Nel processo di trasformazione dell'industria cartaria verso l'alta velocità e la raffinatezza, la sezione di essiccazione, in quanto anello chiave che determina la qualità della carta e l'efficienza produttiva, non ha mai smesso di innovare le proprie tecnologie. Sebbene i tradizionali cilindri essiccatori a vapore possano soddisfare le esigenze di essiccazione di base, sono soggetti a problemi come svolazzi, grinze e rotture dei bordi del nastro di carta in scenari di produzione ad alta velocità, rendendo difficile l'adattamento ai requisiti di produzione di prodotti cartacei di alta gamma e a basso volume. In questo contesto, sono emersi i rulli essiccatori VAC (noti anche come rulli Vac, ovvero rulli essiccatori sottovuoto). Grazie alla loro esclusiva funzione di adsorbimento sottovuoto e di essiccazione ausiliaria, sono diventati un componente fondamentale della sezione di essiccazione delle macchine per la produzione di carta ad alta velocità, fornendo un supporto importante per il miglioramento della qualità e dell'efficienza nell'industria cartaria.

I rulli essiccatori VAC non sono componenti tradizionali di riscaldamento e asciugatura, bensì apparecchiature ausiliarie per la stabilizzazione del nastro di carta ad alta velocità e l'asciugatura, che lavorano in coordinamento con i cilindri essiccatori a vapore. Sono utilizzati principalmente nella configurazione di asciugatura a singolo filo delle macchine per la produzione di carta ad alta velocità e si trovano comunemente nelle linee di produzione di carta culturale, carta patinata, cartone bianco e carta per cartone ondulato a bassa quantità. A differenza del funzionamento dei tradizionali cilindri essiccatori a vapore, che si basano sull'alimentazione interna di vapore per fornire il calore di asciugatura, i rulli essiccatori VAC stabilizzano il nastro di carta tramite adsorbimento a pressione negativa e, allo stesso tempo, contribuiscono ad accelerare lo scarico dell'aria umida, migliorando indirettamente l'efficienza complessiva dell'asciugatura e formando un sistema di asciugatura coordinato di "riscaldamento + stabilizzazione del nastro di carta".

In termini di progettazione strutturale, i rulli essiccatori VAC si dividono principalmente in due tipologie per adattarsi alle diverse velocità del veicolo e alle esigenze di produzione. Tra questi, il rullo VAC scanalato non richiede una camera a vuoto integrata. La superficie del rullo presenta scanalature di 5 mm di larghezza e 4 mm di profondità, con piccoli fori passanti distribuiti sul fondo delle scanalature e una maggiore densità di fori sui bordi per facilitare l'inserimento del materiale. Può generare un grado di vuoto di circa 2 kPa se abbinato a una camera di soffiaggio d'aria, con un tasso di apertura controllato tra lo 0,1% e lo 0,4%, realizzando l'adesione del nastro di carta mediante la pressione negativa del flusso d'aria. La sua struttura è relativamente semplice, adatta alla produzione su macchine per la carta a velocità media e alta. L'altra tipologia è il rullo VAC con camera a vuoto integrata, dotato di fori di precisione a gradini o a fori densi sulla superficie del rullo e di una camera a vuoto regolabile in base alla larghezza interna, collegata direttamente alla pompa del vuoto. Presenta un grado di vuoto più elevato e un controllo più preciso, ed è stato progettato specificamente per macchine per la produzione di carta ad altissima velocità, con velocità superiori a 1000 m/min, in grado di affrontare efficacemente il problema della stabilizzazione del nastro di carta in condizioni operative estreme. In alcune linee di produzione di fascia alta, i rulli a vuoto e i cilindri essiccatori formano un rapporto preciso. Ad esempio, una macchina per la produzione di carta da stampa di alta qualità con una produzione annua di 130.000 tonnellate ha una sezione di essiccazione composta da 29 cilindri essiccatori a vapore e numerosi rulli a vuoto con un diametro di 1500 mm. La fila inferiore di cilindri essiccatori tradizionali è stata completamente sostituita dai rulli a vuoto, consentendo una produzione continua ed efficiente senza l'utilizzo di funi e migliorando notevolmente la stabilità operativa.

Il valore principale dei rulli essiccatori VAC risiede nel loro principio di funzionamento scientifico e nei vantaggi prestazionali che offrono in condizioni di lavoro ad alta velocità. Nella produzione reale, la fila superiore di cilindri essiccatori a vapore ha il compito di fornire calore per far evaporare l'umidità dal nastro di carta, mentre la fila inferiore di rulli essiccatori VAC aderisce saldamente al nastro di carta sulla superficie del filo asciutto tramite pressione negativa, compensando efficacemente la forza centrifuga generata dal funzionamento ad alta velocità e risolvendo in modo fondamentale i problemi del settore come lo svolazzare, l'arricciamento e la rottura dei bordi del nastro di carta. Allo stesso tempo, il flusso d'aria nella ventilazione a tasche viene aspirato nei fori dei rulli, accelerando l'espulsione dell'aria umida, rompendo lo strato di ritenzione d'aria umida sulla superficie del nastro di carta e migliorando indirettamente la velocità di asciugatura. Nella fase di inserimento, la fitta foratura sui bordi può migliorare l'effetto di assorbimento, aumentando significativamente il tasso di successo dell'inserimento e riducendo i tempi di inserimento. Il caso di trasformazione della macchina continua PM15 di Lee & Man Paper lo conferma pienamente. Dopo aver trasformato i cilindri di essiccazione originali a doppio stelo in cilindri a stelo singolo e averli aggiornati con rulli Vac, combinati con scatole di stabilizzazione ottimizzate e apparecchiature di ventilazione a tasche, il tasso di rottura del nastro di carta è stato ridotto del 60%, i tempi di inattività non pianificati sono stati ridotti del 30% e, producendo carta base per cartone ondulato da 70~90 g/m² a una velocità di 1000 m/min, la rottura media mensile della carta è stata solo 10 volte e l'efficienza produttiva è aumentata del 3%.

Rispetto ai tradizionali cilindri essiccatori a vapore, il posizionamento funzionale dei rulli essiccatori VAC è più orientato alla stabilizzazione del nastro di carta e all'essiccazione ausiliaria, e i due aspetti formano un rapporto complementare e coordinato. In termini di fonte di calore, i rulli essiccatori VAC non hanno una struttura di riscaldamento integrata e si basano interamente sulla pressione negativa per funzionare, mentre i cilindri essiccatori a vapore utilizzano il vapore come fonte di calore e svolgono le funzioni principali di trasferimento di calore e asciugatura; in termini di struttura superficiale, i rulli essiccatori VAC adottano design scanalati o forati, mentre i cilindri essiccatori a vapore hanno per lo più superfici lisce cromate o in ghisa; in termini di focus funzionale, i rulli essiccatori VAC si concentrano sulla stabilizzazione della larghezza del nastro di carta, sulla deumidificazione ausiliaria e sulla riduzione dei difetti della carta, mentre i cilindri essiccatori a vapore si concentrano sull'efficiente trasferimento di calore per completare la principale evaporazione dell'umidità nel nastro di carta. In termini di capacità di asciugatura, la capacità di asciugatura di un singolo rullo essiccatore VAC è limitata e circa 2-3 rulli VAC sono equivalenti a un cilindro essiccatore standard. Pertanto, nelle applicazioni pratiche, è necessario dimensionare scientificamente il numero di rulli di aspirazione e di cilindri di essiccazione a vapore in base alla velocità del veicolo e alla quantità di carta, al fine di raggiungere un equilibrio tra efficienza e costi.

Nel contesto dell'avanzamento della strategia "a doppio carbonio" e della trasformazione intelligente ed efficiente dal punto di vista energetico dell'industria cartaria, l'applicazione dei rulli essiccatori VAC deve tenere conto anche del controllo dei consumi energetici e dell'ottimizzazione della manutenzione. I rulli essiccatori VAC necessitano di sistemi di vuoto e ventilazione di supporto e, rispetto alle configurazioni di essiccazione tradizionali, i loro consumi energetici e i costi di manutenzione sono leggermente superiori, ma è possibile ottenere un risparmio energetico e una riduzione dei consumi attraverso l'ottimizzazione tecnica. Ad esempio, Lee & Man Paper ha aggiornato la camera a vuoto SymRun durante la trasformazione, riducendo del 30% il carico del ventilatore di alimentazione dell'aria e migliorando al contempo il grado di vuoto; Valmet Finland ha ottimizzato la spaziatura tra i rulli VAC e i cilindri essiccatori tramite scansione e modellazione 3D, aumentando l'angolo di avvolgimento del nastro di carta nell'essiccatore, riducendo il numero di soffianti e tubazioni dell'aria e diminuendo i consumi energetici e i costi di manutenzione. Nella manutenzione ordinaria, è necessario effettuare regolarmente il controlavaggio dei fori e delle scanalature del rullo VAC con aria compressa per prevenire l'intasamento, verificare contemporaneamente le prestazioni di tenuta del vuoto e la temperatura dei cuscinetti e controllare il grado di vuoto entro i requisiti di processo. L'abbinamento con efficienti sistemi di ventilazione a tasche e pompe di calore può migliorare significativamente l'efficienza complessiva dell'asciugatura e ridurre il consumo di vapore.

Con il continuo aggiornamento della tecnologia delle macchine per la produzione di carta ad alta velocità e la crescente domanda di prodotti cartacei di alta gamma, anche l'evoluzione tecnologica dei rulli essiccatori VAC si orienterà verso precisione, risparmio energetico e intelligenza. In futuro, grazie a tecnologie all'avanguardia come la simulazione CFD e il calcolo numerico, la progettazione dei fori e la struttura della camera a vuoto dei rulli VAC potranno essere ulteriormente ottimizzate per migliorare la precisione del controllo della pressione negativa e il grado di adesione del nastro di carta; combinando il rilevamento intelligente e l'analisi dei big data, sarà possibile realizzare una regolazione dinamica del grado di vuoto per adattarsi alle esigenze di produzione di diversi tipi di carta e diverse velocità del veicolo; allo stesso tempo, attraverso l'aggiornamento dei materiali e l'ottimizzazione strutturale, sarà possibile ridurre il consumo energetico e l'usura delle apparecchiature, prolungandone la durata. Come "strumento di stabilizzazione della qualità" per i sistemi di essiccazione della carta ad alta velocità, i rulli essiccatori VAC non solo risolvono molti dei problemi delle configurazioni di essiccazione tradizionali in condizioni di lavoro ad alta velocità, ma aiutano anche le aziende cartarie a migliorare la qualità del prodotto e a ottimizzare l'efficienza produttiva, infondendo nuovo slancio allo sviluppo di alta qualità dell'industria cartaria.