傳統的工業設備中有相當大的一部分輥軸會采用金屬材料,但是金屬材質的輥筒存在著種種弊端,例如采用磷青銅制造的真空引紙輥、光澤輥等,由于銅制輥面硬度低,不耐磨、剛度較差,因此在生產和維修過程中,必須小心使用,以免碰撞造成其表面的損傷。有的設備隨著幅寬的不斷加大,金屬輥體的撓度變形就會呈數倍增加,繼而給設備的高速運轉帶來了困難。雖然理論上可以通過加大輥體直徑來減少撓度,但由此帶來的設備重量增加又會給零件的安裝和使用帶來更多障礙,同時也會產生設備成本和運轉成本的提高等問題。

無紡布機用碳纖維輥
 
    除了這類情況外,金屬類輥筒零件在使用過程中還普遍存在著轉速快、負荷大的問題,這就對輥筒材料的強度、耐疲勞性、剛性、耐磨性和防腐蝕性都提出了很高的要求。
 
    碳纖維輥筒通常是采用碳纖維復合材料經由纏繞工藝制造而成,復合材料本質為各向異性更為明顯的多相組成材料,這些材料通常體現為物理化學性能較為優越并且材料內部界面分布均勻的特征。碳纖維復合材料中的增強體碳纖維就表現為質量輕、強度高,密度較小的碳纖維復合材料能大幅度地降低輥筒的自重,從整體上有效減少工業設備的重量,有效減少由輥筒零件負荷過重及轉速過快造成輥筒撓度加大引發的輥筒表面包膠層損壞和輥筒軸頭斷裂的情況。在降低輥筒零件損壞率的同時,對運營成本的降低作出貢獻。

無紡布機用碳纖維輥
 
    碳纖維輥跟金屬輥相比的優勢:
 
    (1)自重輕:碳纖維材質的密度是1.6g/cm3,鋁的密度是的2.7g/cm3,鋼的密度是7.8g/cm3。即便體積較大,但是因為重量輕,所以便于搬運、安裝及操作。
 
    (2)強度高:碳纖維復合材料的抗拉強度是4900MPa,鋁是700-1200MPa左右,鋼是780-1200MPa。高強度材質加上精密的卷繞型結構,使斷面模量達到最優比例。
 
    (3)剛性好:碳纖維的管子相對金屬管剛性好,碳纖維的彈性模量為240GPa,鋼是110GPa,不僅結實耐用,能承受較重的載荷,而且相比而言更不易變形。
 
    (4)慣性小:不論是啟動、降速還是停止的速度都很快,方便速度控制,在卷芯高速運轉下還能有效減震,特適合高速運轉的機械設備使用。
 
    (5)效率高:由于碳纖維的重量輕,所以輥子的阻力小,臨界轉速表現好,比鋼輥提高一倍以上的轉速可以使設備的轉速提高50%左右,由此提高了整個生產線的生產速度,提高產量,降低成本和能耗。
 
    (6)蠕變小、性能穩定:碳纖維輥在-50℃—150℃之間均不變形,膨脹系數為0.2×10-6/℃,尺寸穩定。幾乎不產生變形記憶,使用時間再長也不會變彎。
 
    (7)抗疲勞性好:碳纖維復合材料的耐疲勞強度高于高強度鋼絲。因為金屬材料在交變應力作用下,疲勞極限僅為靜荷強度的30%~40%,由于纖維與基體復合可緩和裂紋擴展,以及存在纖維內力再分配的可能性,復合材料的疲勞極限較高,約為靜荷強度的70%~80%,并在破壞前有變形的顯著征兆,可有效降低損壞率和維修成本。
 
    (8)動平衡精度高:碳纖維輥體均勻度好,比傳統輥件的動平衡要求更高。采用精密的動平衡儀校準,轉速達1200rpm時,輥體跳動在0.03mm以內。