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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.
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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.
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So beschreiben beispielsweise die auf den Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung zurückgehende DE-PS 37 20 237 bzw. die europäische Patentanmeldung 88109358.7 jeweils ein Verfahren zur Herstellung eines Nähgarnes, bei dem das Nähgarn ein multifiles Kernmaterial und ein multifiles Mantelmaterial umfaßt, wobei zur Herstellung des Nähgarns das Kernmaterial mit dem Mantelmaterial unter Einfluß eines Fluidstromes miteinander verwirbelt wird.
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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 für die Herstellung von Nähgarnen verwendeten Garne, wobei diese Garne aus Fasern bzw. Filamenten mit einem runden Querschnitt aufgebaut sind.
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Darüber hinaus ist es jedoch 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.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nähgarn der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, das besonders gute Näheigenschaften besitzt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Nähgarn mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird somit ein Mähgarn beansprucht, das auf seiner Oberfläche 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 Mikrostrukturierung 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 erfindungsgemäße Nähgarn, beispielsweise durch anschließendes Verzwirnen, einen sehr kompakten Aufbau, d. h. einen sehr hohen Fadenschluß, aufweist.
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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 Fadenbrüche zeigte, wie dies nachfolgend noch bei den Ausführungsbeispielen beschrieben ist.
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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.
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Als Grund für das zuvor beschriebene verbesserte Nähverhalten des erfindungsgemäßen Nähgarnes wird angenommen, daß bedingt durch die Mikrostrukturierung 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 Mähgarn 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.
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Vorzugsweise besteht bei dem erfindungsgemäßen Nähgarn die Mikrostrukturierung aus kreisähnlichen und/oder kreisförmigen Vertiefungen und/oder Erhöhungen, wobei unter dem Begriff kreisähnlich auch eckige Formen verstanden werden sollen, deren Gestalt einem Kreis annähern.
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Bezüglich der Abmessungen der Vertiefungen bzw. Erhöhungen bei dem erfindungsgemäßen Hähgarn ist festzuhalten, daß die Vertiefungen eine Tiefe bzw. die Erhöhungen eine Höhe zwischen etwa 0,01 µm und 0,3 µm, vorzugsweise zwischen 0,18 µm und 0,25 µm aufweisen. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß eine besonders geeignete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nähgarnes die zuvor beschriebene Mikrostrukturierung bzw. Aufrauhung nur in einer relativ dünnen Oberflächenschicht besitzen, so daß durch diese Vertiefungen bzw. Erhöhungen die Festigkeit der Faser, des Filamentes bzw. des Garnes nicht beeinträchtigt wird.
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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.
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Die axialen und radialen Abstände von benachbarten punktuellen, linienförmigen 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.
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Zuvor sind bei den Höhen, Tiefen, Breiten und Abständen der Vertiefungen bzw. Erhöhungen bevorzugte Bereiche angegeben. Hierbei ist es selbstverständlich, 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.
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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.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 6 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren beansprucht, bei dem man zur Herstellung 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 Hiedertemperatur-Plasmabehandlung oder einer Corona-Behandlung. Mit anderen Worten werden somit beim erfindungsgemäßen Verfahren zunächst die Ausgangsmaterialien der Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung unterworfen und danach durch die eingangs beschriebenen, bekannten Maßnahmen aus den so behandelten Ausgangsmaterialien das Hähgarn hergestellt.
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Überraschenderweise konnte bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellt werden, daß die durch die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung erzeugte Aufrauhung bzw. Mikrostrukturierung 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 diese Mikrostrukturierungen bzw. Aufrauhungen der Oberfläche sich 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.
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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 Ausgangsmaterial 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 Corona - 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-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung verbessert wird.
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SEine besonders geeignete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß man vor der Niedertemperatur-Plasmabehandlung oder Corona-Behandlung aus den Fasern, Filamenten und/oder Garnen ein Haufwerk herstellt und daß man das Haufwerk während der Niedertemperatur-Plasmabehandlung oder Corona-Behandlung mit einem Gas durchströmt. Eine derartige Verfahrensweise weist den Vorteil auf, daß sie einerseits sehr einfach durchzuführen ist, da hierfür keine großvolumigen Einrichtungen erforderlich sind. Darüber hinaus konnte festgestellt werden, daß zwischen den inneren Lagen, den mittleren Lagen und den äußeren Lagen des Haufwerkes keine Unterschiede in bezug auf durch die Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. Corona-Behandlung hervorgerufene Aufrauhung bzw. Eigenschaftsveränderungen 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.
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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 20fache 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 Überlegenheiten 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.
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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 bei einem Druck (Vakuum) zwischen etwa 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.
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Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß man bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung während einer ersten Behandlungsperiode ein Vakuum zwischen etwa 5 Pa und etwa 120 Pa, vorzugsweise zwischen etwa 20 Pa und 120 Pa, und während einer sich hieran anschließenden zweiten Behandlungsperiode ein Vakuum zwischen etwa 80 Pa und 250 Pa, vorzugsweise zwischen etwa 100 Pa und etwa 200 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 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 das Haufwerk besonders gut durchströmt, so daß Ungleichmäßigkeiten über die Dicke des Haufwerkes völlig ausgeschlossen sind.
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Bei der zuvor beschriebenen Verfahrensweise, bei der zwei aufeinanderfolgende Behandlungsperioden bei einem unterschiedlichen Vakuum durchgeführt werden, kann man den Übergang von der ersten Behandlungsperiode zur zweiten Behandlungsperiode und von der zweiten Behandlungsperiode 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 Behandlungsperiode 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.
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Besonders gute und gleichmäßige Ergebnisse erzielt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn man die Verweilzeit der ersten und zweiten Behandlungsperiode jeweils zwischen 10 Sekunden und 160 Sekunden, vorzugsweise zwischen 20 Sekunden und 60 Sekunden, variiert.
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Um unerwünschte Nebeneffekte, hervorgerufen durch Fremdgase, bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verhindern, empfiehlt es sich, zu Beginn der Niedertemperatur-Plasmabehandlung 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.
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Üblicherweise beträgt die Frequenz bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung zwischen 1 MHz und 20 MHz, wobei besonders gute Ergebnisse bei einer Frequenz von 13,56 MHz erreicht werden.
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Darüber hinaus kann man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Niedertemperatur-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.
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Die Leistungsdichte variiert bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung zwischen 2 W/dm³ und 25 W/dm³, wobei sich die Volumenangabe auf das Volumen des Autoklaven bezieht. Vorzugsweise wird jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer Leistungsdichte zwischen 8 W/dm³ und 14 W/dm³, insbesondere bei 12,5 W/dm³, gearbeitet.
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Die Leistung beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zwischen 200 W und 600 W.
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Besonders gute Ergebnisse erzielt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren 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.
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Zuvor sind die Parameter aufgeführt, die dann anzuwenden sind, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Niedertemperatur-Plasmabehandlung durchgeführt wird.
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Soll hingegeben bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Corona-Behandlung erfolgen, so führt man diese Corona-Behandlung bei einem Druck durch, der bei dem Normaldruck 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 x 10³ Pa und 133,32 x 10³ Pa, vorzugsweise bei einem Druck zwischen 93,325 x 10³ Pa und 113,324 x 10³ Pa, durchgeführt.
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Besonders gute Ergebnisse bezüglich der Näheigenschaften des so hergestellten Nähgarnes läßt sich bei einer Corona-Behandlung erzielen, bei der man während einer ersten Behandlungsperiode einen Druck zwischen 86,659 x 10³ Pa und 99,99 x 10³ Pa und während einer zweiten Behandlungsperiode einen Druck zwischen 99,99 x 10³ Pa und 113,324 x 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.
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Wie zuvor bereits bei der Niedertemperatur-Plasmabehandlung beschrieben, kann man den Druckwechsel zwischen der ersten und zweiten Behandlungsperiode 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 Behandlungsperiode eine kontinuierliche Druckerhöhung bzw. beim Übergang von der zweiten Behandlungsperiode in die erste Behandlungsperiode eine kontinuierliche Druckabsenkung durchgeführt wird. Diese Druckerhöhung bzw. Druckabsenkung 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.
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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 x 10³ Pa und 113,324 x 10³ Pa einzustellen.
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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.
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Zuvor ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl bei der Niedertemperatur-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, SF₆,CO und/oder H₂ sowohl als Einzelgase als auch als Gasmischungen einsetzt, da diese Gas leicht unter Einfluß des hochfrequenzigen elektrischen Feldes die zuvor genannten Ionen, hochreaktiven Moleküle, Radikale bzw. Elektronen bilden.
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Eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß man anstelle der zuvor genannten hochreaktiven Gase als Gas ein Inertgas, vorzugsweise ein Edelgas, ein Gemisch von Edelgasen und/oder Stickstoffe einsetzt. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Gefahr einer chemischen Veränderung der so behandelten Materialien verringert wird.
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Ist hingegen eine chemische Veränderung des Substrates des der Corona- oder Niedertemperatur-Plasmabehandlung unterworfenen Materials erwünscht, so kann man die zuvor genannten reaktiven Gase bei der Corona- oder Niedertemperatur-Plasmabehandlung einsetzen. Werden beispielsweise Fasern, Filamente und/oder Garne aus Polyethylenterephthalat während der Niedertemperatur-Plasmabehandlung bzw. während der Corona-Behandlung mit basischen, reaktiven Gasen durchströmt, so führt das dazu, daß ein derartig behandeltes Material anschließend nach der Behandlung mit Säure farbstoffen färbbar ist. Ebenso ist es möglich, die zuvor genannten Substrate während der Corona- bzw. Niedertemperatur-Plasmabehandlung mit einem sauren, reaktiven Gas zu durchströmen, wodurch diese so behandelten Substrate dann anschließend mit basischen Farbstoffen färbbar sind. Selbstverständlich kann man bei der zuvor beschriebenen Verfahrenweise auch anstelle des einen basischen bzw. einen sauren Gases eine Mischung von sauren bzw. basischen Gasen einsetzen. Die so behandelten und anschließend gefärbten Substrate weisen überraschenderweise hohe Farbechtheiten auf, wobei durch die Behandlung die anschließende Färbung im Vergleich zu einer konventionellen Färbung mit Dispersionsfarbstoffen erheblich erleichtert wird, was sich in entsprechend verringerten Färbetemperaturen sowie erheblich verkürzten Färbezeiten ausdrückt. Ebenso konnte festgestellt werden, da ionische Präparationen eine wesentlich bessere Haftung zu den in der vorstehenden Weise chemisch modifizierten Substraten hatten, was sich insbesondere durch ein weiter verbessertes Nähverhalten der hieraus hergestellten Nähgarne ausdrückte.
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Allgemein werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren solche Materialien eingesetzt, die üblicherweise für die Herstellung von Nähgarnen verwendet werden. Hierbei kann es sich entweder um reine Synthesefasern, reine Naturfasern oder eine Mischung von Natur- und Synthesefasern handeln. Insbesondere sind hier Polyester-, Polyamid 6-, Polyamid 6.6-und/oder Baumwollfasern in den für Nähgarne üblichen Feinheiten und Filament- zahlen zu nennen.
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Die gesamte Behandlungszeit beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren abhängig von den gewünschten Effekten und den eingestellten Leistungsdichten zwischen etwa 2 Minuten und etwa 30 Minuten, vorzugsweise zwischen etwa 5 Minuten und etwa 20 Minuten.
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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.
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Um einen besonders gleichmäßigen Behandlungseffekt, d. h. eine besonders gleichmäßige Aufrauhung bzw. Mikrostrukturierung der behandelten Oberflächen, sicherzustellen und damit auch besonders gleichmäßige Eigenschaften 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 Behandlungsperiode das Haufwerk von innen nach außen und während der zweiten Behandlungsperiode das Haufwerk von außen nach innen oder umgekehrt zu durchströmen.
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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 die Dicke des Haufwerkes erfolgt, so daß die weiteren Verbesserungen der Näheigenschaften erklärlich wird.
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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.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Beispiel 1
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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.
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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 | : Abbildung 1 |
Dauer der ersten und zweiten Behandlungsperiode | : jeweils 40 Sekunden |
Gesamtbehandlungsdauer | : 10 Minuten |
Gas | : Sauerstoff |
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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.
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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 ist.
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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.
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Die Ergebnisse dieser Nähversuche sind in der Tabelle 1 wiedergegeben.
TABELLE 1 PES-Zweifachzwirn |
Material | Anzahl Knopflöcher (ohne Fadenbruch) | Nahtlänge bei 7000 Stiche/Min. |
1 als Faser einer Niedertemperatur-Plasmabehandlung unterwofen | 40 - 60 | nach 100 m Näherversuch abgebrochen, da kein Fadenbruch |
Vergleichsmaterial ohne Behandlung | 4 - 6 | 10 m |
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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.
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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
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Zwei 1kg-Spulen eines Polyestermultifilamentgarns f34, 160 dtex wurden als Kreuzspule auf einer üblichen perforierten Färbehülse einer Niedertempera-tur-Plasmabehandlung unterworfen.
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Abweichend von den zuvor genannten Bedingungen des Beispiels 1 wurde diese Niedertemperatur-Plasmabehandlung beim Beispiel 2 bei einer Leistungsdichte 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 Druckverhältnisse während dieser Behandlungsperioden sind der nachfolgenden Abbildung 2 zu entnehmen.
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Wie auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel wurde während der Niedertemperatur-Plasmabehandlung der Wickelkörper mit Sauerstoff durchströmt.
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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.
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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 von dem zuvor beschriebenen Material dadurch, daß die Ausgangsmaterialien nicht einer Niedertemperatur-Plasmabehandlung unterworfen worden sind.
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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 Niedertemperatur-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.
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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 beim Nähen von Knopflöchern als auch in einer wesentlich längeren Naht ausdrückt. So wurden die Versuche zur Bestimmung des Fadenbruches abhängig von der Nahtlänge bei einer Nahtlänge von 100 m abgebrochen, da selbst bei 10 Nähversuchen 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.
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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.