目前，在材料科學(xué)領(lǐng)域，電磁感應(yīng)加熱節(jié)能技術(shù)主要應(yīng)用于塑料橡膠制品的加工工業(yè)，如擠出機(jī)、注塑機(jī)、造粒機(jī)等，對(duì)塑料原料進(jìn)行熔融、混煉和塑化，可替代傳統(tǒng)的電阻加熱方式，運(yùn)用后能有效提高設(shè)備的熱效率和節(jié)電率，操作靈活方便，控制精度穩(wěn)定性提高，但在化纖行業(yè)中的應(yīng)用較少。

由于電阻加熱空氣干燥方式的精度較低，已逐漸無法滿足當(dāng)前碳纖維制備的工藝發(fā)展要求。電磁感應(yīng)加熱輥節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在碳纖維制備領(lǐng)域，以碳纖維表面處理時(shí)干燥環(huán)節(jié)為例，介紹了這一技術(shù)的實(shí)施及效果，使節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用得到進(jìn)一步拓展。

應(yīng)用原理

電磁感應(yīng)是磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。電磁感應(yīng)加熱是在一定頻率的交流電流作用下，形成感應(yīng)渦流，從而產(chǎn)生熱量，使輥體自身被加熱，迅速升溫。

實(shí)施過程

碳纖維表面處理過程主要包括電解、水洗、水洗干燥、上漿、上漿干燥等工序，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(rùn)性能，減少毛絲現(xiàn)象出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)在碳纖維上漿后的干燥輥裝置上應(yīng)用了電磁感應(yīng)加熱輥，從而使電磁加熱輥升溫速度操控時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)，電磁感應(yīng)加熱輥裝置如下圖。

裝置采用臥式機(jī)架，熱輥分上下排布，以電機(jī)直接或齒輪形式主動(dòng)傳動(dòng)，可變頻調(diào)速，加熱輥輥同速運(yùn)行。安裝后，加熱輥遠(yuǎn)端徑向跳動(dòng)≤0.03ｍｍ，平行度≤0.02mｍ。每?jī)奢伒倪\(yùn)行間歇一致，配合緊密無竄動(dòng)，壓力可調(diào)，出絲處加熱輥帶氣動(dòng)壓輥，壓緊力調(diào)節(jié)范圍為（１２０～３７０）ｋｇ。

加熱輥裝置通過電磁感應(yīng)多段式控溫，采用中頻段電流，每個(gè)輥均可獨(dú)立控溫。

碳纖維表面處理用電磁感應(yīng)加熱輥裝置材料為碳鋼，表面鍍鉻，主要規(guī)格參數(shù)為輥體直徑500ｍｍ，輥體幅寬1000ｍｍ，有效工作溫區(qū)800ｍｍ，設(shè)計(jì)最高溫度２００℃，輥表面溫度均勻性≤±１℃，齒輪傳動(dòng)，精度６級(jí)，無噪聲。

利用電磁感應(yīng)加熱輥節(jié)能技術(shù)，對(duì)表面處理上漿后的碳纖維進(jìn)行干燥，具有控溫精確、高效節(jié)能、操作簡(jiǎn)單、安全環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，且能夠有效保護(hù)纖維表面結(jié)構(gòu)，降低含水率，利于絲束擴(kuò)展，有助于碳纖維絲束與基體進(jìn)行界面復(fù)合。

碳纖維制備流程中，原料聚合成纖維后，要經(jīng)過預(yù)氧化、碳化、表面處理等過程，流程長(zhǎng)，涉及干燥處理的環(huán)節(jié)較多，如原絲的預(yù)干燥及上油后干燥。電磁感應(yīng)加熱節(jié)能技術(shù)能提高干燥溫度的精度和效果，對(duì)纖維的結(jié)構(gòu)及性能影響也較小，具有實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義，可以應(yīng)用于碳纖維制備全流程的干燥處理。

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