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技術交流

Technology Exchange

電磁感應加熱輥在碳纖維生產中的應用

2020-07-20 16:50:00 來源:上海聯淨

目前,在材料科學領域,電磁感應加熱節能技術主要應用於塑料橡膠制品的加工工業,如擠出機、注塑機、造粒機等,對塑料原料進行熔融、混煉和塑化,可替代傳統的電阻加熱方式,運用後能有效提高設備的熱效率和節電率,操作靈活方便,控制精度穩定性提高,但在化纖行業中的應用較少。

由於電阻加熱空氣幹燥方式的精度較低,已逐漸無法滿足當前碳纖維制備的工藝發展要求。電磁感應加熱輥節能技術應用在碳纖維制備領域,以碳纖維表面處理時幹燥環節為例,介紹了這一技術的實施及效果,使節能技術的應用得到進一步拓展。

應用原理

電磁感應是磁通量變化產生感應電動勢的現象。電磁感應加熱是在一定頻率的交流電流作用下,形成感應渦流,從而產生熱量,使輥體自身被加熱,迅速升溫。

實施過程

碳纖維表面處理過程主要包括電解、水洗、水洗幹燥、上漿、上漿幹燥等工序,目的是避免碳纖維表面吸附空氣中的水分和灰塵,提高與基體樹脂的浸潤性能,減少毛絲現象出現。實驗在碳纖維上漿後的幹燥輥裝置上應用了電磁感應加熱輥,從而使電磁加熱輥升溫速度操控時能夠實現快速響應,電磁感應加熱輥裝置如下圖。

碳纖維處理用電磁加熱輥

裝置采用臥式機架,熱輥分上下排布,以電機直接或齒輪形式主動傳動,可變頻調速,加熱輥輥同速運行。安裝後,加熱輥遠端徑向跳動≤0.03mm,平行度≤0.02mm。每兩輥的運行間歇一致,配合緊密無竄動,壓力可調,出絲處加熱輥帶氣動壓輥,壓緊力調節范圍為(120~370)kg。

加熱輥裝置通過電磁感應多段式控溫,采用中頻段電流,每個輥均可獨立控溫。

碳纖維表面處理用電磁感應加熱輥裝置材料為碳鋼,表面鍍鉻,主要規格參數為輥體直徑500mm,輥體幅寬1000mm,有效工作溫區800mm,設計最高溫度200℃,輥表面溫度均勻性≤±1℃,齒輪傳動,精度6級,無噪聲。

利用電磁感應加熱輥節能技術,對表面處理上漿後的碳纖維進行幹燥,具有控溫精確、高效節能、操作簡單、安全環保等優勢,且能夠有效保護纖維表面結構,降低含水率,利於絲束擴展,有助於碳纖維絲束與基體進行界面複合。

碳纖維制備流程中,原料聚合成纖維後,要經過預氧化、碳化、表面處理等過程,流程長,涉及幹燥處理的環節較多,如原絲的預幹燥及上油後幹燥。電磁感應加熱節能技術能提高幹燥溫度的精度和效果,對纖維的結構及性能影響也較小,具有實用價值和經濟意義,可以應用於碳纖維制備全流程的幹燥處理。


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