DE3922599C2 - Nähgarn sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Nähgarnes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nähgarn nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Nähgarns nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Es ist seit langem bekannt, Nähgarne durch ein Sekundärspinnverfahren aus Fasern und/oder Filamenten, durch ein Verzwirnen von Fasergarnen und/oder Multifilamentgarnen oder durch ein Verwirbeln von Fasergarnen und/oder Multifilamentgarnen herzustellen.

So beschreibt beispielsweise die DE 37 20 237 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Nähgarnes, bei dem das Nähgarn ein multifiles Kernmaterial und ein multifiles Mantel­ material umfaßt, wobei zur Herstellung des Nähgarns das Kernmaterial mit dem Mantelmaterial unter Einfluß eines Fluidstromes miteinander verwirbelt wird.

Bei den zuvor beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Nähgarnes werden in der Regel Fasern oder Filamente eingesetzt, die einen runden Querschnitt besitzen. Gleiches gilt hierbei für die Herstellung von Nähgarnen verwendeten Garne, wobei diese Garne aus Fasern bzw. Filamenten mit einem runden Querschnitt aufgebaut sind.

Um die Eigenschaften eines textilen Substrates zu verändern, ist es bekannt, das textile Substrat einer Niedertemperatur-Plasma­ behandlung oder einer Corona-Behandlung zu unterziehen. So be­ schreiben beispielsweise die DE 33 00 095 A1, die DE 32 48 730 A1, die DE 33 12 307 A1 und die DE 32 48 590 A1 Niedertempera­ tur-Plasmabehandlungen von Warenbahnen, während die US 3,677,799 A1, die US 3,823,489 und die US 3,745,104 auf die Niedertempera­ tur-Plasmabehandlung von Garnen und/oder Fasern gerichtet sind. Darüber hinaus ist aus der US 3,817,701 A1 noch ein Verfahren zur Corona-Behandlung bekannt, wobei dieses bekannte Verfahren an natürlichen und/oder synthetischen Fasern vorzugsweise vor dem Verspinnen angewandt wird.

Bei all den zuvor aufgezeigten bekannten Verfahren erfolgt die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. die Corona-Behandlung der Warenbahnen bzw. der natürlichen und/oder synthetischen Fasern stets in einlagiger Form, was zur Folge hat, daß dementsprechend die hierfür verwendeten Vorrichtungen relativ komplex ausgebil­ det sind.

Darüber hinaus ist es bekannt, profilierte Fasern oder Filamente bzw. Garne, die aus profilierten Fasern oder profilierten Filamenten bestehen, für die Herstellung von Nähgarn einzusetzen. Hierbei wird diese Profilierung, die sich beispielsweise in einem mehreckigen, T-förmigen oder Y-förmigen Querschnitt ausdrückt, durch Auswahl einer entsprechenden Düse beim Primärspinnen erzeugt, wobei sich eine derartige Makrostruktur ausschließlich in Längsrichtung der Fasern bzw. des Filamentes und des hieraus erstellten Garnes erstreckt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nähgarn der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, das besonders gute Näheigen­ schaften besitzt.

Diese Aufgabe wird durch ein Nähgarn mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit ein Nähgarn beansprucht, das auf seiner Ober­ fläche mit einer Strukturierung versehen ist. Hierbei besteht das Nähgarn aus miteinander versponnenen, verzwirnten und/oder verwirbelten Fasern, Filamenten und/oder Garnen, wobei die Strukturierung als Mikrostrukturie­ rung ausgebildet ist und punktuelle, linienförmige und/oder flächige Vertiefungen und/oder punktuelle, linienförmige und/oder flächige Erhöhungen umfaßt. Die Mikrostrukturierung erstreckt sich bei dem erfindungsgemäßen Nähgarn über die gesamte Oberfläche der das Nähgarn bildenden Fasern, Filamente und/oder Garne, so daß über den Querschnitt des fertigen Nähgarnes gesehen alle darin verarbeiteten Fasern, Filamente und/oder Garne auf ihren Oberflächen die zuvor genannte Mikrostrukturierung bzw. Aufrauhung besitzen. Dies trifft selbst dann zu, wenn das erfindungs­ gemäße Nähgarn, beispielsweise durch anschließendes Verzwirnen, einen sehr kompakten Aufbau, d. h. einen sehr hohen Fadenschluß, aufweist.

Bezüglich der Abmessungen der Vertiefungen bzw. Erhöhungen bei dem erfindungsgemäßen Nähgarn ist festzuhalten, daß die Vertiefungen eine Tiefe bzw. die Erhöhungen eine Höhe zwischen 0,01 µm und 0,3 µm, vorzugs­ weise zwischen 0,18 µm und 0,25 µm, aufweisen. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß das erfindungsgemäße Nähgarn die zuvor beschriebene Mikrostrukturierung bzw. Aufrauhung nur in einer relativ dünnen Oberflächenschicht besitzt, so daß durch diese Vertiefungen bzw. Erhöhungen die Festigkeit der Faser, des Filamentes bzw. des Garnes nicht beeinträchtigt wird.

Die Breite der punktuellen, linienförmigen oder flächigen Vertiefungen bzw. punktuellen, linienförmigen oder flächigen Erhöhungen variiert bei dem erfindungsgemäßen Nähgarn zwischen 0,1 µm und 4 µm, vorzugsweise zwischen 0,1 µm und 2 µm.

Die axialen und radialen Abstände von benachbarten punktuellen, linien­ förmigen oder flächigen Vertiefungen bzw. von benachbarten punktuellen, linienförmigen oder flächigen Erhöhungen betragen 0,01 µm und 2 µm, vorzugsweise 1,2 µm und 2 µm.

Zuvor sind bei den Höhen, Tiefen, Breiten und Abständen der Vertiefungen bzw. Erhöhungen konkrete Werte angegeben. Hierbei ist es selbst­ verständlich, daß innerhalb dieser Werte nach Form einer Gaußschen Verteilung nur etwa 60 bis etwa 80% der Vertiefungen bzw. Erhöhungen liegen, während die entsprechenden Werte der übrigen 40% bis 20% der Vertiefungen bzw. Erhöhungen unterhalb oder oberhalb der bevorzugten Werte liegen.

Das erfindungsgemäße Nähgarn weist eine Reihe von Vorteilen auf. So konnte beispielsweise bei Nähversuchen festgestellt werden, daß sich das erfindungsgemäße Nähgarn im Vergleich zu einem sonst identischen Nähgarn, d. h. einem Nähgarn, dessen Oberfläche nicht in der vorstehend genannten Weise mikrostrukturiert bzw. aufgerauht ist, wesentlich besser verhält, d. h. insbesondere bei industriellen Nähversuchen wesentlich weniger Faden­ brüche zeigte, wie dies nachfolgend noch bei den Ausführungsbeispielen beschrieben ist.

Eine derartige Verbesserung der Näheigenschaften ist erstaunlich, zumal man insbesondere bei Nähgarnen bestrebt ist, die Oberfläche der Nähgarne möglichst glatt, beispielsweise durch Auftragen einer Präparation, zu gestalten, um so die beim Nähen auftretende Reibung zwischen dem Garn und den fadenführenden Maschinenteilen (z. B. Fadenbremse, Spannungsregler, Nadel) zu verringern.

Als Ursache für das zuvor beschriebene verbesserte Nähverhalten des erfindungsgemäßen Nähgarnes wird angenommen, daß bedingt durch die Mikro­ strukturierung bzw. Aufrauhung der Oberflächen der das Nähgarn bildenden Fasern, Filamente und/oder Garne der Fadenschluß des Nähgarnes verbessert wird, so daß bei dem erfindungsgemäßen Nähgarn Aufschiebungen von einzelnen Fasern oder Filamenten, die als Vorstufe eines Fadenbruches anzusehen sind, nicht auftreten können. Diese Vermutung wird dadurch gestützt, daß das erfindungsgemäße Nähgarn im nicht avivierten Zustand im Vergleich zu einem entsprechenden konventionellen Nähgarn, das die Mikrostrukturierung nicht aufweist, unter Konfektionsbedingungen verarbeitet werden kann, was bei dem nicht avivierten, konventionellen Nähgarn nicht der Fall ist. Darüber hinaus scheint das erfindungsgemäße Nähgarn die hierauf applizierte Avivage im Vergleich zu einem entsprechenden konventionellen Nähgarn wesentlich besser und gleichmäßiger aufzunehmen, was als weitere Ursache für das verbesserte Nähverhalten des erfindungsgemäßen Nähgarnes anzusehen ist.

Vorzugsweise besteht bei dem erfindungsgemäßen Nähgarn die Mikrostruktu­ rierung aus kreisähnlichen und/oder kreisförmigen Vertiefungen und/oder Erhöhungen, wobei unter dem Begriff kreisähnlich auch eckige Formen verstanden werden sollen, die in ihrer Gestalt sich einem Kreis annähern.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, durch das die zuvor beschriebenen Nähgarne besonders reproduzierbar hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit dem kennzeich­ nenden Merkmal des Patentanspruchs 6 gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren beansprucht, bei dem man zur Her­ stellung des Nähgarnes die Fasern, Filamente und/oder Garne miteinander verspinnt, verzwirnt und/oder verwirbelt und anschließend das so hergestellte Nähgarn ggf. färbt, trocknet, fixiert, aviviert und/oder umspult. Hierbei unterwirft man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor dem Verspinnen, Verzwirnen und/oder Verwirbeln die Fasern, Filamente und/oder Garne, die als Ausgangsmaterial zur Herstellung des Nähgarnes eingesetzt werden, einer Niedertemperatur-Plasmabehandlung oder einer Corona-Behand­ lung in Anwesenheit eines reaktionsfähigen Gases.

Die Niedertemperatur-Plasmabehandlung wird bei dem erfindungsge­ mäßen Verfahren bei einem Druck zwischen 5 Pa und 500 Pa und bei einer Frequenz zwischen 1 und 81,36 MHz oder von 2,45 GHz und die Corona-Behandlung bei Normaldruck jeweils während einer ge­ samten Behandlungszeit von 2 bis 30 Minuten durchgeführt. Aus den Fasern, Filamenten und/oder Garnen wird ein Haufwerk herge­ stellt, wobei das Haufwerk während der Niedertemperatur-Plasma­ behandlung oder Corona-Behandlung mit dem reaktionsfähigen Gas, das unter Einfluß der Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Co­ rona-Behandlung Ionen, hochreaktive Moleküle und/oder Radikale bildet sowie ggf. Elektronen emittiert, durchströmt wird. Der bei der Corona-Behandlung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anzuwendende Druck variiert zwischen 86,659×10³ Pa und 133,32×10³ Pa. Mit anderen Worten werden somit bei dem erfindungs­ gemäßen Verfahren zunächst die Ausgangsmaterialien der Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung unter den vorstehend genannten Bedingungen unterworfen und danach die eingangs beschriebenen, bekannten Maßnahmen aus den so behandelten Ausgangsmaterialien das Nähgarn hergestellt.

Überraschenderweise konnte bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellt werden, daß die durch die Niedertemperatur-Plasma­ behandlung bzw. Corona-Behandlung erzeugte Aufrauhung bzw. Mikrostruktu­ rierung der Oberfläche der so behandelten Ausgangsmaterialien, d. h. der Fasern, Filamente und/oder Garne, bei den sich hieran anschließenden Spinn- Zwirn- und/oder Verwirbelungsverfahren nicht beseitigt wurden, obwohl sich diese Mikrostrukturierungen bzw. Aufrauhungen der Oberfläche nur über eine relativ geringe Schichtdicke der Oberfläche der behandelten Materialien erstrecken, wie dies vorstehend für das erfindungsgemäße Nähgarn beschrieben ist. Dies ist insofern insbesondere aus dem Grund erstaunlich, da es bei Kunststoffteilen bekannt ist, daß durch eine weitere Verarbeitung der Kunststoffteile die auf eine relativ geringe Schichtdicke begrenzte Mikrostrukturierung eliminiert wird. Dies trifft jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht für die Oberfläche der Fasern, Filamente bzw. Garne zu.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. So läßt es sich beispielsweise besonders einfach durchführen, da hierfür kein spezielles Ausgangsmaterial erforderlich ist. Vielmehr wird als Ausgangs­ material das Ausgangsmaterial verwendet, das ohnehin zur Herstellung eines konventionellen Nähgarnes eingesetzt wird, wobei dieses Ausgangsmaterial, wie vorstehend bereits mehrfach beschrieben, vor dem Verspinnen, Verzwirnen und/oder Verwirbeln einer Coronal- bzw. Niedertemperatur-Plasmabehandlung unterworfen wird. Auch konnte festgestellt werden, daß sich ein derartig behandeltes Ausgangsmaterial besser verspinnen, verzwirnen bzw. verwirbeln läßt, da, wie vorstehend bereits beschrieben, der Fadenschluß zwischen den das Nähgarn bildenden Garnkomponenten, durch die Niedertemperatur-Plasma­ behandlung bzw. Corona-Behandlung verbessert wird.

Obwohl bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aus den Fasern, Filamenten und/oder Garnen ein Haufwerk hergestellt wird, konnte festgestellt werden, daß zwischen den inneren Lagen, den mittleren Lagen und den äußeren Lagen des Haufwerkes keine Unterschiede in bezug auf die durch die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung hervorgerufene Aufrauhung bzw. Eigenschaftsverände­ rungen auftreten. So konnte beispielsweise durch Färbeversuche und anschließender farbmetrischer Auswertung von aus der unteren, mittleren und oberen Lage des Haufwerks entnommenen Proben festgestellt werden, daß sich diese Proben sowohl vom Farbton als auch von der Farbtiefe gleichmäßig anfärben. Auch Nähgarne, die aus entsprechenden Proben (untere Lage, mittlere Lage und obere Lage des Haufwerkes) hergestellt wurden, zeigen gleiches Nähverhalten sowohl bezüglich der Anzahl der hiermit zu nähenden Knopflöcher als auch der Nahtlängen.

Insbesondere konnte jedoch festgestellt werden, daß ein Nähgarn, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, im Vergleich zu einem konventionell hergestellten aber sonst identischen Nähgarn vorzugsweise beim Nähen von Längsnähten und beim Nähen von Knopflöchern wesentlich weniger Fadenbrüche zeigte, so daß mit dem erfindungsgemäß hergestellten Nähgarn eine etwa 10- bis etwa 20fach längere Naht oder eine etwa 10- bis etwa 30fache Anzahl von Knopflöchern hergestellt werden konnten. Auch bei vergleichenden Spannungsmessungen an in eine Nähmaschine eingelegten Garnen, bei denen die Fadenbremse der Nähmaschine entsprechend der jeweiligen Nähaufgabe eingestellt war, zeigte sich deutlich die Überlegen­ heiten des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Nähgarns. So schwankt hierbei die gemessenen Garnspannungen zwischen etwa ±2% und etwa ±8% vom mittleren Garnspannungswert, während bei dem konventionell hergestellten Vergleichsgarn die Abweichungen vom Mittelwert zwischen etwa ±15% und ±25% liegen.

Werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die für die Herstellung des Nähgarnes eingesetzten Ausgangsmaterialien (Fasern, Filamente und/oder Garne) einer Niedertemperatur-Plasmabehandlung unterworfen, so arbeitet man, wie bereits vorstehend beschrieben, bei einem Druck (Vakuum) zwischen 5 Pa und 500 Pa. Besonders gute Ergebnisse erzielt man, wenn man die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei einem Vakuum zwischen 50 Pa und 300 Pa, vorzugsweise zwischen 70 Pa und 200 Pa, ausführt.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß man bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung während einer ersten Behandlungsperiode ein Vakuum zwischen 130 Pa und 250 Pa, vorzugsweise zwischen 130 Pa und 200 Pa, und während einer sich hieran anschließenden zweiten Behandlungsperiode ein Vakuum zwischen 5 Pa und 120 Pa, vorzugsweise zwischen 70 Pa und etwa 120 Pa, einstellt. Hierdurch wird erreicht, daß das Haufwerk besonders gut mit dem Gas durchströmt wird, was die Gleichmäßigkeit der Behandlung sicherstellt. Insbesondere in den Fällen, in denen sich die zweite Behandlungsperiode unmittelbar an die erste Behandlungsperiode anschließt, und vor allen Dingen dann, wenn man die erste und zweite Behandlungsperiode mehrfach abwechselnd unmittelbar hintereinander wiederholt, wird das Haufwerk besonders gut durchströmt, so daß Ungleichmäßigkeiten über die Dicke des Haufwerkes völlig ausgeschlossen sind.

Bei der zuvor beschriebenen Verfahrensweise, bei der zwei aufeinander­ folgende Behandlungsperioden bei einem unterschiedlichen Vakuum durchgeführt werden, kann man den Übergang von der ersten Behandlungs­ periode zur zweiten Behandlungsperiode und von der zweiten Behandlungs­ periode zur ersten Behandlungsperiode derart gestalten, daß man das Vakuum in jeder Behandlungsperiode schlagartig einstellt. Eine besondere schonende Behandlung des Haufwerkes ermöglicht jedoch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das Vakuum in der ersten Behandlungs­ periode kontinuierlich in das Vakuum der zweiten Behandlungsperiode und das Vakuum in der zweiten Behandlungsperiode kontinuierlich in das Vakuum der ersten Behandlungsperiode überführt wird, so daß der Druck während der Gesamtbehandlung z. B. sinusförmig erhöht bzw. abgesenkt wird.

Besonders gute und gleichmäßige Ergebnisse erzielt man bei dem erfindungs­ gemäßen Verfahren, wenn man die Verweilzeit der ersten und zweiten Behandlungsperiode jeweils zwischen 10 Sekunden und 160 Sekunden, vorzugs­ weise zwischen 20 Sekunden und 60 Sekunden, variiert.

Um unerwünschte Nebeneffekte, hervorgerufen durch Fremdgase, bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verhindern, empfiehlt es sich, zu Beginn der Niedertemperatur-Plasma­ behandlung ein Vakuum bei einem Druck einzustellen, der geringer ist als der Druck bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung. Anschließend führt man das Gas, das das Haufwerk durchströmt, solange zu, bis der erwünschte Druck für die Niedertemperatur-Plasmabehandlung erreicht ist.

Üblicherweise beträgt die Frequenz bei der Niedertemperatur-Plasmabehand­ lung zwischen 1 MHz und 20 MHz, wobei besonders gute Ergebnisse bei einer Frequenz von 13,56 MHz erreicht werden.

Darüber hinaus kann man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Nieder­ temperatur-Plasmabehandlung bei einer Frequenz von 27,12, 40,68 und/oder 81,36 MHz durchführen, wobei es jedoch auch möglich ist, während der Niedertemperatur-Plasmabehandlung die Frequenzen in dem zuvor genannten Bereich zu ändern bzw. auf unterschiedliche Werte im Rahmen der zuvor genannten Werte einzustellen.

Die Leistungsdichte variiert bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung zwischen 2 W/dm³ und 25 W/dm³, wobei sich die Volumenangabe auf das Volumen des Autoklaven beziehungsweise wird jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer Leistungsdichte zwischen 8 W/dm³ und 14 W/dm³, insbesondere bei 12,5 W/dm³, gearbeitet.

Besonders gute Ergebnisse erzielt man bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auch mit einer Niedertemperatur-Plasmabehandlung, die bei einer Frequenz von 2,45 GHz, bei einem Druck zwischen 10^-1 Pa und 1000 Pa, vorzugsweise zwischen 70 Pa und 120 Pa, und bei einer Leistungsdichte zwischen 0,1 W/dm³ und 5 W/dm³, vorzugsweise zwischen 1,5 W/dm³ und 3 W/dm³, durchgeführt wird.

Zuvor sind die Parameter aufgeführt, die dann anzuwenden sind, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Niedertemperatur-Plasmabehandlung durchge­ führt wird.

Soll hingegen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Corona-Behandlung erfolgen, so führt man diese Corona-Behandlung bei einem Druck durch, der bei und/oder geringfügig oberhalb und/oder geringfügig unterhalb des Normaldruckes liegt. Somit wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Corona-Behandlung bei einem Druck zwischen 86,659×10³ Pa und 133,32×10³ Pa, vorzugsweise bei einem Druck zwischen 93,325×10³ Pa und 113,324×10³ Pa, durchgeführt.

Besonders gute Ergebnisse bezüglich der Näheigenschaften des so hergestell­ ten Nähgarnes läßt sich bei einer Corona-Behandlung erzielen, bei der man während einer ersten Behandlungsperiode einen Druck zwischen 99,99×10³ Pa und 113,324×10³ Pa und während einer zweiten Behandlungsperiode einen Druck zwischen 86,659×10³ Pa und 99,99×10³ Pa einstellt. Dies ist offensichtlich darauf zurückzuführen, daß durch den Druckwechsel das Haufwerk besonders gut und gleichmäßig durchströmt wird, so daß die bei der Corona-Behandlung erzeugten Elektronen, Ionen, hochreaktive Moleküle und/oder Radikale die Materialoberfläche entsprechend aufrauhen und ggf. vernetzen, oxydieren und/oder ätzen können. Vorzugsweise schließt sich die erste Behandlungsperiode unmittelbar an die zweite Behandlungsperiode an, wobei es sich empfiehlt, diesen Behandlungszyklus, bestehend aus der ersten und zweiten Behandlungsperiode, mehrfach abwechselnd zu wiederholen.

Wie zuvor bereits bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung beschrieben, kann man den Druckwechsel zwischen der ersten und zweiten Behandlungs­ periode abrupt durchführen. Hierbei könnte jedoch die Gefahr bestehen, daß sich bei dem abrupten Druckwechsel das Haufwerk in unerwünschter Weise verschiebt, so daß insbesondere bei relativ weich gepackten Haufwerken, d. h. solchen Haufwerken, bei denen die Shore-Härte gering ist, beim Übergang von der ersten Behandlungsperiode in die zweite Behandlungs­ periode eine kontinuierliche Druckerhöhung bzw. beim Übergang von der zweiten Behandlungsperiode in die erste Behandlungsperiode eine kontinuier­ liche Druckabsenkung durchgeführt wird. Diese Druckerhöhung bzw. Druckab­ senkung kann dann vorzugsweise sinusförmig ausgeführt werden, wobei für die erste Periode und die zweite Periode jeweils Behandlungszeiten zwischen 10 Sekunden und 160 Sekunden, vorzugsweise zwischen 20 Sekunden und 60 Sekunden, ausgewählt werden.

Um bei der Corona-Behandlung unerwünschte Fremdgase, wie beispielsweise von der Luftfeuchtigkeit stammender Wasserdampf, oder Staubpartikel, die zu einer unkontrollierten, nicht reproduzierbaren Corona-Entladung führen können, auszuschalten, empfiehlt es sich, vor Beginn der Corona-Behandlung einen Druck einzustellen, der geringer ist als der Druck während der Corona-Behandlung und anschließend durch Zuführung einer definierten Menge Gas den erforderlichen Behandlungsdruck einzustellen. Hierbei wird vorzugsweise der für die Corona-Behandlung verwendete Autoklave auf einen Druck zwischen 1000 Pa und 10.000 Pa evakuiert, so daß anschließend das jeweilige Gas, das das Haufwerk durchströmt, zugeführt werden kann, um den Druck im Autoklaven auf einen Wert zwischen 86,659×10³ Pa und 113,324 × 10³ Pa einzustellen.

Selbstverständlich kann man auch die Corona-Behandlung bei Normaldruck durchführen, wobei hier lediglich dafür zu sorgen ist, daß das bei der Corona-Behandlung eingesetzte Gas das Haufwerk auch durchströmt.

Zuvor ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl bei der Niedertempe­ ratur-Plasmabehandlung als auch bei der Corona-Behandlung von einem Gas die Rede gewesen, das das Haufwerk durchströmt. Hierbei handelt es sich um ein reaktionsfähiges Gas, d. h. um ein Gas, das unter Einfluß der zuvor genannten beiden Gasentladungen Ionen, hochreaktive Moleküle und/oder Radikale bildet sowie ggf. Elektronen emittiert, um die gewünschte Aufrauhung und ggf. Vernetzung, Oxydation und/oder Ätzung der Oberfläche der Fasern, Filamente und/oder Garne herbeizuführen. Besonders gute Ergebnisse erzielt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, d. h. sowohl bei der Corona- als auch bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung, wenn man als reaktionsfähiges Gas O₂, N₂O, O₃, CO₂, NH₃, So₂, SiCl₄, CCl₄, CF₃Cl, CF₄ und/oder SF₆ sowohl als Einzelgase als auch als Gasmischungen einsetzt, da diese Gas leicht unter Einfluß des hochfrequenten elektrischen Feldes die zuvor genannten Ionen, hochreaktiven Moleküle, Radikale bzw. Elektronen bilden.

Die gesamte Behandlungszeit beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren abhängig von den gewünschten Effekten und den eingestellten Leistungs­ dichten zwischen 2 und 30 Minuten, vorzugsweise zwischen 5 und 20 Minuten.

Besonders gute Ergebnisse erzielt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn man aus den Fasern, Filamenten und/oder Garnen einen Wickelkörper herstellt, wobei insbesondere das Aufwickeln dieser Materialien auf eine perforierte Hülse, vorzugsweise auf eine perforierte Metallhülse, bevorzugt angewendet wird.

Um einen besonders gleichmäßigen Behandlungseffekt, d. h. eine besonders gleichmäßige Aufrauhung bzw. Mikrostrukturierung der behandelten Ober­ flächen, sicherzustellen und damit auch besonders gleichmäßige Eigen­ schaften über die Dicke des Haufwerkes zu erzielen, empfiehlt es sich, insbesondere bei sehr dicht gepackten Haufwerken, abwechselnd das Haufwerk von außen nach innen und von innen nach außen zu durchströmen. Wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach der zuvor beschriebenen Ausführungsform gearbeitet, bei der eine erste Behandlungsperiode mit verringertem Druck vor einer zweiten Behandlungsperiode mit einem entsprechend erhöhtem Druck durchgeführt wird, so empfiehlt es sich, während der ersten Behandlungs­ periode das Haufwerk von innen nach außen und während der zweiten Behandlungsperiode das Haufwerk von außen nach innen oder umgekehrt zu durchströmen.

Besonders gute Ergebnisse bezüglich der Näheigenschaften des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Nähgarnes erzielt man, wenn man die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung an Fasern, Filamenten bzw. Garnen durchführt, die mit einer Präparation bzw. Avivage versehen sind. Hier ist zu vermuten, daß durch die Niedertemperatur- Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung die Avivage bzw. Präparation unter Ausbildung einer chemischen Verbindung mit der Oberfläche des jeweils behandelten Materials reagiert und/oder bei der Niedertemperatur- Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung eine gleichmäßige Verteilung der Avivage bzw. Präparation über das Haufwerk der Dicke erfolgt, so daß die weiteren Verbesserungen der Näheigenschaften erklärlich wird.

Wenn in den vorstehenden Ausführungen die Rede von Haufwerken ist, so ist hierunter jede geordnete, gleichmäßig zu durchströmende Warenaufmachung, wie beispielsweise bei Faser (Flocke) ein Faserkuchen oder ein Kardenband, das entsprechend aufgewickelt ist, oder bei Filamenten bzw. Garnen ein entsprechender Wickelkörper, zu verstehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Polyesterfasern mit einer Stapellänge von 38 mm und einer Einzelfaserstärke von 1,3 dtex werden in einen für die Färbung von Flocke üblicherweise verwendeten Warenträger gepackt und dort einer Niedertemperatur- Plasmabehandlung unterworfen.

Die Bedingungen bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung waren wie folgt:

Druck vor der Niedertemperatur-Plasmabehandlung: 5 Pa
Frequenz: 13,56 MHz
Leistungsdichte: 12,5 W/dm³
Druckverlauf während der Plasmabehandlung: Abb. 1
Dauer der ersten und zweiten Behandlungsperiode: jeweils 40 Sekunden
Gesamtbehandlungsdauer: 10 Minuten
Gas: Sauerstoff.

Anschließend wurde aus den so behandelten Fasern nach Öffnen und Krempeln ein Kardenband hergestellt und dieses Kardenband auf einer konventionellen Spinnmaschine (Hersteller Marzoli) versponnen. Das hierbei resultierende Garn wies eine Feinheit von ca. 140 dtex auf. Danach wurden zwei dieser Garne auf einer Zwirnmaschine mit 1000 Drehungen pro Meter verzwirnt.

Parallel hierzu wurde ein Vergleichsmaterial hergestellt, daß sich von dem zuvor beschriebenen Garn dadurch unterscheidet, daß seine Fasern vor dem Verspinnen nicht niedertemperatur-plasmabehandelt worden sind.

Anschließend wurden diese beiden Materialien auf einer üblichen Knopfloch- Industrienähmaschine (Firma Pfaff) vernäht und die Anzahl der Knopflöcher gezählt, die ohne Fadenbruch genäht werden konnten. Ferner wurde auf einer Industrienähmaschine die Nahtlänge bestimmt, die bei einer Stichzahl von 7000 Stichen pro Minute ohne Fadenbruch erreicht werden konnte.

Die Ergebnisse dieser Nähversuche sind in der Tabelle 1 wiedergegeben.

Tabelle 1

PES-Zweifachzwirn

Wie dieser Tabelle zu entnehmen ist, besitzt das Material 1, das aus Fasern, die einer Niedertemperatur-Plasmabehandlung unterworfen wurden, hergestellt worden ist, ein ausgezeichnetes Nähverhalten. Hier wurden die Nähversuche nach einer Nahtlänge von 100 m abgebrochen, da selbst bei 10 Nähtests bei einer Nahtlänge von jeweils 100 m kein Fadenbruch auftrat.

Demgegenüber ist das nicht behandelte Vergleichsmaterial wesentlich schlechter, da hiermit lediglich 4-6 Knopflöcher und eine Naht mit einer Länge von 10 Metern genäht werden konnte.

Beispiel 2

Zwei 1kg-Spulen eines Polyestermultifilamentgarns f34, 160 dtex wurden als Kreuzspule auf einer üblichen perforierten Färbehülse einer Niedertempera­ tur-Plasmabehandlung unterworfen.

Abweichend von den zuvor genannten Bedingungen des Beispiels 1 wurde diese Niedertemperatur-Plasmabehandlung beim Beispiel 2 bei einer Leistungs­ dichte von 8 W/dm³ und einer Behandlungsdauer von 15 Minuten durchgeführt, wobei auch bei diesem Ausführungsbeispiel mit 2 Behandlungsperioden gearbeitet wurde, deren Dauer jeweils 20 Sekunden betrug. Die Druckverhält­ nisse während dieser Behandlungsperioden sind der nachfolgenden Abb. 2 zu entnehmen.

Wie auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel wurde während der Niedertempe­ ratur-Plasmabehandlung der Wickelkörper mit Sauerstoff durchströmt.

In einer konventionell ausgebildeten Luftdüsen-Texturiermaschine, wie diese beispielsweise in der DE-PS 37 20 237 beschrieben ist, wurde aus den beiden behandelten Multifilamentgarnen durch Verwirblung ein Kern-Mantel-Nähgarn hergestellt, das anschließend mit 350 Drehungen pro Meter versehen wurde.

Als Vergleichsmaterial wurde nach dem selben Verfahren mit den selben Ausgangsmaterialien ebenfalls ein Kern-Mantel-Nähgarn hergestellt, das ebenfalls eine Drehung von 350 Drehungen pro Meter erhielt. Dieses Vergleichsmaterial unterschied sich von dem zuvor beschriebenen Material dadurch, daß die Ausgangsmaterialien keiner Niedertemperatur-Plasma­ behandlung unterworfen worden sind.

Wie bereits unter Beispiel 1 beschrieben worden ist, wurde das Nähverhalten dieser beiden Nähgarne vergleichend untersucht. Hierbei wurde bei dem Nähmaterial, dessen Ausgangsmaterialien der zuvor beschriebenen Nieder­ temperatur-Plasmabehandlung unterworfen wurden, jeweils die äußere Wickellage, die mittlere Wickellage und die innere Wickellage in die vergleichende Untersuchung des Nähverhaltens mit einbezogen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der nachfolgenden Tabelle 2 wiedergegeben.

Tabelle 2

PES-Kern-Mantelgarn

Wie dieser Tabelle 2 zu entnehmen ist, besitzt das behandelte Material im Vergleich zu dem nicht behandelten Vergleichsmaterial ein wesentlich besseres Nähverhalten, das sich sowohl in einer höheren Anzahl von Knopflöchern beim Nähen als auch in einer wesentlich längeren Naht ausdrückt. So wurden die Versuche zur Bestimmung des Fadenbruches abhängig von der Naht­ länge bei einer Nahtlänge von 100 m abgebrochen, da selbst bei 10 Nähver­ suchen nach 100 Metern kein Fadenbruch auftrat. Insbesondere jedoch zeigt die Tabelle 2, daß bei Material 1 keine Unterschiede im Nähverhalten zwischen der äußeren, mittleren und inneren Wickellage auftreten. Mit anderen Worten zeigen diese Versuche eindeutig, daß die Niedertemperatur- Plasmabehandlung über die Dicke des Wickelkörpers gleichmäßig erfolgt ist.

Zur Absicherung dieses Ergebnisses wurde Nähgarn aus der äußeren, mittleren und inneren Wickellage entnommen und gefärbt. Auch die farbmetrische Auswertung dieser drei Proben ergab, daß sich das Material sowohl vom Farbton als auch von der Farbtiefe gleichmäßig anfärbte.

Claims (26)

1. Nähgarn mit einer auf der Oberfläche vorgesehenen Strukturie­ rung, wobei das Nähgarn aus miteinander versponnenen, verzwirn­ ten und/oder verwirbelten Fasern, Filamenten und/oder Garnen be­ steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung als Mikrostrukturierung ausgebildet ist und punktuelle, linienför­ mige und/oder flächige Vertiefungen und/oder punktuelle, linien­ förmige und/oder flächige Erhöhungen umfaßt, daß sich die Mi­ krostrukturierung über die gesamte Oberfläche der das Nähgarn bildenden Fasern, Filamente und/oder Garne erstreckt, daß die Vertiefungen bzw. Erhöhungen eine Tiefe bzw. Höhe zwischen 0,01 µm und 0,3 µm und eine Breite zwischen 0,1 µm und 4 µm haben und daß benachbarte Vertiefungen bzw. benachbarte Erhöhungen einen axialen und/oder radialen Abstand zwischen 0,01 µm und 2 µm auf­ weisen.

2. Nähgarn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mi­ krostrukturierung im wesentlichen aus kreisähnlichen und/oder kreisförmigen Vertiefungen und/oder Erhöhungen besteht.

3. Nähgarn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen bzw. Erhöhungen eine Tiefe bzw. Höhe zwischen 0,18 µm und 0,25 µm aufweisen.

4. Nähgarn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen bzw. Erhöhungen eine Breite zwischen 0,28 µm und 2 µm besitzen.

5. Nähgarn nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Vertiefungen bzw. benachbarte Erhöhungen einen axialen und/oder radialen Abstand zwischen 1,2 µm und 2 µm aufweisen.

6. Verfahren zur Herstellung eines Nähgarnes gemäß einem der Pa­ tentansprüche 1 bis 5, bei dem man Fasern, Filamente und/oder Garne miteinander verspinnt, verzwirnt und/oder verwirbelt und anschließend das so hergestellte Nähgarn ggf. färbt, trocknet, fixiert, aviviert und/oder umspult und man vor dem Verspinnen, Verzwirnen und/oder Verwirbeln die das Nähgarn bildenden Fasern, Filamente und/oder Garne einer Niedertemperatur-Plasmabehandlung oder einer Corona-Behandlung in Anwesenheit eines reaktionsfähi­ gen Gases unterwirft, wobei man die Niedertemperatur-Plasmabe­ handlung bei einem Druck zwischen 5 Pa und 500 Pa und bei einer Frequenz zwischen 1 und 81,36 MHz oder von 2,45 GHz und die Co­ rona-Behandlung bei Normaldruck jeweils während einer gesamten Behandlungszeit von 2 bis 30 Minuten durchführt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man aus den Fasern, Filamenten und/oder Garnen ein Haufwerk herstellt und das Haufwerk während der Nieder­ temperatur-Plasmabehandlung oder Corona-Behandlung mit dem reak­ tionsfähigen Gas, das unter Einfluß der Niedertemperatur- Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung Ionen, hochreaktive Mo­ leküle und/oder Radikale bildet sowie ggf. Elektronen emittiert, durchströmt und man die Corona-Behandlung auch bei einem Druck zwischen 86,659×10³ und 133,32×10³ Pa durchführt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei einem Druck zwischen 50 Pa und 300 Pa, vorzugsweise zwischen 70 Pa und 200 Pa, durch­ führt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung wäh­ rend einer ersten Behandlungsperiode einen Druck zwischen 130 Pa und 250 Pa, vorzugsweise zwischen 130 Pa und 200 Pa, und während einer sich hieran anschließenden zweiten Behandlungsperiode einen Druck zwischen 5 Pa und 120 Pa, vorzugsweise zwischen 70 Pa und 120 Pa, einstellt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste und zweite Behandlungsperiode mehrfach abwechselnd wiederholt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man beim Übergang von der ersten Behandlungsperi­ ode in die zweite Behandlungsperiode und beim Übergang von der zweiten Behandlungsperiode in die erste Behandlungsperiode den Druck kontinuierlich erhöht bzw. absenkt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man für die erste und zweite Behandlungsperiode jeweils eine Zeit zwischen 10 Sekunden und 160 Sekunden, vorzugsweise zwischen 20 und 60 Sekunden, auswählt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man zu Beginn der Niedertemperatur-Plasmabehand­ lung einen Druck einstellt, der geringer ist als der Druck wäh­ rend der Niedertemperatur-Plasmabehandlung, und daß man an­ schließend das Gas bis zum Erreichen des erforderlichen Behand­ lungsdruckes zuführt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei ei­ ner Frequenz von 13,56 MHz, 27,12 MHz oder 40,68 MHz durchführt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei ei­ ner Leistungsdichte zwischen 2 W/dm³ und 25 W/dm³, vorzugsweise zwischen 8 W/dm³ und 14 W/dm³, durchführt.

15. Weitere Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß man die Niedertemperatur-Plasmabehand­ lung bei einer Frequenz von 2,45 GHz, bei einem Druck zwischen 10^-1 bis 1.000 Pa, vorzugsweise zwischen 70 Pa und 120 Pa, und bei einer Leistungsdichte zwischen 0,1 W/dm³ und 5 W/dm³, vor­ zugsweise zwischen 1,5 W/dm³ und 3 W/dm³, durchführt.

16. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man vor einer Corona-Behandlung aus den Fasern, Filamenten und/oder Garnen einen Wickelkörper herstellt und daß man die Corona-Be­ handlung bei einem Druck zwischen 93,325×10³ Pa und 113,324 × 10³ Pa durchführt.

17. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Corona-Behandlung während einer ersten Behandlungsperi­ ode einen Druck zwischen 99,99×10³ Pa und 113,324×10³ Pa und während einer zweiten Behandlungsperiode einen Druck zwischen 86,659×10³ Pa und 99,99×10³ Pa einstellt.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste und die zweite Behandlungsperiode mehrfach abwechselnd wiederholt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Übergang von der ersten Behand­ lungsperiode in die zweite Behandlungsperiode und beim Übergang von der zweiten Behandlungsperiode in die erste Behandlungs­ periode den Druck kontinuierlich erhöht bzw. absenkt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß man für die erste und zweite Behandlungs­ periode jeweils eine Zeit zwischen 10 Sekunden und 160 Sekunden, vorzugsweise zwischen 20 Sekunden und 60 Sekunden, auswählt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß man vor Beginn der Corona-Behandlung einen Druck einstellt, der geringer ist als der Druck während der Corona-Behandlung, und daß man anschließend das Gas bis zum Er­ reichen des erforderlichen Behandlungsdruckes zuführt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Corona-Behandlung einen Druck zwischen 1.000 Pa und 10.000 Pa einstellt.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man als reaktionsfähiges Gas O₂, N₂O, O₃, NH₃, CO₂, SO₂, SiCl₄, CCl₄, CF₄, ClCF₃ und/oder SF₆ auswählt.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Fasern, Filamente und/oder Garne auf eine perforierte Hülse, vorzugsweise eine perforierte Metallhülse, aufwickelt.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man das Haufwerk bzw. den Wickelkörper abwechselnd von außen nach innen und von innen nach außen mit dem reaktionsfähigen Gas durchströmt.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man vor der Niedertemperatur-Plasmabehandlung oder der Corona-Behandlung eine Avivage auf die Fasern, Filamente und/oder Garne aufträgt.