碳纤维辊在工业机械中的应用案例(一)

碳纤维复合材料在工业领域中的应用形式逐渐呈多样化趋势，碳纤维复合材料辊就是其中一种极具发展潜力的应用形式。近来，碳纤维辊已逐渐用于各种工业机械中，例如造纸机械、印刷机械、纺织机械、薄膜机械等等，总体说来，碳纤维辊的应用优势非常突出，相对于传统的金属辊，其展现出质量轻、惯性低、偏转角低和固有频率高等特点。本文就针对国内碳纤维专业制造商无锡智上新材料科技有限公司的产品案例对工业机械用的碳纤维辊做一简单的介绍：

纺织机械用起毛辊：

起毛机是一种将纤维末端从纱线中拉出来，使织物表面均匀地覆盖一层绒毛的纺织机械设备。起毛辊是起毛机上最为重要的辊体，传统的起毛辊是钢制的，为了满足起毛机的高转速要求，钢制的起毛辊必须有足够的壁厚来保证足够的刚性，但是这种刚性是以增加自重和增大能耗为代价的。即便如此，钢制起毛辊的耐疲劳性仍不理想，因为金属质地存在一定的延展性，在高速运转的过程中，钢制的辊轴越长越容易发生扭曲变形，从而影响起毛的质量和效果。因而，这种钢制的起毛辊在长度上也多有限制，一般都不会超过两米，以避免发生明显的变形。

无锡智上新材料科技有限公司采用卷制的方法制备起毛辊的辊筒部分，其中，碳纤维预浸料的铺层设计非常灵活，可以根据起毛辊各方向强度要求，合理设计预浸料的铺层方式，并根据产品的尺寸和性能要求，进行铺层设计，容易控制铺层的厚度，也可以使辊面更长。

使用碳纤维复合材料制作出的起毛辊比传统的钢制辊重量减轻了70％-80％，在运转过程中跳动小、噪音低、强度高、直线度好，同时因为自重的大幅度降低，大大提高了起毛辊的临界转速，减少了启动所用的时间，运转速度提升了30％，在提高工作效率的同时，能耗却能减少30％。从长期应用的角度看，碳纤维复合材料的刚性大，抗疲劳性能更好，所以采用碳纤维复合材料制作的起毛辊不易变形，使用寿命更长，在一定程度上节约了设备维修费用。

非织造设备交叉铺网机移动辊：

非织造类专用设备包括梳理机、交叉铺网机、卷绕机等，随着应用越来越广，这类非制造设备正向加大宽幅、提高工艺速度和设备可靠性等方向发展。

非织造设备中的辊类结构常采用金属材料，但随着设备幅宽的不断加大，辊体的挠度变形呈数倍增加，给设备的高速运转带来了障碍。理论上可以通过加大辊体直径来减少挠度，但是实际上这样必然会增加设备的重量，并且使用户的安装和操作增加了难度。碳纤维复合材料辊的应用可以很好地解决上述问题，还有助于提升设备的整体性能。

交叉铺网机是非织造设备中的一种专用机械，它将梳理机输出的薄网经交叉铺叠得到较厚的纤网，同时可以不受梳理机工作幅宽的限制，从而使铺后的纤网宽度减小或加大。简单地说，铺网的过程就是由几个水平移动的辊子带动铺网帘来回移动完成的。在此过程中，这些辊子既有旋转运动又有水平往复运动，要想提高铺网的速度，就要提高辊子的转速和往复的速度。然而，一旦辊子的转动惯量和整体惯性加大，铺网小车在两端转弯时减速和加速过程就会难以控制，就会导致铺出的纤网两边比中间厚。

在此情况下，无锡智上科技有限公司根据客户的实际要求，对铺网机中所使用辊进行了全面升级，替换后的碳纤维辊体重量降低了80％，转动惯量和整体惯性随之明显减小，铺网速度成倍提升，与此同时，碳纤维辊体高强高模的特性使其很好地承受住了网帘对辊体的拉力。

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