Mit Tradition und Erfahrung aktiv für die Zukunft der Dosiertechnik Zu den eindrucksvollsten Beispielen dafür, wie es dem Menschen gelang, Vorgänge der Natur technisch nachzuvollziehen, zählt ohne Zweifel die Herstellung synthetischer Fäden. Das Vorbild in der Natur ist die Seidenraupe, die den feinen Naturseidenfaden spinnt. Die Erfinder der Kunstfaser haben diesen Prozess zunächst kopiert und später perfektioniert, so dass heute die industrielle Produktion hauchdünner Fäden, z. B. für Textilien, möglich ist.
Die Ursprünge Zu diesem Zweck, der Konstruktion und Produktion von Maschinen für die Herstellung sowie -verarbeitung von Kunstfasern wurde am 27. März 1922 die heutige Oerlikon Barmag als Barmer Maschinenfabrik Aktiengesellschaft gegründet. Wie der Name verrät, erfolgte die Firmengründung in dem damals noch selbständigen, heute zu Wuppertal gehörenden Barmen.
Fertigungshalle in den Gründerjahren
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Aufgabe der Barmag war es ursprünglich, den damaligen deutsch-niederländischen AKU/Glanzstoff-Verbund (später AKZO/ ENKA/ACORDIS) mit Spezialmaschinen für die Viskoseherstellung und -verarbeitung zu beliefern. Aufgrund des schnell wachsenden Geschäftsvolumens und des damit verbundenen Unternehmenswachstums kam es bereits 4 Jahre später zum Umzug an den heutigen Standort in RemscheidLennep. Da eine der wesentlichen Komponenten im industriellen Spinnprozess die Spinnpumpe ist, gehört der Geschäftsbereich Zahnradpumpen seit der Firmengründung vor 88 Jahren zum Produktions- und Verkaufsprogramm der Barmag. Die Spinnpumpe erfüllt die Funktion, die zu verspinnende Flüssigkeit in einer genau definierten Menge gleichmäßig durch eine Düse zu drücken, wodurch der Faden entsteht. Somit kommen ihr genau genommen zwei Aufgaben zu:
Viskose-Spinnpumpe nach 20 Jahren Betriebszeit
bende Fadenstärke der Viskosefaser zu ermöglichen. Aus diesem Grunde waren schon damals, in den Anfängen des Barmag Pumpenbaus, diese Kompetenzen gefragt: Entwicklung von Produkten speziell für die jeweiligen Anforderungen sowie • Sie muss den für das Durchströmen der Präzision bei der Herstellung und in der Flüssigkeit durch die Düse erforderlichen Anwendung - Kompetenzen, die Barmag Druck aufbauen. bis heute zum gefragten Lösungsanbieter • Sie muss die Flüssigkeit in gleichbleiund Lieferanten machen. Was damals im bender Menge pulsationsarm fördern, Rahmen der technischen Möglichkeiten realso dosieren. alisierbar war, erscheint aus heutiger Sicht natürlich recht einfach: so waren die PumSchon vor bald 100 Jahren war es von im- pen zunächst aus Gusseisen hergestellt menser Wichtigkeit, dass die Spinnpumpe worden, die Bearbeitung der Teile erfolgte diese Aufgaben mit hoher Genauigkeit und weitestgehend manuell bzw. auf manuell Zuverlässigkeit erfüllte, um eine gleichbleizu bedienenden Maschinen, und die Kon4
trollmethoden waren ebenfalls noch einfach. Aber all dies sollte sich später grundlegend ändern. Schon bald nach der Firmengründung gewannen die Barmag Spinnpumpen nicht nur bei den AKU/Glanzstoff-Kunstseidenfabriken hohes Ansehen, sondern zunehmend auch bei weiteren inländischen und ausländischen Firmen. So weitete sich die Geschäftstätigkeit des Pumpenbaus sehr schnell aus, ehe Ende der 20-er Jahre die Weltwirtschaftskrise die Produktionszahlen
drastisch reduzieren ließ und 10 Jahre später der Kriegsausbruch und sein Folgen den Betrieb dann gänzlich zum Erliegen brachten. Die Nachkriegszeit war zunächst - für die Barmag wie für ganz Deutschland - geprägt vom Wiederaufbau. Fast die Hälfte des Werkes war zerstört und musste von den ehemaligen Mitarbeitern, die teilweise erst nach und nach wieder zurückkehren konnten, instandgesetzt werden, bevor die Produktion wieder aufgenommen werden konnte. Dann aber wurde die Nachkriegszeit zum Beginn einer neuen Epoche: auf dem Chemiefasergebiet begannen die neuen synthetischen Fasern ihren unaufhaltsamen Vormarsch über die ganze Welt. Von der Kunstseide zur Chemiefaser Da die Herstellung der vollsynthetischen Fasern sich grundlegend von derjenigen der herkömmlichen Chemiefasern auf Zellulosebasis unterscheidet, wurden neue Maschinentechnologien benötigt. So waren die 50-er Jahre für die Barmag geprägt von Neuorientierung
Blick in die Pumpenmontage in den 1930er Jahren
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und verstärkter Entwicklungstätigkeit. Die Umstellung des Maschinenprogramms von Viskose auf Polyamid (später auch auf Polyester, Polyethylen und Polypropylen) ging einher mit der Entwicklung von Spinnpumpen für diese neuen Heißschmelz-Spinnprozesse. Konstruktiv und fertigungstechnisch bedeutete die Dosierung von Polymer-Schmelzen: Verwendung gehärteter Legierungsstähle mit höherer Temperaturbeständigkeit, Wahl einer verstärkten Bauform mit höherer Druckbeständigkeit und eine Steigerung der Fertigungspräzision, um den Genauigkeitsanforderungen bei der Chemiefaserproduktion Rechnung zu tragen.
Stellvertretend für die Vielzahl von Produkten aus Chemiefasern sei hier die Nylon-Strumpfhose genannt. Sie steht wie kein anderes Produkt als Symbol für die Zeit des Wirtschaftswunders und bringt somit auch der Barmag einen wirtschaftlichen Aufschwung und die Epoche der aktiven Erschließung neuer, weltweiter Absatzmärkte.
Heißschmelz-Spinnpumpe in Rechteck-Bauweise
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Der Pumpenbau der Barmag erlebt in dieser Zeit seine zweite Boom-Phase. So sind Mitte der 60-er Jahre bereits ca. 130 Mitarbeiter beschäftigt und bedingt durch die ständige Kapazitätserweiterung stellt sich
nächst auf die Chemiefaserspinnpumpen übertragen. Später jedoch wurden aus Rationalisierungsgründen die Förderebenen in einer Pumpe mehrfach gestapelt, so dass für bis zu vier Fäden nur noch eine Pumpe benötigt wurde. Dieses Prinzip der Vereinfachung hat Barmag dann Anfang der 80-er Jahre konsequent weiter entwickelt mit der Einführung der Planetenradspinnpumpe, die zunächst mit drei oder vier Austritten und heute sogar mit bis zu 16 Austritten gebaut wird. Ein Ende dieser Entwicklung ist noch gar nicht abzusehen.
Heißschmelz-Spinnpumpe in Planetenrad-Bauweise
schon bald akuter Platzmangel ein. Dies führt 1970 zum Umzug in einen Neubau mit gleichzeitiger Implementierung eines modernen, maßgeschneiderten Logistiksystems, das sogar noch heute bei Besuchern starke Beachtung findet, weil es den Materialfluss erheblich vereinfacht und die Fertigungssteuerung optimal unterstützt. Die ursprüngliche Bauweise der Viskosespinnpumpen - pro Pumpe zwei korrespondierende Zahnräder, in deren Zahnlücken das Fördermedium vom Pumpeneintritt zum Pumpenaustritt transportiert und im Austrittsbereich durch den Zahneingriff der beiden Zahnräder verdrängt wird, so dass ein Förderstrom und somit ein Faden entsteht - wurde zu-
Die Entwicklung der synthetischen Fasern im Heißspinnprozess bedeutete gleichzeitig die Geburt einer neuen Pumpengattung: der Präparationspumpe. Sie hat die Aufgabe, den frisch gesponnenen Faden kurz vor dem Aufspulen über eine Düse mit Präparationsflüssigkeit zu benetzen, um ihn zu konservieren und ihm - je nach späterer Anwendung oder Weiterverarbeitung - weitere Eigenschaften zu verleihen. Die minimal kleinen Durchsatzmengen an Fördermedium stellen bei der Fabrikation der Pumpe nochmals eine besondere Herausforderung an Genauigkeit und Sorgfalt dar. Mit Zahnrädern, die nicht mehr als 1 Gramm wiegen, erscheint die Pumpe fast so filigran wie ein Uhrwerk und die Arbeit des Monteurs wie die des Uhrmachers. Auch die Präparationspumpe wurde schon bald - analog zur Entwicklung der Spinnmaschinen und der Anzahl von Fadenspu7
(sog. Polymere) herstellen kann. Die entscheidende Eigenschaft von Polymeren ist es, unendlich lange Strukturen bilden zu können, also auch Fäden.
Profin-Präparationspumpe
len pro Spinnstelle - gestapelt gebaut und ist heute mit bis zu 40 Austritten konzipiert. Das bedeutet, dass in einer einzigen Pumpe 50 Zahnräder verbaut sind. Doch ebenso wie bei der Spinnpumpe wird hier die Entwicklung noch weiter gehen. Vor der Verarbeitung kommt die Herstellung der Schmelze Der Verbreitung der synthetischen Fasern in den 50-er Jahren ging bereits in den 20-er/30-er Jahren die Entdeckung voraus, dass man aus niedrigmolekularen Stoffen (sog. Monomeren) in chemischen Reaktionen unter Vakuum Makromoleküle 8
Die entsprechenden Herstellungsverfahren - Polymerisation bzw. Polykondensation - mussten aufgrund der rasant steigenden Nachfrage nach Polymeren rasch industrialisiert werden. Da die Schmelze nach ihrer Fertigstellung aus dem Vakuum herausgesaugt werden muss, entwickelte und baute die Barmag recht bald großvolumige Vakuum-Austragpumpen. Zunächst gab es nur den zweistufigen Prozess (1. Polymerherstellung in Granulatform 2. Weiterverarbeitung des aufzuschmelzenden Granulats in Extruderspinnereien), der aber in den 80-er Jahren durch die einstufige Direktspinnerei (d. h. direkte Anbindung der Spinnerei an die Polykondensation) ergänzt wurde. Da hier die ausgetragene Schmelze mit hohem Druck zu den Spinnstellen gefördert werden muss, ergänzte die Barmag ihr Programm um großvolumige Druckerhöhungspumpen. Auch wenn bei den großvolumigen Polymerpumpen kein direkter Einfluss auf die spätere Konstanz und Genauigkeit der Fadenstärke besteht, so ist trotzdem auch hier höchste Fertigungspräzision in sehr engen Toleranzen erforderlich, um den Pumpen einen guten volumetrischen Wirkungsgrad zu geben und somit die
Montage von Vakuum-Austragpumpen in den 1970er Jahren
Wirtschaftlichkeit der Anlage sicherzustellen. Hier tritt das andere Extrem im Barmag-Pumpenbau auf: während das kleinste Zahnrad nicht mehr als 1 Gramm wiegt, bringt es das Rad der größten Austragpumpe auf immerhin 330 Kilogramm. Auf dem Gebiet der großvolumigen Polymerpumpen ist die Barmag inzwischen eine Kooperation mit dem schweizerischen Mitanbieter Maag Pump Systems eingegangen, um Kostenvorteile aufgrund ge-
meinsamer Vermarktung nutzen und an den Markt weitergeben zu können. Somit ist die Barmag bis heute der weltweit einzige Anbieter, der sämtliche Zahnradpumpen, die in einer modernen Direktspinnerei benötigt werden (Austrag-, Druckerhöhungs-, Spinn- und Präparationspumpe), im Verkaufsprogramm hat. Im Herrschaftsbereich des µ Natürlich geht diese Produktentwicklung im Pumpenbau der Barmag stets einher 9
mit einer Ausstattung des Maschinenparks auf allerhöchstem Niveau. Modernste, CNC-gesteuerte Bearbeitungszentren bedient von hochqualifiziertem Fachpersonal - ermöglichen es, sämtliche Pumpenteile mit Toleranzen im µ-Bereich (1 µ = 1/1000 mm) reproduzierbar herzustellen. Nur so ist es möglich, bei den anspruchsvollen Pumpenkonstruktionen, bei denen alle Einzelteile fast unendlich viele Bezugsmaße besitzen, eine mechanisch einwandfreie Funktion sicherzustellen. Außerdem ist die hochgenaue Fertigung selbstverständlich Voraussetzung für eine präzise Dosierung des Fördermediums durch die Pumpe. Um diese extremen Qualitätsanforderungen überhaupt erfüllen zu können, werden die
Extrusionspumpen
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entscheidenden Arbeitsgänge (Schleifen, Läppen, Montieren und Prüfen) bei Barmag in vollklimatisierten Räumen - im Herrschaftsbereich des µ - durchgeführt, damit unter stets gleichen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen selbst kleinste Messungenauigkeiten definitiv ausgeschlossen werden können. Ebenso werden die abschließenden Prüfungen auf Fördergenauigkeit dort vorgenommen, damit unter stets gleichen Bedingungen die Prüfergebnisse belastbar und vergleichbar sind. Von der Chemiefaser zur Folie Im Zuge der stetigen Ausdehnung der Barmag-Aktivitäten im Sinne einer Diversifizierung wurden Ende der 50-er Jahre auch Extrusionsanlagen in das Verkaufspro-
gramm aufgenommen. Diese Kunststoffmaschinen zur Herstellung von Flach- und Blasfolien benötigen teilweise auch Zahnradpumpen, um die Schmelze gleichmäßig durch die Foliendüse zu drücken. Da die Schichtdicke der Folien nur wenige µ beträgt, ist hier ebenfalls äußerste Dosiergenauigkeit bei verlässlicher Druckstabilität, minimaler Pulsation sowie mit hohen volumetrischen Wirkungsgrad gefragt. So ergab sich wiederum ein weiteres Geschäftsfeld für den Pumpenbau, der seitdem mit ständigen Weiterentwicklungen den Stand der Technik auch auf diesem Gebiet mitbestimmt. Obwohl die Barmag den Kunststoffmaschinenbau inzwischen veräußert hat, ist sie mit ihren Extrusionspumpen weltweit bei unzähligen Folienproduzenten vertreten, die deren Zuverlässigkeit und Langlebigkeit schätzen - und darüber hinaus bei allen anderen Extrusionsanwendungen, die zur Stabilisierung des Prozesses eine Pumpe einsetzen.
Lackdosierpumpe
Weitere Diversifizierung
pumpen die gemeinsame Aufgabe, das Medium gleichmäßig gegen Druck zu dosieren. Daher lag es nahe, nach weiteren Einsatzmöglichkeiten zu suchen, die zwar außerhalb der textilen Anwendungen liegen, die aber die gleichen Anforderungen an eine Zahnradpumpe stellen.
Unabhängig davon, welches Fördermedium eine Pumpe in den klassischen Anwendungen zu dosieren hat - ob Viskose, Schmelze oder Präparation - und unabhängig davon, um welche Menge es sich dabei handelt - ob geringe Mengen für textile Titer, größere Mengen für technische Titer, Teppichgarn, Reifengarn und Stapelfaser oder sogar große Mengen für extrudierte Rohre - , haben alle Zahnrad-
So wurden bereits Anfang der 80-er Jahre einfache Spinnpumpen, deren Bauart ursprünglich in Viskose-Spinnereien eingesetzt war, für die Dosierung von Grundierungen und Lacken für Automobilkarosserien verwendet. Die Idee lag nahe, denn bei der Kfz-Lackierung ist absolute Präzision ebenso zwingend notwendig wie bei der Chemiefaser. Aus dieser anfänglichen „Zweckentfremdung“ hat sich mit großem 11
Erfolg eine eigene Baureihe etabliert, die stetig in enger Zusammenarbeit mit den Kunden praxisnah und nachfrageorientiert weiterentwickelt wird, so dass heute Barmag-Lackdosierpumpen in Automobilfabriken weltweit ihren Dienst tun. Außerdem werden sie natürlich auch in anderen Lackieranwendungen (Hausgeräte-, Bau-, Elektroindustrie etc.) verwendet. Auch in Zukunft wird Barmag immer neue Verbesserungen anbieten, die Bedürfnisse des Marktes erkennen und umsetzen und somit die Standards in diesem Sektor festschreiben. Ein weiteres, an Bedeutung ständig zunehmendes Geschäftsfeld ist die Polyurethan-
Dosierpumpe für Polyurethan oder chemische Anwendungen
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Verschäumung. Polyurethane sind synthetische Polymere, die durch Reaktion von zwei oder mehr Komponenten entstehen. Im Niederdruck- oder Hochdruckverfahren werden diese Komponenten in einem genau definierten Verhältnis vermischt. Um über dieses Mischungsverhältnis die gewünschten Gebrauchseigenschaften des Endproduktes zu erzielen, ist der Einsatz von Dosierpumpen erforderlich. Die Anwendungsmöglichkeiten von Polyurethan sind vielfältig: Matratzen, Schuhsohlen, Dichtungen, Kfz-Bauteile, Fußböden, Lacke, Klebstoffe, Vergußmassen, Bauschaum, Textilbeschichtung etc. Da die Produkteigenschaften (Dichte, Festigkeit, Elastizität) über die Rezeptur beeinflussbar sind, ergeben sich immer wieder neue Einsatzgebiete. Im Umkehrschluß stellt dies aber auch immer wieder neue Herausforderungen an die Pumpen bzw. ihre Entwickler, denn ständig wechselnde Anforderungen hinsichtlich chemischer und Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Dichtigkeit, Druckbelastbarkeit oder Druckaufbauvermögen u. ä. erfordern immer wieder neue Lösungen im Sinne des technischen Fortschritts. Aufgrund ihrer universellen Einsetzbarkeit finden die Dosierpumpen von Barmag auch in der chemischen Industrie immer mehr Gebrauch. Insbesondere ihr hoher Grad an Dosierqualität macht sie interessant, denn hoch genaues Dosieren von
Flüssigkeiten ist in vielen verfahrenstechnischen Prozessen eine Grundvoraussetzung, um geforderte Produktqualitäten und eine wirtschaftliche Prozessführung sicherzustellen. Speziell zum Dosieren von geringen Mengen werden heute zunehmend Zahnradpumpen eingesetzt, da die Dosierung im Vergleich zu anderen Systemen pulsationsarm ist und weil mit einem geringen technischen Aufwand eine hohe Dosiergenauigkeit erzielt werden kann. Diese Dosierqualität äußert sich in mehrerlei Hinsicht:
Einspeise-System Inject AC
• hohe Fördergleichmäßigkeit mehrerer Pumpen untereinander • relative Differenzdruckunabhängigkeit einer Pumpe • Reproduzierbarkeit einer Pumpe Ein anderes, nicht-textiles Anwendungsfeld sind faserverstärkte Verbundwerkstoffe, die aufgrund ihrer Gebrauchsvorteile (Gewicht, Festigkeit und Beständigkeit) in immer mehr Industrien eingesetzt werden und somit ein hohes Wachstumspotential für die Zukunft haben: Schiffs-, Flugzeug- und Fahrzeugbau, Windkraftanlagen, chemischer Anlagenbau. Hier kommen Zahnradpumpen sowohl bei der Herstellung des Grundmaterials Kohlefaser als auch beim Vergießen einer Kunstharzmatrix auf das Fasergewebe zum Einsatz. Eine Entwicklung, die in der Chemiefaserindustrie ihren Anfang nahm, heute aber auch in anderen Anwendungen eingesetzt wird, sind die Barmag-Aggregate zum Mischen und Dosieren: Das Einspeisesystem Inject AC, mit dem selbst dünnflüssige Medien (z. B. Additive oder Flüssigfarben) gegen hohen Druck 13
100 %-ig genau, also ohne Wirkungsgradverluste dosiert werden können und der dynamische Mischer Flumix AC, der die eingespeiste Flüssigkeit effektiv mit der Schmelze vermischt. Was ursprünglich erdacht wurde, um spinngefärbte Garne mit maximaler Flexibilität herzustellen, wird heute in ähnlicher Weise in artfremden Prozessen genauso erfolgreich eingesetzt. Aktiv für die Zukunft in der Dosiertechnik Die Liste der bisherigen Verwendungsmöglichkeiten von Barmag-Dosierpumpen ließe sich beliebig fortführen. Sie wird auch in Zukunft kontinuierlich länger werden, da die Barmag weiterhin mit neuen Werkstoffen, alternativen Oberflächenqualitäten und individuellen Konstruktionsideen ihren Grundsatz der konsequenten Entwicklung für den wandelnden Bedarf der Märkte verfolgen wird. Die permanenten Aktivitäten im Versuchsbereich sorgen dafür, dass Innovationen vor ihrer Markteinführung ausreichend auf Eignung und Verlässlichkeit geprüft sind und somit den Anwendern auch den gewünschten Zusatznutzen bringen. Ständige Investitionen im Produktionsbereich sowie auf dem Gebiet der Mitarbeiterfortbildung stellen darüber hinaus sicher, dass Barmag fertigungstechnologisch immer auf der Höhe der Zeit bleibt und auch in Zukunft höchste, reproduzierbare Präzision liefert. 14
Die Kompetenz in Sachen Spinnerei-Technik im eigenen Hause, die der BarmagPumpenbau als einziger Pumpenlieferant weltweit besitzt, wird auch weiterhin dafür sorgen, dass die Pumpen in Kenntnis der sich ändernden Prozessanforderungen immer einen technologischen Vorsprung haben werden. Offenheit gegenüber innovativen Verfahrenstechnologien und das ständige Bestreben, den Anwendern ein kompetenter Partner bei der Suche nach Lösungen für neue Dosier-Herausforderungen zu bleiben, werden dazu beitragen, dass es auch über das Jahr 2010 hinaus für Qualität, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit bei Zahnradpumpen einen Namen gibt: Oerlikon Barmag.
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Oerlikon Barmag Zweigniederlassung der Oerlikon Textile GmbH & Co. KG Leverkuser StraĂ&#x;e 65 Postfach 11 02 40 D-42862 Remscheid Tel.: (49) 21 91/67-0 Fax: (49) 21 91/67-1794 Internet: www.pumpen.barmag.de e-mail: pumpsales@barmag.de