出，形成一根截面上有明确分界的丝，主要分为并列型和皮芯型。
8. 解释熔体的“入口效应”，在喷丝板中如何调节参数消除“入口效应”？
熔体的“入口效应”：熔体从较大的空间挤入很小的微孔时流动速度急剧增大，动能增加，熔体的分子构象发生变化，并存储一定的变形弹性能，表现为出口处的胀大现象，甚至造成熔体破裂。 增大长径比有助于熔体的弹性松弛、减少出口处的弹性胀大，对纺丝有利。
9. 分析卷绕运动构成，及等升角卷绕定义？
以机架为参考系，则卷取点对机架的往复运动称为绝对运动，其速度以V2表示，称为导丝速度；卷取点对卷装的卷绕运动称为相对运动，以速度V表示，称为卷绕速度； 而卷装对机架的运动称为牵连运动，其速度以V1表示，称为卷取速度。
等升角卷绕：保持V1、V2及V三者之间的比值保持不变，则卷绕过程中的螺旋升角也不变。
10. 解释卷装的重叠现象，分析其原因并提出解决方法？
重叠现象：卷绕过程中，前一个丝圈与后一个丝圈在一定轨带上，当后圈丝滑落时，造成张力松弛，卷装失稳。
原因：卷绕比为整数，丝束按照同一个轨迹运行。
解决方法：实际选择卷绕比时将分数化为小数，小数点后的第一位数要接近4或6，这样可以把丝在端面的折回点按不完整五角形分布。
11. 长丝后加工设备拉伸部分主要由哪些部件构成，拉伸过程在哪段完成？
拉伸部分包括上压辊、分丝棒、喂丝罗拉、导丝棒，牵伸盘和加热器等。拉伸过程是在喂丝罗拉与牵伸盘或第二牵伸盘之间进行的，两者的线速度之比即称名义拉伸倍数。
12. 加热器的按形式主要分为哪两类，各有什么优缺点，并举例典型设备？
主要可分为接触式与非接触式两种，接触式加热效率高，但受热不够均匀，易产生局部高温；非接触加热效率略低，但受热均匀。常见的接触式加热器如热板和热盘;非接触式加热器如热箱。
13. 加捻的目的是什么，怎么通过设备完成该过程？
加捻的目的:使丝条沿纵向各横截面间产生相对角位移来增加丝条中各单丝间的抱合力，且可改善手感及柔和的光泽等物理性能。
牵伸加捻机就是采用牵伸盘与小转子握持丝条的一端，另一端由锭子及丝条拖着钢丝钩于钢领上滑行。钢丝钩每转一圈，丝条就获得一个捻度。由于纤维的弹性，此捻度可传递到上方，到牵伸盘为止。
14. 假捻变形的原理是什么，其假捻器主要有哪些？
假捻变形原理：丝条以一定速度输送时，则在握持点以前加捻，握持点以后解捻，经过程后纤维仍保留螺旋卷曲，故称为假捻变形法。假捻器有转子式、摩擦盘式和皮圈式。
15. 假捻变形和空气变形对产品性能的区别？
假捻变形纱赋予丝条螺旋状的卷曲变形，具有较好的弹性。但是其织物不能改变合成纤维特有的闪光、蜡感、透气性差、易起球等缺点;
空气喷射法加工的变形纱其表面具有稳定的丝圈及外伸的纤维头，赋予化纤长丝以膨化、扭曲和缠结。织物具有较高的蓬松性及抗起球性，克服了弹力丝织物的缺点，外观酷似短纤纱。
16. 空气变形加工方法中的冷拉伸有何作用？
冷拉伸：刚离开喷嘴的变形丝，各单根纤维的缠结有松有紧，丝条的稳定性不好。经过两对罗拉以5%～10%的拉伸，使单根纤维呈较均匀而紧密的缠结，提高变形丝的稳定性。
17. 牵伸设备中压辊的作用及其材质构成？
压辊主要起到防止纤维打滑的作用，其内层采用不锈钢金属，外层采用如丁腈橡胶等材质。
18. 短纤维后加工设备中，牵伸工艺如何通过设备实现？
短纤维后加工依靠两台牵伸机的速度差来完成丝束的拉伸，一台牵伸机通常由五个或七个牵伸辊组成一组，它们直径相同。
19. 短纤维后加工中，浸渍辊有何作用，其设置位置为何处？
在第一台牵伸机的最后一辊和第二台牵伸机上的第一辊为浸渍辊，作用是控制丝束的拉伸点，防止因拉伸潜热的作用使拉伸点前移，从而达到稳定拉伸的效果。
20. 简述卷曲的目的和方式？
短纤维通常与棉、毛或其它化学纤维混纺。棉、毛纤维外形有天然的卷曲，而短纤维表面光滑、纤维间抱合力差，不易与其它纤维抱合在一起，对纺织后加工不利，为此需要卷曲。
化学纤维的卷曲可以分为三种类型：化学卷曲、物理卷曲及机械卷曲。
21．卷曲前给湿的目的是什么，其采用何种相关设备？
经过拉伸后的丝束，弹性模量E很大，不利于丝束的卷曲，即使卷曲也不稳固;又因丝束含湿低，卷曲不充分，因此在丝束进入卷曲机前必须先经蒸汽预热箱给湿预热，以降低丝片的弹性模量和提高其湿度，其采用蒸汽预热箱完成。
22． 短纤维后加工中热定型的目的是什么，其采用何种设备？
热定型的目的是消除纤维拉伸过程中产生的内应力，使大分子发生一定程度的松弛，提高纤维的结晶度，改善纤维的弹性，以及降低纤维的热收缩率，使其尺寸稳定。主要采用烘燥热定型机
23．挤出机的机头有何作用，其主要有哪些部件构成？
其主要作用是: (1)使物料由机筒螺杆间的螺旋运动变为直线运动； (2)形成必要的成型压力，保证制品密实；(3)使物料进一步塑化均化；(4)成型制品。它包括机头体、分流器、分流器支架、芯棒、口模、调节螺丝等
24. 注射机按其外形特征可分为哪四种，其中最主要的两种类型各有什么特点？:
注射机主要分为卧式注射机、立式注射机、角式注射机及多模转盘注射机。卧式注射机其特点是合模装置与注射装置处于同一水平中心线上。机器重心较低，安装较平稳，制品顶出后可利用重力作用自动落下，易于实现自动化操作；立式注射机注射装置与合模装置同处于一垂直中心线上。这种结构占地面积小，容易安装嵌件，装卸模具较方便，主要用于小型注射机。
25. 注射机的动作程序可能不完全相同，但从所需要完成的工艺内容来看，基本工序包括哪些？
主要工序包括：1）加料预塑化；2）闭模和锁紧；3）注射装置前移和注射；4）保压；5）制品冷却定型；6）注射装置后退和开模顶出制品
26．注射机的重要参数注射量如何定义，其两种方法具体如何表示？
注射量是指机器在对空注射条件下，螺杆作一次最大注射行程时所能射出的最大注射量。注射量是用来表示注射机规格的一个主参数，一般有两种表示方法。一种是以聚苯乙烯为标准(密度1.05g/cm3)，用注射出的熔料重量(单位:g)表示，加工其他物料时，应进行密度换算。另一种方法是以注射出熔料的容积(单位:/cm3)表示。
27. 注射速度、注射速率和注射时间的各自定义？
注射速度指注射螺杆注射时的移动速度;注射速率指注射过程中单位时间内从喷嘴注出熔体的容积;注射时间指完成一次最大注射行程所用的时间。
28. 注射成型中必须根据不同制品的厚度要求，对动模板与定模板之间的距离进行调整，这由调模机构来完成，常见调模机构有几种？
主要方法有：1）1.螺纹肘杆调距离；2）改变动模板厚度调距；3）移动合模；4）拉杆螺母调距
三、问答题
1. 均相流体搅拌轴功率的计算
针对粘度为2.5Pa·S、密度为1.00g/cm3，搅拌桨选用有挡板六直页圆盘涡轮，直径d为0.5m，搅拌器转速为5 l/s，请初步计算搅拌轴功率？（g取10N/kg）

查表得到，计算

则
2. 空管时周长为200mm，满管时周长为600mm，设喂丝速度为1000m/min，锭子转速为l0000r/min，计算捻度？
过程略，结果空管时T=4(捻/m) 满管时T＝8(捻/m)时
3. 短纤维后加工中牵伸控制对产品性能影响显著，其拉伸点如何定义？为此具体说明设备中采用哪些方法进行有效控制？
纤维在拉伸过程中通常把出现细颈的位置称为拉伸点。
主要方法包括：
（1）配置浸渍辊，浸渍辊内部通有冷却水，从而降低丝束温度，增大纤维的屈服应力，拉伸点就不会提前发生在牵伸辊上。
（2）装设加热器 为了稳定拉伸点，一般在第一、第二台牵伸机之间设有水浴或油浴加热器，使纤维内部形成稳定的温度梯度。
（3）采用橡胶压辊和增加拉伸辊数目，有效防止纤维的打滑，有利于控制拉伸点和拉伸倍数
（4）采用长边轴传动和提高电气控制精度来控制各台牵伸机的速度恒定。确保拉伸点的固定。
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