DE4432919C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Plasmamodifizierung von flächigen porösen Gegenständen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Plasmamodifizierung von flächigen porösen Gegenständen

Info

Publication number
DE4432919C2
DE4432919C2 DE4432919A DE4432919A DE4432919C2 DE 4432919 C2 DE4432919 C2 DE 4432919C2 DE 4432919 A DE4432919 A DE 4432919A DE 4432919 A DE4432919 A DE 4432919A DE 4432919 C2 DE4432919 C2 DE 4432919C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
plasma
perforated
flat object
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE4432919A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4432919A1 (de
Inventor
Christian Dr Oehr
Bernd Dr Schindler
Uwe Dr Vohrer
Michael Dr Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE4432919A priority Critical patent/DE4432919C2/de
Priority to DE59509823T priority patent/DE59509823D1/de
Priority to AT95111614T priority patent/ATE208700T1/de
Priority to EP95111614A priority patent/EP0695622B1/de
Publication of DE4432919A1 publication Critical patent/DE4432919A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4432919C2 publication Critical patent/DE4432919C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/62—Plasma-deposition of organic layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/14—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by plasma treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/02—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements ultrasonic or sonic; Corona discharge
    • D06M10/025—Corona discharge or low temperature plasma
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M14/00—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials
    • D06M14/18—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials using wave energy or particle radiation
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M14/00—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials
    • D06M14/18—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials using wave energy or particle radiation
    • D06M14/20—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials using wave energy or particle radiation on to materials of natural origin
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M14/00—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials
    • D06M14/18—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials using wave energy or particle radiation
    • D06M14/26—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials using wave energy or particle radiation on to materials of synthetic origin
    • D06M14/28—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials using wave energy or particle radiation on to materials of synthetic origin of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M14/00—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials
    • D06M14/18—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials using wave energy or particle radiation
    • D06M14/26—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials using wave energy or particle radiation on to materials of synthetic origin
    • D06M14/30—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials using wave energy or particle radiation on to materials of synthetic origin of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M14/34—Polyamides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2313/00—Use of textile products or fabrics as reinforcement
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/30—Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/34—Polyamides
    • D06M2101/36—Aromatic polyamides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
    • D06M2200/10—Repellency against liquids
    • D06M2200/12—Hydrophobic properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Modifizierung der Ober­ flächen von flächigen porösen Gegenständen wie Textilien, Mem­ branen oder Papier und deren inneren Oberflächen mit Hilfe von in Niederdruckplasmen angeregten Reagenzien. Die Modifizierung geschieht durch Anbindung von chemischen Gruppen oder auch durch Abscheidung von Schichten mit anderen chemischen, physikalischen und morphologischen Eigenschaften als denen der Substrate.
Durch die wahlweise Anbindung von polaren und/oder unpolaren chemischen Gruppen lassen sich die Oberflächeneigenschaften in weiten Bereichen variieren, so beispielsweise die Oberflächenenergie von kleinen Werten (hydrophob) bis hin zu großen Werten (hydrophil).
In der Technik werden derartige Modifizierungen bisher vor allem durch naßchemische Behandlungen erreicht. Meist ist die Wechsel­ wirkung und Anbindung der eingesetzten Reagenzien physikalischer Art (Adsorption und Lösung) (Res. Discl. (1989) 305 S. 649-650), in einigen Fällen aber auch chemischer Natur (Ausbildung von Hauptvalenzen).
Naßchemische Behandlungen sind in der Regel sehr aufwendig und wurden durch die steigenden Anforderungen an die Umweltverträg­ lichkeit immer teurer (EP 0,575,476 A1).
In jüngster Zeit ist vorgeschlagen worden, Garne und Folien mit Hilfe von Plasmagasen zu beschichten (M. Rabe et. al., Melliand Textilberichte 6/1994, 513). Unter den physikalischen Bedingun­ gen eines Plasmas entstehen sowohl auf dem Substrat als auch im Prozeßgas Radikale, so daß eine chemische Bindung der Gasmoleküle am Substrat wie auch eine Vernetzung der Beschich­ tungsmoleküle möglich ist.
Das Plasmaverfahren hat den Vorteil, daß durch den geringen Chemikalienbedarf nur geringe Kosten für die Vorratshaltung und Entsorgung anfallen. Zudem bieten Plasmaverfahren besondere Vorteile hinsichtlich der Arbeitssicherheit und Umweltverträg­ lichkeit, da verfahrensbedingt in geschlossenen Apparaturen gearbeitet werden muß.
Zwar werden die oben genannten Vorteile des Plasmaverfahrens bisher bereits zur Modifizierung von flächigen Substraten genutzt. So sind derartige Verfahren zum Behandeln von Textilprodukten bzw. bahnförmigen Materialen aus der DE 33 00 095 A1 und der DE 42 33 895 A1 bekannt. In beiden Fällen wird das Textilprodukt bzw. das bahnförmige Material beabstandet von den Elektroden geführt. Die Behandlung innen liegender Oberflächen und insbesondere von Zwickeln konnte jedoch bisher nicht zuverlässig erzielt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Plasma­ verfahren und eine für dieses Verfahren geeignete Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, durch die die vorstehend genannten Nachteile beseitigt werden und mit deren Hilfe Flächengebilde auch komplizierter Geometrie gleichmäßig in zufriedenstellender Weise modifiziert werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird dadurch gelöst, daß während der Plasmabehandlung eine Druckdifferenz zwischen der Ober- und der Unterseite des flächigen Gegenstandes aufrechterhalten wird, derart, daß das Plasma durch ihn hindurchströmt, während er auf einer durchbrochenen Flächenelektrode aufliegt.
Das vorliegende Verfahren eignet sich für jedes flächenförmige Substrat und jede poröse Bahnware wie textile Gebilde, Folien, Papierbahnen, Membranen, die aus beliebigem Material, beispielsweise Kunstfasern, Naturfasern oder Mischgeweben, bestehen können. Insbesondere eignet es sich für Substrate mit einer komplizierten Geometrie, beispielsweise gewebten, gewirkten, gelegten, geflochtenen textilen Gebilden, Matten sowie Membranen, Diaphragmen, bei denen erfindungsgemäß auch die inneren Oberflächen, z. B. Zwickel, modifiziert werden. Weiterhin lassen sich auch Sacklöcher durch geeignete Verfahrensvariationen, z. B. Druckwechsel, modifizieren.
Der flächige Gegenstand kann dabei falls erforderlich auch einer Vorbehandlung unterzogen werden, bevor er erfindungsgemäß modifiziert wird. Weiterhin kann eine nicht plasmagestützte Nachbehandlung zur Aufrechterhaltung, Verstärkung bzw. weiteren Optimierung der im Plasmaverfahren erhaltenenen Eigenschaften durchgeführt werden.
Als Prozeßgas wird ein Gas eingesetzt, mit dem sich die Oberflächeneigenschaften des zu modifizierenden Flächengebildes in geeigneter Weise verändern lassen. So kann mit Kohlenwasser­ stoffen, Silanen oder Siloxanen, die auch teilweise oder vollständig fluoriert sein können, ein Hydrophobier-Effekt erzielt werden. Beispielhaft seien als einsetzbare Prozeßgase optional substituierte Alkylalkenylsilane und -siloxane wie Trimethylvinylsilan und teilweise oder vollständig fluorierte Alkene wie Ethen, Propen, Buten und dergleichen, beispielsweise Hexafluorpropen oder Hexafluorbuten, angegeben. Insbesondere können auch Verbindungen, die eine tertiär-Butyl- oder teilweise bzw. vollständig fluorierte tertiär-Butyl-Gruppe enthalten, eingesetzt werden. Letztere führen zu einer oleophoben Ausrüstung. Hydrophile Eigenschaften können ebenfalls durch Einsatz geeigneter Prozeßgase wie z. B. Sauerstoff und sauer­ stoffhaltiger Reagenzien erzielt werden. Diese Effekte können auch durch Mischungen der vorgenannten Gase sowie Mischungen dieser Gase mit Inertgasen erzeugt werden. Ebenso können diese Effekte durch Absättigung der durch den Plasmaprozeß hervorgerufenen aktiven Stellen mittels Pfropfreaktion mit den obengenannten Reagenzien erreicht oder verstärkt werden.
Die für die Aktivierung der Oberflächen und Reagenzien notwendige Energie wird mit Hilfe eines Niederdruckplasmas übertragen. Das Plasma wird durch elektrische oder elektromagnetische Anregung mit Gleich- oder Wechselspannung, vorzugsweise durch hochfrequente elektromagnetische Felder (z. B. mittels Hochfrequenzgeneratoren im MHz-Bereich oder Mikrowellen­ strahlung eines Magnetrons im GHz-Bereich), erzeugt.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird, wie in Fig. 1 (Schemazeichnung des Reaktors für die Plasmabehandlung von porösen Flachsubstraten) an einer beispielhaften Ausführungsform gezeigt, das Plasma in einer Reaktionskammer (1), z. B. mit einem Hochfrequenz-Generator (2), erzeugt, wobei die eine Elektrode des Generators (3) als durchbrochene oder perforierte oder auf andere Art mit Öffnungen versehene Flächenelektrode, beispielsweise als Siebelektrode, und die entsprechende Gegenelektrode (4) ebenfalls als Flächenelektrode ausgebildet ist, die in ihrer Geometrie an die Geometrie der durchbrochenen oder perforierten Flächenelektrode angepaßt ist. Die Kammer besitzt eine Zuführungseinrichtung für Prozeßgas (5) sowie einen Auslaß für das Gas (6), die so zueinander angeordnet sind, daß das Gas auf seinem Weg vom Einlaß zum Auslaß den Raum zwischen den beiden Generator-Elektroden überstreichen kann. Wird zwischen Gaseinlaß und -auslaß eine Druckdifferenz aufrechterhalten, strömt das Gas durch das Substrat und die Öffnungen der durchbrochenen Flächenelektrode hindurch. Die Elektroden können einen Abstand von mehreren Zentimetern, beispielsweise ca. 4 cm, aufweisen. Der flächige Gegenstand (7) kann auf der durchbrochenen Flächenelektrode aufgelegt werden. Vorzugsweise sind die Siebelektroden gekrümmt, um eine gleichmäßige Auflage zu gewährleisten. Dies ist in Fig. 2 dargestellt, wobei der Aufbau der Vorrichtung der Fig. 2 ansonsten dem in Fig. 1 dargestellten entspricht. Der flächige Gegenstand (7) ist hier ein Gewebe.
Wenn der flächige Gegenstand eine sehr große Längenausdehnung aufweist, es sich bei ihm beispielsweise um einen Stoffballen, um Garn oder lange Papier- oder Folienbahnen handelt, kann die Vorrichtung so ausgestaltet sein, daß eine kontinuierliche Behandlung möglich ist. Fig. 3 zeigt schematisch einen Reaktor für die kontinuierliche Plasmabehandlung von Flachsubstraten, z. B. Gewebebahnen. Das Bahnmaterial kann durch die Reaktionskam­ mer (1) geführt werden, in der das Plasma, z. B. mit einem Hochfrequenzgenerator (2), erzeugt wird. Die Flächenelektrode (3) weist hier die Form einer drehbaren Trommel auf, deren Mantel durchbrochen, perforiert oder in einer anderen geeigneten Weise mit Öffnungen versehen ist, so daß eine vollständige Durchdringung des Flächengebildes gewährleistet ist. Die Gegenelektrode (4) ist als ein konzentrisch zu dieser Trommel angeordnetes Segment eines Hohlzylinders ausgebildet. Der Abstand zwischen beiden Elektroden kann z. B. mehrere Zentimeter, beispielsweise 4 cm, betragen. Die Prozeßgase werden über eine Zuführungseinrichtung (5) in die Prozeßkammer eingebracht und durch Öffnungen in der Gegenelektrode in den Elektrodenzwischen­ raum (Plasmaraum) geführt. Der Plasmaraum kann bis auf einen Spalt zur drehbaren Trommel hin mit einer Abschirmung (8) abgedichtet sein. Über einen feststehenden Absaugzylinder (9) kann das Plasma zum Auslaß (6) der Prozeßkammer geführt werden. Das bahnförmige Material kann von Luft zu Luft (durch spalt-Vakuumschleusen) oder durch in Vakuumkammern befindliche Wickeleinrichtungen durch die Prozeßkammer geführt werden. In zusätzlichen Kammern können weitere Behandlungsschritte, z. B. Propfreaktionen, angeschlossen werden.
Eine weitere Ausführungsform stellt die Führung der Bahnware über konvex geformte, poröse Elektroden nach Fig. 4 dar.
Das Plasma weist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung üblicherweise einen Druck von 0,1 bis 5 mbar auf. Der Gasfluß sollte im Bereich von 1 bis 1000 sccm liegen, und die Leistungsdichte kann bis etwa 250 mW/cm² betragen. Die Behandlungsdauer, in welcher das Plasma auf den flächigen Gegenstand einwirkt, beträgt etwa 1 sec bis 2 h. Bevorzugt liegt der Druck im Bereich von 0,2 bis 1,5 mbar, der Gasfluß im Bereich von 10 bis 100 sccm, die Leistung im Bereich von 10 bis 250 mW/cm² und die Behandlungsdauer im Bereich von 2 bis 10 min.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines beispielhaft ausgewählten Gewebes aus Aramid näher erläutert werden. Aramidfasern sind hoch reißfest, sie halten in trockenem Zustand hohen mechanischen Belastungen stand. Allerdings geht diese Eigenschaft bei einem Aramid-Gewebe verloren, sobald es feucht wird, obwohl bekannt ist, daß die Fasern in nassem Zustand nicht mehr als 4 bis 5% ihrer Festigkeit verlieren (Z.A. Rogovin, "Chemiefasern", W. Albrecht, Hrsg., Georg Thieme Verlag, 1982, Seite 382). Wenn auch die Ursache dieser Eigenschaft noch nicht vollständig bekannt ist, wird angenommen, daß das in den Zwickelvolumina durch Kapillarkräfte gehaltene Wasser die Haftkräfte zwischen den Faserbündeln in den Garnen und den Berührpunkten der Garne in den Geweben herabsetzt und unter Belastung ein leichteres Auseinandergleiten der nassen als der trockenen Gewebefasern ermöglicht.
Mehrere Aramidgewebe wurden jeweils mit einem der folgenden Prozeßgase behandelt:
  • - Trimethylvinylsilan
  • - Hexafluorpropen
  • - Octafluorbuten
Die Verfahrensparameter waren:
  • - Druck: 0,2 mbar
  • - Gasfluß: 30 sccm
  • - Leistung: 100 m Watt/cm²
  • - Behandlungsfläche: 600 cm²
  • - Behandlungsdauer: 5 min.
Die erzielte Hydrophobierung wurde mittels der Bestimmung der Gewichtserhöhung der Gewebe sowie des Verlustes an Wasseraufnah­ mevermögen gemessen. Der Gewichtsanteil der Ausrüstung am Gewebe betrug zwischen 0,6 und 1,2%. Das Wasseraufnahmevermögen der ausgerüsteten Textilien nach Tauchen ging von 46,5 Gew.-% auf 15 Gew.-% zurück. Die modifizierten Gewebe eignen sich deshalb u. a. zur Verwendung in Gegenständen, die extremen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, beispielsweise Sportbekleidung für Fechter oder Schutzkleidung für gefährdete Personen.

Claims (15)

1. Verfahren zum Modifizieren von flächigen Gegenständen mit Hilfe eines Niederdruckplasmas, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckdifferenz zwischen der Ober- und der Unter­ seite des flächigen Gegenstandes aufrechterhalten wird, derart, daß das Plasma durch ihn hindurchströmt, während er auf einer durchbrochenen Flächenelektrode aufliegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktionsgas mit mindestens einem Reagens, ausgewählt unter Kohlenwasserstoffen, Silanen und/oder Siloxanen, eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Reagenzien mit einer oder mehreren ungesättigten Gruppen ausgewählt werden.
4. Verfahren, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Reagenzien mit einer ungesättigten Gruppe und mindestens einer Methyl- Trifluormethyl,- tert.-Butyl- oder Perfluor-t-butylgruppe ausgewählt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktionsgas mit mindestens einem Reagens, ausgewählt unter sauerstoffhaltigen und gegebenenfalls ungesättigten Gruppen, eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Plasma mit einem Druck von 0,1 bis 5 mbar, einem Gasfluß von 1 bis 1000 sccm und/oder einer Leistungsdichte von 10 mW/cm²-250 mW/cm² zwischen 1 Sekunde und 2 Stunden lang auf den flächigen Gegenstand einwirken läßt.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flächige Gegenstand nach Plasmaaktivierung mit min­ destens einem der in den Ansprüchen 2 bis 5 genannten Rea­ genzien gepfropft oder anders geeignet nachbehandelt wird.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flächige Gegenstand ein Aramidgewebe ist oder enthält und mit einer Ausrüstungsauflage mit einem Gewichtanteil von 0,6 bis 1,2 Gew.-% modifizert wird.
9. Vorrichtung zum Behandeln von flächigen Gegenständen mit einem Niederdruckplasma gemäß Anspruch 1, umfassend eine Reaktionskammer (1) mit einem Hochfrequenz-Generator (2), wobei die eine Elektrode des Generators (3) als durchbrochene oder perforierte Flächenelektrode und die Gegenelektrode (4) ebenfalls als Flächenelektrode ausgebildet ist, die in ihrer Geometrie an die Geometrie der durchbrochenen Flächenelektrode angepaßt ist, wobei die Kammer eine Zuführungseinrichtung (5) sowie einen Auslaß (6) für ein Prozeßgas aufweist, die so zueinander angeordnet sind, daß das Gas auf seinem Weg vom Einlaß zum Auslaß den Raum zwischen den beiden Flächenelektroden überstreicht, dort zu einem Plasma angeregt wird und durch die Öffnungen der durchbrochenen Flächenelektrode durchtritt, wenn eine Druckdifferenz zwischen Gaseinlaß und Gasauslaß aufrechterhalten wird, wobei Mittel zum Befestigen des flächigen Gegenstandes zwischen den beiden Elektroden oder Wickeleinrichtungen vorgesehen sind, die den flächigen Gegenstand im direkten Kontakt zur ersten Elektrode halten oder führen können.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die durchbrochene Elektrode eine Siebelektrode ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die durchbrochene oder perforierte Elektrode (3) eine konvex geformte Elektrode ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die durchbrochene oder perforierte Flächenelektrode (3) die Gestalt einer drehbaren Trommel aufweist und die Gegen­ elektrode (4) die Gestalt eines bezüglich der Trommel- Elektrode konzentrischen Segmentes eines Hohlzylinders besitzt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode aus Aluminium oder Aluminiumlegierung besteht.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßgase durch Öffnungen in der Gegenelektrode (4) in den Elektrodenzwischenraum geführt werden.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenzwischenraum bis auf zwei Spalte zum kontinuierlichen Ein- und Wegführen des flächigen Gegenstandes zur drehbaren Trommel hin mit einer Abschirmung abgedichtet ist.
DE4432919A 1994-07-22 1994-09-15 Verfahren und Vorrichtung zur Plasmamodifizierung von flächigen porösen Gegenständen Expired - Fee Related DE4432919C2 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4432919A DE4432919C2 (de) 1994-07-22 1994-09-15 Verfahren und Vorrichtung zur Plasmamodifizierung von flächigen porösen Gegenständen
DE59509823T DE59509823D1 (de) 1994-07-22 1995-07-24 Verfahren und Vorrichtung zur Plasmamodifizierung von flächigen porösen Gegenständen
AT95111614T ATE208700T1 (de) 1994-07-22 1995-07-24 Verfahren und vorrichtung zur plasmamodifizierung von flächigen porösen gegenständen
EP95111614A EP0695622B1 (de) 1994-07-22 1995-07-24 Verfahren und Vorrichtung zur Plasmamodifizierung von flächigen porösen Gegenständen

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4426229 1994-07-22
DE4432919A DE4432919C2 (de) 1994-07-22 1994-09-15 Verfahren und Vorrichtung zur Plasmamodifizierung von flächigen porösen Gegenständen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4432919A1 DE4432919A1 (de) 1996-01-25
DE4432919C2 true DE4432919C2 (de) 1997-10-23

Family

ID=6524034

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4432919A Expired - Fee Related DE4432919C2 (de) 1994-07-22 1994-09-15 Verfahren und Vorrichtung zur Plasmamodifizierung von flächigen porösen Gegenständen
DE59509823T Expired - Fee Related DE59509823D1 (de) 1994-07-22 1995-07-24 Verfahren und Vorrichtung zur Plasmamodifizierung von flächigen porösen Gegenständen

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE59509823T Expired - Fee Related DE59509823D1 (de) 1994-07-22 1995-07-24 Verfahren und Vorrichtung zur Plasmamodifizierung von flächigen porösen Gegenständen

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE4432919C2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19842095A1 (de) * 1998-09-15 2000-03-16 Miele & Cie Anwendung des Verfahrens, Werkstoffe aus Kunststoff durch Fluorierung oder Plasma-Behandlung in ihren Eigenschaften zu verbessern
DE19960403A1 (de) * 1999-12-06 2001-07-05 Fzm Fertigungszentrum Maschb G Verfahren zur Plasmabehandlung von flächigen Faser-Verbundmaterialien und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19708373B4 (de) * 1996-03-08 2004-09-23 Director General Of Agency Of Industrial Science And Technology Verfahren zur Modifizierung einer Oberfläche eines festen Materials

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19731562B4 (de) * 1997-07-23 2008-11-13 Softal Electronic Erik Blumenfeld Gmbh & Co. Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung der inneren Oberfläche von porösen bewegten Bahnen durch elektrische Entladungen im Bereich von Atmosphärendruck
EP1649100A1 (de) * 2003-07-25 2006-04-26 Universita' Degli Studi di Milano-Bicocca Verfahren zur bearbeitung von polymeren und anorganischen stoffen mit plasma
JP4930913B2 (ja) * 2005-09-12 2012-05-16 東レバッテリーセパレータフィルム合同会社 多孔性素材のプラズマ処理方法及び処理装置
EP1897986B1 (de) * 2006-09-05 2010-06-23 Electrolux Home Products Corporation N.V. Gewebereinigungsvorrichtung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3300095A1 (de) * 1982-01-06 1983-07-28 Sando Iron Works Co., Ltd., Wakayama Anlage zum kontinuierlichen behandeln von textilprodukten mit hilfe von niedertemperatur-plasma
DE4233895C2 (de) * 1992-10-08 1996-11-28 Juergen Prof Dr Engemann Vorrichtung zur Behandlung von durch einen Wickelmechanismus bewegten bahnförmigen Materialien mittels eines reaktiven bzw. nichtreaktiven, durch Hochfrequenz- oder Pulsentladung erzeugten Niederdruckplasmas

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19708373B4 (de) * 1996-03-08 2004-09-23 Director General Of Agency Of Industrial Science And Technology Verfahren zur Modifizierung einer Oberfläche eines festen Materials
DE19842095A1 (de) * 1998-09-15 2000-03-16 Miele & Cie Anwendung des Verfahrens, Werkstoffe aus Kunststoff durch Fluorierung oder Plasma-Behandlung in ihren Eigenschaften zu verbessern
DE19960403A1 (de) * 1999-12-06 2001-07-05 Fzm Fertigungszentrum Maschb G Verfahren zur Plasmabehandlung von flächigen Faser-Verbundmaterialien und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19960403C2 (de) * 1999-12-06 2002-05-08 Fzm Fertigungszentrum Maschb G Verfahren zur Plasmabehandlung von flächigen Faser-Verbundmaterialien und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Also Published As

Publication number Publication date
DE4432919A1 (de) 1996-01-25
DE59509823D1 (de) 2001-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69310167T2 (de) Gemusterte wasserstrahlenverfestigte vliesstoffe aus holzpulpe und/oder holzpulpeartigen fasern
DE3248590A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur niedertemperatur-plasmabehandlung eines textils
DE3248730A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen behandeln einer stoffbahn mit hilfe eines niedertemperaturplasmas
DE4432919C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Plasmamodifizierung von flächigen porösen Gegenständen
DE69615365T2 (de) Methode zur produktion eines spinnvliesmaterials mit erhöhter nassfestigkeit und das mit dieser methode hergestellte spinnvlies
EP0663968B1 (de) Verfahren zur plasmabehandlung von antiballistisch wirksamen materialien
EP0492649A2 (de) Verfahren zur Veränderung der Eigenschaften eines textilen Substrates
EP0695622B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Plasmamodifizierung von flächigen porösen Gegenständen
EP1896654B1 (de) Siebvorrichtung für die herstellung von papier und verfahren zur behandlung unverwobener faserstoffe
EP0005443A2 (de) Vorrichtung zum Hindurchführen eines Arbeitsmediums durch eine kontinuierlich bewegte durchlässige Warenbahn
DE3337763C2 (de)
DE3312307A1 (de) Vorrichtung zum behandeln eines textilguts
DE1460636A1 (de) Behandlungsverfahren fuer Textilwerkstoffe und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens
DE69912127T2 (de) Filterelement für gase
DE1635091A1 (de) Maschine zur Behandlung von Fasern mit Fluessigkeiten
DE69421074T2 (de) Harzimpregnierte plexifilamentäre folie
AT504649B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur behandlung einer fasermasse
DE69601782T2 (de) Verfahren zur behandlung eines zellfaservlieses
DE4100785C2 (de) Verfahren zur Ausrüstung eines Nähgarnes
DE1042520B (de) Verfahren zur Modifizierung geformter Gebilde aus Additionspolymeren
EP0588246B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von endlosen Warenbahnen
DE2618245A1 (de) Harzverklebter textilverbundstoff und dessen herstellungsverfahren
DE1127315B (de) Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Textilien
DE4100787C2 (de) Verfahren zur Niedertemperatur-Plasmabehandlung oder Corona-Behandlung eines textilen Substrates
EP1893803B1 (de) Verfahren zur behandlung eines prozessgutes bei der herstellung von papier, karton oder pappe

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8181 Inventor (new situation)

Free format text: OEHR, CHRISTIAN, DR., 72160 HORB, DE SCHINDLER, BERND, DR., 70178 STUTTGART, DE VOHRER, UWE, DR., 72076 TUEBINGEN, DE MUELLER, MICHAEL, DR., 70599 STUTTGART, DE

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee