ในกระบวนการที่อุตสาหกรรมการผลิตกระดาษกำลังเปลี่ยนแปลงไปสู่ความเร็วและความละเอียดที่สูงขึ้น ส่วนการอบแห้งซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่กำหนดคุณภาพกระดาษและประสิทธิภาพการผลิตนั้น ได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีอุปกรณ์อย่างต่อเนื่อง แม้ว่ากระบอกอบแห้งด้วยไอน้ำแบบดั้งเดิมจะสามารถตอบสนองความต้องการการอบแห้งขั้นพื้นฐานได้ แต่ก็มีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหา เช่น ขอบกระดาษสั่นไหว ย่น และขาด ในสถานการณ์การผลิตความเร็วสูง ทำให้ยากที่จะปรับให้เข้ากับความต้องการการผลิตกระดาษปริมาณน้อยและกระดาษคุณภาพสูง ด้วยเหตุนี้ ลูกกลิ้งอบแห้งแบบสุญญากาศ (หรือที่รู้จักกันในชื่อลูกกลิ้ง Vac) จึงได้ถือกำเนิดขึ้น ด้วยคุณสมบัติการดูดซับสุญญากาศและฟังก์ชันการอบแห้งเสริมที่เป็นเอกลักษณ์ ทำให้ลูกกลิ้งเหล่านี้กลายเป็นอุปกรณ์สนับสนุนหลักในส่วนการอบแห้งของเครื่องจักรผลิตกระดาษความเร็วสูง ซึ่งให้การสนับสนุนที่สำคัญในการปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพในอุตสาหกรรมการผลิตกระดาษ

ลูกกลิ้งอบแห้งแบบ VAC ไม่ใช่ส่วนประกอบทำความร้อนและอบแห้งแบบดั้งเดิม แต่เป็นอุปกรณ์เสริมในการทำให้กระดาษคงตัวและอบแห้งความเร็วสูงที่ทำงานร่วมกับกระบอกอบแห้งด้วยไอน้ำ โดยส่วนใหญ่ใช้ในระบบอบแห้งแบบลวดเดี่ยวของเครื่องผลิตกระดาษความเร็วสูง และพบได้ทั่วไปในสายการผลิตกระดาษสำหรับงานศิลปะ กระดาษเคลือบ กระดาษแข็งสีขาว และกระดาษลูกฟูกปริมาณน้อย แตกต่างจากโหมดการทำงานของกระบอกอบแห้งด้วยไอน้ำแบบดั้งเดิมที่อาศัยการจ่ายไอน้ำภายในเพื่อให้ความร้อนในการอบแห้ง ลูกกลิ้งอบแห้งแบบ VAC ทำให้กระดาษคงตัวด้วยการดูดซับแรงดันลบ และในขณะเดียวกันก็ช่วยเร่งการระบายอากาศชื้น ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการอบแห้งโดยรวมทางอ้อม ทำให้เกิดระบบอบแห้งแบบบูรณาการ “ทำความร้อน + ทำให้กระดาษคงตัว”

ในแง่ของการออกแบบโครงสร้าง ลูกกลิ้งอบแห้งแบบ VAC แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ๆ เพื่อให้เหมาะกับความเร็วของเครื่องจักรและความต้องการในการผลิตที่แตกต่างกัน ประเภทแรกคือลูกกลิ้ง VAC แบบมีร่อง ซึ่งไม่จำเป็นต้องมีกล่องสุญญากาศในตัว พื้นผิวลูกกลิ้งจะมีร่องกว้าง 5 มม. และลึก 4 มม. และมีรูเล็ก ๆ กระจายอยู่ที่ด้านล่างของร่อง โดยมีรูหนาแน่นกว่าที่ขอบเพื่อช่วยในการร้อยกระดาษ สามารถสร้างสุญญากาศได้ประมาณ 2 kPa เมื่อใช้ร่วมกับกล่องเป่าลม และอัตราการเปิดจะถูกควบคุมที่ 0.1%~0.4% ทำให้เกิดการยึดติดของแผ่นกระดาษโดยใช้แรงดันลบจากการไหลของอากาศ โครงสร้างค่อนข้างเรียบง่าย เหมาะสำหรับการผลิตกระดาษด้วยเครื่องจักรความเร็วปานกลางและสูง อีกประเภทหนึ่งคือลูกกลิ้ง VAC แบบมีกล่องสุญญากาศในตัว ซึ่งติดตั้งรูแบบขั้นบันไดที่แม่นยำหรือรูหนาแน่นบนเปลือกของลูกกลิ้ง และมีห้องสุญญากาศที่ปรับได้ตามความกว้างภายใน เชื่อมต่อโดยตรงกับปั๊มสุญญากาศ เครื่องนี้มีระดับสุญญากาศสูงกว่าและควบคุมได้แม่นยำกว่า ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับเครื่องผลิตกระดาษความเร็วสูงพิเศษที่มีความเร็วเกิน 1000 เมตร/นาที ซึ่งสามารถรับมือกับปัญหาการรักษาเสถียรภาพของแผ่นกระดาษภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในสายการผลิตระดับสูงบางสาย ลูกกลิ้งสุญญากาศและกระบอกอบแห้งจะถูกจัดวางในอัตราส่วนที่แม่นยำ ตัวอย่างเช่น เครื่องผลิตกระดาษพิมพ์คุณภาพสูงที่มีผลผลิตต่อปี 130,000 ตัน มีส่วนอบแห้งประกอบด้วยกระบอกอบแห้งไอน้ำ 29 กระบอกและลูกกลิ้งสุญญากาศหลายตัวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1500 มม. แถวล่างของกระบอกอบแห้งแบบดั้งเดิมถูกแทนที่ด้วยลูกกลิ้งสุญญากาศทั้งหมด ทำให้สามารถผลิตได้อย่างต่อเนื่องอย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องร้อยเชือกและช่วยเพิ่มเสถียรภาพในการทำงานได้อย่างมาก

คุณค่าหลักของลูกกลิ้งอบแห้งแบบ VAC มาจากหลักการทำงานทางวิทยาศาสตร์และข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพภายใต้สภาวะการทำงานความเร็วสูง ในการผลิตจริง แถวบนของกระบอกอบแห้งไอน้ำทำหน้าที่ให้ความร้อนเพื่อระเหยความชื้นในแผ่นกระดาษ ในขณะที่แถวล่างของลูกกลิ้งอบแห้งแบบ VAC จะดูดซับแผ่นกระดาษบนพื้นผิวลวดอบแห้งอย่างแน่นหนาด้วยแรงดันลบ ซึ่งช่วยชดเชยแรงเหวี่ยงที่เกิดจากการทำงานด้วยความเร็วสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ และแก้ปัญหาที่สำคัญในอุตสาหกรรม เช่น การกระพือ การย่น และการฉีกขาดของขอบกระดาษ ในขณะเดียวกัน กระแสลมในช่องระบายอากาศจะถูกดูดเข้าไปในรูของลูกกลิ้ง ทำให้การระบายอากาศชื้นเร็วขึ้น ทำลายชั้นการกักเก็บอากาศชื้นบนพื้นผิวแผ่นกระดาษ และช่วยเพิ่มอัตราการอบแห้งทางอ้อม ในขั้นตอนการป้อนกระดาษ การออกแบบรูที่หนาแน่นที่ขอบสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับ ปรับปรุงอัตราความสำเร็จในการป้อนกระดาษอย่างมีนัยสำคัญ และลดเวลาในการป้อนกระดาษ กรณีการปรับปรุงเครื่องผลิตกระดาษ PM15 ของ Lee & Man Paper ยืนยันเรื่องนี้ได้อย่างสมบูรณ์ หลังจากปรับเปลี่ยนกระบอกอบแห้งแบบแขวนคู่เดิมให้เป็นกระบอกอบแห้งแบบแขวนเดี่ยว และอัพเกรดเป็นลูกกลิ้งสุญญากาศ ควบคู่ไปกับกล่องกันการฉีกขาดและอุปกรณ์ระบายอากาศแบบช่องที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม อัตราการขาดของแผ่นกระดาษลดลง 60% เวลาหยุดทำงานโดยไม่คาดคิดลดลง 30% และเมื่อผลิตกระดาษลูกฟูกพื้นฐาน 70-90 กรัม/ตร.ม. ที่ความเร็ว 1,000 เมตร/นาที อัตราการขาดของกระดาษเฉลี่ยต่อเดือนลดลงเพียง 10 เท่า และประสิทธิภาพการผลิตเพิ่มขึ้น 3%

เมื่อเปรียบเทียบกับกระบอกอบแห้งไอน้ำแบบดั้งเดิม ลูกกลิ้งอบแห้ง VAC เน้นการทำงานด้านการรักษาเสถียรภาพของแผ่นกระดาษและการอบแห้งเสริม ซึ่งทั้งสองอย่างทำงานร่วมกันและเสริมซึ่งกันและกัน ในแง่ของแหล่งความร้อน ลูกกลิ้งอบแห้ง VAC ไม่มีโครงสร้างทำความร้อนในตัวและอาศัยแรงดันลบในการทำงานทั้งหมด ในขณะที่กระบอกอบแห้งไอน้ำใช้ไอน้ำเป็นแหล่งความร้อนและทำหน้าที่หลักในการถ่ายเทความร้อนและการอบแห้ง ในแง่ของโครงสร้างพื้นผิว ลูกกลิ้งอบแห้ง VAC ใช้การออกแบบแบบมีร่องหรือเจาะรู ในขณะที่กระบอกอบแห้งไอน้ำส่วนใหญ่มีพื้นผิวเรียบชุบโครเมียมหรือเหล็กหล่อ ในแง่ของจุดเน้นด้านฟังก์ชัน ลูกกลิ้งอบแห้ง VAC เน้นการรักษาเสถียรภาพความกว้างของแผ่นกระดาษ การลดความชื้นเสริม และการลดข้อบกพร่องของกระดาษ ในขณะที่กระบอกอบแห้งไอน้ำเน้นการถ่ายเทความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อระเหยความชื้นในแผ่นกระดาษเป็นหลัก ในแง่ของกำลังการอบแห้ง กำลังการอบแห้งของลูกกลิ้งอบแห้ง VAC แต่ละตัวมีจำกัด โดยประมาณ 2-3 ลูกกลิ้ง VAC จะเทียบเท่ากับกระบอกอบแห้งมาตรฐานหนึ่งตัว ดังนั้น ในการใช้งานจริง จำเป็นต้องจับคู่จำนวนลูกกลิ้งสุญญากาศและกระบอกอบไอน้ำให้เหมาะสมกับความเร็วของเครื่องจักรและปริมาณกระดาษอย่างเป็นวิทยาศาสตร์ เพื่อให้เกิดความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุน

ภายใต้บริบทของการพัฒนากลยุทธ์ “คาร์บอนคู่” และการเปลี่ยนแปลงสู่ระบบอัจฉริยะและประหยัดพลังงานของอุตสาหกรรมการผลิตกระดาษ การใช้งานลูกกลิ้งอบแห้งแบบสุญญากาศ (VAC dryer rolls) จำเป็นต้องคำนึงถึงการควบคุมการใช้พลังงานและการเพิ่มประสิทธิภาพการบำรุงรักษาด้วย ลูกกลิ้งอบแห้งแบบสุญญากาศต้องการระบบสุญญากาศและระบบระบายอากาศ และเมื่อเปรียบเทียบกับการอบแห้งแบบดั้งเดิม การใช้พลังงานและค่าบำรุงรักษาจะสูงกว่าเล็กน้อย แต่สามารถประหยัดพลังงานและลดการใช้พลังงานได้ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพทางเทคนิค ตัวอย่างเช่น บริษัท Lee & Man Paper ได้ปรับปรุงกล่องสุญญากาศ SymRun ในระหว่างการเปลี่ยนแปลง ลดภาระของพัดลมจ่ายอากาศลง 30% ในขณะที่ปรับปรุงระดับสุญญากาศให้ดีขึ้น บริษัท Valmet Finland ได้เพิ่มประสิทธิภาพระยะห่างระหว่างลูกกลิ้งสุญญากาศและกระบอกอบแห้งผ่านการสแกนและการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ เพิ่มมุมการห่อกระดาษในเครื่องอบแห้ง ลดจำนวนพัดลมและท่ออากาศ และลดการใช้พลังงานและค่าบำรุงรักษา ในการบำรุงรักษาประจำวัน จำเป็นต้องล้างรูและร่องของลูกกลิ้งสุญญากาศด้วยอากาศอัดเป็นประจำเพื่อป้องกันการอุดตัน ตรวจสอบประสิทธิภาพการปิดผนึกสุญญากาศและอุณหภูมิของแบริ่งในเวลาเดียวกัน และควบคุมระดับสุญญากาศให้อยู่ในข้อกำหนดของกระบวนการ การใช้งานร่วมกับระบบระบายอากาศแบบช่องแคบที่มีประสิทธิภาพและระบบปั๊มความร้อน สามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการอบแห้งโดยรวมและลดการใช้ไอน้ำได้อย่างมาก

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีเครื่องจักรผลิตกระดาษความเร็วสูงและความต้องการผลิตภัณฑ์กระดาษคุณภาพสูงที่เพิ่มขึ้น การพัฒนาเทคโนโลยีของลูกกลิ้งอบแห้งแบบสุญญากาศ (VAC dryer rolls) ก็จะมุ่งไปสู่ความแม่นยำ การประหยัดพลังงาน และความอัจฉริยะ ในอนาคต ด้วยความช่วยเหลือจากเทคโนโลยีล้ำสมัย เช่น การจำลอง CFD และการคำนวณเชิงตัวเลข การออกแบบรูและโครงสร้างห้องสุญญากาศของลูกกลิ้ง VAC สามารถปรับให้เหมาะสมยิ่งขึ้นเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการควบคุมแรงดันลบและระดับการยึดเกาะของแผ่นกระดาษ เมื่อรวมกับการตรวจจับอัจฉริยะและการวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ จะสามารถปรับระดับสุญญากาศแบบไดนามิกเพื่อปรับให้เข้ากับความต้องการในการผลิตกระดาษประเภทต่างๆ และความเร็วของเครื่องจักรที่แตกต่างกัน ในขณะเดียวกัน ด้วยการอัพเกรดวัสดุและการปรับโครงสร้างให้เหมาะสม จะสามารถลดการใช้พลังงานและการสึกหรอของอุปกรณ์ และยืดอายุการใช้งานได้ ในฐานะ “เครื่องมือรักษาเสถียรภาพคุณภาพ” สำหรับระบบอบแห้งกระดาษความเร็วสูง ลูกกลิ้งอบแห้งแบบสุญญากาศไม่เพียงแต่แก้ปัญหาหลายประการของระบบอบแห้งแบบดั้งเดิมภายใต้สภาวะการทำงานความเร็วสูงเท่านั้น แต่ยังช่วยให้ผู้ประกอบการผลิตกระดาษปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต สร้างแรงผลักดันใหม่ให้กับการพัฒนาคุณภาพสูงของอุตสาหกรรมการผลิตกระดาษ