No processo de transformação da indústria de papel rumo à alta velocidade e ao refinamento, a seção de secagem, como elo fundamental para a qualidade do papel e a eficiência da produção, tem constantemente aprimorado sua tecnologia de equipamentos. Embora os cilindros secadores a vapor tradicionais atendam às necessidades básicas de secagem, eles são propensos a problemas como ondulação, enrugamento e ruptura das bordas da folha de papel em cenários de produção em alta velocidade, dificultando a adaptação às exigências de produção de produtos de papel de alta qualidade em baixos volumes. Nesse contexto, surgiram os rolos secadores a vácuo (também conhecidos como rolos Vac, ou seja, rolos secadores a vácuo). Com suas funções exclusivas de adsorção a vácuo e secagem auxiliar, eles se tornaram o principal equipamento de suporte na seção de secagem de máquinas de papel de alta velocidade, fornecendo um importante suporte para a melhoria da qualidade e da eficiência na indústria de papel.

Os cilindros de secagem a vácuo não são componentes tradicionais de aquecimento e secagem, mas sim equipamentos auxiliares de estabilização e secagem de bobinas de papel de alta velocidade, que funcionam em conjunto com os cilindros de secagem a vapor. São utilizados principalmente na configuração de secagem de bobina única de máquinas de papel de alta velocidade e são comuns em linhas de produção de papel cultural, papel revestido, cartão branco e papel base para ondulação de baixa quantidade. Diferentemente do modo de funcionamento dos cilindros de secagem a vapor tradicionais, que dependem do fornecimento interno de vapor para gerar calor de secagem, os cilindros de secagem a vácuo estabilizam a bobina de papel por meio da adsorção por pressão negativa e, ao mesmo tempo, auxiliam na aceleração da descarga do ar úmido, melhorando indiretamente a eficiência geral da secagem e formando um sistema de secagem coordenado de “aquecimento + estabilização da bobina de papel”.

Em termos de projeto estrutural, os cilindros de secagem a vácuo são divididos principalmente em dois tipos para se adaptarem a diferentes velocidades de máquinas e necessidades de produção. O cilindro de secagem a vácuo ranhurado não requer uma câmara de vácuo integrada. A superfície do cilindro possui ranhuras de 5 mm de largura e 4 mm de profundidade, com pequenos orifícios passantes distribuídos no fundo das ranhuras e orifícios mais densos nas bordas para facilitar a passagem do papel. Ele pode gerar um vácuo de cerca de 2 kPa quando acoplado a uma câmara de sopro de ar, e a taxa de abertura é controlada entre 0,1% e 0,4%, realizando a colagem da folha de papel por meio da pressão negativa do fluxo de ar. Sua estrutura é relativamente simples, adequada para produção em máquinas de papel de média e alta velocidade. O outro tipo é o cilindro de secagem a vácuo com câmara de vácuo integrada, equipado com orifícios escalonados de precisão ou orifícios densos na carcaça do cilindro, e uma câmara de vácuo interna com largura ajustável, conectada diretamente à bomba de vácuo. Possui um grau de vácuo mais elevado e um controle mais preciso, especialmente projetado para máquinas de papel de altíssima velocidade, com velocidade superior a 1000 m/min, o que permite lidar eficazmente com o problema de estabilização da folha de papel em condições extremas de trabalho. Em algumas linhas de produção de alta tecnologia, os rolos de vácuo e os cilindros de secagem formam uma proporção precisa. Por exemplo, uma máquina de impressão de alta qualidade com uma produção anual de 130.000 toneladas possui uma seção de secagem composta por 29 cilindros de secagem a vapor e múltiplos rolos de vácuo com um diâmetro de 1500 mm. A fileira inferior de cilindros de secagem tradicionais é completamente substituída por rolos de vácuo, possibilitando uma produção contínua eficiente sem a necessidade de passar cabos e melhorando significativamente a estabilidade operacional.

O principal valor dos rolos secadores VAC reside em seu princípio de funcionamento científico e nas vantagens de desempenho em condições de alta velocidade. Na produção real, a fileira superior de cilindros secadores a vapor é responsável por fornecer calor para evaporar a umidade da folha de papel, enquanto a fileira inferior de rolos secadores VAC adsorve firmemente a folha de papel na superfície seca por meio de pressão negativa, compensando efetivamente a força centrífuga gerada pela operação em alta velocidade e resolvendo fundamentalmente os problemas da indústria, como ondulação, enrugamento e ruptura das bordas da folha de papel. Ao mesmo tempo, o fluxo de ar na ventilação é aspirado para dentro dos orifícios dos rolos, acelerando a descarga do ar úmido, rompendo a camada de retenção de umidade na superfície da folha de papel e, indiretamente, melhorando a taxa de secagem. Na etapa de alimentação, o design com orifícios densos nas bordas pode aumentar o efeito de adsorção, melhorar significativamente a taxa de sucesso da alimentação e reduzir o tempo de alimentação. O caso de transformação da máquina de papel PM15 da Lee & Man Paper confirma isso plenamente. Após a transformação dos cilindros de secagem de dupla suspensão originais em cilindros de secagem de suspensão simples e a sua modernização para rolos de vácuo, combinada com caixas de estabilização otimizadas e equipamentos de ventilação de bolso, a taxa de quebra da folha de papel foi reduzida em 60%, o tempo de inatividade não planejado foi reduzido em 30% e, na produção de papel base ondulado de 70 a 90 g/m² a uma velocidade de 1000 m/min, a quebra média mensal de papel foi de apenas 10 vezes, e a eficiência da produção aumentou em 3%.

Em comparação com os cilindros secadores a vapor tradicionais, o posicionamento funcional dos cilindros secadores a vácuo (VAC) está mais voltado para a estabilização da folha de papel e secagem auxiliar, formando uma relação complementar e coordenada entre as duas funções. Em termos de fonte de calor, os cilindros secadores a vácuo não possuem estrutura de aquecimento integrada e dependem inteiramente da pressão negativa para operar, enquanto os cilindros secadores a vapor utilizam vapor como fonte de calor e realizam as principais tarefas de transferência de calor e secagem. Em termos de estrutura superficial, os cilindros secadores a vácuo adotam designs ranhurados ou perfurados, enquanto os cilindros secadores a vapor geralmente possuem superfícies lisas cromadas ou de ferro fundido. Em termos de foco funcional, os cilindros secadores a vácuo concentram-se na estabilização da largura da folha de papel, desumidificação auxiliar e redução de defeitos no papel, enquanto os cilindros secadores a vapor concentram-se na transferência eficiente de calor para completar a evaporação principal da umidade na folha de papel. Em termos de capacidade de secagem, a capacidade de secagem de um único cilindro secador a vácuo é limitada, sendo que cerca de 2 a 3 cilindros a vácuo equivalem a um cilindro secador padrão. Portanto, em aplicações práticas, é necessário ajustar cientificamente o número de rolos de vácuo e cilindros de secagem a vapor de acordo com a velocidade do veículo e a quantidade de papel, a fim de alcançar um equilíbrio entre eficiência e custo.

No contexto do avanço da estratégia de “carbono duplo” e da transformação inteligente e energeticamente eficiente da indústria de fabricação de papel, a aplicação de cilindros de secagem a vácuo também precisa levar em consideração o controle do consumo de energia e a otimização da manutenção. Os cilindros de secagem a vácuo necessitam de sistemas de vácuo e ventilação auxiliares e, em comparação com as configurações de secagem tradicionais, seu consumo de energia e custos de manutenção são ligeiramente maiores, mas a economia de energia e a redução do consumo podem ser alcançadas por meio de otimização técnica. Por exemplo, a Lee & Man Paper modernizou a caixa de vácuo SymRun durante sua transformação, reduzindo a carga do ventilador de suprimento de ar em 30% e, ao mesmo tempo, melhorando o grau de vácuo; a Valmet Finlândia otimizou o espaçamento entre os cilindros de vácuo e os cilindros de secagem por meio de digitalização e modelagem 3D, aumentou o ângulo de envolvimento do secador da folha de papel, reduziu o número de sopradores e tubulações de ar e diminuiu o consumo de energia e os custos de manutenção. Na manutenção diária, é necessário realizar a retrolavagem regular dos orifícios e ranhuras do cilindro de vácuo com ar comprimido para evitar obstruções, verificar o desempenho da vedação a vácuo e a temperatura dos rolamentos simultaneamente e controlar o grau de vácuo dentro dos requisitos do processo. A combinação com sistemas eficientes de ventilação manual e bombas de calor pode melhorar significativamente a eficiência geral da secagem e reduzir o consumo de vapor.

Com a constante modernização da tecnologia de máquinas de papel de alta velocidade e a crescente demanda por produtos de papel de alta qualidade, a evolução tecnológica dos cilindros de secagem a vácuo também se direcionará para a precisão, a economia de energia e a inteligência. No futuro, com o auxílio de tecnologias de ponta, como simulação CFD e cálculo numérico, o design dos orifícios e a estrutura da câmara de vácuo dos cilindros poderão ser ainda mais otimizados para melhorar a precisão do controle da pressão negativa e o grau de adesão da folha de papel; combinados com sensores inteligentes e análise de big data, será possível realizar a regulação dinâmica do grau de vácuo para se adaptar às necessidades de produção de diferentes tipos de papel e diferentes velocidades do equipamento; ao mesmo tempo, por meio da melhoria dos materiais e da otimização estrutural, o consumo de energia e o desgaste do equipamento poderão ser reduzidos, e a vida útil poderá ser prolongada. Como uma “ferramenta de estabilização da qualidade” para sistemas de secagem de alta velocidade na fabricação de papel, os cilindros de secagem a vácuo não apenas resolvem muitos problemas das configurações de secagem tradicionais em condições de trabalho de alta velocidade, mas também ajudam as empresas de fabricação de papel a melhorar a qualidade do produto e otimizar a eficiência da produção, injetando novo impulso no desenvolvimento de alta qualidade da indústria papeleira.