DE4100787C2 - Verfahren zur Niedertemperatur-Plasmabehandlung oder Corona-Behandlung eines textilen Substrates - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Niedertemperatur- Plasmabehandlung oder Corona-Behandlung eines textilen Sub­ strates.

Corona- bzw. Niedertemperatur-Plasmabehandlungen werden bereits in verschiedenen Gebieten der Technik, wie beispielsweise der Kunst­ stoffbearbeitung, Folienbearbeitung oder Metallbearbeitung, er­ folgreich eingesetzt. Auch im Bereich der textilen Substrate wurde versucht, durch eine Corona- bzw. Niedertemperatur-Plasmabehand­ lung die Eigenschaft des so behandelten Materials zu verändern. So beschreiben beispielsweise die vorangemeldeten und nachveröffentlichten DE 39 22 599 A1, 39 22 601 A1 und 39 22 602 entsprechend Behand­ lungsverfahren, wobei bei den in der DE 39 22 602 A1 oder in der DE 39 22 601 A1 beschriebenen Verfahren ein auf einen Wickelkörper aufgewickeltes Nähgarn oder ein als Haufwerk aufgemachtes Textilgut und bei dem in der DE 39 22 599 beschriebenen Verfahren Ausgangsma­ terialien, die zur Herstellung des Nähgarnes eingesetzt werden, einer Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung unter­ worfen werden. Die US-PS 38 17 701 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Spinnbarkeit von Fasern, speziell aus Wolle und Baumwolle, wobei diese Fasern vor dem eigentlichen Spinnprozeß einer Corona-Behandlung unterworfen werden.

Um die Haftung von in Gummi eingearbeiteten Verstärkungslagen zum Gummi zu verbessern, ist es aus der US-PS 47 57 925 bekannt, diese Verstärkungslagen einer Niedertemperatur-Plasmabehandlung zu unter­ werfen, anschließend mit Polyamid zu beschichten und hiernach aus den beschichteten Verstärkungslagen und dem Gummi einen Ver­ bundkörper herzustellen.

Die DD 1 33 975 D ist auf ein Verfahren gerichtet, bei dem eine Fadenschar von Kettgarnen vor dem Auftragen der Schlichte kurzzeitig einer Niederdruckgasentladung unterworfen wird.

Des weiteren sind verschiedene Schriften auf die Niedertemperatur- Plasmabehandlung von Gewebebahnen gerichtet, um hierdurch gezielt die Eigenschaften der Gewebebahnen zu ändern. Diese bekannten Ver­ fahren, wie sie beispielsweise in der DE 32 48 590 A1, DE 32 48 730 A1 und DE 33 12 307 A1 erläutert sind, sehen eine einlagige Nieder­ temperatur-Plasmabehandlung der entsprechenden Gewebebahn vor.

Hierbei wird eine endlose Warenbahn des Ge­ webes von einem ersten Wickelkörper auf einen zweiten Wickelkörper umgerollt, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Wickelkörper ein Elektrodenpaar angeordnet ist, um das erforderliche Niedertemperaturplasma zu erzeugen. In der DE 33 12 307 A1 wird auch erwähnt, daß man einen Garn­ strang zwischen einem ersten Wickelkörper und einem mit Ab­ stand davon angeordneten zweiten Wickelkörper spannen kann, wobei ebenfalls jeweils nur ein einzelner Garnstrang behan­ delt wird.

Die zuvor beschriebenen bekannten Verfahren dienen dazu, die so behandelten Gewebe z. B. zu entschlichten, zu beuchen, die Schrumpffestigkeit oder die Farbstoffixierung zu verbessern. Bezüglich der durch die Niedertemperatur-Plasmabehandlung hervorgerufenen Eigenschaftsveränderungen bei Garnen enthalten diese Veröffentlichungen keine Angaben.

Die zuvor beschriebenen bekannten Verfahren, bei denen innerhalb einer Vakuumkammer beim Umrollen eine endlose Warenbahn eines Gewebes bzw. ein endloser Strang eines Garnes konti­ nuierlich aber einlagig mit dem Niedertemperaturplasma behandelt wird, weisen den Nachteil auf, daß es hierbei stets erforderlich ist, die einlagige Warenbahn des Gewebes bzw. des Garnes während der Niedertemperatur-Plasmabehandlung in bezug auf das Elektrodenpaar genau zu positionieren. Wird diese erforderliche exakte Positionierung nicht durchge­ führt, so kann dies über die Länge der Warenbahn bzw. des Garnes und/oder über die Dicke der Warenbahn und den Umfang des Garnes gesehen zu ungleichmäßigen Behandlungseffekten, so z. B. zu einem ungleichmäßigen Entschlichtungsgrad, einem ungleichmäßigen Beucheffekt oder zu einer unterschiedlichen Farbstoffaufnahme führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, mit dem besonders gleichmäßige Behandlungseffekte bei einer Nieder­ temperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung er­ reichbar sind.

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

Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren zur Niedertemperatur- Plasmabehandlung oder Corona-Behandlung eines textilen Substrates vorgeschlagen, bei dem vor der Niedertemperatur- Plasmabehandlung oder Corona-Behandlung auf das jeweils zu behandelnde textile Substrat mindestens einen Initiator, der durch die Niedertemperatur-Plasmabehandlung oder Corona- Behandlung in Radikale und/oder Ionen zerfällt, aufträgt und bei dem man gleichzeitig und/oder anschließend zwischen zwei Minuten und dreißig Minuten die Nieder­ temperatur-Plasmabehandlung oder Corona-Behandlung durch­ führt. Hierbei setzt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einen Initiator auf der Basis eines Persulfates, eines Peroxides, einer Azoverbindung oder eines Redoxsystems ein. Die Niedertemperatur-Plasmabehandlung führt man bei einem Druck zwischen 5 Pa und 500 Pa, bei einer Frequenz zwischen 1 und 81,36 MHz und einer Leistungsdichte zwischen 2 W/dm³ und 25 W/dm³ durch, während man bei der Corona-Behandlung bei Normaldruck oder einem Druck zwischen 86,659 × 10³ und 133,32 × 10³ Pa arbeitet.

Überraschend konnte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren festgestellt werden, daß die durch die Niedertemperatur- Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung erzielten Effekte sowohl über die Länge des jeweils behandelten textilen Substrates als auch über die Dicke bzw. über den Umfang des behandelten textilen Substrates gesehen sehr gleichmäßig sind. Dies wird darauf zurückgeführt, daß bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren nur an den Stellen, an denen der Initiator vom textilen Substrat ad- bzw. absorbiert ist, durch die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona- Behandlung Radikale bzw. Ionen gebildet werden, so daß das eigentliche Garnpolymere an den Stellen, an denen kein Initiator ad- bzw. absorbiert ist, weitestgehend unverändert bleibt. Da darüber hinaus eine gleichmäßige Ad- bzw. Absorption des Initiators am textilen Substrat mit einfachen Mitteln bewerkstelligt werden kann, führt das erfindungs­ gemäße Verfahren zwangsläufig stets zu gleichmäßigen Behandlungseffekten, ohne daß es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unbedingt erforderlich ist, das jeweils zu behandelnde textile Substrat genau in bezug auf die Elektrodenpaare zu positionieren, zumal die für den Zerfall des Initiators in die entsprechenden Radikale bzw. Ionen erforderliche Energie viel geringer ist als die Energie, die aufzuwenden wäre, um auf der Oberfläche bzw. im Inneren der Polymeren, die das textile Substrat bilden, die ent­ sprechenden Radikale bzw. Ionen zu erzeugen. Dies führt weiterhin dazu, daß das erfindungsgemäße Verfahren mit einem relativ geringen wirtschaftlichen Aufwand zu betreiben ist.

Eine besonders geeignete Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Verfahrens sieht vor, daß man aus dem textilen Substrat ein Haufwerk oder einen Wickelkörper herstellt und anschließend die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung im Haufwerk bzw. im Wickelkörper durch­ führt. Diese Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens hat sich insbesondere bei der Niedertemperatur- Plasmabehandlung bewährt, da es hierfür nicht erforderlich ist, das jeweils zu behandelnde textile Substrat innerhalb der für die Niedertemperatur-Plasmabehandlung erforder­ lichen Vakuumkammer umzuwickeln, so daß hierbei aufwendige technische Einrichtungen entfallen können.

Bezüglich der Auswahl des bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren eingesetzten Initiators ist allgemein festzuhalten, daß hier solche Initiatoren verwendet werden, die unter Einfluß der Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung bei einem solchen Energieniveau in Radikale und/oder Ionen zerfallen, bei dem die das textile Substrat bildenden Poly­ meren unverändert bleiben, wobei sich dieses Energieniveau nach dem jeweiligen Material des textilen Substrates richtet. Insbesondere sind neben den vorstehend erwähnten Initiatoren als Initiator bzw. als Initiator­ gemisch Kaliumpersulfat, Dibenzoylperoxid, Cumol­ hydroperoxid, Cyclohexanonperoxid und/oder Di-tert-Butyl­ peroxid, Azodiisobuttersäure­ nitril und/oder 4/4′-Azo-bis (4-Cyanpentansäurechlorid); und/oder tert-Butylperoktoat besonders geeignet.

Auch die vorstehend erwähnten Redoxsysteme, wie insbesondere Kaliumpersulfat/ Natriumhyposulfit; Wasserstoffperoxid/Eisen-II-Sulfat, Cumolhydroperoxid/Polyamin und/oder Benzoylperoxid/N- Dimethylanilin, lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren besonders bevorzugt einsetzen, da diese Redoxsysteme besonders hohe Ausbeuten in bezug auf die bei der Nieder­ temperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung ent­ stehenden Radikale bzw. Ionen ergeben.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß man das textile Substrat vor und/oder bei der Behandlung mit dem Initiator bzw. Initiatorgemisch durch Zu­ gabe eines Quellmittels quillt. Derartige materialspezifischen und dem Fachmann für das jeweilige Material insbe­ sondere aus den Färbeverfahren bekannten Quellmittel, wie beispielsweise für cellulosehaltige Materialien Lauge oder für polyester- oder polyamidhaltige Materialien aromatische Systeme, bewirken, daß der Initiator bzw. das Initiator­ gemisch nicht nur an der Oberfläche der Substrate adsorbiert, sondern auch insbesondere in die amorphen Bereiche der Materialien eindiffundieren kann, so daß die ent­ sprechende Radikal- und/oder Ionen-Bildung auch im Faser­ inneren abläuft und hiermit somit reaktive Zentren ge­ schaffen werden, die entsprechend umsetzbar sind, wie dies nachfolgend noch beschrieben wird.

Um bei der eingangs beschriebenen Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Verfahrens, bei der die Niedertemperatur- Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung im Haufwerk bzw. im Wickelkörper durchgeführt wird, die Erzeugung der Radikale und/oder Ionen aus dem Initiator besonders gleichmäßig über die Dicke des Haufwerkes bzw. des Wickelkörpers sicher­ zustellen, sieht eine weitere, besonders vorteilhafte Aus­ gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß das Haufwerk bzw. der Wickelkörper während der Niedertemperatur- Plasmabehandlung bzw. der Corona-Behanldung mit einem reaktionsfähigen oder inerten Gas oder einem jeweiligen Gasgemisch durchströmt wird. Hierbei bewirkt das Gas, daß der an den einzelnen Lagen des Haufwerkes bzw. des Wickelkörpers des textilen Substrates gleichmäßig ad- bzw. absorbierte Initiator (bzw. Initiatorgemisch) entsprechend in die Radikale bzw. Ionen zerfällt, um so über die Dicke des Haufwerks bzw. Wickelkörpers gesehen eine gleichmäßige Konzentration an reaktiven Zentren sicherzustellen.

Um die zuvor beschriebene Ad- bzw. Absorption des Initiators bzw. Initiatorgemisches an dem jeweils zu behandelnden textilen Substrat vorzunehmen, bestehen zwei Möglichkeiten. Bei solchen Initiatoren bzw. Initiatorgemischen, die ohne Zerstörung in den Gaszustand überführbar sind, erfolgt die Aufbringung des Initiators bzw. Initiatorgemisches auf das textile Substrat dadurch, daß man die einzelnen Lagen des textilen Subtrates mit dem gasförmigen Initiator bzw. Initiatorgemisch für eine vorgegebene Zeit, insbesondere zwischen 2 Minuten und 30 Minuten, anströmt oder das Hauf­ werk bzw. den Wickelkörper mit dem gasförmigen Initiator bzw. Initiatorgemisch durchströmt.

Ist hingegen der jeweils ausgewählte Initiator bzw. das je­ weils ausgewählte Initiatorgemisch nicht ohne Zersetzung in den gasförmigen Zustand zu überführen, so wird eine ent­ sprechende Lösung, Dispersion oder Emulsion, vorzugsweise in Wasser oder in einem Lösungsmittel, insbesondere in einem niedrig siedenden Lösungsmittel, aus dem Initiator bzw. Initiatorgemisch hergestellt. Anschließend wird mit dieser Lösung, Dispersion oder Emulsion die einzelne Lage des textilen Substrates angeströmt bzw. das aus dem textilen Substrat hergestellte Haufwerk bzw. der aus dem textilen Substrat hergestellte Wickelkörper wird mit der entsprechenden Lösung, Dispersion bzw. Emulsion durchströmt. Hieran schließt sich dann die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung an.

Allgemein richten sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bedingungen bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. der Corona-Behandlung, so z. B. der Druck, die Leistung, die Frequenz, die Verweilzeit, die Leistungsdichte und das eingesetzte Gas, nach dem jeweils ausgewählten Initiator bzw. Initiatorgemisch sowie dem Material des jeweils zu be­ handelnden textilen Substrates.

Wie bereits vorstehend erwähnt ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei einem Vakuum zwischen 5 Pa und 500 Pa durchgeführt. Besonders gute Ergebnisse erzielt man, wenn man die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei einem Vakuum zwischen 20 Pa und 300 Pa, vorzugsweise zwischen 70 Pa und 200 Pa, ausführt.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sieht vor, daß man bei der Niedertemperatur-Plasma­ behandlung während einer ersten Behandlungsperiode ein Vakuum zwischen 5 Pa und 120 Pa, vorzugsweise zwischen 20 Pa und 120 Pa, und während einer sich hieran anschließen­ den zweiten Behandlungsperiode ein Vakuum zwischen 80 Pa und 250 Pa, vorzugsweise zwischen 100 Pa und 200 Pa, einstellt. Hierdurch wird insbesondere bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der das textile Substrat als Wickelkörper bzw. Haufwerk aufge­ macht und von einem Gas durchströmt wird, erreicht, daß der Wickelkörper bzw. das Haufwerk besonders gut und gleichmäßig mit dem Gas durchströmt wird, was die Gleichmäßigkeit der Erzeugung der reaktiven Zentren (Radikale und/oder Ionen) besonders sichergestellt. Insbesondere in den Fällen, in denen sich die erste Behandlungsperiode unmittelbar an die zweite Behandlungsperiode anschließt, und vor allen Dingen dann, wenn man die erste und zweite Behandlungsperiode mehrfach abwechselnd unmittelbar hintereinander wiederholt, wird der Wickelkörper bzw. das Haufwerk besonders gut durchströmt, so daß Ungleichmäßigkeiten über die Dicke des Wickelkörpers bzw. des Haufwerkes gesehen völlig ausgeschlossen sind.

Bei der zuvor beschriebenen Verfahrensweise, bei der zwei aufeinanderfolgende Behandlungsperioden bei einem unter­ schiedlichen Vakuum durchgeführt werden, kann man den Über­ gang von der ersten Behandlungsperiode zur zweiten Behand­ lungsperiode und von der zweiten Behandlungsperiode zur ersten Behandlungsperiode derart gestalten, daß man das Vakuum in jeder Behandlungsperiode schlagartig einstellt. Eine besonders schonende Behandlung des Wickelkörpers bzw. des Haufwerkes ermöglicht jedoch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das Vakuum in der ersten Behandlungsperiode kontinuierlich in das Vakuum der zweiten Behandlungsperiode und das Vakuum in der zweiten Behandlungsperiode kontinuierlich wieder in das Vakuum der ersten Behandlungsperiode überführt wird, so daß der Druck während der Gesamtperiode sinusförmig erhöht bzw. abgesenkt wird.

Bezüglich der Verweilzeit bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren ist festzuhalten, daß diese pro Behandlungsperiode jeweils zwischen 10 Sekunden und 160 Sekunden, vorzugsweise zwischen 20 Sekunden und 60 Sekunden, variiert.

Um unerwünschte und unkontrollierte Nebeneffekte, hervor­ gerufen durch Fremdgase, bei der Niedertemperatur-Plasmabe­ handlung zu verhindern, empfiehlt es sich, zu Beginn der Niedertemperatur-Plasmabehandlung ein Vakuum bei einem Druck einzustellen, der geringer ist als der Druck bei der Niedertem­ peratur-Plasmabehandlung. Anschließend führt man das Gas, das den Wickelkörper bzw. das Haufwerk durchströmt, solange zu, bis der erwünschte Druck für die Niedertemperatur- Plasmabehandlung erreicht ist.

Insbesondere führt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei einer Frequenz von 13,56, 27,12, 40,68 und/oder 81,36 Mhz durch, wobei es jedoch auch möglich ist, während der Niedertempera­ tur-Plasmabehandlung die Frequenzen in dem zuvor genannten Bereich zu ändern bzw. auf unterschiedliche Werte im Rahmen der zuvor genannten Werte einzustellen.

Die Leistung der Niedertemperatur-Plasmabehandlung beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zwischen 200 W und 600 W.

Die Leistungsdichte variiert, wie bereits vorstehend ausgeführt ist, bei der Niedertemperatur- Plasmabehandlung zwischen 2 W/dm³ und 25 W/dm³, wobei sich die Volumenangabe auf das Volumen des jeweils verwendeten Autoklaven beziehen. Vorzugsweise wird jedoch bei dem er­ findungsgemäßen 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 dem erfindungsge­ mäßen Verfahren auch mit einer Niedertemperatur-Plasmabe­ handlung, 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, vorzugweise 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 Nieder­ temperatur-Plasmabehandlung durchgeführt wird.

Soll hingegen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Corona-Behandlung nach dem Auftragen des Initiators bzw. des Initiatorgemisches erfolgen, so führt man diese Corona-Be­ handlung bei einem Druck durch, der bei dem Normaldruck und/oder der geringfügig oberhalb und/oder geringfügig unterhalb des Normaldruckes liegt. Somit wird bei dem er­ findungsgemäßen Verfahren die Corona-Behandlung bei einem Druck zwischen 86,659 × 10³ Pa und 133,32 × 10³ Pa, vor­ zugsweise bei einem Druck zwischen 93,325 × 10³ Pa und 113,324 × 10³ Pa, durchgeführt.

Besonders gute Ergebnisse in bezug auf den Zerfall des Initiators bzw. des Initiatorgemisches erzielt man dann, wenn man bei der Corona-Behandlung während einer ersten Behandlungsperiode einen Druck zwischen 86,659 × 10³ Pa und 99,99 × 10³ Pa und während einer zweiten Behandlungsperiode einen Druck zwischen 99,99 × 10³ Pa und 133,32 × 10³ Pa ein­ stellt. Dies ist offensichtlich darauf zurückzuführen, daß bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Behandlung im Haufwerk bzw. im Wickelkörper durchgeführt und anschließend das Haufwerk bzw. der Wickel­ körper von einem Gas durchströmt wird, durch den Druck­ wechsel der Wickelkörper bzw. das Haufwerk besonders gut und gleichmäßig durchströmt wird, so daß dementsprechend auch die durch die Corona-Behandlung herbeigeführte Zerstörung des Initiators bzw. Initiatorgemisches und die Ausbildung der Radikale bzw. Ionen besonders gleichmäßig ist. Vorzugweise schließt sich die erste Behandlungsperiode unmittelbar an die zweite Behandlungsperiode an, wobei es sich empfiehlt, diesen Behandlungszyklus, bestehend aus erster und zweiter Behandlungsperiode, mehrfach abwechselnd zu wiederholen.

Wie zuvor bereits bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung beschrieben, kann man den Druckwechsel zwischen der ersten und zweiten Behandlungsperiode abrupt durchführen. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß sich bei dem abrupten Druck­ wechsel der Wickelkörper bzw. das Haufwerk in unerwünschter Weise verlegt, so daß insbesondere bei relativ weichen Wickelkörpern bzw. weichgepackten Haufwerken, d. h. solchen Wickelkörpern bzw. Haufwerken, bei denen die Shore-Härte gering ist, beim Übergang von der ersten Behandlungsperiode zur zweiten Behandlungsperiode eine kontinuierliche Drucker­ höhung und beim Übergang von der zweiten Behandlungsperiode in die erste Behandlungsperiode eine kontinuierliche Druck­ absenkung durchgeführt wird. Diese Druckänderung wird dann vorzugsweise sinusförmig ausgeführt, wobei für die erste und zweite Periode jeweils Behandlungszeiten zwischen 10 Sekunden und 160 Sekunden, insbesondere zwischen 20 Sekunden und 60 Sekunden, ausgewählt werden.

Um bei der Corona-Behandlung unerwünschte Fremdgase, wie beispielsweise von der Luftfeuchtigkeit oder dem textilen Substrat 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 eines Gases 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 den Wickelkörper bzw. das Haufwerk durchströmt, zugeführt werden kann, um so den Druck im Autoklaven auf einen Wert zwischen 86,659 × 10³ Pa und 133,32 × 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 den Wickelkörper bzw. das Haufwerk auch durchströmt bzw. die einzelne Lage des textilen Substrates anströmt.

Zuvor ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung als auch bei der Corona- Behandlung von einem Gas die Rede gewesen, das den Wickel­ körper bzw. das Haufwerk durchströmt bzw. die einzelne Lage des textilen Substrates anströmt. Hierbei richtet sich all­ gemein die Auswahl dieses Gases nach dem jeweils einge­ setzten Initiator bzw. Initiatorgemisch, dem Material des jeweils zu behandelnden textilen Substrates und dem jeweils erwünschten Behandlungseffekt.

Sollen beispielsweise durch das erfindungsgemäße Verfahren reaktive Gruppen in den Bereichen des Garnpolymeren, in denen der Initiator bzw. das Initiator-Gemisch ad- bzw. absorbiert ist, erzeugt werden, so werden hierfür vorzugs­ weise reaktionsfähige Gase eingesetzt, wie insbesondere O₂, N₂O, O₃, CO₂, NH₃, SO₂, SiCl₄, CCl₄, CF₃Cl, CF₄, SF₆, CO und/oder H₂. Hierbei reagieren diese Gase, die als Einzel­ gase oder Gasgemisch eingesetzt werden, entweder direkt unter Ausbildung der entsprechenden funktionellen Gruppe mit den bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. der Corona-Behandlung durch den Zerfall des Initiators bzw. Initiatorgemisches erzeugten Radikalen bzw. Ionen, oder das entsprechend an das Garnpolymer chemisch gebundene Gas kann dann durch eine geeignete Nachbehandlung, so z. B. mit Wasser, Säuren oder Laugen, in die entsprechenden funktio­ nellen Gruppen umgewandelt werden.

Ebenfalls zur Einführung von funktionellen Gruppen in das Garnpolymere kann das Haufwerk bzw. der Wickelkörper bzw. die Einzellage des textilen Substrates bei der Niedertempe­ ratur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung mit einem Inertgas durchströmt bzw. angeströmt werden. Hierbei be­ wirkt das Inertgas die Erzeugung der entsprechenden Radikale bzw. Ionen in den Bereichen, in denen der Initiator bzw. das Initiatorgemisch an das Material des textilen Substrates ad- bzw. absorbiert ist. Im Anschluß hieran kann sich dann eine entsprechende Umsetzung mit solchen Verbindungen, wie bei­ spielsweise Sauerstoff, Ammoniak, Kohlendioxid oder Schwefeldioxid, anschließen, die dann durch eine einfache chemische Umsetzung, beispielsweise durch eine Behandlung mit Wasser, Säuren oder Laugen, in die entsprechenden funk­ tionellen Gruppen umwandelbar sind. Als Inertgas bzw. Inertgasgemisch kommen hier vorzugsweise Edelgase und/oder Stickstoff in Frage.

Die zuvor beschriebene Ausbildung der funktionellen Gruppe in dem textilen Substrat bewirkt dann, daß abhängig von der Art der jeweiligen funktionellen Gruppe ein derartig behan­ deltes Material besonders einfach mit kationischen oder anionischen Farbstoffen oder Reaktivfarbstoffen färbbar bzw. bedruckbar ist. So konnte beispielsweise festgestellt werden, daß sich durch Einführung derartiger funktioneller Gruppen, die recht schwer und aufwendig anfärbbaren Aramidfasern oder Polyalkylenfasern, insbesondere Polypropylenfasern, nach einer entsprechenden Behandlung einfach und problemlos mit ionischen Farbstoffen oder Reaktivfarbstoffen anfärben ließen. Weiterhin konnte festgestellt werden, daß Aus­ rüstungen, die nach dem zuvor beschriebenen Verfahren auf entsprechende textile Substrate, beispielsweise Flächen­ gebilde, wie Gewebe oder Gewirke, oder Garne, insbesondere Nähgarne, aufgepropft wurden, besonders dauerhaft und beständig an dem jeweiligen textilen Substrat fixiert waren, so daß auch beim späteren Gebrauch dieser Ausrüstungen dauerhaft waren und nicht abrieben. Dies führte dann beispielsweise bei Nähgarnen dazu, daß ein derartig aus­ gerüstetes Nähgarn im Vergleich zu einem Standardnähgarn ein wesentlich besseres Nähverhalten besitzt.

Wie bereits eingangs erwähnt ist, variiert die Gesamtbehandlungszeit bei der Niedertemperatur-Plasmabe­ handlung bzw. Corona-Behandlung abhängig von den gewünschten Effekten und den eingestellten Leistungsdichten zwischen 2 Minuten und 30 Minuten, vorzugsweise zwischen 5 Minuten und 20 Minuten.

Besonders gute Ergebnisse erzielt man bei dem erfindungsge­ mäßen Verfahren, wenn man zur Durchführung des Verfahrens das jeweilige textile Substrat auf einen perforierten zylin­ drischen Körper, insbesondere eine entsprechende perforierte Metallhülse, aufwickelt.

Um die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielten Be­ handlungseffekte besonders gleichmäßig zu gestalten, empfiehlt es sich, insbesondere auch bei sehr dichten Wickelkörpern bzw. Haufwerken, abwechselnd den Wickelkörper bzw. das Haufwerk von innen nach außen und von außen nach innen mit dem Gas zu durchströmen.

Grundsätzlich lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren als textiles Substrat jedes beliebige Ausgangsma­ terial, wie z. B. Polyamid-, Polyester-, Polypropylen-, Nomex-, Glas-, Polyacrylnitril-, Kohlenstoff- und/oder keramische Fasern, jeweils allein oder in Mischung mit anderen Synthese- und/oder Naturfasern, einsetzen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn man das erfindungsgemäße Verfahren bei Nähgarnen verwendet. Hier konnte festgestellt werden, daß Nähgarne, die nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren behandelt und insbesondere ausgerüstet wurden, ein wesentlich besseres Nähverfahren aufweisen, das sich in einer ent­ sprechend verringerten Garnbruchhäufigkeit sowie in einer höheren Knopflochzahl ausdrückt. Auch konnte durch das erfindungsgemäße Verfahren die Anfärbbarkeit von schwer anfärbbaren Nähgarnen, beispielsweise solchen Garnen, die Aramidfasern, Nomexfasern und/oder Polyalkylenfasern, insbesondere Polylpropylenfasern, enthalten, erheblich ver­ bessert werden, zumal derartige Nähgarne dann abhängig von der jeweils durch das erfindungsgemäße Verfahren einge­ führten funktionellen Gruppe mit basischen Farbstoffen, sauren Farbstoffen und/oder Reaktivfarbstoffen anfärbbar waren.

Hierbei weisen die zuvor genannten Nähgarne die üblichen Nähgarnkonstruktionen auf, d. h. es handelt sich somit um Coregarne, Multifilamentgarne oder Filament/Fasergarne, die ggf. verzwirnt sein können.

Des weiteren können diese Nähgare die an sich bekannte Konstruktion eines verzwirbelten Garnes oder eines umspon­ nenen Garnes aufweisen, wobei der Titer der zuvor genannten Nähgarne in der Größenordnung zwischen 50 dtex × 2 (Gesamt­ titer 100 dtex) und 1200 dtex × 3 (Gesamttiter 3600 dtex) liegt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

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

Beispiel 1

Ein Polyestergewebe mit einer Breite von 10 cm und einem Flächengewicht von 140 g/m² wurde auf eine perforierte Hülse mit einer Wickelhöhe von 3 cm aufgewickelt. Anschließend wurde der Wickelkörper in eine übliche Laborfärbeanlage eingesetzt und dort mit einer alkoholischen Lösung (Ethanol) von 50 g Benzoylperoxid bei 20°C während 10 Minuten durch­ strömt.

Nach schonender Trocknung wurde der Wickelkörper entnommen und in eine Vakuumkammer eingebracht und dort einer Nieder­ temperatur-Plasmabehandlung unterworfen. Hierbei waren die Bedingungen während der Niedertemperatur-Plasmabehandlung wie folgt:

Druck vor der Niedertemperatur- Plasmabehandlung: 5 Pa
Druckverlauf während der Niedertemperatur- Plasmabehandlung: Abb. 1
Frequenz: 13,56 MHz
Leistungsdichte: 8 W/dm³
Dauer der ersten und zweiten Behandlungsperiode: jeweils 40 Sekunden
Gesamtbehandlungsdauer: 10 Minuten
Gas: Sauerstoff

Anschließend wurde der so behandelte Wickelkörper auf der Laborfärbeanlage mit Wasser durchströmt und danach in üblicher Weise mit einem Reaktivfarbstoff (2%) eines her­ kömmlichen Reaktivfarbstoffes (Levafix) gefärbt.

Die so erstellte Färbung wurde farbmetrisch beurteilt, wobei jeweils Problen aus der unteren Wickelage, der mittleren Wickellage und der oberen Wickellage (äußere Wickellage) entnommen werden. Hier konnte festgestellt werden, daß sowohl visuell als auch farbmetrisch weder Farbtiefen- noch Farbtonunterschiede vorhanden waren.

Ferner wurden die Reibechtheiten, die Wasserechtheit (schwere Beanspruchung), die Schweißechtheit und die Wasch­ echtheit gemessen. Keine dieser Echtheiten war zu beanstanden.

Beispiel 2

Ein Nähgarn Nm 25 × 2 aus Aramidfaser wurde auf eine 1 kg Spule aufgewickelt und in einer Laborfärbeanlage mit einer 5%igen Wasserstoffperoxidlösung (30% H₂O₂) bei 25°C während 10 Minuten behandelt.

Anschließend wurde die so behandelte Spulte mechanisch ent­ wässert und hiernach schonend getrocknet.

Danach wurde die Spule in einen Autoklaven eingebracht und dort mit einer Niedertemperatur-Plasmabehandlung unter den folgenden Bedingungen unterworfen:

Druck vor der Niedertemperatur- Plasmabehandlung: 5 Pa
Druckverlauf während der Niedertemperatur- Plasmabehandlung: Abb. 1
Frequenz: 13,5 MHz
Leistungsdichte: 15 W/dm³
Dauer der ersten und zweiten Behandlungsperiode: jeweils 40 Sekunden
Gesamtbehandlungsdauer: 25 Minuten
Gas: Ammoniak

Anschließend wurde die Garnspule aus dem Autoklave entnommen und in die Larborfärbeanlage überfürt. Dort erfolgte zunächst eine Durchströmung des Materials während 2 Minuten bei Raumtemperatur mit Wasser. Hiernach wurde eine konven­ tionelle Färbung mit einem Säurefarbstoff (2% eines handels­ üblichen Säurefarbstoffes) durchgeführt.

Von den Spulen wurden jeweils Proben aus der inneren Lage, der mittleren Lage und der äußeren Lage entnommen und die Färbung zunächst visuell und farbmetrisch beurteilt. Hierbei konnten keine Farbton- bzw. Farbtiefenunterschiede festge­ stellt werden.

Weiterhin wurden von den zuvor genannten drei Lagen ver­ gleichende Festigkeitsuntersuchungen durchgeführt, wobei keine Unterschiede in den Festigkeiten zwischen den ein­ zelnen Lagen bestanden. Die Festigkeit nach der Niedertempe­ ratur-Plasmabehandlung und anschließenden Färbung betrug 95% der Festigkeit des Ausgangsmaterials.

Auch die in Beispiel 1 genannten Echtheiten wurden von dem nach Beispiel 2 behandelten Nähgarn bestimmt. Hier waren diese Echtheiten ebenfalls zufriedenstellend.

Claims (30)

1. Verfahren zur Niedertemperatur-Plasmabehandlung oder Corona- Behandlung eines textilen Substrates, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Niedertemperatur-Plasmabehandlung oder Corona- Behandlung auf das textile Substrat mindestens einen Initiator, der durch die Niedertemperatur-Plasmabehandlung oder Corona- Behandlung in Radikale und/oder Ionen zerfällt, aufträgt und daß man gleichzeitig und/oder anschließend zwischen zwei Minuten und dreißig Minuten die Niedertemperatur-Plasmabehandlung oder Corona- Behandlung durchführt, wobei man einen Initiator auf der Basis eines Persulfates, eines Peroxides, einer Azoverbindung oder eines Redoxsystems einsetzt und man die Niedertemperatur- Plasmabehandlung bei einem Druck zwischen 5 Pa und 500 Pa, bei einer Frequenz zwischen 1 und 81,36 MHz und einer Leistungsdichte zwischen 2 W/dm³ imd 25 W/dm³ durchführt und bei der Corona-Behandlung bei Normaldruck oder einem Druck zwischen 86,659 × 10³ und 133,32 × 10³ Pa arbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem textilen Substrat ein Haufwerk oder einen Wickelkörper herstellt und anschließend die Niedertemperatur-Phasenbehandlung bzw. Corona-Behandlung im Haufwerk bzw. Wickelkörper durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Initiator Kaliumpersulfat und/oder tert.-Butylperoktoat einsetzt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man als Redoxsystem Kaliumpersulfat/ Natriumhyposulfit, Wasserstoffperoxid/Eisen-II-Sulfat, Cumolhydroperoxid/Polyamin und/oder Benzoylperoxid/N-Dimethyl­ anilin.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man das textile Substrat vor und/oder bei der Behandlung mit dem Initiator durch Zugabe eines Quellmittels quillt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man das Haufwerk bzw. den Wickelkörper während der Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. der Corona-Behandlung mit einem reaktionsfähigen oder inerten Gas oder einem jeweiligen Gasgemisch durchströmt.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei einem Druck zwischen 20 Pa und 300 Pa, vorzugsweise zwischen 70 Pa und 200 Pa, durchführt.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung während einer ersten Behandlungsperiode einen Druck zwischen 5 Pa und 120 Pa, vorzugsweise zwischen 20 Pa und 120 Pa, und während einer sich hieran anschließenden zweiten Behandlungsperiode einen Druck zwischen 80 Pa und 250 Pa, vorzugsweise zwischen 100 Pa und 200 Pa, einstellt.

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

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Übergang von der ersten Behandlungsperiode 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 120 Sekunden, vorzugsweise zwischen 20 Sekunden 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 während der Niedertemperatur-Plasmabehandlung, und daß man an­ schließend das Gas bis zum Erreichen des erforderlichen Behand­ lungsdrucks zuführt.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei einer Frequenz von 13,56 MHz, 27,12 MHz oder 40,68 MHz durchführt.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei einer Leistung zwischen 200 W und 600 W durchführt.

15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei einer Leistungsdichte zwischen 8 W/dm³ und 14 W/dm³ durch­ führt.

16. Weitere Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bei einer Frequenz von 2,45 GHz, bei einem Druck zwischen 10^-1 bis 1000 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.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man eine Corono-Behandlung bei einem Druck zwischen 93,325 × 10³ Pa und 113,324 × 10³ Pa durchführt.

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

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

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, 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 Behandlungsperiode den Druck kontinuierlich erhöht bzw. absenkt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß man für die erste und zweite Behandlungsperiode jeweils eine Zeit zwischen 10 Sekunden und 160 Sekunden, vorzugsweise zwischen 20 Sekunden und 60 Sekunden, auswählt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, 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.

23. Verfahren nach Anspruche 22, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Corona-Behandlung einen Druck zwischen 1000 Pa und 10 000 PA einstellt.

24. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als reaktionsfähiges Gas O₂, N₂O, O₃, CO₂, NH₃, SO₂, SiCl₄, CCl₄, CF₃Cl, CF₄, SF₆, CO, Hexamethyldi­ siloxan und/oder H₂ einsetzt.

25. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Inertgas ein Edelgas oder Stickstoff einsetzt.

26. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß man das textile Substrat auf eine perforierte Hülse, vorzugsweise eine perforierte Metallhülse, aufwickelt.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man das Haufwerk bzw. den Wickelkörper abwechselnd von außen nach innen und von innen nach außen mit dem Gas durch­ strömt.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 27, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man der Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. der Corona-Behandlung den Wickelkörper mit gasförmigem Sauer­ stoff, Kohlendioxid, Schwefeldioxid und/oder Ammoniak und an­ schließend mit Wasser durchströmt und das so behandelte Material mit sauren oder basischen Farbstoffen oder Reaktivfarbstoffen färbt bzw. bedruckt.

29. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als textiles Substrat ein Nähgarn aus­ wählt.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Nähgarn aus Aramidfasern und/oder Polyalkylenfasern, insbesondere Polypropylenfasern, kreuzspulartig aufwickelt, an­ schließend den Initiator gleichmäßig am Nähgarn ad- bzw. absorbiert, die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behand­ lung durchführt und hiernach das Nähgut mit ionischen Farbstoffen färbt.