Dans le contexte de la transformation de l'industrie papetière vers une production plus rapide et plus raffinée, la section de séchage, maillon essentiel de la qualité du papier et de l'efficacité de la production, n'a cessé d'améliorer ses équipements. Si les cylindres de séchage à vapeur traditionnels répondent aux besoins de séchage de base, ils sont sujets à des problèmes tels que le flottement, le froissement et la rupture des bords de la bande de papier lors de la production à grande vitesse, ce qui les rend difficilement adaptés aux exigences de production de papier haut de gamme en petites séries. C'est dans ce contexte que les rouleaux de séchage sous vide (également appelés rouleaux VAC) ont émergé. Grâce à leurs fonctions uniques d'adsorption sous vide et de séchage auxiliaire, ils sont devenus un équipement essentiel de la section de séchage des machines à papier à grande vitesse, contribuant ainsi de manière significative à l'amélioration de la qualité et de l'efficacité de l'industrie papetière.

Les rouleaux sécheurs VAC ne sont pas des composants de chauffage et de séchage traditionnels, mais des équipements de stabilisation et de séchage auxiliaires pour la bande de papier à grande vitesse, fonctionnant en coordination avec les cylindres de séchage à vapeur. Ils sont principalement utilisés dans la configuration de séchage à fil unique des machines à papier à grande vitesse et sont couramment présents dans les lignes de production de papier culturel, de papier couché, de carton blanc et de papier de base pour carton ondulé en petites quantités. Contrairement au mode de fonctionnement des cylindres de séchage à vapeur traditionnels qui utilisent une alimentation en vapeur interne pour fournir la chaleur de séchage, les rouleaux sécheurs VAC stabilisent la bande de papier par adsorption sous pression négative et contribuent simultanément à accélérer l'évacuation de l'air humide, améliorant ainsi indirectement l'efficacité globale du séchage et formant un système de séchage coordonné « chauffage + stabilisation de la bande de papier ».

En termes de conception structurelle, les rouleaux sécheurs VAC se divisent principalement en deux types afin de s'adapter aux différentes vitesses de machine et aux besoins de production. Le rouleau VAC rainuré ne nécessite pas de caisson à vide intégré. Sa surface est rainurée de 5 mm de largeur et 4 mm de profondeur, et de petits trous traversants sont répartis au fond des rainures, avec une densité de trous plus élevée sur les bords pour faciliter l'enfilage. Associé à un caisson de soufflage d'air, il peut générer un vide d'environ 2 kPa, avec un taux d'ouverture contrôlé entre 0,1 % et 0,4 %, permettant ainsi le collage de la feuille de papier par dépression due au flux d'air. Sa structure relativement simple le rend adapté à la production sur machines à papier à moyenne et haute vitesse. L'autre type est le rouleau VAC à caisson à vide intégré. Il est équipé de trous étagés ou de trous denses sur son enveloppe, ainsi que d'une chambre à vide interne réglable en largeur, directement reliée à la pompe à vide. Ce système offre un niveau de vide plus élevé et un contrôle plus précis, spécialement conçu pour les machines à papier ultra-rapides (plus de 1 000 m/min), permettant de résoudre efficacement les problèmes de stabilisation de la bande de papier, même dans des conditions de travail extrêmes. Sur certaines lignes de production haut de gamme, les rouleaux Vac et les cylindres de séchage sont associés dans un rapport précis. Par exemple, une machine à papier d'impression haut de gamme d'une capacité annuelle de 130 000 tonnes possède une section de séchage composée de 29 cylindres de séchage à vapeur et de plusieurs rouleaux Vac de 1 500 mm de diamètre. La rangée inférieure de cylindres de séchage traditionnels est entièrement remplacée par des rouleaux Vac, ce qui permet une production continue et efficace sans enfilage de câbles et améliore considérablement la stabilité de fonctionnement.

La principale valeur des rouleaux sécheurs VAC réside dans leur principe de fonctionnement scientifique et leurs performances supérieures en conditions de production à haute vitesse. En production, la rangée supérieure de cylindres de séchage à vapeur assure l'évaporation de l'humidité de la bande de papier, tandis que la rangée inférieure de rouleaux sécheurs VAC plaque fermement la bande sur sa surface sèche par dépression. Ce procédé compense efficacement la force centrifuge générée par la haute vitesse et résout les problèmes récurrents du secteur, tels que le flottement, le froissement et la rupture des bords de la bande. Simultanément, le flux d'air dans la ventilation à poches est aspiré par les perforations des rouleaux, accélérant l'évacuation de l'air humide et éliminant la couche d'humidité résiduelle à la surface de la bande, ce qui améliore indirectement la vitesse de séchage. Lors de l'enfilage, la conception avec des perforations denses sur les bords renforce l'adsorption, améliore significativement le taux de réussite et réduit le temps d'enfilage. La transformation de la machine à papier PM15 de Lee & Man Paper en est une parfaite illustration. Après avoir transformé les cylindres de séchage à double suspension d'origine en cylindres de séchage à suspension simple et les avoir modernisés avec des rouleaux sous vide, combinés à des boîtes de stabilisation optimisées et à un équipement de ventilation par poches, le taux de rupture de la bande de papier a été réduit de 60 %, les temps d'arrêt non planifiés ont été réduits de 30 %, et lors de la production de papier de base ondulé de 70 à 90 g/m² à une vitesse de 1000 m/min, la rupture mensuelle moyenne du papier n'était que de 10 fois, et l'efficacité de la production a été augmentée de 3 %.

Comparativement aux cylindres de séchage à vapeur traditionnels, les rouleaux de séchage sous vide (VAC) sont davantage axés sur la stabilisation de la bande de papier et le séchage d'appoint, les deux technologies étant complémentaires. Concernant l'alimentation en chaleur, les rouleaux VAC ne possèdent pas de système de chauffage intégré et fonctionnent exclusivement par dépression, tandis que les cylindres de séchage à vapeur utilisent la vapeur comme source de chaleur et assurent le transfert de chaleur et le séchage. En termes de structure de surface, les rouleaux VAC présentent des rainures ou des perforations, tandis que les cylindres de séchage à vapeur sont généralement chromés ou en fonte. Côté fonctionnalités, les rouleaux VAC privilégient la stabilisation de la largeur de la bande de papier, la déshumidification d'appoint et la réduction des défauts, tandis que les cylindres de séchage à vapeur privilégient un transfert de chaleur efficace pour l'évaporation de l'humidité de la bande. Enfin, la capacité de séchage d'un seul rouleau VAC est limitée ; deux à trois rouleaux VAC équivalent à un cylindre de séchage standard. Par conséquent, dans les applications pratiques, il est nécessaire d'adapter scientifiquement le nombre de rouleaux Vac et de cylindres de séchage à vapeur en fonction de la vitesse du véhicule et de la quantité de papier afin d'obtenir un équilibre entre efficacité et coût.

Dans le contexte du développement de la stratégie « double carbone » et de la transformation intelligente et écoénergétique de l'industrie papetière, l'utilisation des rouleaux sécheurs VAC doit également prendre en compte la maîtrise de la consommation d'énergie et l'optimisation de la maintenance. Les rouleaux sécheurs VAC nécessitent des systèmes de vide et de ventilation et, comparés aux configurations de séchage traditionnelles, leur consommation d'énergie et leurs coûts de maintenance sont légèrement supérieurs. Toutefois, des économies d'énergie et une réduction de la consommation peuvent être réalisées grâce à l'optimisation technique. Par exemple, Lee & Man Paper a modernisé l'enceinte à vide SymRun lors de sa transformation, réduisant ainsi la charge du ventilateur d'alimentation en air de 30 % tout en améliorant le niveau de vide. Valmet Finland a optimisé l'espacement entre les rouleaux VAC et les cylindres de séchage grâce à la numérisation et à la modélisation 3D, augmenté l'angle d'enroulement de la bande de papier dans le sécheur, réduit le nombre de ventilateurs et de conduites d'air, et diminué la consommation d'énergie et les coûts de maintenance. Au quotidien, il est nécessaire de rincer régulièrement les trous et les rainures du rouleau VAC à l'air comprimé pour éviter tout colmatage, de vérifier simultanément l'étanchéité du vide et la température des paliers, et de maintenir le niveau de vide dans les limites requises par le procédé. L'association avec des systèmes de ventilation par poches et des pompes à chaleur performants peut améliorer considérablement l'efficacité globale du séchage et réduire la consommation de vapeur.

Avec la modernisation constante des machines à papier à grande vitesse et la demande croissante de produits papetiers haut de gamme, l'évolution technologique des rouleaux sécheurs VAC s'orientera elle aussi vers la précision, les économies d'énergie et l'intelligence. À l'avenir, grâce à des technologies de pointe telles que la simulation CFD et le calcul numérique, la conception des perforations et la structure de la chambre à vide des rouleaux VAC pourront être optimisées afin d'améliorer la précision du contrôle de la pression négative et le degré d'adhérence de la bande de papier. Combinées à la détection intelligente et à l'analyse de données massives, elles permettront une régulation dynamique du niveau de vide, adaptable aux besoins de production des différents types de papier et aux différentes vitesses de déplacement. Parallèlement, l'amélioration des matériaux et l'optimisation structurelle permettront de réduire la consommation d'énergie et l'usure des équipements, et d'allonger leur durée de vie. Véritable outil de stabilisation de la qualité pour les systèmes de séchage à grande vitesse, les rouleaux sécheurs VAC résolvent de nombreux problèmes des configurations de séchage traditionnelles en conditions de travail à grande vitesse. Ils aident également les entreprises papetières à améliorer la qualité de leurs produits et à optimiser leur productivité, insufflant ainsi un nouvel élan au développement de l'industrie papetière vers une plus grande qualité.