电磁感应加热辊在碳纤维生产中的应用

目前，在材料科学领域，电磁感应加热节能技术主要应用于塑料橡胶制品的加工工业，如挤出机、注塑机、造粒机等，对塑料原料进行熔融、混炼和塑化，可替代传统的电阻加热方式，运用后能有效提高设备的热效率和节电率，操作灵活方便，控制精度稳定性提高，但在化纤行业中的应用较少。

由于电阻加热空气干燥方式的精度较低，已逐渐无法满足当前碳纤维制备的工艺发展要求。电磁感应加热辊节能技术应用在碳纤维制备领域，以碳纤维表面处理时干燥环节为例，介绍了这一技术的实施及效果，使节能技术的应用得到进一步拓展。

应用原理

电磁感应是磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应加热是在一定频率的交流电流作用下，形成感应涡流，从而产生热量，使辊体自身被加热，迅速升温。

实施过程

碳纤维表面处理过程主要包括电解、水洗、水洗干燥、上浆、上浆干燥等工序，目的是避免碳纤维表面吸附空气中的水分和灰尘，提高与基体树脂的浸润性能，减少毛丝现象出现。实验在碳纤维上浆后的干燥辊装置上应用了电磁感应加热辊，从而使电磁加热辊升温速度操控时能够实现快速响应，电磁感应加热辊装置如下图。

装置采用卧式机架，热辊分上下排布，以电机直接或齿轮形式主动传动，可变频调速，加热辊辊同速运行。安装后，加热辊远端径向跳动≤0.03ｍｍ，平行度≤0.02mｍ。每两辊的运行间歇一致，配合紧密无窜动，压力可调，出丝处加热辊带气动压辊，压紧力调节范围为（１２０～３７０）ｋｇ。

加热辊装置通过电磁感应多段式控温，采用中频段电流，每个辊均可独立控温。

碳纤维表面处理用电磁感应加热辊装置材料为碳钢，表面镀铬，主要规格参数为辊体直径500ｍｍ，辊体幅宽1000ｍｍ，有效工作温区800ｍｍ，设计最高温度２００℃，辊表面温度均匀性≤±１℃，齿轮传动，精度６级，无噪声。

利用电磁感应加热辊节能技术，对表面处理上浆后的碳纤维进行干燥，具有控温精确、高效节能、操作简单、安全环保等优势，且能够有效保护纤维表面结构，降低含水率，利于丝束扩展，有助于碳纤维丝束与基体进行界面复合。

碳纤维制备流程中，原料聚合成纤维后，要经过预氧化、碳化、表面处理等过程，流程长，涉及干燥处理的环节较多，如原丝的预干燥及上油后干燥。电磁感应加热节能技术能提高干燥温度的精度和效果，对纤维的结构及性能影响也较小，具有实用价值和经济意义，可以应用于碳纤维制备全流程的干燥处理。

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