DE4423714A1 - Gewirk aus edelmetallhaltigen Drähten und Verfahren für seine Herstellung - Google Patents
Gewirk aus edelmetallhaltigen Drähten und Verfahren für seine HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gewirk aus edelmetallhaltigen Drähten mit Maschen, die übereinander
angeordnet Maschenstäbchen und nebeneinander angeordnet Maschenreihen bilden, wobei
die Verbindungen der Maschenfüße benachbarter Maschenreihen Platinenmaschen ergeben
sowie ein Verfahren für die maschinelle Herstellung gasdurchlässiger, gewirkter Netze aus
edelmetallhaltigen Drähten mittels einer Wirkmaschine.
Maschenware aus edelmetallhaltigen Drähten und Verfahren für ihre Herstellung sind seit lan
gem bekannt. Beispielsweise werden für die Katalyse der Ammoniakverbrennung zur Salpeter
säureherstellung Katalysator-Netze eingesetzt, die aus Platin/Rhodium-Drähten mit Dicken zwi
schen 60 µm und 120 µm bestehen. In den entsprechenden Verbrennungsanlagen werden die
Katalysator-Netze beispielsweise quer zur Strömungsrichtung des katalytisch umzusetzenden
Ammoniak-Gases eingesetzt. Da der bei der Katalyse erzielte Umsatz im allgemeinen von der
Größe der mit dem katalytisch wirkenden Material belegten, freien Oberfläche abhängt, zeich
nen sich die Katalysatornetze durch eine möglichst große Oberfläche aus. Gleichzeitig wird
aber verlangt, daß die Gasströmung möglichst wenig behindert wird, daß also der Strömungs
widerstand möglichst klein ist.
Üblicherweise werden diese Katalysator-Netze aus den jeweiligen Edelmetall-Drähten durch
Weben in Bahnen gefertigt und anschließend auf die gewünschten Abmessungen zurechtge
schnitten. Bei einem Gewebe bilden die sich kreuzenden Metall-Drähte jedoch nur eine zweila
gige Maschenstruktur. Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Maschenware einem Gasstrom
einen im Verhältnis zur bereitgestellten Oberfläche relativ großen Widerstand entgegensetzt.
Weiterhin ist das Weben derartiger Katalysatornetze durch das notwendige Aufrüsten der Web
stühle relativ zeitaufwendig und kann auch aufgrund der beschränkten Duktilität der Edelmetall-
Drähte im Vergleich zu Textilfasern nur langsam vor sich gehen.
In der EP-A1 03 64 153 ist ein Katalysatornetz und ein Verfahren beschrieben, das diese Nach
teile vermeiden soll. Bei dem dort vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung von Netzen aus
Edelmetall-Legierungen, insbesondere für die katalytische Ammoniakverbrennung und die
Edelmetall-Rückgewinnung, werden die Edelmetall-Legierungs-Drähte zusammen mit einem
Hilfsfaden aus natürlichen Fasern oder einem Kunststoff auf einer Strickmaschine verstrickt.
Durch die Schlaufenbildung beim Verstricken entsteht eine dreilagige Maschen-Struktur, die im
Vergleich zum Gewebe, bei gleichem Flächengewicht eine größere freie Oberfläche bildet. Bei
diesem Verfahren ist aber ein Verstricken von reinen Edelmetall-Legierungs-Drähten ohne
Hilfsfaden nicht möglich, da die Drähte beim Strickvorgang brechen. Das Mitstricken des Hilfs
fadens hat jedoch den Nachteil, daß dieser vor dem Einsatz der Netze wieder entfernt werden
muß.
Ein ähnliches Verfahren zur Herstellung von gasdurchlässigen Netzen aus Edelmetallen durch
Stricken von Drähten aus Platin- oder Palladium-Legierungen auf Flachstrickmaschinen wird in
der DE-C1 42 06 199 vorgeschlagen. Auch die Anwendbarkeit dieses Verfahrens ist jedoch
durch die Festigkeit und Duktilität der edelmetallhaltigen Drähte begrenzt, so daß es nur zum
Verstricken von Drähten aus bestimmten Platin-Rhodium-, Platin-Palladium-Rhodium-, Palla
dium-Nickel-, Palladium-Kupfer- und Palladium-NickeI-Kupfer-Legierungen mit Durchmessern
zwischen 50 bis 120 µm und Zugfestigkeiten zwischen 900 und 1050 N/mm² geeignet ist.
Allgemein sind mit den bekannten Strickverfahren mittels Flachstrickmaschinen nur relativ grob
maschige und daher eine geringe spezifische Oberfläche, bezogen auf das Volumen der Ma
schenware, aufweisende und mechanisch labile Maschenstrukturen herstellbar. Zwar können
mittels Rundstricken auch feinmaschigere Metallnetze hergestellt werden, deren Bahnbreiten
sind aber, bedingt durch die zur Zeit verfügbaren Rundstrickmaschinen, auf weniger als 3 m
beschränkt.
Ein gattungsgemäßes Gewirk und ein Verfahren zu seiner Herstellung ist in der WO 92/02301
beschrieben. Daraus sind mittels einer Kettenwirkmaschine mit offener Trikot-Bindung ausgebil
dete Katalysator- und Rückgewinnungsnetze aus edelmetallhaltigen Drähten bekannt.
Ahnlich wie beim Stricken erfolgt auch beim Wirken die Drahtverschlingung unter Ausbildung
einer mindestens 3-lagigen Maschenstruktur, mit der im Vergleich zum Weben bei gleichem
Flächengewicht eine größere Oberfläche erzielt werden kann. Mit den bekannten Wirkverfahren
sind jedoch nur verhältnismäßig lockere Netze mit geringer Steifigkeit herstellbar. Insbesondere
zeichnet sich das in offener Trikotbindung ausgebildete Gewirk durch eine verhältnismäßig
geringe Formbeständigkeit und leichte Verschiebbarkeit aus und weist eine relativ geringe spe
zifische Oberfläche, bezogen auf das von dem Gewirk eingenommene Volumen, auf. Zur Ver
stärkung der offenen Trikotbindung werden in der WO 92/02301 relativ aufwendige Kombinati
onsbindungen, die beispielsweise mittels Raschel - oder Jacquard-Wirktechniken herstellbar
sind, vorgeschlagen. Aufgrund der im Vergleich zu textilen Fasern geringen Zug- und Biegefe
stigkeiten sowie Duktilitäten der edelmetallhaltigen Drähte sind jedoch Maschenbindungen, die
sehr hohe Festigkeitsanforderungen an die Drähte stellen nur eingeschränkt bzw. nur mit lang
samer Wirkgeschwindigkeit herstellbar. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die edel
metallhaltigen Drähte daher zusammen mit einem Hilfsfaden aus Kupfer oder oder mit syntheti
schen Fasern verwirkt oder in einer alternativen Verfahrensweise beim Wirken mit Schmiermit
tel überzogen. Dadurch soll der Draht vor möglichen mechanischen Beschädigungen bewahrt
werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein feinmaschiges und eine gute me
chanische Stabilität aufweisendes Gewirk aus edelmetallhaltigen Drähten mit hohen spezifi
schen Oberflächen, sowie ein einfaches Verfahren für seine Herstellung anzugeben.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Gewirkes erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ge
wirk geschlossene Maschen aufweist und mit mindestens 14 Maschen pro Zoll der Maschenrei
he ausgebildet ist und daß mindestens eine der das Gewirk bildenden Maschenbindungen eine
Unterlegung aufweist, bei der jede Platinenmasche mindestens zwei Maschenstäbchen
überspringt.
Als Maschen werden im folgenden ineinanderhängende Fadenschleifen verstanden, die an ih
ren oberen und unteren Umkehrstellen durch andere Fadenschleifen in ihrer Form gehalten
werden. Der Maschenabstand ergibt sich beispielsweise aus der kürzesten Verbindung der
oberen Umkehrstellen der Maschen benachbarter Maschenstäbchen. Als Maschenreihen wer
den die seitlich zueinander benachbarten Maschen bezeichnet, während die sogenannten Ma
schenstäbchen durch die in den benachbarten Maschenreihen übereinander angeordneten Fa
denschleifen gebildet werden. Durch die Legung des Drahtes von einer Fadenschleife zu der
Umkehrstelle einer neu zu bildenden Masche werden benachbarte Maschenreihen miteinander
verbunden. Bei einer Unterlegung des Drahtes derart, daß nicht nur Maschenreihen, sondern
auch Maschenstäbchen miteinander verbunden werden, entsteht ein Gewirk als flächige Struk
tur miteinander verbundener Maschen. Es hat sich gezeigt, daß Gewirk mit ausreichender me
chanischer Stabilität erhalten wird, wenn mindestens eine der das Gewirk bildenden Maschen
bindungen eine Unterlegung aufweist, bei der jede Platinenmasche mindestens zwei Maschen
stäbchen überspringt. Dadurch erhält das Gewirk in Verbindung mit seiner Ausgestaltung mit
geschlossenen Maschen eine hohe Längs- und Querstabilität, die seine spätere Handhabung
bei der Weiterverarbeitung oder beim Einsatz erleichtert. Darüberhinaus wird durch diese Un
terlegung ein dichtes Gewirk mit hoher Flächendichte erhalten. Es hat sich als notwendig erwie
sen, auch bei Kombinationen mehrerer Maschenbindungen in einem Gewirk, beispielsweise um
dessen Eigenschaften, wie Festigkeit, Dehnbarkeit, Elastizität oder Flächengewicht, zu erhö
hen, mindestens bei einer der Maschenbindungen die Unterlegung derart ist, daß jede Platinen
masche mindestens zwei Maschenstäbchen überspringt.
Die Ausbildung des Gewirkes mit geschlossenen Maschen verleiht diesem eine hohe mechani
sche Stabilität, die dessen Herstellung und dessen Handhabung bei der Weiterverarbeitung
und beim konkreten Einsatz erleichtert.
Durch Einstellen der Maschendichte auf mindestens 14 Maschen pro Zoll der Maschenreihe er
hält das Gewirk eine feinmaschige Struktur, die die Erzeugung besonders hoher Flächenge
wichte ermöglicht. In Verbindung mit der durch das Wirken erzeugten, mindestens dreilagigen
Maschenstruktur weist das Gewirk eine besonders hohe spezifische Oberfläche, bezogen auf
das vom Gewirk eingenommene Volumen, auf.
Als besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine feinmaschige Struktur hat sich ein Gewirk erwie
sen, das eine Maschendichte im Bereich zwischen 18 Maschen pro Zoll bis 32 Maschen pro
Zoll der Maschereihe aufweist.
Insbesondere hat sich ein Gewirk bewährt, bei dem bei mindestens einer der das Gewirk bil
denden Maschenbindungen eine Unterlegung aufweist, bei der jede Platinenmasche minde
stens zwei Maschenstäbchen überspringt. Gewirke mit einer derartigen Legung der edelmetall
haltigen Drähte weisen, insbesondere bei kombinierten Maschenbindungen, eine außerge
wöhnlich hohe Quer- und Längsstabilität und besonders hohe Flächengewichte auf.
Vorteilhafterweise besteht das Gewirk aus edelmetallhaltigen Drähten mit Durchmessern zwi
schen 50 µm und 200 µm. Insbesondere bei Gewirken, die überwiegend Platin enthalten, hat
sich der Einsatz von Drähten, mit Durchmessern zwischen 60 µm und 76 µm als günstig erwie
sen, wogegen bei Palladiumhaltigen Drähten auch dickere Drahtdurchmesser eingesetzt
werden.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die oben angegebene Aufgabe erfindungsgemäß dadurch ge
löst, daß daß unter Verwendung einer Kettenwirkmaschine, mit einer Nadelteilung (d) von min
destens 14 Nadeln pro Zoll, Gewirke unter Ausbildung geschlossener Maschen hergestellt wer
den, wobei bei mindestens einer der das Gewirk bildenden Maschenbindungen eine Unterle
gung erfolgt, bei der jede Platinenmasche mindestens zwei Maschenstäbchen überspringt.
Die Ausbildung des Gewirkes mit geschlossenen Maschen verleiht diesem eine hohe mechani
sche Stabilität, die wiederum beim Kettenwirken selbst erforderlich ist, um die hohen Warenab
zugskräfte, wie sie, insbesondere bei der Herstellung breiter Bahnen, zum Arbeiten eines fe
sten und stärkeren Warenbahn erforderlich sind, aufzunehmen. Weiterhin erleichtert die so er
zielbare hohe mechanische Festigkeit und Stabilität des Gewirkes dessen Handhabung bei der
Weiterverarbeitung und beim konkreten Einsatz. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß
die Anforderungen an die Festigkeit und Duktilität der edelmetallhaltigen Drähte beim Herstellen
geschlossener Maschen mittels Kettenwirken von Standard-Ware erfüllt wird, so daß in dieser
Hinsicht keine Einschränkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellt wurden.
Durch Einstellen der Nadelteilung der Kettenwirkmaschine auf mindestens 14 Maschen pro Zoll
wird eine feinmaschige Struktur erzeugt, die die Herstellung von Gewirken mit besonders ho
hen Flächengewichten ermöglicht. In Verbindung mit der durch das Wirken erzeugten, minde
stens dreilagigen Maschenstruktur kann so ein Gewirk mit besonders hoher spezifischer Ober
fläche, bezogen auf das vom Gewirk eingenommene Volumen, erhalten werden.
Es hat sich gezeigt, daß Gewirk mit ausreichender Stabilität erhalten wird, wenn bei mindestens
einer der das Gewirk bildenden Maschenbindungen eine Unterlegung erfolgt, bei der jede Pla
tinenmasche mindestens zwei Maschenstäbchen überspringt. Dadurch erhält das Gewirk in
Verbindung mit seiner Ausgestaltung mit geschlossenen Maschen eine hohe Längs- und Quer
stabilität, die wiederum sowohl das Kettenwirken selbst als auch die spätere Handhabung des
Gewirkes erleichtert. Darüberhinaus wird durch diese Unterlegung ein dichtes Gewirk mit hoher
Flächendichte erhalten. Es hat sich als notwendig erwiesen, auch bei Kombinationen mehrerer
Maschenbindungen in einem Gewirk, beispielsweise um dessen Eigenschaften, wie Festigkeit,
Dehnbarkeit, Elastizität oder Flächengewicht, zu erhöhen, mindestens bei einer der Maschen
bindungen eine Unterlegung bei der jede Platinenmasche mindestens zwei Maschenstäbchen
überspringt, vorzusehen.
Vorteilhafterweise wird beim Kettenwirken an den Drähten eine im wesentlichen gleichmäßige
Spannkraft im Bereich zwischen 50 mN und 300 mN, vorzugsweise zwischen 70 mN und
150 mN angelegt. Diese Spannungskräfte gewährleisten ein sicheres Abschlagen der auf den
Nadelspitzen der Kettenwirkmaschine befindlichen Maschenschleifen, ohne eine übermäßige
Belastung der edelmetallhaltigen Drähte und deren Brechen befürchten zu müssen und sie er
lauben die Ausbildung eines festen, stabilen Gewirkes. Dabei wird zur Herstellung eines mög
lichst dichten Gewirkes der Warenabzug klein gehalten.
Als besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine feinmaschige Struktur bei gleichzeitig möglichst
geringem Kraftaufwand beim Abziehen des Gewirkes von den Nadeln der Kettenwirkmaschine
hat sich ein Verfahren erwiesen, bei dem die Kettenwirkmaschine mit einer Nadelteilung im Be
reich zwischen 18 Maschen pro Zoll bis 32 Maschen pro Zoll eingestellt wird.
Es wird ein Verfahren bevorzugt, bei dem bei mindestens einer der das Gewirk bildenden Ma
schenbindungen eine Unterlegung erfolgt, bei der jede Platinenmasche mindestens zwei
Maschenstäbchen überspringt. Mit einer derartigen Legung der edelmetallhaltigen Drähte sind
insbesondere bei kombinierten Maschenbindungen, Gewirke mit einer außergewöhnlich hoher
Quer- und Längsstabilität und besonders hohen Flächengewichten herstellbar, ohne daß die
Drähte beim Legen übermäßig mechanisch beansprucht werden.
Bewährt haben sich edelmetallhaltige Drähte mit Durchmesser zwischen 50 µm und 200 µm.
Insbesondere zur Herstellung von Maschenware, die überwiegend Platin enthält, hat sich der
Einsatz von Drähten, mit Durchmessern zwischen 60 µm und 76 µm als günstig erwiesen, wo
gegen bei Palladium-haltigen Drähten auch dickere Drahtdurchmesser bevorzugt eingesetzt
werden.
Es wird ein Verfahren bevorzugt, bei dem als Kettenwirkmaschine eine Raschelmaschine ein
gesetzt wird. Dabei bildet das Gewirk mit den der Raschelmaschine als Kettfäden zugeführten
Drähte einen Winkel von etwa 170°, so daß hohe Faden- und Abzugskräfte, die zum Arbeiten
einer festen Warenbahn aus stärkerem Material notwendig sind, eine geringe resultierende
Kraftwirkung auf die Nadeln ausüben. Die Verwendung von Hilfsfäden ist dabei nicht erforder
lich. Es kann aber, je nach Bindungsart und auf die Drähte wirkenden Kräften, nützlich sein, die
Drähte mit einem flüssigen organischen Schmiermittel zu versehen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung den Bewegungsablauf bei der Legung ei
nes Drahtes zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Gewirks.
Die Bezugsziffern 1 sind jeweils den Nadeln einer Wirkmaschine zugeordnet, die um den Ab
stand d (die Nadelteilung der Wirkmaschine entspricht ebenfalls dem Wert d) voneinander ent
fernt sind. Jede der punktiert eingezeichneten Linien repräsentiert ein Maschenstäbchen. Nach
folgende Maschenreihen sind mit A, B, C bezeichnet. Eine von der Maschenreihe A ausgehen
de Fadenschleife 2 aus einem PtRh10-Draht wird derart um die Nadeln 1 der Wirkmaschine ge
legt, daß sie mit einer Unterlegung, bei der jede Platinenmasche 3 drei Maschenstäbchen
überspringt, in die nächstfolgende, noch zu erstellende Maschenreihe B eingreift und sie mit
der Maschenreihe A verbindet. Dieser Vorgang wird dann jeweils ausgehend von der gerade
fertiggestellten Maschenreihe fortgesetzt.
Zur Herstellung eines Katalysator-Netzes für die Katalyse der Ammoniakverbrennung wird
Draht aus Platin-Rhodium-Legierung mit einem Gewichtsanteil von 5% Rhodium und mit einem
Durchmesser von 76 µm mittels einer Raschelmaschine verwirkt. Die Nadelteilung der Raschel
maschine wird hierzu auf 28 Maschen pro Zoll eingestellt. Die Drähte, an denen eine gleichmä
ßige Fadenkraft von ca. 80 mN angelegt wird, werden unter Ausbildung geschlossener Ma
schen mit einer Maschenlänge von 1,3 mm in Form einer Samt-Bindung gelegt.
Die erzeugte Bahnbreite beträgt 3,1 m, wobei das Gewirke ein Flächengewicht von 620 g/m²
aufweist.
Zur Herstellung eines Netzes zur Katalyse bei der Blausäureherstellung wird ein Draht aus
PtRh10 mit einem Durchmesser von 76 µm auf einem Kettenwirkautomat, dessen Nadelteilung
auf eine Maschenzahl von 24 Maschen pro Zoll eingestellt wird, unter Ausbildung geschlosse
ner Maschen verwirkt. Dabei werden die Drähte, an die eine gleichmäßige Spannkraft in Höhe
von ca. 90 mN angelegt ist, in Form einer Satin-Bindung gelegt. Es wird ein Netz mit einer
Bahn breite von ca. 2,2 m mit einem Flächengewicht von ca. 550 g/m² erzeugt.
Claims (10)
1. Gewirk aus edelmetallhaltigen Drähten mit Maschen, die übereinander angeordnet Ma
schenstäbchen und nebeneinander angeordnet Maschenreihen bilden, wobei die Verbin
dungen der Maschenfüße benachbarter Maschenreihen Platinenmaschen ergeben, da
durch gekennzeichnet, daß das Gewirk geschlossene Maschen aufweist und mit minde
stens 14 Maschen pro Zoll der Maschenreihe (A; B; C) ausgebildet ist und daß mindestens
eine der das Gewirk bildenden Maschenbindungen eine Unterlegung aufweist, bei der je
de Platinenmasche (3) mindestens zwei Maschenstäbchen (1) überspringt.
2. Gewirk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Maschendichte im Be
reich von 18 bis 32 Maschen pro Zoll der Maschenreihe (A; B; C) aufweist.
3. Gewirk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einer der
das Gewirk bildenden Maschenbindungen eine Unterlegung aufweist, bei der jede Plati
nenmasche (3) drei Maschenstäbchen (1) überspringt.
4. Gewirk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es edelmetall
haltige Drähte mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 50 µm und 200 µm enthält.
5. Verfahren für die maschinelle Herstellung gasdurchlässiger, gewirkter Netze aus edelme
tallhaltigen Drähten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mittels einer Wirkmaschine, da
durch gekennzeichnet, daß unter Verwendung einer Kettenwirkmaschine, mit einer Na
delteilung (d) von mindestens 14 Nadeln pro Zoll, Gewirke unter Ausbildung geschlosse
ner Maschen hergestellt werden, wobei bei mindestens einer der das Gewirk bildenden
Maschenbindungen eine Unterlegung erfolgt, bei der jede Platinenmasche (3) mindestens
zwei Maschenstäbchen (1) überspringt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte beim Wirken mit ei
ner im wesentlichen gleichmäßigen Fadenkraft im Bereich zwischen 50 mN und 300 mN,
bevorzugt zwischen 70 und 150 mN, gespannt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelteilung der
Kettenwirkmaschine so eingestellt wird, daß Maschenware mit einer Maschendichte im
Bereich von 18 bis 32 Maschen pro Zoll der Maschenreihe erhalten wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei minde
stens einer der das Gewirk bildenden Maschenbindungen eine Unterlegung erfolgt, bei
der jede Platinenmasche (3) drei Maschenstäbchen (1) überspringt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Drähte mit
einem Durchmesser zwischen 50 µm und 200 µm eingesetzt werden.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß als Kettenwirkmaschine eine Raschelmaschine eingesetzt wird.
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