DE2332508A1 - Verfahren zum behandeln von oberflaechen, die bei erhoehten temperaturen mit eine organische appretur aufweisenden textilfaeden in beruehrung kommen - Google Patents

Verfahren zum behandeln von oberflaechen, die bei erhoehten temperaturen mit eine organische appretur aufweisenden textilfaeden in beruehrung kommen

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Description

E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Delaware 19 898, Y.St.A,
Verfahren zum Behandeln von Oberflächen, die bei erhöhten Temperaturen mit eine organische Appretur aufweisenden Textilfaden in Berührung kommen
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Wärmebehandlung von Textilgut. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Verbesserung an Vorrichtungen zum Behandeln von Textilgut, welches mit einer organischen Appretur versehen ist und mit heissen Metallflächen in Berührung kommt.
Es gibt viele Verfahren, bei denen Textilstoffe mit heissen Metallflächen in Berührung gebracht werden. Gewebe werden z.B. üblicherweise wärmefixiert, indem sie in einem Ofen über Walzen geleitet werden. Reifencord wird gewöhnlich imprägniert und im Ofen heiss verstreckt· Kettgarn wird normalerweise mit einer Schlichte überzogen und dann erhitzt, um es zu trocknen. Synthetische Fäden werden im Verlauf ihrer Herstellung oft in Berührung mit heissen Metalloberflächen oder im Ofen verstreckt oder entspannt. Bei den meisten Verfahren tragen die Textilfaden einen organischen Überzug, z.B,
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einen Reifencordklebstoff, eine Schlichte oder eine Garnschmierappretur, und ein solcher Überzug kann durch Abrieb auf die Metallflächen übertragen werden, mit denen das Textilgut in Berührung kommt. Diese organischen Ablagerungen verwandeln sich auf der Metalloberfläche in unlösliche Harze, gleichgültig, ob die Metalloberfläche selbst als Wärmequelle dient, wie im Falle einer Heizplatte oder Heizröhre in einer Verstreckungszone, oder ob es sich bei der Oberfläche um garntragende Walzen handelt, die von äusseren Motoren angetrieben werden und in einem mit umlaufender Heissluft. gespeisten Isolierkasten untergebracht sind. Wenn sich solche Ablagerungen auf der Metalloberfläche ansammeln, führen sie zum Garnbruch. Infolgedessen muss ein Reinigungsprogramm mit entsprechenden Arbeitskosten und Betriebsunterbrechungen festgelegt werden.
Bisher hat man versucht, dieses Problem durch mechanische Methoden zu lösen. Gemäss der USA-Patentschrift 3 068 530 wird Garn in spiralförmigen Windungen um ein erhitztes Rohr geleitet. Dabei wird das Rohr in langsamer ttodrehung gehalten, so dass Ablagerungen, die sich etwa bilden, durch das laufende Garn abgerieben werden. Die USA-Patentschrift 3 483 593 löst das gleiche Problem in ähnlicher Weise durch Hin- und Herführen des Garns über eine Heizplatte.
Obwohl durch diese Massnahmen eine gewisse Verbesserung bei der Verwendung ortsfester Metalloberflächen erzielt worden ist, lassen sieh die Methoden nicht anwenden, wenn das Garn und die Metalloberfläche sich mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen, wie es bei Walzen der Fall ist, die in Heissverstreckungsöfen für Reifencord oder in Heizkästen Verwendung finden, wo das Garn verstreckt, wärmebehandelt oder entspannt wird, wie z.B. in dem Heizkasten 10 der USA-Patentschrift 3 311 691.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung bei einem Verfahren zum Wärmebehandeln laufender Fäden, die mit einer oxydierbare organische Bestandteile enthaltenden Fadenappretur beschichtet sind und bei erhöhten Temperaturen im Bereich von etwa 100° C bis zu ihrer Schmelztemperatur in Gegenwart von Sauerstoff mit einer Oberfläche in Berührung kommen. Erfindungsgemäss verwendet man dabei eine Oberfläche, die durch unregelmässige Warzen mit abgerundeten Oberflächen gekennzeichnet ist und in den Zwischenräumen zwischen den Warzen eine katalytische Menge von feinteiligem Platin und/oder Palladium trägt, so dass alle Appreturbestandteile, die auf die Oberfläche übertragen werden, bei der Fadenbehandlungstemperatur zu flüchtigen Nebenprodukten und unschädlichen, kohlenstoffhaltigen Rückständen oxydiert werden.
Die Oberflächen, die mit dem Katalysator imprägniert werden sollen, müssen rein und fettfrei sein. Eine Lösung eines löslichen Salzes des Katalysators und eines Reduktionsmittels wird auf die wärme Oberfläche (z.B. eine Reckwälze) aufgetragen und die letztere erhitzt, um den Katalysator zu trocknen und zu feinteiligem Platin und/oder Palladium zu reduzieren. Die Beschichtung mit dem Katalysator kann wiederholt werden, bis der Katalysatorüberzug auf der Garnbehandlungs oberfläche etwa 0,32 bis 5,4 g/m2 beträgt.
Die bevorzugte Oberfläche, auf die der Katalysator aufgetragen wird, ist die in der USA-Patentschrift 3 080 134 beschriebene, mit Oxid beschichtete Oberfläche, die eine abriebbeständige Oberfläche von niedrigem Reibungskoeffizienten darstellt und hergestellt wird, indem man eine metallische Garnbehandlungsoberfläche einer Garnbehandlungsvorrichtung durch Flammenbeschichtung mit einem hitzebeständigen keramischen Oxidüberzug versieht. Aus Gründen der mechanischen Festigkeit und der ausreichenden Wärmeübertragung ist es vielfach nötig, dass die Vorrichtung hauptsächlich aus Metall be-
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steht. Der keramische Überzug wird dann mit einem Schleifmittel, wie feinem Schmirgeltuch, leicht poliert, so dass eine warzige Oberfläche mit einer Oberflächenrauhigkeit von 1,78 bis 6,35 μ Standardabweichung entsteht. Diese Rauhigkeit wird in herkömmlicher Weise mit einem griffelartigen Messgerät bestimmt, von dem der Wert direkt in Mikrozoll Standardabweichung (1 Mikrozoll = 25,4 nm) abgelesen wird; die Oberfläche muss frei von scharfen Spitzen sein. Die bevorzugten hitzebeständigen Oxide für diesen Überzug sind Cr2O^ und Al2O^. Der Oxidüberzug ist besonders vorteilhaft in Kombination mit dem Platin- und/oder Palladiumkatalysator, weil diese Oxydationskatalysatoren gewöhnlich auf einem hitzebeständigen Oxid als Träger verwendet werden. Ferner ermöglicht die Rauhigkeit der Oberfläche die Abscheidung des Katalysators in den Zwischenräumen zwischen den Warzen, so dass er nicht durch das laufende Garn abgerieben wird.
Für einige Terwendungszwecke ist eine keramisch beschichtete Oberfläche, auf der der Katalysator abgeschieden wird, nicht erforderlich. Eine warzige Oberfläche von niedrigem Reibungskoeffizienten erhält man z.B. auch bei Verwendung von poliertem Stahl, der mit dem Sandstrahlgebläse bearbeitet und dann verchromt worden ist, so dass etwas Katalysator in den Zwischenräumen zwischen den Warzen zurückgehalten wird, wo er seine katalytische Wirkung ausüben kann, ohne durch das Garn abgerieben zu werden.
Es ist überraschend, dass der Oxydationskatalysator die organischen Rückstände bei Temperaturen unter dem Schmelzpunkt der synthetischen Fasern entfernt. Gewöhnlich werden solche Katalysatoren bei Temperaturen über 400° C, weit oberhalb der Schmelzpunkte aller aus der Schmelze verspinnbarer Fasern, eingesetzt. Ausser Platin und Palladium kann man auch andere Metalle, von denen bekannt ist, dass sie die Zersetzung organischer Stoffe bei massigen Temperaturen katalysieren, einzeln
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oder in Kombination miteinander verwenden. Typische Metalle dieser Art sind Rhodium und Ruthenium. Die Verwendung von Osmium und Iridium ist im allgemeinen unwirtschaftlich.
Zur Herstellung der Behandlungslösung für die Metalloberfläche kann man jedes wasserlösliche Platin- oder Palladiumsalz verwenden. Die Platinsalze sollen frei von Fremdionen sein, die sich bei der reduzierenden Behandlung nicht verflüchtigen, oder die sich nicht nachträglich durch Waschen entfernen lassen. Die Nitrate und Nitrite von Platin und Palladium sind besonders geeignet; die Chlorplatinate und ähnliche Halogenverbindungen können dagegen eine korrosive Wirkung ausüben, die den Metallteilen schadet.
Man kann wasserlösliche Reduktionsmittel, wie Hydrazinhydrat, Hydroxylamin und Aldehyde, wie Formaldehyd, verwenden; es ist aber auch durchaus möglich, auf die Metalloberfläche eine Lösung eines Platinsalzes aufzutragen, sodann zu trocknen und das Salz in einer Wasserstoffatmosphäre zu reduzieren.
Vor dem Aufbringen des Katalysators muss die Metalloberflächerein und frei von öl oder Appreturablagerungen sein. Wenn die Oberfläche frisch mit Aluminiumoxid beschichtet worden ist, kann man den Katalysator direkt aufbringen. Wenn der betreffende Gegenstand aber sohon in einem Garnherstellungsverfahren benutzt worden ist, soll er zuerst gereinigt werden, um zu' gewährleisten, dass kein öl und keine Appretur auf der Oberfläche hinterblieben ist, weil die Behandlungslösung die Oberfläche sonst nicht benetzen würde. Ein sehr gründliches Reinigungsverfahren ist das Abkochen des betreffenden Gegenstandes, z.B. einer Walze, in einer Lösung eines synthetischen Reinigungsmittels und anschliessendes Abspülen und 1/2-stündiges Erhitzen im Ofen auf 450° C. Gewöhnlich ist eine so gründliche Reinigung aber nicht erforderlich, besonders dann nicht, wenn nichts weiter nötig ist als eine Reaktivierung des Katalysators .
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Wenn man es dazu kommen lässt, dass sich auf heissen Spinnausrüstungsteilen, w.ie Reckwalzen, organische Ablagerungen ansammeln, wird dieser Rückstand schliesslich als harzartige Abscheidung sichtbar. Die Abscheidung verschlechtert die Garnqualität in einem unerträglichen Ausmass. Der Ausdruck "Garnqualität11 bezieht sich auf Brüche im laufenden Faden, gebrochene Einzelfäden und Garnumwicklungen, die sich auf den Walzen ansammeln. Es hat sich als notwendig erwiesen, Walzen bei der technischen Verwendung alle 3 1/2 Tage zu reinigen, weil sich sonst die Garnqualität nach etwa 4 Tagen in einem unerträglichen Ausmass verschlechtert. Nach der Reinigung verbessert sich die Garnqualität sofort. Dieses Verfahren ist aber nunmehr bei Anwendung der Erfindung nicht mehr notwendig.
Wenn mit Katalysator beschichtete Walzen 6 Monate oder ein * Jahr ununterbrochen im technischen Einsatz gewesen sind, kann es vorteilhaft sein, sie zu entfernen, nach den oben beschriebenen Verfahren wieder zu reinigen und erforderlichenfalls wieder ait dem Katalysator zu imprägnieren.
Die mit Katalysator beschichteten heissen Metalloberflächen gemäss der Erfindung eignen sich für alle Verfahren, bei denen ein mit organischen Stoffen beschichtetes Textilgut auf erhöhte Temperaturen erhitzt wird. Hierzu gehören, um nur einige Verfahren zu nennen, die WSrmefixierung im Ofen, Verfahren, bei denen ein Gewebe beschichtet und der Oberzug dann gehärtet wird, die Verwendung von Kalanderwalzen sowie das Heissverstrecken von Reifencord im Ofen. Die Erfindung ist auch für die Fadenhersteilung von Wert, wenn eine Hochtemperaturbehandlung erforderlich ist, um eine Vers treckung, Fixierung, Schrumpfung oder Kräuselung herbeizuführen. Insbesondere ist die Erfindung auf das Erspinnen von Fäden aus der Schmelze anwendbar, da bei der Herstellung der Fäden oft eine Wärmebehandlung notwendig ist, zu hohe Temperaturen aber vermieden werden nüssen, weil die Fäden nicht schmelzen dürfen. Zu die-
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ser Gruppe gehören Polyamide, Polyester, wie die Polymethylenterephthalate, und Polyolefine, wie Polypropylen.
Beispiel 1
In diesem Beispiel wird das in der USA-Patentschrift 3 311 691 beschriebene Schmelzspinn- und Yerstreckungsverfahren angewandt. Nach dem Verfahren der genannten Patentschrift wird Polyhexamethylenadipinsäureamid aufgeschmolzen und durch Spinndüsenöffnungen zu einem 210-fädigen Garn versponnen. Die Fäden werden gekühlt und den Förderwalzen 2 und 3 zugeführt, die in der Zeichnung der USA-Patentschrift 3 311 691 dargestellt sind. Bevor die laufenden Fäden mit den Förderwalzen 2 und 3 in Berührung kommen, wird auf sie die in der USA-Patentschrift 3 248 258 beschriebene Schmierappretur aufgetragen. Diese Appretur scheidet sich in Form von öl und anderen nichtflüchtigen organischen Stoffen auf den laufenden Fäden in einer Menge von 1,5 $ (bezogen auf das Garngewi2ht) ab.
Hinter den Förderwalzen 2 und 3 werden die Fäden an dem Bremsstift 4 zum erstenmal verstreckt und dabei von den Zugwalzen 5 und 6 abgezogen. Dann laufen die Fäden in schraubenförmigen Umwicklungen um ein heisses Rohr 7» wo die zweite Yerstreckung stattfindet. Sodann laufen die Fäden in den Heizkasten 10, wo sie 'bei konstanter Länge heim Herumlaufen um die kraftsehltissig getriebenen Walzen 12 und 13 in 15 Umwicklungen wärmebehandelt werden. Die Walzen 12 und 13 haben Durchmesser von 17,145 cm und eine Oberflächenbreite (in axialer Richtung), über die das Garn geführt wird, von 24,765 cm. Die Walzen sind gemäss der USA-Patentschrift 3 080 134 mit Cr2O, beschichtet worden und tragen infolgedessen einen harten, keramischen Überzug, der sich durch Warzen mit abgerundeten Oberflächen und eine Oberflächenrauhigkeit im Bereich von 1,78 bis 6,35 μ Standardabweichung kennzeichnet. Einige der in diesem Beispiel verwendeten Walzen sind nach dem Aufbringen des keramischen Überzuges noch nicht benutzt worden; andere, die sich bereits
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vorher in Benutzung befunden haben, sind nach dem oben beschriebenen Verfahren durch Ofenbehandlung gereinigt worden. Vor dem Versuch werden alle Walzen folgendermassen behandelt:
Eine Behandlungslösung A wird hergestellt, indem man 16,8 g Platindiammindinitrit /Pt(NH^)2(NO2 )2_J bei 70° C in 500 ml verdünnter Ammoniumhydroxidlösung (1 Raumteil 28-prozentige ΝΗ,ΟΗ-Reagenslösung auf 2 Raumteile Wasser) löst. Dabei wird die Platinverbindung in die Tetrammin-Komplexverbindung Pt(NH3)4(NO2)2 tibergeführt.
Eine Behandlungslösung B wird durch Mischen von 22,5 g Hydrazinhydrat H2N-NH2·Η20 mit 450 ml Wasser hergestellt.
Gleiche Raumteile der Lösungen A und B werden gemischt, und 20 ml dieses Gemisches werden bei 70 bis 80° C auf die Garnbehandlungsoberfläche einer jeden Walze aufgetragen. Der Überzug wird sorgfältig auf die ganze Fläche aufgetragen, indem diese von oben bis unten beschichtet wird. Dann werden die Walzen 1 Stunde im Ofen auf 200° C erhitzt. Nach dem Kühlen auf 70 bis 80° C werden weitere 20 ml Katalysatorlösung aufgetragen, worauf man die Walzen wiederum im Ofen erhitzt. Auf diese Weise erhält jede Walze eine Ablagerung von 0,4 g Platin. Die Walzen können für die spätere Verwendung auf lager gelegt werden. Für den vorliegenden Versuch werden sie (als Walzen 12 und 13) in den Heizkasten 10 eingebaut.
Bei diesem Versuch befindet sich der Heizkasten auf einer Temperatur von 210° C. Die Verweilzeit des Garns im Heizkasten beträgt 0,3 see. Man erhält innerhalb eines Zeitraums von 30 Tagen Garn von ausgezeichneter Qualität, ohne dass eine Walze gereinigt zu werden braucht. Dann wird der Versuch unterbrochen, um wieder zu den herkömmlichen Herstellungsverfahren überzugehen.
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Auf herkömmliche Weise von einer benachbarten Spinnstelle (die ohne Katalysator arbeitet) erzeugtes Garn behält seine gute Qualität nur bei, wenn die Walzen des Heizkastens zweimal wöchentlich gereinigt werden.
Beispiel 2
Wenn man den Versuch des Beispiels 1 im grosstechnischen Massstab in einer Spinnmaschine wiederholt und mit frisch mit CrpO, beschichteten Walzen beginnt, erhält man bei Erzeugung eines 210-fädigen Garns mit einem Gesamttiter von 1260 den bei Verwendung eines auf 210° C beheizten Heizkastens für einen Zeitraum von fünf- Monaten ein Garn von guter Qualität im wesentlichen ohne auf Appreturabscheidungen auf den Walzen zurückzuführende Padenbrüche, ohne dass die Walzen zwischendurch gereinigt zu werden brauchen. Im Gegensatz dazu müssen die Walzen bei herkömmlicher Garnherstellung ohne Katalysator zweimal wöchentlich gereinigt werden.
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Claims (10)

E.I. du Pont de Nemours and Company . RD-1851 Patentansprüche
1. Verfahren zum Behandeln von Oberflächen zum Verhindern der Ansammlung von Ablagerungen von organischen oxydierbaren Stoffen, wenn Textilfaden, die eine oxydierbare organische Bestandteile enthaltende Appretur tragen, mit den Oberflächen in Gegenwart von Sauerstoff bei erhöhter Temperatur in Berührung kommen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oberflächen mit einer Lösung eines löslichen Katalysatorsalzes und eines Reduktionsmittels behandelt und sodann durch Erhitzen der Oberflächen den Katalysator trocknet und zu feinen Teilchen reduziert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Oberflächen behandelt, die unregelmässige, abgerundete Warzen aufweisen, wobei der Katalysator sich in den Zwischenräumen zwischen den Warzen abscheidet.
3. Oberfläche für die Berührung mit laufenden Textilfaden bei erhöhten Temperaturen in Gegenwart von Sauerstoff, gekennzeichnet durch unregelmässige, abgerundete Warzen, wobei sich in den Zwischenräumen zwischen den Warzen katalytische Teilchen befinden.
4-. Oberfläche nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytischen Teilchen aus Platin und/oder Palladium bestellen und eine Oberflächendichte von etwa 0,32 bis 5,4 g/m aufweisen, und dass die Temperaturen im Bereich von 100° C bis zum Schmelzpunkt der Textilfaden liegen.
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5. Oberfläche nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine O"ber: flächenrauhigkeit von etwa 1,78 bis 6,35 μ Standardabweichung.
6. Oberfläche nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,, dass sie aus einem keramischen Überzug aus einem hitzebeständigen Oxid besteht. :., ■ . , -
7. Oberfläche nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das hitzebeständige Oxid Aluminiumoxid ist.
8. Oberfläche nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das hitzebeständige Oxid Chromoxid ist.
9. Oberfläche nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie verchromt ist.
10. Garnbehandlungswalze, dadurch gekennzeichnet, dass ihre
Garnkontaktoberfläche unregelmässige, abgerundete Warzen entsprechend einer Oberflächenrauhigkeit von etwa 1,78
bis 6,35 μ Standardabweichung aufweist, und dass sich in den Zwischenräumen zwischen den Warzen katalytische Teilchen aus Platin und/oder Palladium in einer Oberflächendichte von etwa 0,32 bis 5,4 g/m2 befinden.
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DE2332508A 1972-06-26 1973-06-26 Verfahren zum behandeln von oberflaechen, die bei erhoehten temperaturen mit eine organische appretur aufweisenden textilfaeden in beruehrung kommen Pending DE2332508A1 (de)

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