Применение шестеренного насоса MAAG в различных отраслях промышленности

Возникновение производства натуральных и искусственных волокон

Потребность в применении одежды для защиты настолько же стара, как и все человечество. Сначала для этого служили непосредственно шкуры животных, затем человек научился обрабатывать их. Волокна растений применялись для изготовления предметов ежедневного обихода, например корзин и других емкостей. Однако постепенно из волокон стали изготавливать и одежду.

Сегодня спрос на одежду из натуральных волокон настолько высок, что не может быть полностью удовлетворен. По этой причине все большее значение приобретают искусственные волокна. Из-за ограниченности ресурсов искусственные волокна выполняют функцию заменителя хлопка. При этом они не только находят применение в производстве одежды, но и все больше используются для технических нужд.

Использование технического текстиля не ограничено практически никакими рамками и предоставляет множество преимуществ.

Победное шествие искусственных волокон продолжается уже более 400 лет.

• 1665 г. Англичанин Роберт Гук (Robert Hooke) предложил идею искусственного волокна, производимого из вязкой жидкости.
• 1884 г. Это предложение оставалось идеей фикс более 200 лет до тех пор, пока французский граф Шардоне (Chardonnet) не получил искусственное волокно из растворенной целлюлозы.
• 1925 г. Немецкий химик Герман Штаудигер (Hermann Staudiger) заложил основы современного производства искусственных волокон.
• В 1930-е годы под руководством американского химика Карозерса (Carothers) впервые получено полиамидное волокно, пригодное для получения пряжи – основы для производства нейлона. Благодаря этому изобретению появились первые чулки из искусственного шелка.
• В 1933 году разработана технология производства акрилового волокна.

Процесс распространения искусственных волокон (таких как, например, акрил, полиамид, полиэфир, эластан и вискоза) был безудержным и остается таким и сейчас, оказывая влияние на всех нас самым разнообразным образом. Искусственные волокна находят свое применение повсюду — будь то одежда, хобби, спорт, конструирование, технологии, медицина или отделка интерьеров. Ничто не может быть совершеннее самой природы. И как в большинстве других направлений проектирования, разработка и производство искусственных волокон идут путем следования природе.

Первым образцом для подражания стала гусеница тутового шелкопряда, способная выткать нить неподражаемой красоты длиной до 4000 метров! Вторым ориентиром стал паук, производящий однородную нить, отличающуюся непревзойденной прочностью и эластичностью. Для производства искусственных волокон требуются вязкие жидкости, перерабатываемые под воздействием температуры и добавлении растворителей в прядильную массу.

Процесс производства искусственного волокна разделяется на три этапа:

1. полимеризация;
2. поликонденсация;
3. полиприсоединение.

Применение шестеренных насосов MAAG в текстильной и шинной промышленности

Отдел технических разработок при ВНИИСВ (Тверь, Россия), обязался создать для расположенной в г. Самара компании «Нитрон» установку по производству капролактама. ВНИИС занимается исследованиями, а также осуществляет методическую и консультационную деятельность в сфере текстильной промышленности, ориентируясь при этом на производство синтетических и высокопрочных нитей, в том числе из полиамида 6 (PA 6).

Чтобы получить высокопрочный полиамид, используемый в производстве шинного корда, необходимо значительно увеличить вязкость полиамидной крошки (в 3,3-3,5 раза), что возможно в условиях вакуума. Для производства полиамида PA 6 обязательно предварительно необходимо получить поликапролактам. В ходе этого технологического процесса только отдельные молекулы могут реагировать с реактивными атомными группами, расположенными на обоих концах цепи. Если же у соединяющихся молекул имеются отличия, например, если одна молекула содержит спиртовую группу, а другая – кислотную группу, результатом реакции будет сложный эфир. Вода расщепляет молекулы: две различные молекулы соединяются друг с другом, образуя побочный продукт – воду. Этот процесс используют при производстве полиэфира (PES) и полиамида (PA 6.6). 

Для выгрузки продуктов из реактора служит новый вакуумный насос MAAG therminox®-V типоразмера 28/28 в исполнении с подогревом (TX-V 28/28). Этот шестеренный насос производства компании Maag характеризуется специфической геометрией впускного отверстия. Его конструкция позволяет выгружать высоковязкие жидкости, например, форполимеры (до 4 млн мПа с) в условиях вакуума.

Чтобы добиться минимального значения допускаемого кавитационного запаса, насос присоединяется непосредственно к реактору с помощью, расположенного со стороны всасывания. Требуемая для производства поликапролактама модель должна не только быть рассчитана на использование при температуре в пределах 270°C, но и работать в условиях вязкости 2 млн мПа с при допускаемом кавитационном запасе 10 мбар и давлении на входе 0,3 бар.

Поэтому компания Maag Pump Systems использовала в этом специфическом решении валы из специальной стали марки 1.412 и подшипники из никель-серебрянного сплава со специальными пазами, выдерживающие характерные для данного технологического процесса высокие давление и температуру и повышающие в целом износостойкость шестеренных насосов.

Для предупреждения проникновения атмосферного воздуха и его реакции со средой в качестве уплотнения были использованы блокируемые, подпружиненные и дросселирующие уплотнительные прокладки. Еще одно преимущество применения дросселирующих прокладок – предупреждение возможности так называемого заедания подшипников в условиях высокого давления, провоцируемого недостаточным смазыванием.

После получения поликапролактама начинается собственно само производство полиамида. В промышленности при этом используется два метода: полиамид 6 образуется в процессе полимеризации, а полиамид 6.6 – в процессе поликонденсации. При применяемом для производства полиамида методе формования волокна из расплава прядильная масса разогревается, гомогенизируется и плавится в экструдере, после этого она сжимается с помощью шестеренного насоса высокого давления (MAAG thermorex®) и продавливается сквозь фильеры (многоканальный мундштук) прядильным насосом.

Чтобы получить высокопрочный шинный корд, необходимо значительно увеличить вязкость полиамидной крошки (в 3,3-3,5 раза), что возможно в условиях вакуума. Присоединяемый с помощью впускного фланца к реактору вакуумный насос нагнетает среду непосредственно из зоны разрежения, что возможно благодаря специфической геометрии впускного отверстия. Такая конструкция требует минимального значения допускаемого кавитационного запаса

Ролики с постоянной температурой поверхности, расположенные за насосом и вращающиеся с различной скоростью, которые называют также зоной вытяжки, обеспечивают правильную ориентацию отдельных молекул, придавая материалу прочность. Молекулярные цепи выстраиваются параллельно друг другу, причем поперечные силы значительно улучшают прочность материала.

В ходе производства шинного корда полиамид сразу после завершения процесса тканья наматывается мотальными машинами в удобные для обращения бобины. Бобины отправляются затем на скручивание (процесс кручения), где отдельные полиамидные элементарные волокна превращаются в жгуты, что позволяет достичь еще большей прочности и устойчивости.

Типичными изделиями из полиамида 6 и полиамида 6.6, применяемыми для технических нужд, являются:

• высокопрочный шинный корд;
• нити для транспортерных лент;
• рыбацкие сети;
• ремни и канаты:
• ремни и канаты:
• парашюты (PA 6.6).

Шинный корд используется в шинной промышленности в качестве армирующей ткани. Корд позволяет повысить прочность шин и их устойчивость к воздействию острых предметов.

Особенно часто шинный корд из полиамида 6 имеют диагональные шины, что придает им выдающуюся прочность и износостойкость, а также высокую устойчивость к усталости материала. Поэтому они часто находят свое применение в автобусах, грузовых автомобилях, экскаваторах, а также самолетах.

В итоге, можно сказать, что высоко технологичное насосное оборудование компании MAAG с успехом используется во многих важных производствах,в том числе на самых сложных и ответственных этапах.