EP3697958B1 - Verfahren zur herstellung eines textilen artikels mit hydrophobierter textiler oberfläche durch plasmabehandlung und nasschemische behandlung - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines textilen artikels mit hydrophobierter textiler oberfläche durch plasmabehandlung und nasschemische behandlung Download PDFInfo
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- D06M2200/00—Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
- D06M2200/10—Repellency against liquids
- D06M2200/12—Hydrophobic properties
Definitions
- the invention also relates to a textile article which can be produced by the method according to the invention.
- the invention also relates to the use of a low-pressure plasma process for the preparatory treatment of a textile surface of an article, prior to the wet-chemical hydrophobing of the textile surface, the low-pressure plasma treatment with at least one oxygen-containing compound selected from the group consisting of O, O 2 , O 3 , NO, N 2 O and CO 2 , is carried out, the at least one oxygen-containing compound being present in a gas mixture which comprises O 2 and at least one inert gas selected from the group consisting of He and Ar, the gas mixture having a proportion of O 2 in the range from 70% by volume to 90% by volume and a proportion of inert gas in the range from 10% by volume to 30% by volume.
- Textile articles with a hydrophobic surface for example a water-repellent or waterproof surface, such as outdoor clothing articles, are currently mainly produced by finishing them with fluorine-containing chemicals.
- fluorine-containing chemicals Often perfluorinated or polyfluorinated organic compounds, also known as “fluorocarbons", are used for this purpose.
- fluorocarbons are very durable and are in the environment as well as accumulate in the human body - although a risk to the environment and the health of living organisms cannot be ruled out - alternatives are sought in the professional world which have similarly advantageous surface properties but avoid the aforementioned disadvantages.
- Contributions to this discussion can be found in the publication " Perfluorinated and polyfluorinated chemicals - avoiding pollution - protecting the environment "of the Federal Environment Agency from July 2009 and press release no. 32 of the Federal Environment Agency from October 2016 .
- Plasma treatment is also known per se for modifying textile surfaces.
- a plasma is a partially ionized gas, which is often referred to as the "fourth physical state of matter".
- Phenomena such as lightning or the northern lights ( aurora borealis ) are plasmas that occur in nature. Technically, they can be generated by applying electrical fields. Plasmas are interesting because of their physical and chemical properties. Highly excited particles and radicals are generated in them. These can trigger chemical reactions which are not possible under normal conditions. The temperature of the workpieces to be treated with a plasma can be kept very low.
- the document DE 101 11 427 A1 teaches a method and an apparatus for cleaning and treating textiles in low pressure plasma.
- the document EP 695 622 A2 describes a method and a device for plasma modification of porous objects, for example textiles.
- Impregnating agents which contain non-fluorinated silicones and at least one cationic polymer.
- the document JP S62 104975 A describes a method for producing a water-repellent fabric which comprises the application of a liquid containing organopolysiloxanes and / or fluorine compounds to a fabric, a low-temperature plasma treatment and a repeated application of the liquid.
- the document JP S60 194183 A describes a permanently coated synthetic or natural fabric which comprises a silicone rubber film formed on a base fabric.
- the textile articles produced according to the aforementioned method should retain the hydrophobic, in particular water-repellent or waterproof, surface properties, preferably even after demanding use - such as professional or industrial use, for example as work clothing - with increased requirements for abrasion resistance and resilience of the surface finish.
- Another specific object of the present invention was to provide an environmentally friendly process which reduces or at least largely and ideally completely avoids the use of long-lasting chemicals such as fluorocarbons or alkylphenol ethoxylates that are at best only slowly degradable in the environment.
- An important aspect of this specific task was also to use the aforementioned environmentally friendly process to produce textile articles which are at least partially and ideally completely biodegradable (i.e. through biological mechanisms such as the action of microorganisms) and thus at least partially or ideally completely compostable and are accordingly suitable for a biological cycle management.
- textile articles with robust, long-lasting water-repellent or waterproof properties can be produced in an environmentally friendly way, even with reduced use or extensive or complete avoidance of long-life chemicals such as fluorocarbons or alkylphenol ethoxylates, which are at best only slowly degradable in the environment.
- Textile articles produced by the method according to the invention are suitable for demanding use such as professional or industrial use with its increased requirements for abrasion resistance and resistance of the surface finish, for example for use as work clothing and / or also for industrial washing processes, since the textile articles are advantageous Maintain properties for a long time even under these demanding operating conditions.
- the textile articles produced by the method according to the invention have further advantageous surface properties, for example they can additionally be dirt-repellent, weatherproof, easy to clean and / or difficult or hardly adhesive (beading effect).
- a further advantage of the textile articles produced by the method according to the invention is their suitability for refreshing the hydrophobization or impregnation or a post-hydrophobization or post-impregnation, if, for example, after prolonged use of the textile article its water-repellent or waterproof property should decrease: a
- textile articles produced by the process according to the invention can again be given improved hydrophobic or water-repellent or waterproof properties by renewed wet-chemical treatment according to step (c) described above, for example by washing-in impregnation in the washing machine.
- plasma treatment is generally understood to mean all plasma processes that can be used for surface treatment, in particular for surface treatment of textile articles, especially plasma cleaning, plasma activation, plasma etching and plasma coating.
- the plasma treatment can comprise one or more of the above-mentioned plasma processes, which are explained in more detail below.
- Plasma cleaning often precedes subsequent further plasma treatment steps and is usually carried out in low-pressure plasma.
- a universally applicable low-pressure plasma system is therefore often equipped in such a way that the essential cleaning processes, in particular cleaning in oxygen plasma, can be carried out.
- Such a low-pressure plasma system used for cleaning processes is also referred to as a "plasma cleaner".
- Plasma activation is mostly used to increase the surface tension of non-polar substrates (i.e. materials or substances that are to be processed by plasma activation).
- oxygen radicals are usually generated in the oxygen plasma (i.e. using oxygen or compounds that form oxygen in the plasma, mostly gases), which, due to their high reactivity, can form bonds to the surface structures of a substrate, thereby increasing the surface tension and / or the wettability of the substrate surface becomes.
- No polymerizable monomers are used in plasma activation, since the aim is not to directly coat the substrate surface with polymer films.
- Plasma activation is usually carried out for shorter periods of time, for example in the range of less than 10 minutes.
- the quality of a plasma activation can be assessed or checked, for example, by means of known contact angle measurements. In this method, the contact angle of a drop of test liquid to the activated surface is measured. The better the activation, the flatter the drop lies on the surface.
- Plasma etching refers to material-removing plasma-assisted etching processes on solids. During plasma etching, parts of the surface of a substrate are removed by chemical reaction with a process gas. The high reactivity of the excited atoms and molecules and especially of the radicals is used. The most important criterion when selecting the etching gas is its ability to form a highly volatile reaction product with the solid to be etched. The etching rate is very different (selective) on different substrates.
- Suitable organic etching gases are, for example, perfluorinated hydrocarbons (perfluorocarbons, PFCs) such as tetrafluoromethane (CF 4 ), hexafluoroethane (C 2 F 6 ), perfluoropropane (C 3 F 8 ), perfluorobutadiene (C 4 F 6 ), unsaturated PFCs, perfluorinated aromatics and perfluorinated heteroaromatics.
- PFCs perfluorinated hydrocarbons
- PFCs perfluorocarbons
- Inorganic etching gases are suitable for example sulfur hexafluoride, nitrogen (III) fluoride, boron trichloride, chlorine, hydrogen chloride or hydrogen bromide.
- Oxygen is usually not used as an etching gas if a high material removal with significant changes in physical or mechanical surface properties (mostly with high energy input) is to be achieved. Mixtures of different caustic gases are also common. Plasma etching is usually carried out for longer periods of time, for example in the range from 15 to 120 minutes.
- polymerizable monomers are introduced into a plasma chamber, usually in low-pressure plasma, which then polymerize under the influence of the plasma.
- the layer thicknesses achieved with plasma polymerisation are usually in the range of micrometers.
- the process technology for plasma coating is much more complex than, for example, for plasma activation.
- the plasma treatment comprises a low-pressure plasma treatment or a low-pressure plasma treatment and at least one further plasma treatment step, the low-pressure plasma treatment being carried out with at least one oxygen-containing compound selected from the group consisting of O, O 2 , O 3 , NO, N 2 O and CO 2 wherein the at least one oxygen-containing compound is present in a gas mixture which comprises O 2 and at least one inert gas selected from the group consisting of He and Ar, the gas mixture having a proportion of O 2 in the range from 70% by volume to 90% by volume and a proportion of inert gas in the range from 10% by volume to 30% by volume.
- the low-pressure plasma treatment being carried out with at least one oxygen-containing compound selected from the group consisting of O, O 2 , O 3 , NO, N 2 O and CO 2 wherein the at least one oxygen-containing compound is present in a gas mixture which comprises O 2 and at least one inert gas selected from the group consisting of He and Ar, the gas mixture having a proportion of O 2 in the range from 70% by volume to
- the textile surface of an article produced or provided in step (a) can - in particular for the purpose of a comparison with a method according to the invention and the textile surfaces resulting from a method according to the invention - be treated directly, i.e. without prior plasma treatment, wet-chemically. If the wet chemical treatment of an article produced or provided in step (a) for the purposes of comparison is carried out in the same way as in step (c) according to the invention, a textile surface is obtained which can be evaluated in direct comparison with regard to its hydrophobicity. A corresponding comparative study is given below in Example 6 (cf. Table 3, values "A: moisture repellency initial").
- “Comparatively more permanently hydrophobized” preferably means that the plasma-treated hydrophobized textile surface resulting from step (c) has a higher value determined according to the spray test of the AATCC TM22-2014 standard (in standard values according to the standard specification) than that under the same conditions treated corresponding textile surface of the article produced or provided in step (a) after only wet chemical treatment as in step (c), but without prior plasma treatment in step (b).
- "comparatively more permanently hydrophobicized” means that the plasma-treated hydrophobicized textile surface resulting from step (c) also after five washing and drying cycles (preferably carried out in accordance with ISO 6330: 2000 (E), conditions: washing machine type A / front loader; Wash program 5A "Normal” at 40 ⁇ 3 ° C; tumble-dry) has a higher value than the one treated for comparison purposes under the same conditions (ie also present after five washing and drying cycles), determined in accordance with the AATCC TM22-2014 standard ) corresponding textile surface of the article produced or provided in step (a) after only wet chemical treatment as in step (c), but without prior plasma treatment in step (b).
- the wet-chemical treatment in step (c) of the method according to the invention is preferably an aqueous wet-chemical treatment, i.e. a wet-chemical treatment, the plasma-treated textile surface being contacted both with the hydrophobing agent and with water, preferably simultaneously.
- the one or more materials comprised by the textile surface of the article produced or provided in step (a) of the method according to the invention can be used individually or in combination.
- one or more materials from a first material ie selected from the material group of a first material or a first material group as defined above
- a second material ie selected from the material group a second material or a second material group as defined above
- a mixture or combination of one or more materials of a first material ie selected from the material group of a first material or a first material group as defined above
- a second material ie from the material group of a second material or a second material group as defined above
- Combinations of preferred materials (thus) in turn result in preferred materials or material combinations.
- the textile surface of the article produced or provided in step (a) comprises at least one second material selected from the group (preferably a second material group) consisting of polyesters, polyamides, polyamide-imides, polypropylene, polyacrylonitrile and polyacryl methacrylate and their Mixtures; particularly preferably selected from the group of synthetic polymers, preferably biodegradable synthetic polymers, consisting of substituted polyesters, unsubstituted polyesters, substituted polyamides and unsubstituted polyamides and mixtures thereof.
- the textile surface of the article produced or provided in step (a) comprises only a second material selected from the group (ie one or more materials selected from a second group of materials) consisting of polyesters, polyamides, polyamide-imides, Polypropylene, polyacrylonitrile and polyacryl methacrylate and mixtures thereof; particularly preferably selected from the group of synthetic polymers, preferably biodegradable synthetic polymers, consisting of substituted polyesters, unsubstituted polyesters, substituted polyamides and unsubstituted polyamides and mixtures thereof.
- a second material selected from the group (ie one or more materials selected from a second group of materials) consisting of polyesters, polyamides, polyamide-imides, Polypropylene, polyacrylonitrile and polyacryl methacrylate and mixtures thereof.
- the textile surface of the article produced or provided in step (a) does not comprise a first material (preferably natural material), ie no material that is preferably selected from the group (preferably a first material group) consisting of cotton, Wool, silk, cellulose and regenerated cellulose and their mixtures.
- a first material preferably natural material
- the group preferably a first material group
- the textile surface of the article produced or provided in step (a) comprises one or more materials which - as indicated above - are selected from the group consisting of at least one first material (as defined above), preferably a natural (and therefore biological degradable) material, preferably selected from the group (preferably a first group of materials) consisting of cotton, wool, silk, cellulose and regenerated cellulose; and at least one second material (as defined above), preferably a synthetic material, which is selected from the group (preferably a second group of materials) the synthetic polymers, preferably the biodegradable synthetic polymers, consisting of substituted polyesters, unsubstituted polyesters, substituted polyamides and unsubstituted polyamides, as well as mixtures of the aforementioned materials
- the textile articles produced by the process according to the invention are advantageously at least partially and - depending on the other components of the textile article such as the water repellent - ideally completely biodegradable (ie through biological mechanisms such as the action of microorganisms) and thus at
- Biodegradable means in the context of the present invention that a textile article, a material, or a substance with this property is compostable and preferably within a period in the range from 12 to 36 months, particularly preferably in the range from 18 to 30 months, and preferably at a temperature in the range from 40 ° C. to 80 ° C., particularly preferably in the range from 50 ° C. to 75 ° C., at least predominantly (ie> 90% by weight, preferably> 95% by weight, of the starting material are biodegraded under the conditions specified here) and ideally practically completely biodegraded (ie by biological mechanisms such as the action of microorganisms).
- the textile surface of the article produced or provided in step (a) comprises one or more materials selected from the group consisting of at least one first material (as defined above), preferably a natural (and therefore biodegradable) material from the group (preferably a first group of materials) consisting of cellulose and regenerated cellulose; and at least one second material (as defined above), preferably a synthetic material selected from the group (preferably a second group of materials) of synthetic polymers, preferably biodegradable synthetic polymers, consisting of substituted polyesters, unsubstituted polyesters, substituted polyamides and unsubstituted polyamides , as well as mixtures of the aforementioned materials
- the products produced by the process according to the invention are not only advantageously at least partially and ideally practically completely biodegradable and thus at least partially and ideally completely compostable, but they are also suitable for particularly high requirements their mechanical resilience and the longevity or durability of the to correspond to hydrophobic or water-repellent or waterproof properties.
- This variant of the method according to the invention is
- regenerator cellulose preferably includes regenerated fibers.
- Regenerated fibers are fibers that are produced from naturally occurring, renewable raw materials using chemical processes. These are mainly cellulose derivatives made from wood.
- Cellulose (pulp) or regenerated cellulose which can be used in step (a) of the process according to the invention preferably comprise, within the scope of the present invention, the materials (or the fibers from the materials) viscose, modal, lyocell and cupro, particularly preferably lyocell.
- Viscose fibers are chemical fibers (regenerated fibers) that are industrially produced using the viscose process, a widely known wet spinning process.
- the starting raw material of the viscose process is cellulose, mainly in the form of wood, from which the high-purity cellulose is extracted using various processes.
- Modal fibers like viscose fibers, also consist of 100 percent cellulose, but, unlike other regenerated fibers, are mainly made from beech wood.
- the starting material is beech wood that has been debarked and then chopped into pieces for separation from the lignin.
- you can achieve at Modal fibers have higher fiber strength and improved fiber properties than other cellulose fibers.
- the modal fiber has a higher moisture absorption and dries quickly.
- Lyocell is an industrially produced regenerated cellulose fiber, which is known per se and consists of cellulose and which is produced by the direct solvent process known per se. It is used in particular for the production of textiles and nonwovens. Lyocell fibers have high dry and wet strength, are soft and absorb moisture very well. Textiles made from it usually have a smooth and cool handle with a flowing drape, have a low tendency to crease and can be washed and dry-cleaned.
- Cupro also known as copper silk or copper fiber
- Cupro fibers are mainly processed into textile lining materials because they are breathable, hygroscopic and do not become statically charged. In addition, the fabrics have a silky soft feel and are smooth and shiny. Cupro can be washed and ironed, but it is not iron-free. Cupro is usually produced using the copper oxide-ammonia process (Cuoxam process).
- Second, preferably synthetic, material which can be used in step (a) of the method according to the invention also comprises elastomers, preferably biodegradable elastomers.
- Particularly preferred synthetic polymers to be used as the second material in step (a) of the process according to the invention preferably biodegradable synthetic polymers, comprise substituted and / or unsubstituted polyesters and particularly preferably comprise copolyesters of aromatic and aliphatic monomers.
- These particularly preferred copolyesters of aromatic and aliphatic monomers preferably comprise, as monomers, terephthalic acid and one or more alkanediols, preferably selected from the group consisting of ethanediol, 1,3-propanediol and 1,4-butanediol.
- the second, preferably synthetic, material to be used in step (a) comprises terephthalic acid and one or more alkanediols (preferably an alkanediol, ie an alkanediol of one type) selected from the group consisting of ethanediol as monomers , 1,3-propanediol and 1,4-butanediol (preferably ethanediol), and preferably comprise at least one further monomer.
- alkanediols preferably an alkanediol, ie an alkanediol of one type
- biodegradable substituted or unsubstituted polyesters or fibers of such biodegradable substituted or unsubstituted polyesters are polybutylene adipate terephthalate ("PBAT”), Ecoflex® (BASF) and infinito® (Lauffenmühle GmbH & Co. KG).
- PBAT polybutylene adipate terephthalate
- Ecoflex® Ecoflex®
- infinito® Lauffenmühle GmbH & Co. KG
- Preferred polyamides which can be used in step (a) of the process according to the invention are or include polyamide-imides and aramids (the latter are also referred to as "aromatic polyamides"), preferably according to the definition of the US Federal Trade Commission, according to which aramids are polyamides with aromatic groups in of the main chain in which at least 85% of the amide groups are bonded directly to two aromatic rings.
- a particularly preferred biodegradable polyamide to be used in step (a) of the process according to the invention is known polyamide 6.
- An example of a biodegradable polyamide particularly preferred according to the invention is Amni Soul Eco® (Rhodia / Solvay).
- the above-mentioned variants of the textile surface of the article produced or provided in step (a) can be used individually or in combination (together).
- threads, fibers or yarns made from one or more of the materials specified above can be used individually or in combination.
- threads made of at least one synthetic material and / or threads made of at least one natural material can be spun individually or together to form yarns, or such different threads can be processed individually or together to form a fleece, fabric or fabric, for example joined, woven or knitted , become.
- step (a) of the method according to the invention textile articles produced or provided are preferably used, the textile surface of which is selected from the group consisting of woven and knitted fabrics.
- the plasma treatment of woven and knitted fabrics in step (b) of the method according to the invention can be carried out particularly efficiently and effectively.
- Textile fabrics or knitted fabrics produced by the method according to the invention can be further processed directly into ready-made textile articles, for example into textile articles for daily use, such as outdoor clothing.
- the aforementioned materials for example cellulose or regenerated cellulose and / or one or more synthetic polymers as defined above
- the aforementioned types of textile surfaces for example woven or knitted fabrics
- An aqueous waterproofing agent allows the process to be carried out as an aqueous process (i.e. carried out at least in the presence of water), ideally without the presence of organic solvents. In this way, few or no organic solvents get into the environment without the need for complex filtering or retention measures or there are few organic or no organic solvent residues that could affect the environment or would have to be disposed of in a costly manner.
- Polydimethylsiloxanes are known to be at most slightly toxic and at least largely chemically inert, so that when they are used in the method according to the invention, health damage to living organisms can be at least largely and ideally completely excluded.
- the polyacrylates which can be used in step (c) of the process according to the invention which are preferably selected from the group consisting of homopolymers and copolymers of acrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid and methacrylic acid esters, can optionally contain further monomer units which can be copolymerized with acrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid and / or methacrylic acid esters contain.
- homopolymers and copolymers are formed from monomers of acrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid and methacrylic acid esters, whereby (depending on the requirements of the individual case) further monomers co-polymerizable with acrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid and / or methacrylic acid esters are integrated or not integrated.
- the modified polydimethylsiloxane is preferably used in the aqueous waterproofing agent in step (c) of the process according to the invention in a weight ratio in the range from 1:20 to 20: 1, preferably in the range from 1:10 to 10: 1, particularly preferably in the range from 7: 1 to 1: 7, used in relation to the one or more cationic polymers.
- the aqueous hydrophobing agent in step (c) of the process according to the invention preferably contains the modified polydimethylsiloxane in a total amount in the range from 0.1% by weight to 20% by weight, particularly preferably in the range from 0.2% by weight to 15% % By weight and particularly preferably in the range from 0.3% by weight to 10% by weight, based on the total weight of the aqueous waterproofing agent.
- the aqueous hydrophobing agent in step (c) of the process according to the invention preferably contains the one or more cationic polymers in a total amount in the range from 0.05% by weight to 15% by weight, particularly preferably in the range from 0.1% by weight. % to 10% by weight and particularly preferably in the range from 0.15% by weight to 5% by weight, based on the total weight of the aqueous waterproofing agent.
- the modified polydimethylsiloxane which can be used in step (c) of the method according to the invention preferably comprises one or more polydimethylsiloxanes which are selected from the group consisting of aminoalkyl-polydimethylsiloxane, amidoaminoalkyl-polydimethylsiloxane, alkyl-aminoalkyl-polydimethylsiloxane, alkyl-amidoaminoalkyl-polydimethylsiloxane, alkyl-amidoaminoalkylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsiloxanydimethylsi
- the aforementioned modified polydimethylsiloxanes can be used individually or in combination with one another.
- the cationic polymers that can be used in step (c) of the process according to the invention are preferably homopolymers or copolymers which, as constituents of the side chains of the corresponding monomers, comprise uncharged basic groups, preferably primary, secondary or tertiary amino groups, which contain cationic groups by taking up H + ions can form.
- Examples of such cationic polymers which are preferably used in step (c) of the process according to the invention are in particular in the document WO 2010/139466 disclosed.
- the aforementioned cationic polymers can be used individually or in combination with one another.
- polysaccharide includes modified and unmodified polysaccharides, preferably modified chitin and modified and unmodified chitosan, with differences in the molar masses, in terms of degrees of deacetylation and in terms of polysaccharide derivatives suitable according to the invention, such as preferably chitosan derivatives.
- Chitosan derivatives to be preferably used in the method according to the invention include chitosan succinate (N-succinyl-chitosan), chitosan propionate (N-propionyl-chitosan) and chitosan adipate (N-adipyl-chitosan).
- Cationic polymers to be used with preference in the above-mentioned process according to the invention are the biopolymers chitin and / or chitosan and their derivatives, preferably chitosan and its derivatives. If there are more deacetylated than acetylated 2-amino-2-deoxy-ß-D-glucopyranose units in the overall biopolymer molecule (> 50% deacetylated units), this is indicated in the present text, in accordance with the usual understanding in the specialist field, called chitosan.
- chitin If there are more acetylated than deacetylated 2-amino-2-deoxy-ß-D-glucopyranose units in the overall biopolymer molecule ( ⁇ 50% deacetylated units), this is indicated in the present text, in accordance with the usual understanding in the specialist field, called chitin.
- the degree of the resulting deacetylation in the chitin or chitosan can vary. To improve the solubility in aqueous solutions and / or to reduce the viscosity, the chain length and / or the degree of deacetylation of the polysaccharide (chitin or chitosan) can be changed. Due to the free amino groups formed by deacetylation, chitosan is a polycation with a high charge density in acidic solution.
- a chitosan with a degree of deacetylation of> 75% is preferred, particularly preferably with a degree of deacetylation of> 85% and very particularly preferably with a degree of deacetylation of> 90%.
- the molecular weight of the chitosan used in step (c) of the process according to the invention is preferably in a range from 10,000 Daltons to 5,000,000 Daltons, particularly preferably in a range from 100,000 Daltons to 2,000,000 Daltons and very particularly preferably in a range from 150,000 Daltons up to 1,000,000 daltons.
- Examples of chitosan types which can be used or preferably used in step (c) of the method according to the invention are in particular in the document WO 2010/139466 disclosed.
- polyamides and “polypeptides” (i.e. a natural or synthetic polymer linked by peptide bonds between amino acids) are used synonymously and are used differently depending on the objective context.
- polypeptide is usually used in connection with corresponding natural polymers.
- aqueous, fluorine-free water repellants which are preferably used in step (c) of the process according to the invention are in particular in the document WO 2010/139466 disclosed.
- a low-pressure plasma is usually generated between two or more electrodes by electromagnetic high-frequency fields, at a pressure that is considerably lower than the pressure of the earth's atmosphere. Due to the large (mean) free path of excited particles generated in this way, the expansion of the plasma can go beyond the effective range of the high-frequency field and also cover the entire volume of a plasma chamber.
- the at least one further plasma treatment step preferably comprises plasma cleaning, particularly preferably plasma cleaning, of the textile surface produced or provided in step (a) before plasma activation of said textile surface is carried out.
- the plasma cleaning is thus followed by the low-pressure plasma treatment, preferably the low-pressure plasma activation.
- a method according to the invention or a method according to the invention described above or below as preferred is preferred, the low-pressure plasma treatment being carried out at a pressure in the range from 1 Pa (0.01 mbar) to 20 kPa (200 mbar), preferably at a pressure in the range of 1 Pa (0.01 mbar) to 0.5 kPa (5 mbar), particularly preferably at a pressure in the range from 10 Pa to 50 Pa (0.1 mbar to 0.5 mbar).
- step (b) A method according to the invention or a preferred method according to the invention is therefore preferred, the pressure ranges specified above for step (b) as preferred or particularly preferred for the low-pressure plasma treatment, preferably low-pressure plasma activation, being combined with the pressure ranges given below for step (b) ranges of the duration indicated as preferred or particularly preferred for the low-pressure plasma treatment, preferably the low-pressure plasma activation.
- the low-pressure plasma treatment (step (b)) being carried out at a temperature in the range from 10 ° C. to 50 ° C., preferably from 15 ° C. to 40 ° C. .
- a plasma process in particular a low-pressure plasma process or low-pressure plasma activation process in the specified temperature range and under the conditions or preferred conditions specified above and below, one usually speaks of a "low temperature plasma process" (“LTP") .
- LTP low temperature plasma process
- step (b) of the process according to the invention is carried out at temperatures above the specified temperature range or preferred temperature range, the rate of deposition of constituents of the gas or gas mixture forming the plasma can be undesirably reduced, which can impair the desired effect of the plasma treatment.
- the low-pressure plasma treatment, preferably the low-pressure plasma activation, in step (b) of the method according to the invention is carried out in the presence of a reactive gas and an inert gas.
- the reactive gas used is one or more oxygen-containing compounds which release or make available molecular oxygen at least as an intermediate (e.g. precursors or "precursors" of oxygen) at least under the conditions of low-pressure plasma activation.
- oxygen-containing compounds which release or make available molecular oxygen at least as an intermediate (e.g. precursors or "precursors" of oxygen) at least under the conditions of low-pressure plasma activation.
- the low-pressure plasma treatment is carried out with at least one oxygen-containing compound selected from the group consisting of O, O 2 , O 3 , NO, N 2 O and CO 2 , so that preferably oxygen-containing functional groups (preferably - OH, -CO, -CHO or -COOH) are generated on the textile surface, which are preferably covalently bound to the textile surface.
- oxygen-containing functional groups preferably - OH, -CO, -CHO or -COOH
- the detection of the generation of such oxygen-containing functional groups on the or the detection of their covalent bond to the textile surface can be carried out by suitable physical or physico-chemical methods, for example by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR spectroscopy) or by X-ray Photoelectron Spectroscopy for Chemical Analysis (ESCA).
- FT-IR spectroscopy Fourier transform infrared spectroscopy
- ESA X-ray Photoelectron Spectroscopy for Chemical Analysis
- the low-pressure plasma treatment preferably the low-pressure plasma activation, is preferably carried out in step (b) of the method according to the invention with a gas or gas mixture which (before the transition to the plasma state) does not contain more than 1% by volume besides the oxygen-containing gas (s) , comprises gaseous components.
- a gas or gas mixture which (before the transition to the plasma state) does not contain more than 1% by volume besides the oxygen-containing gas (s) , comprises gaseous components.
- the method according to the invention contains the aforementioned mixture, preferably said gas mixture, which comprises O 2 and at least one inert gas selected from the group consisting of He and Ar (before the transition to the plasma state) a proportion of O 2 in the range of 70 vol. -% to 90% by volume and a proportion of inert gas, preferably He and / or Ar, in the range of 10% by volume to 30% by volume.
- said gas mixture which comprises O 2 and at least one inert gas selected from the group consisting of He and Ar (before the transition to the plasma state) a proportion of O 2 in the range of 70 vol. -% to 90% by volume and a proportion of inert gas, preferably He and / or Ar, in the range of 10% by volume to 30% by volume.
- step (b) of the method according to the invention specified above as preferred or particularly preferred can preferably be combined and, in combination, result in particularly preferred method conditions for carrying out step (b).
- variants of the method according to the invention are preferred, wherein in step (b) a low-pressure plasma treatment, preferably a low-pressure plasma activation, at a pressure in the range from 1 Pa (0.01 mbar) to 0.5 kPa (5 mbar) and for a duration is carried out in the range of 30 seconds to 5 minutes.
- a low-pressure plasma treatment preferably a low-pressure plasma activation, at a pressure in the range from 10 Pa to 50 Pa (0.1 mbar to 0.5 mbar) and for a duration is carried out in the range of 1 minute to 3 minutes.
- the electrode density preferably being in the above range, a particularly effective and uniform (homogeneous) activation and subsequent hydrophobization of the textile surface is achieved.
- step (b) of the method according to the invention the low-pressure plasma treatment is carried out in a plasma treatment chamber with an output in the above-mentioned range or with a plasma generation source with an output in the above-mentioned range, particularly good results are achieved with regard to the activation of the textile surface or the subsequent Hydrophobization and its longevity achieved.
- step (b) it has been shown that particularly good or even the best results with regard to the preparatory plasma activation of a textile surface using the method according to the invention and thus also very good or even the best results with regard to the moisture-repellent properties of the plasma-treated hydrophobized textile surface and the durability of the moisture-repellent properties result when the method according to the invention (in step (b)) is carried out as a low-pressure plasma treatment with a plasma generation source at an output in the range specified above or in the preferred range specified above.
- the power of the plasma generation source is lower than the values given above, there may be insufficient plasma activation of the textile surface, which ultimately also leads to unsatisfactory moisture-repellent properties of the treated textile surface and / or unsatisfactory durability of these moisture-repellent properties.
- the power of the plasma generation source is higher than the values given above, the textile surface used may even be damaged.
- the impregnation in the course of the aforementioned wet chemical treatment in step (c) of the method according to the invention can be carried out using any method suitable for this purpose, for example by spraying, dipping, pressure impregnation, patting ("kiss-and-roll"), Wash-in impregnation, for example in the washing machine, full bath impregnation (preferred) or by a combination of several of the aforementioned methods.
- the impregnation is preferably carried out by full bath impregnation, particularly preferably by means of padding, preferably if the wet chemical treatment is an aqueous wet chemical treatment.
- the plasma-treated hydrophobized textile surface obtained in step (c) of the method according to the invention is most effectively brought into contact with the hydrophobing agent and a particularly completely and permanently hydrophobized textile surface results.
- step (c) in particular on a textile surface as described above of an article produced or provided in step (a) which contains one or more materials comprises, which are selected from the group consisting of a first material selected from the group consisting of cellulose and regenerated cellulose and mixtures thereof), the best results are achieved according to the method according to the invention in terms of moisture-repellent properties of the resulting impregnated fabric and durability of the impregnation.
- concentrations of modified polydimethylsiloxane lower than those indicated above can result in unsatisfactory moisture-repellent properties of the treated textile surface.
- concentrations of modified polydimethylsiloxane higher than those indicated above can even lead to a reduced durability of the moisture-repellent properties of the treated textile surface.
- the measures specified above for the wet chemical treatment in step (c) of the method according to the invention or specified as (particularly) preferred, including drying and fixing, are preferably combined with one another, which results in particularly preferred variants of the method according to the invention which are particularly effective and / or permanently hydrophobized textile surfaces lead.
- Such particularly permanently hydrophobized textile surfaces retain their advantageous, in particular water-repellent or waterproof, properties for a particularly long time and are particularly resistant to mechanical stress, for example from abrasion or washing or drying processes.
- the present invention also relates to a textile article comprising a hydrophobized textile surface, producible by a method according to the invention, preferably producible by a method according to the invention described above as preferred.
- the textile article according to the invention is preferably selected from the group consisting of weather protection clothing; Outdoor clothing, functional clothing; Work clothes, preferably for outdoor use; Rain cloaks; Ponchos; Tarpaulins for motor vehicles or construction; Awnings; Sunroofs; Umbrellas; Parasols; Tent sheets; Tents and transport containers, preferably suitcases, carrier bags, sports bags, rucksacks and panniers.
- the present invention also relates to the use of a low-pressure plasma process for the preparatory treatment of a textile surface of an article, prior to the wet-chemical hydrophobing of the textile surface, the low-pressure plasma treatment with at least one oxygen-containing compound selected from the group consisting of O, O 2 , O 3 , NO , N 2 O and CO 2 , the at least one oxygen-containing compound being present in a gas mixture which comprises O 2 and at least one inert gas selected from the group consisting of He and Ar, the gas mixture having a proportion of O 2 in the range from 70% by volume to 90% by volume and a proportion of inert gas in the range from 10% by volume to 30% by volume.
- the low-pressure plasma treatment with at least one oxygen-containing compound selected from the group consisting of O, O 2 , O 3 , NO , N 2 O and CO 2 , the at least one oxygen-containing compound being present in a gas mixture which comprises O 2 and at least one inert gas selected from the group consisting of He and Ar, the gas
- Example 1 Providing an article with a textile surface
- a fabric was used (provided) in each of the examples given below, which is made from 100% individual threads of a biodegradable synthetic polymer (a copolyester comprising as Monomers terephthalic acid and ethanediol and at least one other monomer) existed.
- the weight per unit area of the fabric was approx. 150 g / m 2 and the thread density was approx. 100 warp threads / cm and approx. 50 weft threads / cm.
- Example 2 Plasma treatment of a textile surface
- a sample of the tissue provided above was subjected to low-pressure plasma activation in a Nano-Plasmacoater BAG with a plasma chamber (approx. 11 m 3 ) and a plurality of electrodes (electrode density approx. 3.5 electrodes / m 2 of tissue) subject, whereby the following parameters were set: Frequency: 13.56 MHz Duration of treatment: 2 min Power (plasma source): 9 kW Print: 0.3 mbar (30 Pa) Process gas: O 2 (molecular oxygen) Inert gas: Ar (argon) Process gas / inert gas ratio: 20 vol% Ar / 80 vol% O 2
- the tissue treated with plasma in this way was designated “G-tO-pbh (Ar / O 2 )”.
- Example 1 Another sample of the fabric provided above (see Example 1) was subjected to the same low-pressure plasma activation as described above under 2.1, but only the inert gas argon, but not the process gas molecular oxygen (100% by volume argon) was used.
- Example 1 Another sample of the fabric provided above (see Example 1) was subjected to the same low-pressure plasma activation as described above under 2.1, but only the process gas molecular oxygen, but not the inert gas argon (100% by volume O 2 ) was used. .
- tissue treated with plasma in this way was designated "G-tO-pbh (O 2 )".
- compositions indicated below (cf. Table 1) of aqueous hydrophobizing agents (hereinafter also abbreviated as "HPM”) which can be used in the process according to the invention (step (c)) and containing modified polydimethylsiloxane (hereinafter also abbreviated as "PDMS”) were used ) produced.
- HPM aqueous hydrophobizing agents
- PDMS modified polydimethylsiloxane
- a chitosan with a degree of deacetylation of 95% and a molecular weight of 300,000 to 500,000 g / mol (Da) was used as the chitosan.
- An emulsifier-containing dispersion (approx. 35% by weight active content) of an acrylate-styrene copolymer with 25-45% by weight of amino-functional monomers and a molecular weight between 50,000 and 500,000 g / mol (Da) is used.
- compositions of water repellants component function HPM 1 HPM 2 HPM 3 Amount [wt .-%] Amount [wt .-%] Amount [wt .-%] Amino-amido-siloxane 1 Modified PDMS 0.6 0 0 Amino-functionalized polydimethylsiloxane 1 Modified PDMS 0 1.7 5.1 Amino-functionalized (styrene) acrylate copolymer Cationic polymer 0 0.25 0.74 Chitosan Cationic polymer 0.5 0 0.1 Formic acid acid 0.25 0.06 0.06 water Solvents (including preservatives) ad 100 ad 100 ad 100 1 : as an aqueous microemulsion
- Example 4 Wet chemical treatment of a textile surface
- a plasma-treated fabric “G-tO-pbh (Ar / O 2 )” produced as indicated above (cf. Example 2.1) was processed in a manner known per se in a padding machine (also known as a “padding machine” or “padding mangle ”) impregnated with the aqueous hydrophobing agent HPM3 (concentration: 300 g / L) prepared as above (cf. Example 3), the following parameters being set: Print: 300 kPa (3 bar) Temperature: 21 ° C Feed rate: 2 m / min
- the wet-chemically treated (impregnated) fabric was then dried for 2 min at 120 ° C. on a tenter.
- the dried fabric was then treated on a tenter at 180 ° C. for a further 1 min.
- the hydrophobized fabric plasma-treated in this way corresponded to an article produced according to the invention with a hydrophobized textile surface and was designated "G-tO-pbh (Ar / O 2 ) -hydr".
- a non-plasma-treated fabric "G-tO" provided as indicated above (cf. Example 1) was impregnated in a padding machine with the hydrophobicizing agent HPM3 prepared as indicated above in otherwise the same manner as described in Example 4.1, then likewise dried and fixed.
- the non-plasma-treated hydrophobic fabric produced in this way was designated “G-tO-hydr” and used as a comparison fabric not produced according to the invention.
- the contact angle 0 of liquids surrounded by gas on a solid surface denotes the angle at the phase boundary between gaseous, liquid and solid phases.
- the size of the contact angle between liquid and solid depends on the interaction between the fabrics at the contact surface. The smaller this interaction, the larger the contact angle.
- certain properties of the surface of a solid can be determined, e.g. B. the surface energy.
- the surface is called hydrophilic at low contact angles (approx. 0 °), hydrophobic at angles around 90 ° and superhydrophobic at even larger angles. The latter is also known as the lotus effect at very high angles (approx. 160 °) and corresponds to extremely low wettability.
- the contact angle can be changed by surface treatment.
- the contact angle 0 can be measured with a contact angle goniometer.
- Example 6a Durability of the water repellency in relation to washing-drying cycles
- G-tO-pbh (Ar / O 2 ) -hydr (manufactured according to the invention) G-tO-pbh (Ar) -hydr (not according to the invention) and G-tO-pbh ( O 2 ) -hydr (not according to the invention) and G-tO-hydr (comparison) each carried out a spray test with water according to the AATCC TM22-2014 standard.
- This spray test is used to determine the water-repellent properties of textile surfaces with or without finishing.
- the stretched textile surface is wetted with water under controlled conditions, creating a moisture pattern on the textile surface, the extent of which depends on the relative water repellency of the textile surface under consideration.
- the evaluation of the test result as the degree of "moisture repellency" is carried out by comparing the resulting moisture pattern with corresponding reference standard samples on a scale from 0 ("complete moistening of the entire upper and lower surfaces") to 100 ("no sticking or no moistening either.” only the upper surface ").
- Example 6b Durability of the hydrophobization against abrasion
- an (impregnated) textile surface produced according to the method according to the invention has better, more permanent and more resistant hydrophobic (ie here: water-repellent or waterproof) properties than one produced (impregnated) according to a known method of the prior art ) textile surface.
- the degree of water resistance of an article with a hydrophobized textile surface produced according to the method according to the invention was determined and compared with an article which had been produced (impregnated) according to a known method of the prior art.
- G-tO-pbh (Ar / O 2 ) -hydr (manufactured according to the invention) G-tO-pbh (Ar) -hydr (not according to the invention) and G-tO-pbh (O 2 ) -hydr (not according to the invention) and G-tO-hydr (comparison) a test for determining the resistance against the penetration of water according to the standard ISO 811: 1981-10 / DIN EN 20811: 1992-08 (water column above the textile surface, i.e. above / facing the plasma-treated textile surface or above / facing the plasma-treated, hydrophobized surface) ( "hydrostatic pressure test").
- the water resistance is given as the resistance of the textile surface under consideration to a water column.
- the height of that water column in cm which, according to the test conditions of the above-mentioned standard, leads to the permeability of the textile surface to water is given as a measure of the water resistance of the textile surface.
- brackets in Table 4 are to be assigned to a separate series of measurements.
- the values not in brackets in Table 4 are also to be assigned to a further separate measurement series.
Landscapes
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines textilen Artikels mit einer hydrophobierten textilen Oberfläche umfassend die Schritte:
- a) Herstellen oder Bereitstellen eines Artikels mit einer textilen Oberfläche,
- (b) Plasmabehandeln der in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten textilen Oberfläche, so dass eine plasmabehandelte textile Oberfläche resultiert,
- (c) nasschemisches Behandeln der in Schritt (b) resultierenden plasmabehandelten textilen Oberfläche oder einer daraus in weiteren Schritten hergestellten textilen Oberfläche mit einem Hydrophobierungsmittel, so dass eine plasmabehandelte hydrophobierte textile Oberfläche resultiert wobei das Plasmabehandeln in Schritt (b)
- eine Niederdruckplasmabehandlung ist oder
- eine Niederdruckplasmabehandlung und zumindest einen weiteren Plasmabehandlungsschritt umfasst, wobei die Niederdruckplasmabehandlung mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O2, O3, NO, N2O und CO2, durchgeführt wird, wobei die mindestens eine sauerstoffhaltige Verbindung in einem Gasgemisch vorliegt, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst, wobei das Gasgemisch einen Anteil an O2 im Bereich von 70 Vol.-% bis 90 Vol.-% und einen Anteil an Inertgas im Bereich von 10 Vol.-% bis 30 Vol.-% enthält.
- Weiterhin betrifft die Erfindung auch einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren textilen Artikel. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines Niederdruckplasmaverfahrens zur vorbereitenden Behandlung einer textilen Oberfläche eines Artikels, vor dem nasschemischen Hydrophobieren der textilen Oberfläche, wobei die Niederdruckplasmabehandlung mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O2, O3, NO, N2O und CO2, durchgeführt wird, wobei die mindestens eine sauerstoffhaltige Verbindung in einem Gasgemisch vorliegt, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst, wobei das Gasgemisch einen Anteil an O2 im Bereich von 70 Vol.-% bis 90 Vol.-% und einen Anteil an Inertgas im Bereich von 10 Vol.-% bis 30 Vol.-% enthält.
- Textile Artikel mit hydrophobierter Oberfläche, beispielsweise wasserabweisender oder wasserdichter Oberfläche, wie etwa Outdoor-Bekleidungsartikel, werden derzeit überwiegend durch Ausrüstung mit Fluor-haltigen Chemikalien hergestellt. Häufig werden zu diesem Zweck per- oder polyfluorierte organische Verbindungen, auch bekannt als "Fluorcarbone", eingesetzt. Da solche Fluorcarbone jedoch sehr langlebig sind und sich in der Umwelt sowie im menschlichen Körper anreichern können - wobei eine Gefährdung der Umwelt und der Gesundheit lebender Organismen nicht ausgeschlossen werden kann -werden in der Fachwelt Alternativen gesucht, welche ähnlich vorteilhafte Oberflächeneigenschaften aufweisen, die vorgenannten Nachteile jedoch vermeiden. Beiträge zu dieser Diskussion finden sich etwa in der Publikation "Per- und polyfluorierte Chemikalien - Einträge vermeiden - Umwelt schützen" des Umweltbundesamtes vom Juli 2009 sowie der Presseinformation Nr. 32 des Umweltbundesamtes vom Oktober 2016.
- Im Rahmen der sogenannten "Detox-Kampagne" haben sich seit dem Jahr 2011 überdies zahlreiche Hersteller bzw. Vertriebsunternehmen in Deutschland verpflichtet, bis zum Jahr 2020 als potentiell gefährlich eingestufte per- und polyfluorierte Chemikalien aus ihren Lieferketten zu entfernen.
- Bereits heute bekannte Alternativen zur Ausrüstung von Textilien mit Fluorcarbonen umfassen etwa den Einsatz niedrig-fluorierter hydrophober und oleophober Applikationsmittel, fluorfreier hydrophober Applikationsmittel, wozu insbesondere Silicone und konventionelle sowie modifizierte Polyurethane zählen, oder auch von Kunststoffmembranen bzw. Produkten auf der Basis von Nanopartikeln oder Nanofasern (d.h. Fasern mit mindestens einer Dimension im Größenbereich von Nanometern). Einen Überblick über solche bekannten Alternativen gibt etwa die Publikation "Untersuchung von Alternativen zur Fluorcarbonausrüstung bei Textilien" von M. Schöttner, Masterarbeit an der Hochschule für Technik und Wirtschaft, Berlin 2012.
- Zur Modifizierung von Textiloberflächen ist auch die Plasmabehandlung an sich bekannt. Ein Plasma ist ein teilweise ionisiertes Gas, welches oft auch als der "vierte Aggregatzustand der Materie" bezeichnet wird. Phänomene wie zum Beispiel ein Blitz oder das Nordlicht (aurora borealis) sind in der Natur auftretende Plasmen. Technisch können sie durch das Anlegen elektrischer Felder erzeugt werden. Plasmen sind wegen ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften interessant. In ihnen werden hochangeregte Teilchen und Radikale generiert. Diese können chemische Reaktionen auslösen, welche unter Normalbedingungen nicht möglich sind. Dabei kann die Temperatur der mit einem Plasma zu behandelnden Werkstücke sehr niedrig gehalten werden.
- Das Dokument
DE 101 11 427 A1 lehrt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung und Behandlung von Textilien im Niederdruckplasma. - Das Dokument
EP 695 622 A2 - In dem Dokument
WO 2016/193486 A1 wird ein Verfahren zum Aufbringen einer halogenfreien, wasserabweisenden Nanobeschichtung auf Textilien mittels einer Niederdruckplasma-Polymerisierungsmethode angegeben. - Aus dem Dokument
WO 2010/139466 A1 sind Imprägnierwirkstoffe bekannt, welche nichtfluorierte Silikone und wenigstens ein kationisches Polymer enthalten. - Das Dokument
JP S62 104975 A - Das Dokument
JP S60 194183 A - Es besteht jedoch auch angesichts des Standes der Technik noch ein Bedürfnis nach einem einfachen, wirkungsvollen und umweltfreundlichen Verfahren zur Hydrophobierung von textilen Artikeln, welches die Herstellung von dauerhaft mindestens wasserabweisenden, im Idealfall wasserdichten, textilen Oberflächen ermöglicht und dabei dazu beitragen kann, den Einsatz langlebiger, in der Umwelt bestenfalls nur langsam abbaubarer, Chemikalien wie Fluorcarbone oder Alkylphenolethoxylate zu verringern oder mindestens weitgehend und im Idealfall vollständig zu vermeiden. Ebenso besteht auch ein Bedürfnis nach einem Verfahren zur Herstellung von für zahlreiche Einsatzzwecke geeigneten Textilien (sowie auch nach derartigen Textilien selbst), welche mindestens teilweise und im Idealfall vollständig biologisch abbaubar bzw. kompostierbar sind und dabei beispielsweise die Kriterien für eine Zertifizierung nach den "Cradle-to-Cradle"-Produktstandards des "Cradle-to-Cradle Products Innovation Institute", Oakland, USA, ("Cradle-to-Cradle Certified™") erfüllen.
- Es war daher eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines textilen Artikels mit einer hydrophobierten textilen Oberfläche zur Verfügung zu stellen, welches eine wirkungsvolle, langlebige und robuste Hydrophobierung bzw. Imprägnierung der textilen Oberfläche ermöglicht und zu einer dauerhaften und widerstandsfähigen, mindestens wasserabweisenden, im Idealfall wasserdichten, textilen Oberfläche führt.
- Dabei sollten die nach besagtem Verfahren hergestellten textilen Artikel die hydrophoben, insbesondere wasserabweisenden oder wasserdichten, Oberflächeneigenschaften vorzugsweise auch nach anspruchsvollem Gebrauch - wie dem professionellen oder industriellen Gebrauch, beispielsweise als Arbeitsbekleidung - mit erhöhten Anforderungen an Abriebfestigkeit und Widerstandsfähigkeit der Oberflächenausrüstung beibehalten.
- Eine weitere spezifische Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein umweltfreundliches Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches den Einsatz langlebiger, in der Umwelt bestenfalls nur langsam abbaubarer, Chemikalien wie Fluorcarbone oder Alkylphenolethoxylate verringert oder mindestens weitgehend und im Idealfall vollkommen vermeidet. Ein wichtiger Aspekt dieser spezifischen Aufgabe war es auch, mit dem besagten umweltfreundlichen Verfahren textile Artikel herzustellen, welche mindestens teilweise und im Idealfall vollständig biologisch (d.h. durch biologische Mechanismen wie die Einwirkung von Mikroorganismen) abbaubar und somit mindestens teilweise oder im Idealfall vollständig kompostierbar sind und sich demgemäß für eine biologische Kreislaufführung eignen.
- Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die primäre Aufgabe sowie weitere Aufgaben und/oder Teilaufgaben der vorliegenden Erfindung gelöst werden durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines textilen Artikels mit einer hydrophobierten textilen Oberfläche, mit folgenden Schritten:
- (a) Herstellen oder Bereitstellen eines Artikels mit einer textilen Oberfläche,
- (b) Plasmabehandeln der in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten textilen Oberfläche, so dass eine plasmabehandelte textile Oberfläche resultiert,
- (c) nasschemisches Behandeln der in Schritt (b) resultierenden plasmabehandelten textilen Oberfläche oder einer daraus in weiteren Schritten hergestellten textilen Oberfläche mit einem Hydrophobierungsmittel, so dass eine plasmabehandelte hydrophobierte textile Oberfläche resultiert
wobei das Plasmabehandeln in Schritt (b)- eine Niederdruckplasmabehandlung ist oder
- eine Niederdruckplasmabehandlung und zumindest einen weiteren Plasmabehandlungsschritt umfasst,
- Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich textile Artikel mit robusten, langlebigen wasserabweisenden oder wasserdichten Eigenschaften auf umweltfreundliche Weise herstellen, und zwar sogar bei verringertem Einsatz bzw. weitgehender oder vollständiger Vermeidung langlebiger, in der Umwelt bestenfalls nur langsam abbaubarer, Chemikalien wie Fluorcarbone oder Alkylphenolethoxylate.
- Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte textile Artikel sind geeignet für den anspruchsvollen Gebrauch wie den professionellen oder industriellen Gebrauch mit seinen erhöhten Anforderungen an Abriebfestigkeit und Widerstandsfähigkeit der Oberflächenausrüstung, beispielsweise für den Gebrauch als Arbeitsbekleidung und/oder auch für industrielle Waschprozesse, da die textilen Artikel ihre vorteilhaften Eigenschaften auch unter diesen anspruchsvollen Einsatzbedingungen lange beibehalten.
- In vielen Fällen weisen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten textilen Artikel weitere vorteilhafte Oberflächeneigenschaften auf, beispielsweise können sie zusätzlich schmutzabweisend, wetterfest, leicht zu reinigen und/oder schwer bzw. kaum haftend (Abperleffekt) sein.
- Ein weiterer Vorteil der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten textilen Artikel ist ihre Eignung für eine Auffrischung der Hydrophobierung bzw, Imprägnierung oder eine Nach-Hydrophobierung bzw. Nach-Imprägnierung, sofern etwa nach längerem Gebrauch des textilen Artikels dessen wasserabweisende oder wasserdichte Eigenschaft nachlassen sollte: ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter textiler Artikel kann zu diesem Zweck durch erneutes nasschemisches Behandeln gemäß dem oben beschriebenen Schritt (c), beispielsweise durch Einwaschimprägnierung in der Waschmaschine, wieder verbesserte hydrophobe bzw. wasserabweisende oder wasserdichte Eigenschaften erhalten.
- Die Erfindung sowie erfindungsgemäß bevorzugte Kombinationen bevorzugter Parameter, Eigenschaften und/oder Bestandteile der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen definiert. Bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung werden auch in der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Beispielen angegeben bzw. definiert.
- Unter dem Begriff Plasmabehandeln werden allgemein alle Plasmaprozesse verstanden, die für die Oberflächenbehandlung, insbesondere für die Oberflächenbehandlung textiler Artikel, eingesetzt werden können, vor allem das Plasmareinigen, das Plasmaaktivieren, das Plasmaätzen und das Plasmabeschichten. Das Plasmabehandeln kann einen oder mehrere der vorstehend genannten Plasmaprozesse umfassen, die nachfolgend näher erläutert werden.
- Das Plasmareinigen wird häufig nachfolgenden weiteren Plasmabehandlungsschritten vorgeschaltet und wird meist im Niederdruckplasma durchgeführt. Eine universell einsetzbare Niederdruck-Plasmaanlage ist deshalb oft so ausgestattet, dass die wesentlichen Reinigungsvorgänge, insbesondere eine Reinigung im Sauerstoffplasma, durchgeführt werden können. Eine solche für Reinigungsprozesse verwendete Niederdruck-Plasmaanlage wird auch als "Plasmareiniger" bezeichnet.
- Das Plasmaaktivieren (bzw. die Plasmaaktivierung) wird meist eingesetzt, um die Oberflächenspannung unpolarer Substrate (d.h. Materialien bzw. Stoffe, welche durch eine Plasmaaktivierung bearbeitet werden sollen) zu erhöhen. Hierfür werden meist im Sauerstoffplasma (d.h. unter Einsatz von Sauerstoff oder von im Plasma Sauerstoff bildenden Verbindungen, meist Gase) Sauerstoffradikale erzeugt, welche durch ihre hohe Reaktivität Bindungen zu den Oberflächenstrukturen eines Substrates bilden können, wodurch die Oberflächenspannung und/oder die Benetzbarkeit der Substratoberfläche erhöht wird. Beim Plasmaaktivieren werden keine polymerisierbaren Monomere eingesetzt, da eine unmittelbare Beschichtung der Substratoberfläche mit Polymerfilmen nicht das Ziel ist. Plasmaaktivieren wird in der Regel für kürzere Zeiträume, etwa im Bereich von unter 10 min, durchgeführt. Die Qualität einer Plasmaaktivierung kann z.B. durch an sich bekannte Kontaktwinkelmessung bewertet oder geprüft werden. Bei diesem Verfahren wird der Randwinkel eines Tropfens einer Prüfflüssigkeit zur aktivierten Oberfläche gemessen. Je besser die Aktivierung ist, desto flacher liegt der Tropfen auf der Oberfläche.
- Unter Plasmaätzen versteht man materialabtragende plasmaunterstützte Ätzverfahren an Feststoffen. Beim Plasmaätzen werden Teile der Oberfläche eines Substrats durch chemische Reaktion mit einem Prozessgas abgetragen. Dabei wird die hohe Reaktivität der angeregten Atome und Moleküle und insbesondere der Radikale genutzt. Wichtigstes Kriterium bei der Auswahl des Ätzgases ist seine Fähigkeit, mit dem zu ätzenden Feststoff ein leicht flüchtiges Reaktionsprodukt zu bilden. Die Ätzrate ist auf verschiedenen Substraten sehr unterschiedlich (selektiv). Als organische Ätzgase eignen sich zum Beispiel perfluorierte Kohlenwasserstoffe (Perfluorcarbone, PFCs) wie Tetrafluormethan (CF4), Hexafluorethan (C2F6), Perfluorpropan (C3F8), Perfluorbutadien (C4F6), ungesättigte PFCs, perfluorierte Aromaten sowie perfluorierte Heteroaromaten. Als anorganische Ätzgase eignen sich beispielsweise Schwefelhexafluorid, Stickstoff(III)-fluorid, Bortrichlorid, Chlor, Chlorwasserstoff oder Bromwasserstoff. Sauerstoff wird meist nicht als Ätzgas eingesetzt, wenn ein hoher Materialabtrag mit signifikanter Veränderung von physikalischen bzw. mechanischen Oberflächeneigenschaften (meist bei hohem Energieeintrag) erzielt werden soll. Auch Gemische aus unterschiedlichen ätzaktiven Gasen sind üblich. Plasmaätzen wird in der Regel für längere Zeiträume, etwa im Bereich von 15 bis 120 min, durchgeführt.
- Beim Plasmabeschichten werden, meist im Niederdruckplasma, polymerisierbare Monomere in eine Plasmakammer eingeleitet, welche dann unter dem Einfluss des Plasmas polymerisieren. Die mit Plasmapolymerisation erreichten Schichtdicken liegen üblicherweise im Bereich von Mikrometern. Die Prozesstechnik für das Plasmabeschichten ist wesentlich aufwändiger als beispielsweise für das Plasmaaktivieren.
- Im erfindungsgemäßen Verfahren umfasst das Plasmabehandeln eine Niederdruckplasmabehandlung oder eine Niederdruckplasmabehandlung und zumindest einen weiteren Plasmabehandlungsschritt, wobei die Niederdruckplasmabehandlung mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O2, O3, NO, N2O und CO2, durchgeführt wird, wobei die mindestens eine sauerstoffhaltige Verbindung in einem Gasgemisch vorliegt, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst, wobei das Gasgemisch einen Anteil an O2 im Bereich von 70 Vol.-% bis 90 Vol.-% und einen Anteil an Inertgas im Bereich von 10 Vol.-% bis 30 Vol.-% enthält.
- Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren wobei die nach Schritt (c) resultierende plasmabehandelte hydrophobierte textile Oberfläche
- vergleichsweise hydrophober ist als die textile Oberfläche
- des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels und/oder
- der in Schritt (b) resultierenden plasmabehandelten (vorzugsweise plasmagereinigten und/oder plasmaaktivierten) textilen Oberfläche,
und/oder - des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels nach nur nasschemischem Behandeln wie in Schritt (c), jedoch ohne vorheriges Plasmabehandeln in Schritt (b),
und/oder
- vergleichsweise dauerhafter hydrophobiert ist als die entsprechende textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels nach nur nasschemischem Behandeln wie in Schritt (c), jedoch ohne vorheriges Plasmabehandeln in Schritt (b).
"Vergleichsweise hydrophober" bedeutet dabei vorzugsweise, dass die nach Schritt (c) resultierende plasmabehandelte hydrophobierte textile Oberfläche einen höheren Wert (in cm) für die gemäß der Norm ISO 811-1981 / DIN EN 20811:1992-08 (Wassersäule oberhalb der textilen Oberfläche, d.h. oberhalb / zugewandt der plasmabehandelten textilen Oberfläche bzw. oberhalb / zugewandt der plasmabehandelten, hydrophobierten Oberfläche) gemessene Wassersäule aufweist, als die entsprechende textile Oberfläche - des bzw. eines in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels, welche keine entsprechende Behandlung gemäß den Schritten (b) und (c) erfahren hat
und/oder - des bzw. eines in Schritt (b) hergestellten Artikels, welche keine entsprechende Behandlung gemäß dem Schritt (c) erfahren hat
und/oder - des bzw. eines in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels nach nur nasschemischem Behandeln wie in Schritt (c), jedoch ohne vorheriges Plasmabehandeln in Schritt (b).
- Die textile Oberfläche eines in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels kann - insbesondere zum Zwecke eines Vergleichs mit einem erfindungsgemäßen Verfahren und den aus einem erfindungsgemäßen Verfahren resultierenden textilen Oberflächen - unmittelbar, das heißt ohne vorheriges Plasmabehandeln, nasschemisch behandelt werden. Erfolgt die nasschemische Behandlung eines in einem Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels für die Zwecke eines Vergleichs genauso wie in einem erfindungsgemäßen Schritt (c), so wird eine textile Oberfläche erhalten, die im direkten Vergleich hinsichtlich ihrer Hydrophobizität bewertet werden kann. Eine entsprechende vergleichende Untersuchung ist weiter unten in Beispiel 6 (vgl. Tabelle 3, Werte "A: Feuchtigkeitsabweisung Initial") angegeben.
- "Vergleichsweise dauerhafter hydrophobiert" bedeutet dabei vorzugsweise, dass die nach Schritt (c) resultierende plasmabehandelte hydrophobierte textile Oberfläche einen höheren, gemäß dem Spraytest der Norm AATCC TM22-2014 bestimmten Wert (in Standardwerten gemäß der Normvorschrift) aufweist, als die unter den gleichen Bedingungen behandelte entsprechende textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels nach nur nasschemischem Behandeln wie in Schritt (c), jedoch ohne vorheriges Plasmabehandeln in Schritt (b). Besonders bevorzugt bedeutet "vergleichsweise dauerhafter hydrophobiert", dass die nach Schritt (c) resultierende plasmabehandelte hydrophobierte textile Oberfläche auch nach fünf Wasch- und Trockenzyklen (vorzugsweise durchgeführt gemäß der Norm ISO 6330:2000 (E), Bedingungen: Waschmaschine Typ A/Frontlader; Waschprogramm 5A "Normal" bei 40 ± 3 °C; Trocknen im Wäschetrockner) noch einen höheren, gemäß der Norm AATCC TM22-2014 bestimmten Wert aufweist, als die zu Vergleichszwecken unter den gleichen Bedingungen behandelte (d.h. ebenfalls nach fünf Wasch- und Trockenzyklen vorliegende) entsprechende textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels nach nur nasschemischem Behandeln wie in Schritt (c), jedoch ohne vorheriges Plasmabehandeln in Schritt (b).
- Das nasschemische Behandeln in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise ein wässriges nasschemisches Behandeln, d.h. ein nasschemisches Behandeln, wobei die plasmabehandelte textile Oberfläche sowohl mit dem Hydrophobierungsmittel als auch mit Wasser kontaktiert wird, vorzugsweise gleichzeitig.
- Bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels
- ein oder mehrere Materialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
- einem ersten Material (hier und im Folgenden gemeint im Sinne einer "ersten Materialgruppe"), vorzugsweise einem natürlichen Material, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Baumwolle, Wolle, Seide, Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen; besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen;
- einem zweiten Material (hier und im Folgenden gemeint im Sinne einer "zweiten Materialgruppe"), vorzugsweise einem synthetischen Material, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyamiden, Polyamidimiden, Polypropylen, Polyacrylnitril und Polyacrylmethacrylat sowie deren Mischungen; besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der synthetischen Polymere, vorzugsweise der biologisch abbaubaren synthetischen Polymere, bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
sowie - deren Mischungen (hinsichtlich der Zahl der Bestandteile und ihrer Anteile beliebige Mischungen eines oder mehrerer erster, vorzugsweise natürlicher, Materialien und/oder eines oder mehrerer zweiter, vorzugsweise synthetischer, Materialien)
- ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Geweben, Gewirken, Gestricken, Geflechten, Nähgewirken, Filzen, Textilverbundstoffen, Faservliesen, textilen Schläuchen, Seilen, Fasern, Fäden, Garnen, Vorgarnen und deren Mischungen; vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Geweben, Gewirken, Gestricken, Textilverbundstoffen, Faservliesen und deren Mischungen.
- Die von der textilen Oberfläche des in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten oder bereitgestellten Artikels umfassten ein- oder mehreren Materialien können einzeln oder in Kombination eingesetzt werden. Es können zu diesem Zweck ein oder mehrere Materialien von einem ersten Material (d.h. ausgewählt aus der Materialgruppe eines ersten Materials bzw. einer ersten Materialgruppe wie vorstehend definiert) eingesetzt werden oder es können ein oder mehrere Materialien von einem zweiten Material (d.h. ausgewählt aus der Materialgruppe eines zweiten Materials bzw. einer zweiten Materialgruppe wie vorstehend definiert) eingesetzt werden oder es kann eine Mischung bzw. Kombination von ein oder mehreren Materialien von einem ersten Material (d.h. ausgewählt aus der Materialgruppe eines ersten Materials bzw. einer ersten Materialgruppe wie vorstehend definiert) mit ein oder mehreren Materialien von einem zweiten Material (d.h. ausgewählt aus der Materialgruppe eines zweiten Materials bzw. einer zweiten Materialgruppe wie vorstehend definiert) eingesetzt werden. Kombinationen von bevorzugten Materialien ergeben (somit) wiederum bevorzugte Materialien oder Materialkombinationen.
- In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels mindestens ein zweites Material ausgewählt aus der Gruppe (vorzugsweise einer zweiten Materialgruppe) bestehend aus Polyestern, Polyamiden, Polyamidimiden, Polypropylen, Polyacrylnitril und Polyacrylmethacrylat sowie deren Mischungen; besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der synthetischen Polymere, vorzugsweise der biologisch abbaubaren synthetischen Polymere, bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen.
- In einer weiteren bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels nur ein zweites Material ausgewählt aus der Gruppe (d.h. ein oder mehrere Materialien ausgewählt aus einer zweiten Materialgruppe) bestehend aus Polyestern, Polyamiden, Polyamidimiden, Polypropylen, Polyacrylnitril und Polyacrylmethacrylat sowie deren Mischungen; besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der synthetischen Polymere, vorzugsweise der biologisch abbaubaren synthetischen Polymere, bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen. In dieser bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels kein erstes Material (vorzugsweise natürliches Material), d.h. kein Material das vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe (vorzugsweise einer ersten Materialgruppe) bestehend aus Baumwolle, Wolle, Seide, Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen.
- Sofern die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels ein oder mehrere Materialien umfasst, welche - wie vorstehend angegeben - ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus mindestens einem ersten Material (wie vorstehend definiert), vorzugsweise einem natürlichen (und daher biologisch abbaubaren) Material, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe (vorzugsweise einer ersten Materialgruppe) bestehend aus Baumwolle, Wolle, Seide, Cellulose und Cellulose-Regenerat; und mindestens einem zweiten Material (wie vorstehend definiert), vorzugsweise einem synthetischen Material, welches ausgewählt ist aus der Gruppe (vorzugsweise einer zweiten Materialgruppe) der synthetischen Polymere, vorzugsweise der biologisch abbaubaren synthetischen Polymere, bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden, sowie Mischungen der vorgenannten Materialien, sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten textilen Artikel in vorteilhafter Weise mindestens teilweise und - in Abhängigkeit von den weiteren Bestandteilen der textilen Artikel wie beispielsweise dem Hydrophobierungsmittel - im Idealfall vollständig biologisch (d.h. durch biologische Mechanismen wie die Einwirkung von Mikroorganismen) abbaubar und somit mindestens teilweise und im Idealfall vollständig kompostierbar und demgemäß für eine biologische Kreislaufführung geeignet. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher bevorzugt.
- "Biologisch abbaubar" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass ein textiler Artikel, ein Material, oder ein Stoff mit dieser Eigenschaft kompostierbar ist und vorzugsweise innerhalb eines Zeitraums im Bereich von 12 bis 36 Monaten, besonders bevorzugt im Bereich von 18 bis 30 Monaten, und vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 40 °C bis 80 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 50 °C bis 75 °C, mindestens überwiegend (d.h. > 90 Gew.-%, vorzugsweise > 95 Gew.-%, der Ausgangsmasse werden unter den hier angegebenen Bedingungen biologisch abgebaut) und im Idealfall praktisch vollständig biologisch (d.h. durch biologische Mechanismen wie die Einwirkung von Mikroorganismen) abgebaut wird.
- Sofern die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels ein oder mehrere Materialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus mindestens einem ersten Material (wie vorstehend definiert), vorzugsweise einem natürlichen (und daher biologisch abbaubaren) Material, ausgewählt aus der Gruppe (vorzugsweise einer ersten Materialgruppe) bestehend aus Cellulose und Cellulose-Regenerat; und mindestens einem zweiten Material (wie vorstehend definiert), vorzugsweise einem synthetischen Material, ausgewählt aus der Gruppe (vorzugsweise einer zweiten Materialgruppe) der synthetischen Polymere, vorzugsweise der biologisch abbaubaren synthetischen Polymere, bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden, sowie Mischungen der vorgenannten Materialien, sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte nicht nur in vorteilhafter Weise mindestens teilweise und im Idealfall praktisch vollständig biologisch abbaubar und somit mindestens teilweise und im Idealfall vollständig kompostierbar, sondern sie sind zusätzlich auch geeignet, besonders hohen Anforderungen an ihre mechanische Belastbarkeit sowie die Langlebigkeit bzw. Dauerhaftigkeit der hydrophoben bzw. wasserabweisenden oder wasserdichten Eigenschaften zu entsprechen. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher besonders bevorzugt.
- Bevorzugt ist demnach ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels ein oder mehrere Materialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
- einem ersten Material ausgewählt aus der Gruppe (vorzugsweise einer ersten Materialgruppe) bestehend aus Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen;
- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe (vorzugsweise einer zweiten Materialgruppe) bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
wobei vorzugsweise das zweite Material ausgewählt ist aus der Gruppe (vorzugsweise einer zweiten Materialgruppe) der Copolyester, welche als Monomere Terephthalsäure und ein oder mehrere Alkandiole (vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethandiol, 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol, besonders bevorzugt Ethandiol) umfassen
und welche vorzugsweise mindestens ein weiteres Monomer umfassen;
sowie - deren Mischungen;
wobei vorzugsweise die textile Oberfläche ein oder mehrere Materialien umfasst, wovon mindestens eines ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
und welche vorzugsweise mindestens ein weiteres Monomer umfassen, welches von den vorstehend genannten Monomeren (Terephthalsäure bzw. ein oder mehrere Alkandiole) verschieden ist; - Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff "Cellulose-Regenerat" vorzugsweise Regeneratfasern. Regeneratfasern sind Fasern, die aus natürlich vorkommenden, nachwachsenden Rohstoffen über chemische Prozesse hergestellt werden. Dabei handelt es sich vor allem um Cellulosederivate aus Holz.
- In Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbare Cellulose (Zellstoff) oder Cellulose-Regenerate umfassen im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise die Materialien (bzw. die Fasern aus den Materialien) Viskose, Modal, Lyocell und Cupro, besonders bevorzugt Lyocell.
- Als Viskosefasern werden Chemiefasern (Regeneratfasern) bezeichnet, die mittels des an sich bekannten Viskoseverfahrens, einem weit verbreiteten Nassspinnverfahren, industriell hergestellt werden. Der Ausgangsrohstoff des Viskoseverfahrens ist Cellulose, überwiegend in Form von Holz, bei dem durch verschiedene Verfahren die hochreine Cellulose extrahiert wird.
- Modalfasern bestehen, wie Viskosefasern, ebenfalls zu 100 Prozent aus Cellulose, werden aber, anders als andere Regeneratfasern, hauptsächlich aus Buchenholz hergestellt. Der Ausgangsstoff ist entrindetes und anschließend zur Trennung vom Lignin in Stücke zerkleinertes Buchenholz. Durch Modifizierung des Herstellungsprozesses erreicht man bei Modalfasern eine höhere Faserfestigkeit und verbesserte Fasereigenschaften als bei anderen Zellstofffasern. Außerdem besitzt die Modalfaser eine höhere Feuchtigkeitsaufnahme und trocknet schnell.
- Lyocell ist eine an sich bekannte, aus Cellulose bestehende, industriell hergestellte Cellulose-Regeneratfaser, die nach dem an sich bekannten Direkt-Lösemittelverfahren hergestellt wird. Sie wird insbesondere für die Herstellung von Textilien und Vliesstoffen ("Nonwovens") eingesetzt. Lyocell-Fasern weisen eine hohe Trocken- und Nassfestigkeit auf, sind weich und absorbieren Feuchtigkeit sehr gut. Daraus hergestellte Textilien weisen regelmäßig einen glatten und kühlen Griff mit fließendem Fall auf, haben eine geringe Knitterneigung und können gewaschen und chemisch gereinigt werden.
- Cupro, auch als Kupferseide oder Kupferfaser bezeichnet, ist eine aus Celluloseregeneraten aufgebaute textile Faser. Die Eigenschaften von Cupro sind mit Viskose vergleichbar. Cuprofasern werden vor allem zu Textil-Futterstoffen verarbeitet, denn sie sind atmungsaktiv, hygroskopisch und laden sich nicht statisch auf. Zudem haben die Stoffe einen seidigen weichen Griff und sind glatt und glänzend. Cupro kann gewaschen und gebügelt werden, ist aber nicht bügelfrei. Cupro wird üblicherweise nach dem Kupferoxid-Ammoniak-Verfahren (Cuoxam-Verfahren) hergestellt.
- In Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbares zweites, vorzugsweise synthetisches, Material umfasst auch Elastomere, vorzugsweise biologisch abbaubare Elastomere.
- Besonders bevorzugte in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens als zweites Material einzusetzende synthetische Polymere, vorzugsweise biologisch abbaubare synthetische Polymere, umfassen substituierte und/oder unsubstituierte Polyester und umfassen besonders bevorzugt Copolyester aromatischer und aliphatischer Monomere. Diese besonders bevorzugten Copolyester aromatischer und aliphatischer Monomere umfassen vorzugsweise als Monomere Terephthalsäure und ein oder mehrere Alkandiole, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethandiol, 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol. In einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen in Schritt (a) als zweites, vorzugsweise synthetisches, Material einzusetzende Copolyester als Monomere Terephthalsäure und ein oder mehrere Alkandiole (vorzugsweise ein Alkandiol, d.h. ein Alkandiol einer Sorte), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethandiol, 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol (vorzugsweise Ethandiol), und umfassen vorzugsweise mindestens ein weiteres Monomer. Beispiele für erfindungsgemäß besonders bevorzugt einzusetzende biologisch abbaubare substituierte oder unsubstituierte Polyester bzw. Fasern solcher biologisch abbaubarer substituierter oder unsubstituierter Polyester sind Polybutylenadipat-terephthalat ("PBAT"), Ecoflex® (BASF) und infinito® (Lauffenmühle GmbH & Co. KG).
- Bevorzugte in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbare Polyamide sind bzw. umfassen Polyamidimide und Aramide (letztere werden auch bezeichnet als "aromatische Polyamide"), vorzugsweise gemäß der Definition der US-amerikanischen Federal Trade Commission, wonach Aramide solche Polyamide mit aromatischen Gruppen in der Hauptkette sind, bei denen mindestens 85 % der Amidgruppen direkt an zwei aromatische Ringe gebunden sind.
- Ein besonders bevorzugtes, in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens einzusetzendes biologisch abbaubares Polyamid ist an sich bekanntes Polyamid 6. Ein Beispiel für ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes biologisch abbaubares Polyamid ist Amni Soul Eco® (Rhodia/Solvay).
- Die vorstehend angegebenen Varianten der textilen Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels können einzeln oder in Kombination (gemeinsam) eingesetzt werden. Beispielsweise können Fäden, Fasern oder Garne aus einem oder mehreren der vorstehend angegebenen Materialien einzeln oder in Kombination eingesetzt werden. So können etwa Fäden aus mindestens einem synthetischen Material und/oder Fäden aus mindestens einem natürlichen Material einzeln oder gemeinsam zu Garnen versponnen werden oder es können solche verschiedenen Fäden jeweils einzeln oder gemeinsam zu einem Vlies, Gewebe oder Stoff verarbeitet, beispielsweise gefügt, verwebt oder gestrickt, werden.
- Vorzugsweise werden in Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte oder bereitgestellte textile Artikel eingesetzt, deren textile Oberfläche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Geweben und Gestricken. Das Plasmabehandeln von Geweben und Gestricken in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann besonders rationell und wirkungsvoll durchgeführt werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte textile Gewebe oder Gestricke können direkt zu fertig konfektionierten textilen Artikeln, beispielsweise zu textilen Artikeln des täglichen Gebrauchs, etwa Outdoor-Bekleidung, weiterverarbeitet werden.
- Die vorstehend genannten Materialien (beispielsweise Cellulose oder Cellulose-Regenerat und/oder ein oder mehrere synthetische Polymere, wie vorstehend definiert) und die vorstehend angegebenen Typen von textilen Oberflächen (beispielsweise Gewebe oder Gestricke) können vorzugsweise kombiniert werden und solche Kombinationen, insbesondere Kombinationen von bevorzugten Materialien mit bevorzugten Typen von textilen Oberflächen, ergeben bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- Bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels ein Gewebe Gewirke, Gestrick, Geflecht, Nähgewirke, Filz, Faservlies und/oder, einen textilen Schlauch, vorzugsweise ein Gewebe und/oder ein Gestrick, besonders bevorzugt ein Gewebe umfasst, welches bzw. welcher
- ein Flächengewicht im Bereich von 20 g/m2 bis 500 g/m2, vorzugsweise im Bereich von 100 g/m2 bis 200 g/m2, aufweist
und/oder - eine Fadendichte im Bereich von 80 bis 120 Kettfäden/cm und 40 bis 80 Schussfäden/cm aufweist.
- Es hat sich in eigenen Versuchen gezeigt, dass diese vorgenannten bevorzugten textilen Oberflächen, insbesondere Gewebe und/oder Gestricke, besonders gut für ein Plasmabehandeln in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind und somit eine besonders gute Plasmaaktivierung und eine besonders gute nachfolgende Hydrophobierung einer textilen Oberfläche ermöglichen.
- Bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das in Schritt (c) eingesetzte Hydrophobierungsmittel
- ein wässriges Hydrophobierungsmittel ist, das vorzugsweise modifiziertes Polydimethylsiloxan umfasst,
und/oder - keine fluorhaltigen organischen Verbindungen umfasst.
- Ein wässriges Hydrophobierungsmittel erlaubt die Durchführung des Verfahrens als wässriges (d.h. mindestens in Anwesenheit von Wasser durchgeführtes) Verfahren, im Idealfall ohne Anwesenheit organischer Lösungsmittel. Auf diese Weise gelangen wenige organische oder keine organischen Lösungsmittel in die Umwelt, ohne dass aufwändige Filter- oder Rückhaltemaßnahmen erforderlich wären bzw. es fallen wenige organische oder keine organischen Lösungsmittelreste an, welche die Umwelt beeinträchtigen könnten oder aufwändig entsorgt werden müssten. Polydimethylsiloxane sind bekannt als allenfalls gering giftig und chemisch mindestens weitgehend inert, so dass durch deren Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren Gesundheitsschäden an lebenden Organismen mindestens weitgehend und im Idealfall völlig ausgeschlossen werden können.
- Durch den mindestens weitgehenden und im Idealfall völligen Verzicht auf Fluor-haltige organische Verbindungen wie per- oder polyfluorierte organische Verbindungen (Fluorcarbone) in dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die typischen umweltbezogenen Nachteile dieser Substanzklassen vermieden, wodurch ein zusätzlicher Beitrag zur hohen Umweltverträglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens geleistet wird.
- Im erfindungsgemäßen oder einem vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ist das Hydrophobierungsmittel vorzugsweise ein wässriges Hydrophobierungsmittel, welches
- modifiziertes Polydimethylsiloxan, vorzugsweise modifiziertes Polydimethylsiloxan, worin eine oder mehrere Methylgruppen durch Substituenten mit basischen funktionellen Gruppen, Alkylgruppen und/oder Polyethergruppen ersetzt sind, umfasst;
sowie zusätzlich - ein oder mehrere kationische Polymere umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
- Polyacrylate, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homopolymeren und Copolymeren von Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure, Methacrylsäureestern und gegebenenfalls weiteren, mit Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure und/oder Methacrylsäureestern co-polymerisierbaren Monomeren, vorzugsweise Styrol;
- Polyurethane, vorzugsweise Polyurethane vom Polyester-Typ und/oder vom Polycarbonat-Typ, welche vorzugsweise durch Polykondensation von Dialkoholen oder Polyalkoholen mit Diisocyanaten und/oder Polyisocyanaten gebildet werden;
- Polyester, welche vorzugsweise durch Polykondensation von Dialkoholen oder Polyalkoholen mit Dicarbonsäuren und/oder Polycarbonsäuren gebildet werden;
- Polypeptide, welche vorzugsweise durch Polykondensation von Aminosäuren gebildet werden,
- Polyamide, welche vorzugsweise durch Polykondensation von Aminosäuren gebildet werden,
- vorzugsweise synthetische Biopolymere, vorzugsweise Polypeptide oder Polyamide, welche jeweils vorzugsweise durch Polykondensation von Aminosäuren gebildet werden;
und - Polysaccharide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chitin und Chitosan (zu Modifizierungen und dergleichen siehe unten),
- Die in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbaren Polyacrylate, welche vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Homopolymeren und Copolymeren von Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure und Methacrylsäureestern können gegebenenfalls weitere, mit Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure und/oder Methacrylsäureestern co-polymerisierbare Monomereneinheiten enthalten. "Gegebenenfalls" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Homopolymere und Copolymere aus Monomeren von Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure und Methacrylsäureestern gebildet sind, wobei (abhängig von den Erfordernissen des Einzelfalls) weitere mit Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure und/oder Methacrylsäureestern co-polymerisierbare Monomere integriert sind oder nicht integriert sind.
- Vorzugsweise wird das modifizierte Polydimethylsiloxan in dem wässrigen Hydrophobierungsmittel in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Gewichtsverhältnis im Bereich von 1: 20 bis 20: 1, vorzugsweise im Bereich von 1: 10 bis 10: 1, besonders bevorzugt im Bereich von 7:1 bis 1: 7, im Verhältnis zu den ein oder mehreren kationischen Polymeren eingesetzt.
- Vorzugsweise enthält das wässrige Hydrophobierungsmittel in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens das modifizierte Polydimethylsiloxan in einer Gesamtmenge im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,2 Gew.-% bis 15 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des wässrigen Hydrophobierungsmittels.
- Vorzugsweise enthält das wässrige Hydrophobierungsmittel in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens die ein oder mehreren kationischen Polymere in einer Gesamtmenge im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,15 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des wässrigen Hydrophobierungsmittels.
- Vorzugsweise umfasst das in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbare modifizierte Polydimethylsiloxan ein oder mehrere Polydimethylsiloxane, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aminoalkyl-Polydimethylsiloxan, Amidoaminoalkyl-Polydimethylsiloxan, Alkyl-Aminoalkyl-Polydimethylsiloxan, Alkyl-Amidoaminoalkyl-Polydimethylsiloxan, Polyoxyalkylen-Polydimethylsiloxan und Alkyl-Polyoxyalkylen-Polydimethylsiloxan. Beispiele solcher modifizierten Polydimethylsiloxane, welche bevorzugt auch in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden, sind insbesondere im Dokument
WO 2010/139466 offenbart. - Die vorgenannten modifizierten Polydimethylsiloxane sind einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar.
- Die in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbaren kationischen Polymere sind vorzugsweise Homopolymere oder Copolymere, welche als Bestandteile der Seitenketten der entsprechenden Monomere ungeladene basische Gruppen, vorzugsweise primäre, sekundäre oder tertiäre Aminogruppen, umfassen, welche durch Aufnahme von H+-lonen kationische Gruppen bilden können. Beispiele solcher kationischen Polymere, welche bevorzugt in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden, sind insbesondere im Dokument
WO 2010/139466 offenbart. - Die vorgenannten kationischen Polymere sind einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar.
- Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff "Polysaccharid" modifizierte und unmodifizierte Polysaccharide, vorzugsweise modifiziertes Chitin und modifiziertes und unmodifiziertes Chitosan, wobei Unterschiede hinsichtlich der Molmassen, hinsichtlich der Deacetylierungsgrade sowie hinsichtlich erfindungsgemäß geeigneter Polysaccharid-Derivate wie vorzugsweise Chitosanderivate vorliegen können. Im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise einzusetzende Chitosanderivate umfassen Chitosansuccinat (N-Succinyl-Chitosan), Chitosanpropionat (N-Propionyl-Chitosan) und Chitosanadipat (N-Adipyl-Chitosan).
- Im vorstehend angegebenen erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt einzusetzende kationische Polymere sind die Biopolymere Chitin und/oder Chitosan und deren Derivate, vorzugsweise Chitosan und dessen Derivate. Liegen im Biopolymer-Gesamtmolekül mehr deacetylierte als acetylierte 2-Amino-2-desoxy-ß-D-glukopyranose-Einheiten vor (> 50 % deacetylierte Einheiten), so wird dieses im vorliegenden Text, im Einklang mit dem üblichen Verständnis in der Fachwelt, als Chitosan bezeichnet. Liegen im Biopolymer-Gesamtmolekül mehr acetylierte als deacetylierte 2-Amino-2-desoxy-ß-D-glukopyranose-Einheiten vor (< 50 % deacetylierte Einheiten), so wird dieses im vorliegenden Text, im Einklang mit dem üblichen Verständnis in der Fachwelt, als Chitin bezeichnet. Der Grad der resultierenden Deacetylierung im Chitin bzw. Chitosan kann variieren. Zur Verbesserung der Löslichkeit in wässrigen Lösungen und/oder zur Verringerung der Viskosität kann dabei die Kettenlänge und/oder der Deacetylierungsgrad des Polysaccharids (Chitin oder Chitosan) verändert werden. Aufgrund der durch die Deacetylierung entstandenen freien Aminogruppen ist Chitosan in saurer Lösung ein Polykation mit einer hohen Ladungsdichte.
- Für den Einsatz in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Chitosan mit einem Deacetylierungsgrad von > 75 % bevorzugt, besonders bevorzugt mit einem Deacetylierungsgrad von > 85% und ganz besonders bevorzugt mit einem Deacetylierungsgrad von > 90 %. Das Molekulargewicht des in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Chitosans liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10.000 Dalton bis 5.000.000 Dalton, besonders bevorzugt in einem Bereich von 100.000 Dalton bis 2.000.000 Dalton und ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 150.000 Dalton bis 1.000.000 Dalton. Beispiele von Chitosan-Typen, welche in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbar oder vorzugsweise einsetzbar sind, sind insbesondere im Dokument
WO 2010/139466 offenbart. - Demgemäß ist auch bevorzugt ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei
- das modifizierte Polydimethylsiloxan ein modifiziertes Polydimethylsiloxan ist,
- worin eine oder mehrere Methylgruppen jeweils durch einen Substituenten mit basischer funktioneller Gruppe, vorzugsweise jeweils durch eine Aminoalkylgruppe oder eine Amido-Aminoalkylgruppe, ersetzt sind,
und welches vorzugsweise terminale Methoxygruppen umfasst;
- worin eine oder mehrere Methylgruppen jeweils durch einen Substituenten mit basischer funktioneller Gruppe, vorzugsweise jeweils durch eine Aminoalkylgruppe oder eine Amido-Aminoalkylgruppe, ersetzt sind,
- wobei die ein oder mehreren kationischen Polymere ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
- Polyacrylate, welche durch kationische Gruppen oder basische Gruppen, vorzugsweise durch Aminogruppen, funktionalisiert sind, wobei die Funktionalisierung vorzugsweise durch entsprechend substituierte bzw. funktionalisierte (Meth)acrylsäureester bewirkt wird;
vorzugsweise Styrol-Acrylat-Copolymere, welche durch basische Gruppen, vorzugsweise durch Aminogruppen, funktionalisiert sind; - Polyurethane, welche durch kationische Gruppen oder basische Gruppen, vorzugsweise durch Aminogruppen, funktionalisiert sind;
- Polyester, welche durch kationische Gruppen oder basische Gruppen, vorzugsweise durch Aminogruppen, funktionalisiert sind;
- Polypeptide umfassend eine oder mehrere basische Aminosäuren, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lysin, Arginin, Histidin, Citrullin und Ornithin,
und - Chitosan, vorzugsweise mit einem Deacetylierungsgrad > 75 %;
wobei vorzugsweise mindestens eines der ein oder mehreren kationischen Polymere ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus - Polyacrylate, vorzugsweise Styrol-Acrylat-Copolymere, welche durch kationische Gruppen oder basische Gruppen, vorzugsweise durch basische Gruppen, besonders bevorzugt durch Aminogruppen, funktionalisiert sind,
und - Chitosan, vorzugsweise mit einem Deacetylierungsgrad > 75 %.
- Polyacrylate, welche durch kationische Gruppen oder basische Gruppen, vorzugsweise durch Aminogruppen, funktionalisiert sind, wobei die Funktionalisierung vorzugsweise durch entsprechend substituierte bzw. funktionalisierte (Meth)acrylsäureester bewirkt wird;
- Im Rahmen des vorliegenden Textes wird allgemein eine Substitution, beispielsweise einer Seitenkette eines Moleküls, mit einer (im Einzelfall gegebenenfalls näher bezeichneten) funktionellen Gruppe auch als "Funktionalisierung" bezeichnet. Entsprechend werden im vorliegenden Text auch die Begriffe "substituiert" und "funktionalisiert" (gegebenenfalls im Einzelfall jeweils näher bezeichnet) synonym gebraucht.
- Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe "Polyamide" und "Polypeptide" (d.h. jeweils ein durch Peptidbindungen zwischen Aminosäuren verknüpftes natürliches oder synthetisches Polymer) synonym verwendet und lediglich abhängig vom sachlichen Zusammenhang unterschiedlich eingesetzt. Üblicherweise wird der Begriff "Polypeptid" im Zusammenhang mit entsprechenden natürlichen Polymeren verwendet.
- Beispiele von wässrigen, Fluor-freien Hydrophobierungsmitteln, welche in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt eingesetzt werden, sind insbesondere im Dokument
WO 2010/139466 offenbart. - Im erfindungsgemäßen Verfahren ist das Plasmabehandeln in Schritt (b)
- eine Niederdruckplasmabehandlung, vorzugsweise eine Niederdruckplasma-Aktivierung, ode umfasst
- eine Niederdruckplasmabehandlung, vorzugsweise eine Niederdruckplasma-Aktivierung, und zumindest einen weiteren Plasmabehandlungsschritt.
- Ein Niederdruckplasma wird in der Regel zwischen zwei oder mehr Elektroden durch elektromagnetische Hochfrequenzfelder erzeugt, bei einem Druck, der erheblich niedriger ist als der Erdatmosphärendruck. Durch die große (mittlere) freie Weglänge auf diese Weise erzeugter angeregter Teilchen kann die Ausdehnung des Plasmas über den Wirkungsbereich des Hochfrequenzfeldes hinausgehen und auch das komplette Volumen einer Plasmakammer erfassen.
- In der vorstehend angegebenen bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der zumindest eine weitere Plasmabehandlungsschritt vorzugsweise ein Plasmareinigen, besonders bevorzugt ein Plasmareinigen der in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten textilen Oberfläche, bevor eine Plasma-Aktivierung besagter textiler Oberfläche durchgeführt wird. Auf die Plasmaeinigung folgt somit die Niederdruckplasmabehandlung vorzugsweise die Niederdruckplasma-Aktivierung.
- Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Niederdruckplasmabehandlung bei einem Druck im Bereich von 1 Pa (0,01 mbar) bis 20 kPa (200 mbar) erfolgt, vorzugsweise bei einem Druck im Bereich von 1 Pa (0,01 mbar) bis 0,5 kPa (5 mbar), besonders bevorzugt bei einem Druck im Bereich von 10 Pa bis 50 Pa (0,1 mbar bis 0,5 mbar).
- Es wurde in eigenen Versuchen gefunden, dass in den hier vorstehend als bevorzugt bzw. als besonders bevorzugt angegebenen Druckbereichen ein guter oder sogar der beste Erfolg erzielt wird hinsichtlich einerseits der Durchdringung der textilen Oberfläche mittels der Niederdruckplasmabehandlung, welche für die Langzeitstabilität der Behandlung ausschlaggebend ist, und andererseits der Verfahrensgeschwindigkeit, welche für die wirtschaftliche Durchführung des Verfahrens von Bedeutung ist. Ein höherer Gasdruck führt in der Regel zu einer schnelleren Plasmaaktivierung, deren Langzeitstabilität jedoch beschränkt ist. Die Anwendung eines niedrigeren Gasdruckes (beispielsweise < 10 Pa) führt dagegen in der Regel zu einer vorteilhaften Durchdringung der textilen Oberfläche mittels der Niederdruckplasmabehandlung, erfordert aber längere Behandlungsdauern. Ein zu hoher Gasdruck kann im ungünstigen Fall sogar zu einem signifikanten Abfall des Behandlungserfolges (Verringerung der Benetzbarkeit des behandelten Gewebes) führen.
- Es ist daher ein erfindungsgemäßes Verfahren oder ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, wobei die vorstehend für Schritt (b) als bevorzugt bzw. als besonders bevorzugt für die Niederdruckplasmabehandlung, vorzugsweise die Niederdruckplasma-Aktivierung, angegebenen Druckbereiche kombiniert werden mit den nachfolgend für Schritt (b) als bevorzugt bzw. als besonders bevorzugt für die Niederdruckplasmabehandlung, vorzugsweise die Niederdruckplasma-Aktivierung, angegebenen Bereiche der zeitlichen Dauer.
- Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Niederdruckplasmabehandlung (Schritt (b)) bei einer Temperatur im Bereich von 10 °C bis 50 °C, vorzugsweise von 15 °C bis 40 °C, durchgeführt wird. Üblicherweise spricht man bei einer Durchführung eines Plasmaverfahrens, insbesondere eines Niederdruckplasmaverfahrens bzw. Niederdruckplasmaaktivierungsverfahrens in dem angegebenen Temperaturbereich und unter den vorstehend und nachfolgend angegebenen Bedingungen bzw. bevorzugten Bedingungen von einem "Niedertemperatur-Plasmaverfahren" ("Low Temperature Plasma" process, "LTP"). Sofern Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Temperaturen unterhalb des angegebenen Temperaturbereiches bzw. bevorzugten Temperaturbereiches durchgeführt wird, können z.B. vermehrt unerwünschte Nebenreaktionen auftreten. Sofern Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Temperaturen oberhalb des angegebenen Temperaturbereiches bzw. bevorzugten Temperaturbereiches durchgeführt wird, kann z.B. die Abscheidungsrate von Bestandteilen des das Plasma bildenden Gases oder Gasgemisches in unerwünschter Weise reduziert sein, wodurch der erwünschte Effekt der Plasmabehandlung beeinträchtigt werden kann.
- Die Niederdruckplasmabehandlung, bevorzugt die Niederdruckplasma-Aktivierung, in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Anwesenheit eines Reaktivgases und eines Inertgases durchgeführt.
- Als Reaktivgas werden eine oder mehrere sauerstoffhaltige Verbindungen eingesetzt, welche molekularen Sauerstoff mindestens unter den Bedingungen der Niederdruckplasma-Aktivierung mindestens intermediär freisetzen (z.B. Vorstufen oder "Precursor" von Sauerstoff) oder zur Verfügung stellen.
- Es ist daher ein erfindungsgemäßes Verfahren wobei die Niederdruckplasmabehandlung mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O2, O3, NO, N2O und CO2, durchgeführt wird, so dass vorzugsweise sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen (vorzugsweise -OH, -CO, -CHO oder -COOH) auf der textilen Oberfläche erzeugt werden, die vorzugsweise kovalent an die textile Oberfläche gebunden sind.
- Der Nachweis der Erzeugung solcher sauerstoffhaltiger funktioneller Gruppen auf der bzw. der Nachweis von deren kovalenter Bindung an die textile Oberfläche kann durch geeignete physikalische oder physiko-chemische Methoden geführt werden, beispielsweise durch Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FT-IR-Spektroskopie) oder durch Röntgenphotoelektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA).
- Es ist demnach ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die mindestens eine sauerstoffhaltige Verbindung
- in einem Gemisch, vorzugsweise einem Gasgemisch, vorliegt, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst wobei das Gasgemisch einen Anteil an O2 im Bereich von 70 Vol.-% bis 90 Vol.-% und einen Anteil an Inertgas im Bereich von 10 Vol.-% bis 30 Vol.-% enthält. wobei vorzugsweise das Gemisch (vorzugsweise das besagte Gasgemisch, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst) mindestens 99 Vol.-% an O2 und mindestens einem Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, enthält
und besonders bevorzugt mindestens 99 Vol.-% an O2 und Ar enthält. - Vorzugsweise wird die Niederdruckplasmabehandlung, bevorzugt die Niederdruckplasma-Aktivierung, in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Gas oder Gasgemisch durchgeführt, welches (vor dem Übergang in den Plasmazustand) neben der bzw. den sauerstoffhaltigen Gasen nicht mehr als 1 Vol.% sonstige, gasförmige Bestandteile umfasst. Durch einen derart gering gehaltenen Anteil an weiteren Bestandteilen können insbesondere unerwünschte Nebenreaktionen durch andernfalls anwesende weitere Bestandteile des Gasgemisches weitgehend vermieden oder sogar verhindert werden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren enthält das vorgenannte Gemisch vorzugsweise das besagte Gasgemisch, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst (vor dem Übergang in den Plasmazustand) einen Anteil an O2 im Bereich von 70 Vol.-% bis 90 Vol.-% und einen Anteil an Inertgas, vorzugsweise an He und/oder Ar, im Bereich von 10 Vol.-% bis 30 Vol.-%. In eigenen Versuchen wurde gefunden, dass ein Gasgemisch dieser bevorzugten Zusammensetzung sehr gute oder sogar die besten Ergebnisse hinsichtlich der vorbereitenden Plasmaaktivierung einer textilen Oberfläche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren liefert, so dass auch sehr gute oder sogar die besten Ergebnisse hinsichtlich der feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten plasmabehandelten hydrophobierten textilen Oberfläche sowie der Dauerhaftigkeit dieser feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften resultieren (siehe z.B. unten die Ergebnisse des Beispiels 6, Tabelle 3 oder des Beispiels 7, Tabelle 4).
- Ebenfalls bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren,
wobei
die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels ein oder mehrere Materialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus - einem ersten Material, vorzugsweise einem natürlichen Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Baumwolle, Wolle, Seide, Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen; besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen;
- einem zweiten Material, vorzugsweise einem synthetischen Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyamiden, Polyamidimiden, Polypropylen, Polyacrylnitril und Polyacrylmethacrylat sowie deren Mischungen; besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der synthetischen Polymere, vorzugsweise der biologisch abbaubaren synthetischen Polymere, bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
sowie - deren Mischungen;
wobei vorzugsweise die textile Oberfläche ein oder mehrere Materialien umfasst, wovon mindestens eines ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus- einem zweiten Material vorzugsweise einem synthetischen Material, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyamiden, Polyamidimiden, Polypropylen, Polyacrylnitril und Polyacrylmethacrylat sowie deren Mischungen; besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der synthetischen Polymere, vorzugsweise der biologisch abbaubaren synthetischen Polymere, bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
- eine Niederdruckplasmabehandlung, vorzugsweise eine Niederdruckplasma-Aktivierung, ist, wobei die Niederdruckplasmabehandlung mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O2, O3, NO, N2O und CO2, durchgeführt wird, wobei die mindestens eine sauerstoffhaltige Verbindung in einem Gasgemisch vorliegt, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst, wobei das Gasgemisch einen Anteil an O2 im Bereich von 70 Vol.-% bis 90 Vol.-% und einen Anteil an Inertgas im Bereich von 10 Vol.-% bis 30 Vol.-% enthält, Z so dass vorzugsweise sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen auf der textilen Oberfläche erzeugt werden, die vorzugsweise kovalent an die textile Oberfläche gebunden sind,
und
das in Schritt (c) eingesetzte Hydrophobierungsmittel ein wässriges Hydrophobierungsmittel ist, das- modifiziertes Polydimethylsiloxan umfasst, vorzugsweise modifiziertes Polydimethylsiloxan, worin eine oder mehrere Methylgruppen durch Substituenten mit basischen funktionellen Gruppen, Alkylgruppen und/oder Polyethergruppen ersetzt sind;
- sowie zusätzlich
- ein oder mehrere kationische Polymere umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
- Polyacrylate, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homopolymeren und Copolymeren von Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure, Methacrylsäureestern und gegebenenfalls weiteren, mit Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure und/oder Methacrylsäureestern co-polymerisierbaren Monomeren, vorzugsweise Styrol;
- Polyurethane, vorzugsweise Polyurethane vom Polyester-Typ und/oder vom Polycarbonat-Typ;
- Polyester,
- Polypeptide,
- Polyamide
und - Polysaccharide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chitin und Chitosan.
- Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren,
wobei
die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels ein oder mehrere Materialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus - einem ersten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen;
- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
wobei vorzugsweise das zweite Material ausgewählt ist aus der Gruppe der Copolyester, welche als Monomere Terephthalsäure und ein oder mehrere Alkandiole (vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethandiol, 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol, besonders bevorzugt Ethandiol) umfassen
und welche vorzugsweise mindestens ein weiteres Monomer umfassen, welches von den vorstehend genannten Monomeren (Terephthalsäure bzw. ein oder mehrere Alkandiole) verschieden ist;
sowie - deren Mischungen;
wobei vorzugsweise die textile Oberfläche ein oder mehrere Materialien umfasst, wovon mindestens eines ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
wobei vorzugsweise das zweite Material ausgewählt ist aus der Gruppe der Copolyester, welche als Monomere Terephthalsäure und ein oder mehrere Alkandiole (vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethandiol, 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol, besonders bevorzugt Ethandiol) umfassen
und welche vorzugsweise mindestens ein weiteres Monomer umfassen, welches von den vorstehend genannten Monomeren (Terephthalsäure bzw. ein oder mehrere Alkandiole) verschieden ist;
- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
- eine Niederdruckplasmabehandlung, vorzugsweise eine Niederdruckplasma-Aktivierung, ist, welche in Anwesenheit eines Gasgemisches durchgeführt wird, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst wobei die mindestens eine sauerstoffhaltige Verbindung in einem Gasgemisch vorliegt, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst, wobei das Gasgemisch einen Anteil an O2 im Bereich von 70 Vol.-% bis 90 Vol.-% und einen Anteil an Inertgas im Bereich von 10 Vol.-% bis 30 Vol.-% enthält, wobei vorzugsweise das besagte Gasgemisch mindestens 99 Vol.-% an O2 und mindestens einem Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, enthält
und wobei besonders bevorzugt das besagte Gasgemisch mindestens 99 Vol.-% an O2 und Ar enthält, - modifiziertes Polydimethylsiloxan umfasst, vorzugsweise modifiziertes Polydimethylsiloxan, worin eine oder mehrere Methylgruppen durch Substituenten mit basischen funktionellen Gruppen, Alkylgruppen und/oder Polyethergruppen ersetzt sind;
- sowie zusätzlich
- ein oder mehrere kationische Polymere umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
- Polyacrylate, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homopolymeren und Copolymeren von Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure, Methacrylsäureestern und gegebenenfalls weiteren, mit Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure und/oder Methacrylsäureestern co-polymerisierbaren Monomeren, vorzugsweise Styrol;
- Polyurethane, vorzugsweise Polyurethane vom Polyester-Typ und/oder vom Polycarbonat-Typ;
- Polyester,
- Polypeptide,
- Polyamide
und - Polysaccharide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chitin und Chitosan.
- Bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei in Schritt (b)
- die Niederdruckplasmabehandlung für eine Dauer im Bereich von 10 sec bis 10 min, vorzugsweise im Bereich von 30 sec bis 5 min, besonders bevorzugt im Bereich von 1 min bis 3 min, durchgeführt wird;
und/oder - das Niederdruckplasma bei einer Frequenz im Bereich von 10 MHz bis 18 MHz, vorzugsweise im Bereich von 11 MHz bis 15 MHz, erzeugt wird,
und/oder - das Niederdruckplasma mit Elektroden erzeugt wird, wobei die Elektrodendichte vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 Elektroden/m2, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 5 Elektroden/m2, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 4 Elektroden/m2, bezogen auf die in Schritt (a) hergestellte oder bereitgestellte textile Oberfläche, liegt;
und/oder - die Niederdruckplasmabehandlung mit einer Plasmaerzeugungsquelle bei einer Leistung im Bereich von 0,05 kW bis 100 kW, vorzugsweise im Bereich von 1 kW bis 25 kW, besonders bevorzugt im Bereich von 2 kW bis 15 kW, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 5 kW bis 10 kW durchgeführt wird,
und/oder - die Niederdruckplasmabehandlung in einer Plasmabehandlungskammer bei einer Leistung im Bereich von 0,25 kW/m3 bis 2,0 kW/m3, vorzugsweise im Bereich von 0,5 kW/m3 bis 1,5 kW/m3, durchgeführt wird.
- Die vorstehend als bevorzugt oder besonders bevorzugt angegebenen Parameter der Niederdruckplasmabehandlung in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens können vorzugsweise kombiniert werden und ergeben in Kombination besonders bevorzugte Verfahrensbedingungen für die Durchführung von Schritt (b).
- Insbesondere sind Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, wobei in Schritt (b) eine Niederdruckplasmabehandlung, vorzugsweise eine Niederdruckplasma-Aktivierung, bei einem Druck im Bereich von 1 Pa (0,01 mbar) bis 0,5 kPa (5 mbar) und für eine Dauer im Bereich von 30 sec bis 5 min durchgeführt wird. Zudem sind Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders bevorzugt, wobei in Schritt (b) eine Niederdruckplasmabehandlung, vorzugsweise eine Niederdruckplasma-Aktivierung, bei einem Druck im Bereich von 10 Pa bis 50 Pa (0,1 mbar bis 0,5 mbar) und für eine Dauer im Bereich von 1 min bis 3 min durchgeführt wird.
- Wie bereits vorstehend angegeben, ist unter diesen bevorzugten Bedingungen von Druck- und Zeitdauerbereichen die beste Wirkung bzw. der beste Kompromiss des erfindungsgemäßen Verfahrens hinsichtlich Durchdringung der textilen Oberfläche mittels der Niederdruckplasmabehandlung, Langlebigkeit der erzielten Aktivierung und nachfolgender Hydrophobierung der textilen Oberfläche sowie wirtschaftliche Durchführung des Verfahrens gegeben.
- Sofern in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens das Niederdruckplasma mit Elektroden erzeugt wird, wobei die Elektrodendichte vorzugsweise im oben angeführten Bereich liegt, wird eine besonders wirkungsvolle und gleichmäßige (homogene) Aktivierung und nachfolgende Hydrophobierung der textilen Oberfläche erreicht.
- Sofern in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Niederdruckplasmabehandlung in einer Plasmabehandlungskammer bei einer Leistung im oben angeführten Bereich bzw. mit einer Plasmaerzeugungsquelle bei einer Leistung im oben angeführten Bereich durchgeführt wird, werden besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der Aktivierung der textilen Oberfläche bzw. der nachfolgenden Hydrophobierung und deren Langlebigkeit erzielt.
- Es hat sich gezeigt, dass besonders gute oder sogar die besten Ergebnisse hinsichtlich der vorbereitenden Plasmaaktivierung einer textilen Oberfläche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und damit auch sehr gute oder sogar die besten Ergebnisse hinsichtlich der feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften der plasmabehandelten hydrophobierten textilen Oberfläche sowie der Dauerhaftigkeit der feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften resultieren, wenn das erfindungsgemäße Verfahren (in Schritt (b)) als Niederdruckplasmabehandlung mit einer Plasmaerzeugungsquelle bei einer Leistung im oben angegebenen Bereich bzw. im oben angegebenen bevorzugten Bereich durchgeführt wird. So kann es bei niedrigeren als den oben angegebenen Werten der Leistung der Plasmaerzeugungsquelle z.B. zu nicht ausreichender Plasmaaktivierung der textilen Oberfläche kommen, was letztlich auch zu unbefriedigenden feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften der behandelten textilen Oberfläche und/oder zu einer unbefriedigenden Dauerhaftigkeit dieser feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften führt. Dagegen kann es bei höheren als den oben angegebenen Werten der Leistung der Plasmaerzeugungsquelle sogar zu Beschädigungen der eingesetzten textilen Oberfläche kommen.
- Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das nasschemische Behandeln in Schritt (c) ein oder mehrere oder sämtliche der folgenden Maßnahmen umfasst:
- Imprägnieren, vorzugsweise Vollbadimprägnieren, besonders bevorzugt mittels Foulardieren, der in Schritt (b) resultierenden plasmabehandelten textilen Oberfläche oder einer daraus in weiteren Schritten hergestellten textilen Oberfläche,
- Trocknen aufgenommenen Hydrophobierungsmittels auf der textilen Oberfläche,
- Fixieren aufgenommenen Hydrophobierungsmittels auf der textilen Oberfläche,
- Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Imprägnieren im Zuge des vorgenannten nasschemischen Behandelns in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit jeder zu diesem Zweck geeigneten Methode erfolgen, beispielsweise durch Sprühen, Tauchen, Druckimprägnieren, Pflatschen ("Kiss-and-Roll"), Einwaschimprägnieren, beispielsweise in der Waschmaschine, Vollbadimprägnieren (bevorzugt) oder durch eine Kombination von mehreren der vorgenannten Methoden.
- Vorzugsweise erfolgt das Imprägnieren erfindungsgemäß durch Vollbadimprägnierung, besonders bevorzugt mittels Foulardieren, vorzugsweise wenn das nasschemische Behandeln ein wässriges nasschemisches Behandeln ist. Auf diese Weise wird die in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene plasmabehandelte hydrophobierte textile Oberfläche am wirkungsvollsten mit dem Hydrophobierungsmittel in Kontakt gebracht und es resultiert eine besonders vollständig und dauerhaft hydrophobierte textile Oberfläche.
- Bevorzugt ist ebenfalls ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das nasschemische Behandeln in Schritt (c)
- ein wässriges nasschemisches Behandeln (wie vorstehend erklärt) ist, welches ein Imprägnieren (wie vorstehend erklärt), vorzugsweise Vollbadimprägnieren, besonders bevorzugt mittels Foulardieren umfasst, der in Schritt (b) resultierenden plasmabehandelten textilen Oberfläche oder einer daraus in weiteren Schritten hergestellten textilen Oberfläche, mit einem wässrigen Hydrophobierungsmittel, das modifiziertes Polydimethylsiloxan umfasst, wobei das modifizierte Polydimethylsiloxan in einer Konzentration im Bereich von 200 g/L bis 400 g/L, vorzugsweise im Bereich von 250 g/L bis 350 g/L, bezogen auf die beim nasschemischen Behandeln in Schritt (c) eingesetzte Gesamtmenge an wässriger Flüssigkeit, eingesetzt wird.
- Sofern das oben definierte nasschemische Behandeln mit einem modifizierten Polydimethylsiloxan (wie oben beschrieben, bzw. mit einem solchen als bevorzugt beschriebenen modifizierten Polydimethylsiloxan) in einer Konzentration im Bereich von 200 g/L bis 400 g/L, vorzugsweise im Bereich von 250 g/L bis 350 g/L, bezogen auf die beim nasschemischen Behandeln in Schritt (c) eingesetzte Gesamtmenge an wässriger Flüssigkeit, durchgeführt wird (insbesondere an einer wie oben beschriebenen textilen Oberfläche eines in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels, welche ein oder mehrere Materialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einem ersten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen), werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die besten Ergebnisse hinsichtlich feuchtigkeitsabweisender Eigenschaften des resultierenden imprägnierten Gewebes sowie Dauerhaftigkeit der Imprägnierung erzielt. So können niedrigere als die vorstehend angegebenen Konzentrationen an modifiziertem Polydimethylsiloxan im Ergebnis zu unbefriedigenden feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften der behandelten textilen Oberfläche führen. Dagegen können höhere als die vorstehend angegebenen Konzentrationen an modifiziertem Polydimethylsiloxan im Ergebnis sogar zu einer verminderten Dauerhaftigkeit der feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften der behandelten textilen Oberfläche führen.
- Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das nasschemische Behandeln in Schritt (c) ein wässriges nasschemisches Behandeln ist und ein Vollbadimprägnieren, vorzugsweise mittels Foulardieren, der in Schritt (b) resultierenden plasmabehandelten textilen Oberfläche oder einer daraus in weiteren Schritten hergestellten textilen Oberfläche, umfasst, wobei das Vollbadimprägnieren, vorzugsweise das Foulardieren,
- bei einem Druck im Bereich von 100 kPa bis 500 kPa, vorzugsweise im Bereich von 200 kPa bis 400 kPa durchgeführt wird
und/oder - bei einer Durchlauf-Geschwindigkeit der textilen Oberfläche (Längenmaß der textilen Oberfläche) durch das der Imprägnierung dienende Vollbad im Bereich von 0,5 m/min bis 5 m/min, vorzugsweise im Bereich von 1 m/min bis 3 m/min, durchgeführt wird,
und/oder (vorzugsweise "und") - bei einer Temperatur im Bereich von 15 °C bis 35 °C, vorzugsweise im Bereich von 18 °C bis 25 °C, durchgeführt wird.
- Bevorzugt ist auch ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das nasschemische Behandeln in Schritt (c) ein wässriges nasschemisches Behandeln ist und ein Trocknen aufgenommenen Hydrophobierungsmittels auf der textilen Oberfläche umfasst, wobei das Trocknen durchgeführt wird
- bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 140 °C, vorzugsweise im Bereich von 110 °C bis 130 °C,
und/oder (vorzugsweise "und") - für eine Dauer im Bereich von 30 sec bis 5 min, vorzugsweise im Bereich von 1 min bis 4 min,
und/oder (vorzugsweise "und") - in einem Spannrahmen.
- Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes oder ein vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das nasschemische Behandeln in Schritt (c) ein wässriges nasschemisches Behandeln ist und ein Fixieren aufgenommenen Hydrophobierungsmittels auf der textilen Oberfläche umfasst, wobei das Fixieren durchgeführt wird
- bei einer Temperatur im Bereich von 120 °C bis 190 °C, vorzugsweise im Bereich von 140 °C bis 180 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 150 °C bis 170 °C,
und/oder (vorzugsweise "und") - für eine Dauer im Bereich von 20 sec bis 4 min, vorzugsweise im Bereich von 30 sec bis 3 min, besonders bevorzugt im Bereich von 1 min bis 3 min,
und/oder (vorzugsweise "und") - in einem Spannrahmen.
- Bevorzugt werden die vorstehend für das nasschemische Behandeln in Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen oder als (besonders) bevorzugt angegebenen Maßnahmen, einschließlich des Trocknens und Fixierens, miteinander kombiniert, wodurch sich besonders bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben, welche zu besonders wirkungsvoll und/oder dauerhaft hydrophobierten textilen Oberflächen führen. Solche besonders dauerhaft hydrophobierten textilen Oberflächen bewahren ihre vorteilhaften, insbesondere wasserabweisenden oder wasserdichten, Eigenschaften besonders lange und sind besonders widerstandsfähig gegen mechanische Belastung, beispielsweise durch Abrieb oder Wasch- bzw. Trockenvorgänge.
- Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen textilen Artikel, umfassend eine hydrophobierte textile Oberfläche, herstellbar durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, vorzugweise herstellbar durch ein vorstehend als bevorzugt beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren.
- Der erfindungsgemäße textile Artikel ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wetterschutzbekleidung; Outdoorbekleidung, Funktionsbekleidung; Arbeitskleidung, vorzugsweise für den Außenbereich; Regenumhänge; Ponchos; Abdeckplanen für Kfz oder Baugewerbe; Markisen; Sonnendächer; Regenschirme; Sonnenschirme; Zeltbahnen; Zelte und Transportbehälter, vorzugsweise Koffer, Tragetaschen, Sporttaschen, Rucksäcke und Packtaschen.
- Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen textilen Artikels gelten die für das erfindungsgemäße Verfahren vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend, und umgekehrt.
- Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Niederdruckplasmaverfahrens zur vorbereitenden Behandlung einer textilen Oberfläche eines Artikels, vor dem nasschemischen Hydrophobieren der textilen Oberfläche, wobei die Niederdruckplasmabehandlung mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O2, O3, NO, N2O und CO2, durchgeführt wird, wobei die mindestens eine sauerstoffhaltige Verbindung in einem Gasgemisch vorliegt, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst, wobei das Gasgemisch einen Anteil an O2 im Bereich von 70 Vol.-% bis 90 Vol.-% und einen Anteil an Inertgas im Bereich von 10 Vol.-% bis 30 Vol.-% enthält.
- Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verwendung gelten die für das erfindungsgemäße Verfahren und/oder für den erfindungsgemäßen textilen Artikel vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend, und umgekehrt.
- Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße oder eine vorstehend oder nachfolgend als bevorzugt beschriebene erfindungsgemäße Verwendung eines Niederdruckplasmaverfahrens, zur vorbereitenden Behandlung einer textilen Oberfläche eines Artikels,
wobei die textile Oberfläche ein oder mehrere Materialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus - einem ersten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen;
- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
wobei vorzugsweise das zweite Material ausgewählt ist aus der Gruppe der Copolyester, welche als Monomere Terephthalsäure und ein oder mehrere Alkandiole (vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethandiol, 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol, besonders bevorzugt Ethandiol) umfassen
und welche vorzugsweise mindestens ein weiteres Monomer umfassen, welches von den vorstehend genannten Monomeren (Terephthalsäure bzw. ein oder mehrere Alkandiole) verschieden ist;
sowie - deren Mischungen;
wobei vorzugsweise die textile Oberfläche ein oder mehrere Materialien umfasst, wovon mindestens eines ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
wobei vorzugsweise das zweite Material ausgewählt ist aus der Gruppe der Copolyester, welche als Monomere Terephthalsäure und ein oder mehrere Alkandiole (vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethandiol, 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol, besonders bevorzugt Ethandiol) umfassen
und welche vorzugsweise mindestens ein weiteres Monomer umfassen, welches von den vorstehend genannten Monomeren (Terephthalsäure bzw. ein oder mehrere Alkandiole) verschieden ist;
- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
- Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher beschreiben und erklären, ohne ihren Schutzbereich einzuschränken.
- Als Artikel mit einer textilen Oberfläche wurde in den nachfolgend angegebenen Beispielen jeweils ein Gewebe eingesetzt (bereitgestellt), welches zu 100 % aus individuellen Fäden eines biologisch abbaubaren synthetischen Polymers (einem Copolyester umfassend als Monomere Terephthalsäure und Ethandiol sowie mindestens ein weiteres Monomer) bestand. Das Flächengewicht des Gewebes betrug ca. 150 g/m2 und die Fadendichte betrug ca. 100 Kettfäden/cm und ca. 50 Schussfäden/cm.
- Das derart bereitgestellte Gewebe wurde mit "G-tO" bezeichnet.
- Ähnlich überzeugende Resultate wie hier unten ausgeführt, insbesondere hinsichtlich der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielbaren Verbesserung der wasserabweisenden Eigenschaften, werden auch bei Verwendung anderer textiler Oberflächen, beispielsweise bei Verwendung einer der weiter oben angegebenen, erfindungsgemäß einsetzbaren oder bevorzugt einsetzbaren textilen Oberflächen erhalten. Beispielhaft seien hier ein auf Lyocell (Zellstoff) basierendes Gewebe (etwa Tencel®) oder laminiertes Polyester genannt.
- Ein Muster des vorstehend bereitgestellten Gewebes (vgl. Beispiel 1) wurde einer Niederdruckplasma-Aktivierung in einem Nano-Plasmacoater BAG mit Plasmakammer (ca. 11 m3) und einer Mehrzahl von Elektroden (Elektrodendichte ca. 3,5 Elektroden/m2 Gewebe) unterworfen, wobei folgende Parameter eingestellt wurden:
Frequenz: 13,56 MHz Behandlungsdauer: 2 min Leistung (Plasmaquelle): 9 kW Druck: 0,3 mbar (30 Pa) Prozessgas: O2 (molekularer Sauerstoff) Inertgas: Ar (Argon) Verhältnis Prozessgas/Inertgas: 20 Vol.-% Ar / 80 Vol.-% O2 - Das derart plasmabehandelte Gewebe wurde mit "G-tO-pbh(Ar/O2)" bezeichnet.
- Ein weiteres Muster des vorstehend bereitgestellten Gewebes (vgl. Beispiel 1) wurde einer ebensolchen Niederdruckplasma-Aktivierung wie vorstehend unter 2.1 beschrieben unterworfen, wobei jedoch nur das Inertgas Argon, nicht aber das Prozessgas molekularer Sauerstoff eingesetzt wurde (100 Vol.-% Argon).
- Das derart plasmabehandelte Gewebe wurde mit "G-tO-pbh(Ar)" bezeichnet.
- Ein weiteres Muster des vorstehend bereitgestellten Gewebes (vgl. Beispiel 1) wurde einer ebensolchen Niederdruckplasma-Aktivierung wie vorstehend unter 2.1 beschrieben unterworfen, wobei jedoch nur das Prozessgas molekularer Sauerstoff, nicht aber das Inertgas Argon eingesetzt wurde (100 Vol.-% O2).
- Das derart plasmabehandelte Gewebe wurde mit "G-tO-pbh(O2)" bezeichnet.
- Es wurden auf an sich bekannte Weise die nachfolgend (vgl. Tabelle 1) angegebenen Zusammensetzungen von im erfindungsgemäßen Verfahren (Schritt (c)) einsetzbaren wässrigen Hydrophobierungsmitteln (nachfolgend auch als "HPM" abgekürzt) enthaltend modifiziertes Polydimethylsiloxan (nachfolgend auch als "PDMS" abgekürzt) hergestellt.
- Als Chitosan wurde jeweils ein Chitosan mit einem Deacetylierungsgrad von 95 % und einem Molekulargewicht von 300.000 bis 500.000 g/mol (Da) eingesetzt.
- Als Amino-funktionalisiertes (Styrol-)Acrylat-Copolymer wurde jeweils eine emulgatorhaltige Dispersion (ca. 35 Gew.-% Aktivgehalt) eines Acrylat-Styrol-Copolymerisat mit 25-45 % Gewichtsanteil an aminofunktionellen Monomeren und einem Molekulargewicht zwischen 50.000 und 500.000 g/mol (Da) verwendet.
Tabelle 1: Zusammensetzungen von Hydrophobierungsmitteln Bestandteil Funktion HPM 1 HPM 2 HPM 3 Menge [Gew.-%] Menge [Gew.-%] Menge [Gew.-%] Amino-Amido-Siloxan1 Modifiziertes PDMS 0,6 0 0 Amino-funktionalisiertes Polydimethylsiloxan1 Modifiziertes PDMS 0 1,7 5,1 Amino-funktionalisiertes (Styrol-)Acrylat-Copolymer Kationisches Polymer 0 0,25 0,74 Chitosan Kationisches Polymer 0,5 0 0,1 Ameisensäure Säure 0,25 0,06 0,06 Wasser Lösungsmittel (incl. Konservierungsmittel) ad 100 ad 100 ad 100 1: als wässrige Mikroemulsion - Ein wie vorstehend (vgl. Beispiel 2.1) angegeben hergestelltes, plasmabehandeltes Gewebe "G-tO-pbh(Ar/O2)" wurde auf an sich bekannte Weise in einer Foulardiermaschine (auch bekannt als "Padding-Maschine" oder "Padding-Mangle") mit dem wie vorstehend (vgl. Beispiel 3) hergestellten wässrigen Hydrophobierungsmittel HPM3 (Konzentration: 300 g/L) imprägniert, wobei folgende Parameter eingestellt wurden:
Druck: 300 kPa (3 bar) Temperatur: 21 °C Vorschubgeschwindigkeit: 2 m/min - Anschließend wurde das nasschemisch behandelte (imprägnierte) Gewebe für 2 min bei 120 °C auf einem Spannrahmen getrocknet.
- Zur Fixierung wurde das getrocknete Gewebe dann noch für 1 min auf einem Spannrahmen bei 180 °C behandelt.
- Das derart plasmabehandelte hydrophobierte Gewebe entsprach einem erfindungsgemäß hergestellten Artikel mit hydrophobierter textiler Oberfläche und wurde mit "G-tO-pbh(Ar/O2)-hydr" bezeichnet.
- Auf die gleiche Weise wie hier vorstehend angegeben wurden auch die wie oben (vgl. Referenzbeispiele 2.2 und 2.3) angegeben hergestellten plasmabehandelten Gewebe "G-tO-pbh(Ar)" sowie "G-tO-pbh(O2)" imprägniert, getrocknet und fixiert. Die derart plasmabehandelten hydrophobierten Gewebe entsprachen jeweils erfindungsgemäß hergestellten Artikeln mit hydrophobierter textiler Oberfläche und wurden entsprechend mit "G-tO-pbh(Ar)-hydr" bzw. mit "G-tO-pbh(O2)-hydr" bezeichnet.
- Ein wie vorstehend (vgl. Beispiel 1) angegeben bereitgestelltes, nicht-plasmabehandeltes Gewebe "G-tO" wurde auf ansonsten gleiche Weise wie in Beispiel 4.1 beschrieben in einer Foulardiermaschine mit dem wie vorstehend angegeben hergestellten Hydrophobierungsmittel HPM3 imprägniert, dann ebenfalls getrocknet und fixiert.
- Das derart hergestellte, nicht-plasmabehandelte hydrophobierte Gewebe wurde mit "G-tO-hydr" bezeichnet und als nicht-erfindungsgemäß hergestelltes Vergleichsgewebe verwendet.
- Der Kontaktwinkel 0 von gasumgebenen Flüssigkeiten auf einer festen Oberfläche bezeichnet den Winkel an der Phasengrenze von gasförmiger, flüssiger und fester Phase. Die Größe des Kontaktwinkels zwischen Flüssigkeit und Feststoff hängt ab von der Wechselwirkung zwischen den Stoffen an der Berührungsfläche. Je geringer diese Wechselwirkung ist, desto größer wird der Kontaktwinkel. Aus der Bestimmung des Kontaktwinkels können bestimmte Eigenschaften der Oberfläche eines Feststoffs bestimmt werden, z. B. die Oberflächenenergie. Im Spezialfall der Verwendung von Wasser als Flüssigkeit bezeichnet man bei geringen Kontaktwinkeln (ca. 0°) die Oberfläche als hydrophil, bei Winkeln um 90° als hydrophob und bei noch größeren Winkeln als superhydrophob. Letzteres wird bei sehr hohen Winkeln (ca. 160°) auch als Lotoseffekt bezeichnet und entspricht einer extrem geringen Benetzbarkeit. Durch Oberflächenbehandlung kann der Kontaktwinkel verändert werden. Der Kontaktwinkel 0 kann mit einem Kontaktwinkel-Goniometer gemessen werden.
- Es wurden die Kontaktwinkel mit Glycerin (98 %) und mit Wasser auf den wie vorstehend angegeben bereitgestellten oder hergestellten Geweben "G-tO" bzw. "G-tO-pbh(Ar/O2)" als Probenkörper (gespanntes Gewebe) bestimmt, gemäß der Norm DIN 55660-2:2011-12 (statisches Verfahren). Der Kontaktwinkel wurde jeweils 5 sec nach Auftragen der Prüfflüssigkeit auf die gespannte Gewebeoberfläche bestimmt. Die Ergebnisse dieses Versuches mit Glycerin als Prüfflüssigkeit sind unten in Tabelle 2 angegeben:
Tabelle 2: Kontaktwinkel von Glycerin auf Gewebeoberflächen Gewebe Kontaktwinkel θ gegen Glycerin (98 %) [°] G-tO 60 G-tO-pbh(Ar/O2) 25 - Aus den in Tabelle 2 angegebenen Werten ist zu ersehen, dass bei der Verwendung von Glycerin (98 %) als Prüfflüssigkeit die Gewebeoberfläche G-tO-pbh(Ar/O2) durch die Niederdruckplasmabehandlung signifikant besser benetzbar geworden ist (niedrigerer Wert für den Kontaktwinkel θ) als die zum Vergleich herangezogene nicht-plasmabehandelte Gewebeoberfläche G-tO.
- Aus diesem Ergebnis kann gefolgert werden, dass die Niederdruckplasmabehandlung der textilen Oberfläche zu deren besseren Benetzbarkeit geführt hat, welche vorteilhaft für das nachfolgende nasschemische Behandeln ist. Die Effekte der Niederdruckplasmabehandlung an textilen Oberflächen (bessere Benetzbarkeit) kann durch die Verwendung von Glycerin, als Prüfflüssigkeit mit vergleichsweise hoher Viskosität, besonders gut gezeigt werden.
- Es wurde die Dauerhaftigkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Hydrophobierung (Feuchtigkeitsabweisung) einer textilen Oberfläche bestimmt und mit derjenigen einer nicht-erfindungsgemäß hergestellten textilen Oberfläche verglichen.
- Dazu wurde mit den wie vorstehend angegeben bereitgestellten oder hergestellten Geweben G-tO-pbh(Ar/O2)-hydr, (erfindungsgemäß hergestellt) G-tO-pbh(Ar)-hydr (nicht erfindungsgemäß) und G-tO-pbh(O2)-hydr (nicht erfindungsgemäß) sowie G-tO-hydr (Vergleich) jeweils ein Spraytest mit Wasser nach der Norm AATCC TM22-2014 durchgeführt.
- Dieser Spraytest wird zur Bestimmung der wasserabweisenden Eigenschaften von textilen Oberflächen mit oder ohne Ausrüstung eingesetzt. Hierbei wird die gespannte textile Oberfläche unter kontrollierten Bedingungen mit Wasser benetzt, wodurch ein Feuchtigkeitsmuster auf der textilen Oberfläche entsteht, dessen Ausdehnung vom relativen Wasserabweisungsvermögen der betrachteten textilen Oberfläche abhängt. Die Auswertung des Testergebnisses als Ausmaß der "Feuchtigkeitsabweisung" erfolgt durch einen Vergleich des entstandenen Feuchtigkeitsmusters mit entsprechenden Referenz-Standardmustern auf einer Skala von 0 ("vollständige Befeuchtung der gesamten oberen und unteren Oberflächen") bis 100 ("kein Kleben bzw. keine Befeuchtung auch nur der oberen Oberfläche").
- Die Ergebnisse dieses Versuches sind unten in Tabelle 3 angegeben und zwar einmal für die entsprechenden Gewebe nach deren Bereitstellung bzw. Herstellung (siehe Spalte A: "Initial", d.h. ohne vorherige Wasch- und Trockenbehandlung) und einmal für dieselben Gewebe, aber nach jeweils fünf Wasch- und Trockenzyklen (siehe Spalte B: "Nach 5 W/T-Zyklen"). Die Wasch- und Trockenzyklen wurden gemäß der Norm ISO 6330:2000 (E) durchgeführt (Waschmaschine Typ A/Frontlader; Waschprogramm 5A "Normal" bei 40 ± 3 °C; Standard-Waschmittel ohne Phosphate, Ballast: 2 kg; Trocknen im Wäschetrockner bei 65 °C für 30 min.).
- Dazu wurde wie vorstehend angegeben (vgl. Beispiel 6a) ein Spraytest mit Wasser nach der Norm AATCC TM22-2014 durchgeführt an den vorstehend angegeben bereitgestellten oder hergestellten Geweben G-tO-pbh(Ar/O2)-hydr (erfindungsgemäß hergestellt) und G-tO-hydr (Vergleich) und zwar nachdem mit diesen beiden Geweben jeweils ein Abriebtest gemäß der Norm ASTM D4966-98 (2004) durchgeführt worden war ("Martindale"-Abrieb-testmethode; Bedingungen: Scheuermittel: Wolle; Auflagegewicht des Scheuermittels: 12 kPa; Anzahl der Abriebzyklen: 2000). Die Ergebnisse dieses Versuches wurden wie vorstehend angegeben ausgewertet (siehe Beispiel 6a) und unten in Tabelle 3 angegeben (siehe Spalte "C: Feuchtigkeitsabweisung nach Abriebtest (Martindale)").
Tabelle 3: Ergebnisse des Spraytests auf textilen Oberflächen Gewebe A: Feuchtigkeitsabweisung (Initial) B: Feuchtigkeitsabweisung (Nach 5 W/T-Zyklen) C: Feuchtigkeitsabweisung nach Abriebtest (Martindale) G-tO-hydr (Vergleich) 90 60 70 G-tO-pbh(Ar/O2)-hydr (Erfindung) 100 90 90 G-tO-pbh(O2)-hydr (nicht erfindungsgemäß) 100 80 n.b. G-tO-pbh(Ar)-hydr (nicht erfindungsgemäß) 100 70-80 n.b. "n.b.": Werte nicht bestimmt - Aus den in Tabelle 3 angegebenen Werten ist zu ersehen, dass die plasmabehandelte hydrophobierte (imprägnierte) textile Oberfläche eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Artikels bereits nach ihrer Herstellung stärker feuchtigkeitsabweisend (d.h. vergleichsweise hydrophober) war als die gemäß demselben Verfahren, jedoch ohne vorheriges Plasmabehandeln, nur durch nasschemisches Behandeln imprägnierte textile Oberfläche (siehe Spalte "A").
- Weiter ist aus den in Tabelle 3 angegebenen Werten zu ersehen, dass der Unterschied in den feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften noch größer wird, wenn man die entsprechenden Werte nach fünf Wasch- und Trockenzyklen (d.h. nach mechanischer, chemischer und Hitzebeanspruchung) vergleicht: Während sich die feuchteabweisenden Eigenschaften der textilen Oberfläche des nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Artikels mit hydrophobierter textiler Oberfläche kaum verändert hatten (bestes Ergebnis für den Artikel G-tO-pbh(Ar/O2)-hydr; Referenz-Standardmuster 90 statt 100), hatten sich die feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften der zum Vergleich herangezogenen textilen Oberfläche (G-tO-hydr) durch die vorangegangene Beanspruchung deutlich verschlechtert (siehe Spalte "B").
- Ebenfalls ist aus den in Tabelle 3 angegebenen Werten zu ersehen, dass die plasmabehandelte hydrophobierte (imprägnierte) textile Oberfläche eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Artikels (G-tO-pbh(Ar/O2)-hydr) eine bessere Abriebfestigkeit aufweist als die gemäß demselben Verfahren, jedoch ohne vorheriges Plasmabehandeln, nur durch nasschemisches Behandeln imprägnierte textile Oberfläche (G-tO-hydr), (siehe Spalte "C").
- Aus diesem Ergebnis kann gefolgert werden, dass eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte (imprägnierte) textile Oberfläche bessere, dauerhaftere und widerstandsfähigere hydrophobe (d.h. hier: wasserabweisende bzw. wasserdichte) Eigenschaften aufweist, als eine nach einem bekannten Verfahren des Standes der Technik hergestellte (imprägnierte) textile Oberfläche.
- Es wurde das Ausmaß der Wasserfestigkeit eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Artikels mit hydrophobierter textiler Oberfläche bestimmt und mit einem Artikel verglichen, welcher nach einem bekannten Verfahren des Standes der Technik hergestellt (imprägniert) worden war.
- Dazu wurde mit den vorstehend angegeben bereitgestellten oder hergestellten Geweben G-tO-pbh(Ar/O2)-hydr, (erfindungsgemäß hergestellt) G-tO-pbh(Ar)-hydr (nicht erfindungsgemäß) und G-tO-pbh(O2)-hydr (nicht erfindungsgemäß) und G-tO-hydr (Vergleich) ein Test zur Bestimmung des Widerstandes gegen das Durchdringen von Wasser nach der Norm ISO 811:1981-10 / DIN EN 20811:1992-08 (Wassersäule oberhalb der textilen Oberfläche, d.h. oberhalb / zugewandt der plasmabehandelten textilen Oberfläche bzw. oberhalb/ zugewandt der plasmabehandelten, hydrophobierten Oberfläche) durchgeführt ("hydrostatischer Druckversuch").
- Die Wasserfestigkeit wird nach diesem Test als Widerstandsfähigkeit der jeweils betrachteten textilen Oberfläche gegen eine Wassersäule angegeben. Die Höhe derjenigen Wassersäule in cm, welche gemäß den Testbedingungen der oben genannten Norm gerade zur Durchlässigkeit der textilen Oberfläche gegenüber Wasser führt, wird als ein Maß für die Wasserfestigkeit der textilen Oberfläche angegeben. Die Ergebnisse dieses Versuches sind unten in Tabelle 4 angegeben und zwar einmal für die entsprechenden Gewebe nach deren Bereitstellung bzw. Herstellung (siehe Spalte A: "Initial", d.h. ohne vorherige Wasch- und Trockenbehandlung) und einmal für dieselben Gewebe, aber nach jeweils fünf Wasch- und Trockenzyklen (siehe Spalte B: "Nach 5 W/T-Zyklen"). Die Wasch- und Trockenzyklen wurden gemäß der Norm ISO 6330:2000 (E) durchgeführt (Waschmaschine Typ A/Frontlader; Waschprogramm 5A "Normal" bei 40 ± 3 °C; Standard-Waschmittel ohne Phosphate, Ballast 2 kg; Trocknen im Wäschetrockner bei 65 °C für 30 min.):
Tabelle 4: Ergebnisse des hydrostatischen Druckversuchs an textilen Oberflächen Gewebe A: Wasserfestigkeit (Wassersäule) [cm] (Initial) B: Wasserfestigkeit (Wassersäule) [cm] (Nach 5 W/T-Zyklen) G-tO-hydr (Vergleich) (25) / 13,25 7 G-tO-pbh(Ar/O2)-hydr (Erfindung) (33) / 38,25 24,5 G-tO-pbh(O2)-hydr (nicht erfindungsgemäß) 24,5 18 G-tO-pbh(Ar)-hydr (nicht erfindungsgemäß) 29,5 13,25 - Die Werte in Klammern in Tabelle 4 (Spalte A) sind einer separaten Messreihe zuzuordnen. Ebenso sind die nicht eingeklammerten Werte in Tabelle 4 (Spalte A) einer weiteren separaten Messreihe zuzuordnen.
- Aus den in Tabelle 4 angegebenen Werten ist zu ersehen, dass die plasmabehandelten hydrophobierten (imprägnierten) textilen Oberflächen von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Artikeln mit hydrophobierter textiler Oberfläche bereits nach ihrer Herstellung eine deutlich höhere Wasserfestigkeit aufwiesen (d.h. vergleichsweise hydrophober waren) als eine nach demselben Verfahren nur nasschemisch imprägnierte textile Oberfläche, jedoch ohne vorausgehendes Plasmabehandeln. Das beste Ergebnis wurde mit dem Artikel G-tO-pbh(Ar/O2)-hydr erzielt (siehe Spalte A).
- Weiter ist aus den in Tabelle 4 angegebenen Werten zu ersehen, dass der Unterschied in der Wasserfestigkeit in bevorzugten Fällen noch größer wird, wenn man die entsprechenden Werte nach fünf Wasch- und Trockenzyklen (d.h. nach mechanischer, chemischer und Hitzebeanspruchung) vergleicht: Während sich die Eigenschaften der Wasserfestigkeit der textilen Oberfläche des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (Niederdruckplasmabehandlung mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Verbindung) hergestellten Artikels mit hydrophobierter textiler Oberfläche verhältnismäßig weniger verändert hatten, hatten sich die Eigenschaften der Wasserfestigkeit der zum Vergleich herangezogenen textilen Oberfläche (G-tO-hydr) durch die vorangegangene Beanspruchung deutlich verschlechtert (siehe Spalte B). Den besten Wert für die verbleibende Wasserfestigkeit nach fünf Wasch- und Trockenzyklen erhielt man für den Artikel G-tO-pbh(Ar/O2)-hydr.
das in Schritt (c) eingesetzte Hydrophobierungsmittel ein wässriges Hydrophobierungsmittel ist, das
wobei bevorzugt danach das Trocknen und/oder Fixieren aufgenommenen Hydrophobierungsmittels auf der textilen Oberfläche erfolgt.
Claims (15)
- Verfahren zum Herstellen eines textilen Artikels mit einer hydrophobierten textilen Oberfläche, mit folgenden Schritten:(a) Herstellen oder Bereitstellen eines Artikels mit einer textilen Oberfläche,(b) Plasmabehandeln der in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten textilen Oberfläche, so dass eine plasmabehandelte textile Oberfläche resultiert,(c) nasschemisches Behandeln der in Schritt (b) resultierenden plasmabehandelten textilen Oberfläche oder einer daraus in weiteren Schritten hergestellten textilen Oberfläche mit einem Hydrophobierungsmittel, so dass eine plasmabehandelte hydrophobierte textile Oberfläche resultiert
wobei das Plasmabehandeln in Schritt (b)- eine Niederdruckplasmabehandlung ist
oder- eine Niederdruckplasmabehandlung und zumindest einen weiteren Plasmabehandlungsschritt umfasst,wobei die Niederdruckplasmabehandlung, in beiden Fällen, mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O2, O3, NO, N2O und CO2, durchgeführt wird,
wobei die mindestens eine sauerstoffhaltige Verbindung in einem Gasgemisch vorliegt, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst,
wobei das Gasgemisch einen Anteil an O2 im Bereich von 70 Vol.-% bis 90 Vol.-% und einen Anteil an Inertgas im Bereich von 10 Vol.-% bis 30 Vol.-% enthält. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels ein oder mehrere Materialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus- einem ersten Material, vorzugsweise einem natürlichen Material, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Baumwolle, Wolle, Seide, Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen; besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen;- einem zweiten Material, vorzugsweise einem synthetischen Material, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyamiden, Polyamidimiden, Polypropylen, Polyacrylnitril und Polyacrylmethacrylat sowie deren Mischungen; besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der synthetischen Polymere, vorzugsweise der biologisch abbaubaren synthetischen Polymere, bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
sowie- deren Mischungen. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, vorzugsweise nach Anspruch 2, wobei die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels ein oder mehrere Materialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus- einem ersten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen;- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
sowie- deren Mischungen;
wobei vorzugsweise die textile Oberfläche ein oder mehrere Materialien umfasst, wovon mindestens eines ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels- ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Geweben, Gewirken, Gestricken, Geflechten, Nähgewirken, Filzen, Textilverbundstoffen, Faservliesen, textilen Schläuchen, Seilen, Fasern, Fäden, Garnen, Vorgarnen und deren Mischungen; vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Geweben, Gewirken, Gestricken, Textilverbundstoffen, Faservliesen und deren Mischungen;
und/oder- ein Gewebe, Gewirke, Gestrick, Geflecht, Nähgewirke, Filz, Faservlies und/oder, einen textilen Schlauch, vorzugsweise ein Gewebe und/oder ein Gestrick, besonders bevorzugt ein Gewebe, umfasst, welches bzw. welcher- ein Flächengewicht im Bereich von 20 g/m2 bis 500 g/m2, vorzugsweise im Bereich von 100 g/m2 bis 200 g/m2, aufweist
und/oder- eine Fadendichte im Bereich von 80 bis 120 Kettfäden/cm und 40 bis 80 Schussfäden/cm aufweist. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, vorzugsweise nach Anspruch 3, wobei das in Schritt (c) eingesetzte Hydrophobierungsmittel- ein wässriges Hydrophobierungsmittel ist, das vorzugsweise modifiziertes Polydimethylsiloxan umfasst,
und/oder- keine fluorhaltigen organischen Verbindungen umfasst
und/oder
wobei das Hydrophobierungsmittel ein wässriges Hydrophobierungsmittel ist, welches- modifiziertes Polydimethylsiloxan, vorzugsweise modifiziertes Polydimethylsiloxan, worin eine oder mehrere Methylgruppen durch Substituenten mit basischen funktionellen Gruppen, Alkylgruppen und/oder Polyethergruppen ersetzt sind, umfasst;
sowie zusätzlich- ein oder mehrere kationische Polymere umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus- Polyacrylate, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homopolymeren und Copolymeren von Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure, Methacrylsäureestern und gegebenenfalls weiteren, mit Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure und/oder Methacrylsäureestern co-polymerisierbaren Monomeren, vorzugsweise Styrol;- Polyurethane, vorzugsweise Polyurethane vom Polyester-Typ und/oder vom Polycarbonat-Typ;- Polyester,- Polypeptide,- Polyamide
und- Polysaccharide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chitin und Chitosan,umfasst
und/oder
wobe das Hydrophobierungsmittel ein wässriges Hydrophobierungsmittel ist, welches ein modifiziertes Polydimethylsiloxan unfasst wobei- das modifizierte Polydimethylsiloxan ein modifiziertes Polydimethylsiloxan ist,- worin eine oder mehrere Methylgruppen jeweils durch einen Substituenten mit basischer funktioneller Gruppe, vorzugsweise jeweils durch eine Aminoalkylgruppe oder eine Amido-Aminoalkylgruppe, ersetzt sindund welches vorzugsweise terminale Methoxygruppen umfasst;
und/oder- wobei die ein oder mehreren zusätzlich umfassten kationischen Polymere ausgewählt sind aus der
Gruppe bestehend aus- Polyacrylate, welche durch kationische Gruppen oder basische Gruppen, vorzugsweise durch Aminogruppen, funktionalisiert sind, vorzugsweise Styrol-Acrylat-Copolymere, welche durch basische Gruppen, vorzugsweise durch Aminogruppen, funktionalisiert sind;- Polyurethane, welche durch kationische Gruppen oder basische Gruppen, vorzugsweise durch Aminogruppen, funktionalisiert sind;- Polyester, welche durch kationische Gruppen oder basische Gruppen, vorzugsweise durch Aminogruppen, funktionalisiert sind;- Polypeptide umfassend eine oder mehrere basische Aminosäuren, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Lysin, Arginin, Histidin, Citrullin und Ornithin,
und- Chitosan, vorzugsweise mit einem Deacetylierungsgrad > 75 %;
wobei vorzugsweise mindestens eines der ein oder mehreren kationischen Polymere ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus- Polyacrylate, vorzugsweise Styrol-Acrylat-Copolymere, welche durch kationische Gruppen oder basische Gruppen, vorzugsweise durch basische Gruppen, besonders bevorzugt durch Aminogruppen, funktionalisiert sind,
und- Chitosan, vorzugsweise mit einem Deacetylierungsgrad > 75 %. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Plasmabehandeln in Schritt (b)- eine Niederdruckplasma-Aktivierung ist
oder- eine Niederdruckplasma-Aktivierung und zumindest einen weiteren Plasmabehandlungsschritt umfasstund/oder
wobei die Niederdruckplasmabehandlung bei einem Druck im Bereich von 1 Pa bis 20 kPa erfolgt, vorzugsweise bei einem Druck im Bereich von 1 Pa bis 0,5 kPa, besonders bevorzugt bei einem Druck im Bereich von 10 Pa bis 50 Pa. - Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Niederdruckplasmabehandlung mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O2, O3, NO, N2O und CO2, durchgeführt wird, so dass sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen auf der textilen Oberfläche erzeugt werden, die vorzugsweise kovalent an die textile Oberfläche gebunden sind.
- Verfahren nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine sauerstoffhaltige Verbindung- in einem Gasgemisch vorliegt, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst,und besonders bevorzugt mindestens 99 Vol.-% an O2 und Ar enthält, wobei vorzugsweise das Gasgemisch einen Anteil an O2 im Bereich von 70 Vol.-% bis 90 Vol.-% und einen Anteil an He und/oder Ar im Bereich von 10 Vol.-% bis 30 Vol.-% enthält.
wobei das besagte Gasgemisch, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst, mindestens 99 Vol.-% an O2 und mindestens einem Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, enthält - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels ein oder mehrere Materialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus- einem ersten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Baumwolle, Wolle, Seide, Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen; besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen;- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyamiden, Polyamidimiden, Polypropylen, Polyacrylnitril und Polyacrylmethacrylat sowie deren Mischungen; besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der synthetischen Polymere, vorzugsweise der biologisch abbaubaren synthetischen Polymere, bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
sowie- deren Mischungen;
das Plasmabehandeln in Schritt (b)- eine Niederdruckplasmabehandlung, vorzugsweise eine Niederdruckplasma-Aktivierung, ist, wobei die Niederdruckplasmabehandlung mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O2, O3, NO, N2O und CO2, durchgeführt wird, so dass vorzugsweise sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen auf der textilen Oberfläche erzeugt werden, die vorzugsweise kovalent an die textile Oberfläche gebunden sind,
und
das in Schritt (c) eingesetzte Hydrophobierungsmittel ein wässriges Hydrophobierungsmittel ist, das
modifiziertes Polydimethylsiloxan umfasst, vorzugsweise modifiziertes Polydimethylsiloxan, worin eine oder mehrere Methylgruppen durch Substituenten mit basischen funktionellen Gruppen, Alkylgruppen und/oder Polyethergruppen ersetzt sind;
sowie zusätzlich
ein oder mehrere kationische Polymere umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus- Polyacrylate, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homopolymeren und Copolymeren von Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure, Methacrylsäureestern und gegebenenfalls weiteren, mit Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure und/oder Methacrylsäureestern co-polymerisierbaren Monomeren, vorzugsweise Styrol;- Polyurethane, vorzugsweise Polyurethane vom Polyester-Typ und/oder vom Polycarbonat-Typ;- Polyester,- Polypeptide,- Polyamide
und- Polysaccharide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chitin und Chitosan. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, vorzugsweise nach Anspruch 9,
wobei
die textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels ein oder mehrere Materialien umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus- einem ersten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cellulose und Cellulose-Regenerat sowie deren Mischungen;- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
sowie- deren Mischungen;
wobei vorzugsweise die textile Oberfläche ein oder mehrere Materialien umfasst, wovon mindestens eines ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus- einem zweiten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten Polyestern, unsubstituierten Polyestern, substituierten Polyamiden und unsubstituierten Polyamiden sowie deren Mischungen;
das Plasmabehandeln in Schritt (b)- eine Niederdruckplasmabehandlung, vorzugsweise eine Niederdruckplasma-Aktivierung, ist, welche in Anwesenheit eines Gasgemisches durchgeführt wird, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst,
wobei vorzugsweise das besagte Gasgemisch mindestens 99 Vol.-% an O2 und mindestens einem Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, enthält
und wobei besonders bevorzugt das besagte Gasgemisch mindestens 99 Vol.-% an O2 und Ar enthält,
und
das in Schritt (c) eingesetzte Hydrophobierungsmittel ein wässriges Hydrophobierungsmittel ist, das
modifiziertes Polydimethylsiloxan umfasst, vorzugsweise modifiziertes Polydimethylsiloxan, worin eine oder mehrere Methylgruppen durch Substituenten mit basischen funktionellen Gruppen, Alkylgruppen und/oder Polyethergruppen ersetzt sind;
sowie zusätzlich
ein oder mehrere kationische Polymere umfasst, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus- Polyacrylate, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homopolymeren und Copolymeren von Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure, Methacrylsäureestern und gegebenenfalls weiteren, mit Acrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäure und/oder Methacrylsäureestern co-polymerisierbaren Monomeren, vorzugsweise Styrol;- Polyurethane, vorzugsweise Polyurethane vom Polyester-Typ und/oder vom Polycarbonat-Typ;- Polyester,- Polypeptide,- Polyamide
und- Polysaccharide, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chitin und Chitosan. - Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei in Schritt b)- die Niederdruckplasmabehandlung für eine Dauer im Bereich von 10 sec bis 10 min, vorzugsweise im Bereich von 30 sec bis 5 min, besonders bevorzugt im Bereich von 1 min bis 3 min, durchgeführt wird;
und/oder- das Niederdruckplasma bei einer Frequenz im Bereich von 10 MHz bis 18 MHz, vorzugsweise im Bereich von 11 MHz bis 15 MHz, erzeugt wird;
und/oder- das Niederdruckplasma mit Elektroden erzeugt wird, wobei die Elektrodendichte vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 Elektroden/m2, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 5 Elektroden/m2, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 4 Elektroden/m2, bezogen auf die in Schritt (a) hergestellte oder bereitgestellte textile Oberfläche, liegt;
und/oder- die Niederdruckplasmabehandlung mit einer Plasmaerzeugungsquelle bei einer Leistung im Bereich von 0,05 kW bis 100 kW, vorzugsweise im Bereich von 1 kW bis 25 kW, besonders bevorzugt im Bereich von 2 kW bis 15 kW, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 5 kW bis 10 kW, durchgeführt wird,
und/oder- die Niederdruckplasmabehandlung in einer Plasmabehandlungskammer bei einer Leistung im Bereich von 0,25 kW/m3 bis 2,0 kW/m3, vorzugsweise im Bereich von 0,5 kW/m3 bis 1,5 kW/m3, durchgeführt wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das nasschemische Behandeln in Schritt (c) ein oder mehrere oder sämtliche der folgenden Maßnahmen umfasst:- Imprägnieren, vorzugsweise Vollbadimprägnieren, besonders bevorzugt mittels Foulardieren, der in Schritt (b) resultierenden plasmabehandelten textilen Oberfläche oder einer daraus in weiteren Schritten hergestellten textilen Oberfläche,- Trocknen aufgenommenen Hydrophobierungsmittels auf der textilen Oberfläche,- Fixieren aufgenommenen Hydrophobierungsmittels auf der textilen Oberfläche,wobei das nasschemische Behandeln
vorzugsweise eine Vollbadimprägnierung, besonders bevorzugt mittels Foulardieren, der in Schritt (b) resultierenden plasmabehandelten textilen Oberfläche oder einer daraus in weiteren Schritten hergestellten textilen Oberfläche umfasst,
wobei bevorzugt danach das Trocknen und/oder Fixieren aufgenommenen Hydrophobierungsmittels auf der textilen Oberfläche erfolgt. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die nach Schritt (c) resultierende plasmabehandelte hydrophobierte textile Oberfläche- vergleichsweise hydrophober ist als die textile Oberfläche- des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels und/oder- der in Schritt (b) resultierenden plasmabehandelten textilen Oberfläche, und/oder- des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels nach nur nasschemischem Behandeln wie in Schritt (c), jedoch ohne vorheriges Plasmabehandeln in Schritt (b),
und/oder- vergleichsweise dauerhafter hydrophobiert ist als die entsprechende textile Oberfläche des in Schritt (a) hergestellten oder bereitgestellten Artikels nach nur nasschemischem Behandeln wie in Schritt (c), jedoch ohne vorheriges Plasmabehandeln in Schritt (b). - Textiler Artikel, umfassend eine hydrophobierte textile Oberfläche, herstellbar durch ein Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
- Verwendung eines Niederdruckplasmaverfahrens zur vorbereitenden Behandlung einer textilen Oberfläche eines Artikels, vor dem nasschemischen Hydrophobieren der textilen Oberfläche,
wobei die Niederdruckplasmabehandlung mit mindestens einer sauerstoffhaltigen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus O, O2, O3, NO, N2O und CO2, durchgeführt wird,
wobei die mindestens eine sauerstoffhaltige Verbindung in einem Gasgemisch vorliegt, welches O2 und mindestens ein Inertgas, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus He und Ar, umfasst,
wobei das Gasgemisch einen Anteil an O2 im Bereich von 70 Vol.-% bis 90 Vol.-% und einen Anteil an Inertgas im Bereich von 10 Vol.-% bis 30 Vol.-% enthält.
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