真空輥涂（有時被稱為真空鼓或吸輥）和真空皮帶在轉換運用中已越來越受歡迎。此設備基本作用是張力控制及/或卷材計量。但為什么人們愿意用真空輥替代“S”輥和壓輥呢？

要回答以上問題，我們需要解釋什么是真空輥筒及皮帶。然后我們將列出這些真空設備的用處、及典型的運用及概括設計。

 

描述和操作

如圖1和圖2所示，真空輥通常是一個帶多孔驅動空心鋼輥。真空被注入到輥中，通過所需纏繞角度將卷材拉離輥面。也可利用輥筒中定邊器調整真空位置使其與卷材寬度一致

也可使用用鋼輥中多孔鼓。使用此方法需特別注意需要高真空，而且多孔材料久而久之容易被臟東西堵住

 

圖3顯示是非常類似的真空皮帶。在這種情況下，通常使用多孔皮帶。皮帶回路運行兩輥，每個都是被驅動，真空皮帶可允許極低的張力控制，甚至是沒有纏繞角度也可以。也包括內部協同調整卷材寬度。

通過產生卷材對輥或皮帶力度，真空張力輥及皮帶提供卷材張力控制，與卷材張力差獨立（張力進和張力出），以下探討是基于真空輥，但通常也適用于真空皮帶

當真空運用到輥筒時候將發生兩個事情，纏繞角度下真空在真空及大氣間產生壓力差，此壓力差迫使卷材壓在輥筒并獨立于卷材張力差

第二，回轉輥筒及移動卷材的邊界層空氣可通過真空排除，這就使得卷材通過纏繞角度可緊密接觸輥筒

隨著輥筒及卷材速度加快，除掉空氣變得尤其重要。當真空開始纏繞輥筒時，真空比卷材更能移除邊界空氣

為防止卷材在輥筒上打滑，摩擦力應該比所需張力差更大。真空輥筒的摩擦力是表面正向力產物及摩擦系數。

卷材對輥筒的正交力產生兩個力.一個是卷材張力產生的合力，另一個是壓力差所產生的力。第二個力目前為止是大多數真空輥的****力，也是真空輥比其他張力控制設備達到更大張力差的主要原因

三個主要的變量影響壓力差所產生的摩擦力度

• 摩擦系數十分重要。當邊界層空氣被很好排除時候，較粗糙輥面產生此摩擦。卷材和輥間的空氣越少，摩擦系數越大
• 真空也非常重要，并應根據實用程度擴大。但也應根據實際情況，因為還有在卷材和真空界面可以達到多少真空的問題。真空水平，例如摩擦力，取決于移除了多少邊界空氣
• 卷材及輥筒的接觸面也是另一個明顯因素。更大的接觸面意味著需要更多既定卷材幅寬的真空輥抓力。因此，在決定壓力差所產生摩擦力上，纏繞角度和輥直徑非常重要。

真空輥的供應商建議合適的輥面或包覆，輥直徑、真空度、及孔型以達到在既定卷材幅寬及纏繞角度下所需的張力差。孔尺寸及位置有助于決定邊界層空氣的排除力度，從而產生更優接觸面。有時候還需使用凹槽為邊界層空氣提供排氣路徑

 

特性

真空輥和皮帶有許多特點，對轉換行業來說有潛在益處。其優點取決于運用，我們后續將探討。以下是真空輥的一系列特點

• 單面接觸—真空輥一個非常受歡迎的特點是僅單面接觸涂布即能控制涂布張力
  • 不需使用壓輥，因此可避免發生人身傷害
  • 真空輥還可以輸送濕涂布，可以上膠，但是不能烘干或固化，且無須接觸上膠面
  • 由于涂料沒有直接接觸真空輥筒，當涂料烘干或固化后，真空輥可保護涂料不受損害或污染
• 張力差較大—和其他技術不同，真空輥及皮帶可以維持張力進出較大的張力差
  • 轉換生產線中，當真空輥存在兩個連續的步驟中，可以保證兩個張力水平可能存在較大差距的步驟仍處于****張力水平
• 張力可能會極低，這是因為來自于壓力差的自持力并非取決于張力，
  • 生產線可以達到極低張力
  • 可以實現高精密涂布計量
  • 較少滑落意味著可以更精確控制速度
  • 可以實現累積卷材
  • 當卷材出現破裂時，可以保證卷材仍處于原來位置
• 小纏繞角度—與S形纏繞相比，在既定張力差值下，真空輥要求纏繞角度非常小。對于皮帶而言，纏繞角度也可以非常小。可以改進生產線布線以達到更大利用空間
• 邊界層空氣排除——高速運行時，卷材纏繞時所帶進輥筒的邊界層空氣可以大大降低摩擦系數從而影響張力控制
  • 真空輥有助于排除邊界層空氣，從而允許更高速度的運轉

 

運用

利用單面接觸優勢輸送濕涂布是真空輥的傳統運用。此運用下不能簡單使用壓輥或“S”型纏繞方式。圖4所示為真空輥位于涂布頭和烘箱間。

盡管起初替換壓輥會略顯昂貴，但真空輥和皮帶已經被證明為替換壓輥最受歡迎的選擇。真空設備因以下幾個原因而備受需要：

• 因壓輥潛在造成人身傷害，使用真空輥大大提高安全保障
• 可減少因使用壓輥造成刮傷、壓痕、褶皺或滑動導致的廢料
  • 可以節約因調整涂布厚度產生的時間，為涂布穿行提供更好路徑，無需在啟動生產線之前手動打開壓輥
  • 通過更少的纏繞角度改進生產線平面圖
  • 使用輕薄膠片時-利用傳統驅動輥筒移動覆涂線上的輕薄涂布非常費勁，真空輥即使在低張力下的積極抓力和控制力有助于減少拉伸和涂布破裂
  • 糾邊作用—真空輥另一個受歡迎的原因是因為真空輥還可做為糾邊一部分。利用真空輥的抓力使其即使在糾邊傳感器調整路徑時也能牢牢地抓住涂布。同時，真空輥還可以代替壓輥或“S”形纏繞
• 處理卷材破裂—當卷材破裂時，真空輥仍能作用。至少可以保證大部分涂布仍在原位，這樣重啟生產線時就減少穿行涂布。在更復雜的運用中，當涂布破裂時候，可用真空輥作為另一個替換路徑使用
• 短期的在某些生產工藝如生產包裝袋工藝中，可能使用循環啟動-停止操作。如果涂布僅能在一端被接觸，真空輥仍能允許使用啟動-停止部分隔離開生產線其他部分。真空輥入口端持續供進至回路，而真空輥出口端計量間歇進入工藝步驟中材料量。而在工藝步驟中的另一側處理反向操作
• 建立穩定回路—在某些使用磨料或笨重物料，如沙子或反射物質時，可能需要穩定回路。這就要求多余物料不能依附，應該從回路中除掉或脫落，尤其是在位于重要零部件下方，可大大降低維修成本

• 1. 測量涂布和拉涂布—某些工藝中，要求精確計量涂布并持續拉涂布。圖6顯示真空輥計量涂布，在另一個真空設備用恒張力拉涂布并保持住拉力
• 從拉幅機上釋放涂布—真空輥在入口端提供極低張力的能力使得其成為控制拉幅鏈釋放點的涂布張力理想工具。見圖7

 

 

• 在浮動烘箱中控制張力—在浮動烘箱中仍然達到低張力是真空輥一個經典運用，見圖8.典型布圖應該是在烘箱的前后各放置一個真空輥來隔離張力，還可以在烘箱各個區域之間安裝真空輥用來穩定并引導涂布方向

 

 

 

設計考量

真空輥覆涂的一個簡單障礙便是真空輥覆涂要比其他替代品更為復雜。這是因為真空輥殼體材料必須精心挑選，殼體中孔徑及孔形必須為特定的。需要許多部件形成殼體中的真空區域，而且該區域必須為可以調節的。殼體覆涂或包覆、可以多選，可能需要擴展真空、保護涂布或是改進摩擦系數。

除了輥本身外，也需要真空系統。這可能包括輥的出氣連接、真空儀、氣流控制閥門及必要的管道及送風機

幸運的是，福斯特爾承擔重任，進行必要的測量，結合多年經驗從而制作出正確的真空輥規格，轉換廠家只需提供以下參數即可：

• ****和最小卷材幅寬
• 纏繞角度
• 基材種類和厚度
• 生產線速度
• 張力及張力差范圍
• 真空區域中心方位
• 操作環境，這包括卷材溫度、空氣溫度、防爆要求、正面圖及可用電功率

除此之外，基于材質做出的任何特別考量，包括輥筒驅動方式、安裝位置、或是調節位置及連接口都應該考慮

提供以上信息后，福斯特爾可據此報價，并提供真空輥筒及皮帶的規格

 

結論

傳統上真空輥在卷材處理線上被作為一種完成某個特定功能服務。但隨著使用真空輥和皮帶經驗增長，真空輥運用范圍也在增長。帶著這些真空設備獨特的特性，未來在轉換行業和機器鑄造行業將會發現更多真空輥和皮帶在產品研發改善方面的運用。