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Title:
METHOD FOR COATING A YARN AND TEXTILE FABRIC PRODUCED THEREWITH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/081670
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for coating a yarn, wherein said yarn is exposed to a gaseous phase from whence monomers settle on the surface of the yarn in a polymerized state. In order to provide a yarn with a microstructured and especially dirt repellant surface, the yarn is a flock yarn or a chenille yarn. A yarn produced in such a way is especially suitable for use as a skin in paper machines.

Inventors:
WIRTZ DIETMAR (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/004023
Publication Date:
November 01, 2001
Filing Date:
April 07, 2001
Export Citation:
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Assignee:
ASTEN AG (BE)
WIRTZ DIETMAR (DE)
International Classes:
D02G3/42; D06M10/02; D06M10/08; D06M14/18; (IPC1-7): D06M10/02; D02G3/42; D06M10/08; D06M14/00
Domestic Patent References:
WO1999058757A11999-11-18
Foreign References:
US5360455A1994-11-01
DE3922601A11991-01-17
DE2647200A11977-09-01
Attorney, Agent or Firm:
Bauer, Dirk (Am Keilbusch 4 Aachen, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Verfahren zur Beschichtung eines Garns, bei dem dieses einer Gasphase ausgesetzt wird, aus der heraus sich Monomere an der Oberfläche des Garns anlagern und dabei polymerisieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn ein Flockgarn oder Chenillegarn ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasphase ein Vakuum Plasma ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Monomere Fluorkarbone verwendet werden.
4. Flockgarn oder Chenillegarn oder ein ähnliches Garn mit radial ausgerichteten Kurzfasern, dadurch gekennzeichnet, daß seine Oberfläche mit einer aus einer Gasphase heraus aufgebrachten polymerisierten Dünnschicht aus einem Monomer versehen ist.
5. Garn, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eines Garns, aus dem ungefähr radial zu der Längsachse eines Trägergas verlaufende Kurzfasern gebildet werden, vor seiner Verbindung mit dem Trägergarn mit einer aus einer Gasphase heraus aufgebrachten polymerisierten Dünnschicht versehen ist.
6. Garn nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasphase ein Vakuumplasma ist.
7. Garn nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Monomere Fluorkarbone sind.
8. Textiles Flächengebilde, dadurch gekennzeichnet, daß es einen wesentlichen Anteil eines Garns nach einem der Ansprüche 4 bis 7 enthält.
9. Papiermaschinenbespannung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem textilen Flächengebilde nach Anspruch 8 besteht.
10. Trockensieb, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem textilen Flächengebilde nach Anspruch 8 besteht.
Description:
Verfahren zur Beschichtung eines Garns sowie dadurch hergestelltes textiles Flächengebilde Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Garns, bei dem dieses einer Gasphase ausgesetzt wird, aus der heraus sich Monomere an der Oberfläche des Garn anlagern und dabei polymerisieren.

Derartige Beschichtungsverfahren sind beispielsweise für Garne in Form von Monofila- menten allgemein bekannt. Die dabei aus der Gasphase heraus angelagerten Monomere bilden auf der Oberfläche eines derart behandelten Monofilaments eine polymerisierte Dünnschicht, die mit dem Material des Monofilaments eine sehr innige und damit haltbare Verbindung eingeht. Häufig wird die Dünnschichtanlagerung im Wege einer sogenannten Plasmapoly- merisation durchgeführt, bei der es sich um ein Vakuumbeschichtungsverfahren handelt.

Dieses Verfahren ist aufgrund der niedrigen Prozeßtemperatur zum Beschichten von Kunst- stoffen besonders gut geeignet. Die abgeschiedenen Polymerschichten lassen sich durch eine gezielte Prozeßführung in weiten Bereichen verändern und auf verschiedenste Anforderungen einstellen. Hierdurch lassen sich Oberflächen und deren Eigenschaften konstruieren, die sich mit anderen Verfahren kaum realisieren lassen. Ein Vorteil der Plasmapolymerisation ist auch darin zu sehen, daß der gesamte Prozeß in einer abgeschlossenen Vakuumkammer stattfindet und daher nur sehr geringe Mengen meist ungiftiger Prozeßgase zum Einsatz kommen und hieraus resultiert ein relativ hohes Maß an Umweltverträglichkeit, die auch in guten Recyc- lingeigenschaften besteht, da die nur, um dicken Schichten das Materialverhalten beim Recycling kaum beeinflussen.

Bei der Plasmapolymerisation wird ein Gas (Plasma) erzeugt, das durch äußere Anregung mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung freie Elektronen, Ionen und Neutralteilchen enthält.

Wenn dieses Gas unter stark verringertem Druck steht, können nur die geladenen Teilchen, d. h. im wesentlichen die sehr leichten Elektronen, Energie aufnehmen. Durch Einbringung spezieller Monomere in ein solches Niederdruckplasma werden auf die Moleküle aufgrund des Zusammenstoßes mit den Elektronen Energien übertragen. Obwohl das Plasma selbst nahezu Raumtemperatur besitzt, entspricht die Energie der Monomere einer extrem hohen Temperatur, so daß sie dazu in der Lage sind, chemische Bindungen an der Oberfläche des zu beschichtenden Materials aufzubrechen und Reaktionen in Gang zu setzen, die normalerweise erst bei hohen Temperaturen ablaufen können. Auf diese Weise können die gewünschten Hochtemperatureffekte erreicht werden, ohne daß es zu einer thermischen Belastung des Beschichtungsgutes kommt. Da nach erfolgter Plasmapolymerisation im wesentlichen nur

noch die Eigenschaften der neu abgeschiedenen Polymere Auswirkungen zeigen, lassen sich die Oberflächeneigenschaften derart behandelter Monofilamente gezielt beeinflussen. Je nach Art der eingesetzten Monomere und der gewählten Prozeßparameter läßt sich beispielsweise eine hydrophobe oder hydrophile Monofilamentoberfläche erzeugen. Es lassen sich somit schmutzabweisende Eigenschaften erzeugen oder die Anziehungskräfte zwischen einer Oberfläche und einem damit in Kontakt befindlichen Substrat gezielt steuern. Ein anderer mittels der Plasmabeschichtung erzeugter Effekt besteht beispielsweise in der Verbesserung der Farbechtheit des behandelten Bekannt ist die Plasmabeschichtung von Garnen bisher nur bei Monofilamenten, mit denen sich zwar textile Flächengebilde für verschiedenste Anwendungsfälle herstellen lassen.

Dennoch sind für bestimmte Verwendungszwecke textiler Flächengebilde auch andere Arten von Garnen wünschenswert oder unverzichtbar, so daß die Aufgabe der Erfindung darin besteht, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem sich andere Garne als solche in Monofila- mentform in ihren Oberflächeneigenschaften beeinflussen lassen.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Garn ein Flockgarn oder Chenillegarn ist.

Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß auch diese Garne, die aus mindestens einem in Längsrichtung verlaufenden Seelenfaden und einer Vielzahl von senkrecht hierzu ausgerichteten Kurzfasern bestehen, erfolgreich und wirkungsvoll mit einer Beschichtung aus einer Gasfaser heraus versehen lassen. Diese Erkenntnis ist keineswegs selbstverständlich, da bei Flockgarn aufgrund der klebetechnischen Verbindung zwischen den orthogonalen Kurz- fasern (Flock) und der Seele negative Auswirkungen auf die Integrität des Garns zu befürch- ten waren. Derartige Beeinträchtigungen treten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch nicht auf, so daß sich das mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellte Garn zum einem durch spezielle physikalisch-geometrische Eigenschaften in Form einer Oberfläche mit einer Mikro- struktur als auch durch besondere Oberflächeneigenschaften auszeichnet, die durch die Poly- merdünnschicht erzeugt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit die Herstellung eines Garns, das zum Beispiel die Selbstreinigungseigenschaften der Blätter der Lotus-Pflanze nachahmt, wobei der soge- nannte"Lotus-Effekt"darin besteht, daß eine Oberfläche zum einen eine mikrostrukturierte Gestalt besitzt und daher keine hinreichend großen Anhaftstellen für Schmutzpartikel bietet.

Dieser Teil des Lotus-Effekts wird bei dem Garn gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren

von den orthogonalen Kurzfasern verwirklicht, die dem Garn eine"Bürstenstruktur" verleihen, wobei-insbesondere im verwobenen Zustand eines solchen Garns-die mögliche Kontaktfläche für Schmutzpartikel lediglich von den Stirnseiten der Kurzfasern (Borsten) gebildet wird, so daß die Kontaktfläche denkbar gering ist.

Der zweite Teil des Lotus-Effekts beruht auf der Aktivierung der Oberflächenenergie der mikrostrukturierten Oberfläche, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Beschichtung aus der Gasphase ermöglicht wird. Diese erhöhte Oberflächenenergie, die aufgrund der erfindungsgemäßen Beschichtung die gesamte Oberfläche des Garns betrifft, bewirkt eine erhebliche Steigerung des beispielsweise abstoßenden Effekts auf Schmutz- partikel. Schmutzpartikel können allenfalls an den kleinen stirnseitigen Kontaktflächen der Kurzfasern anhaften und werden beispielsweise von Wassertropfen, die aufgrund der abweisenden Eigenschaften des Garn nicht bis auf den Seelenfaden vordringen können, regelrecht überrollt, dabei mitgenommen und somit von der Oberfläche entfernt.

Garne, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind, zeichnen sich daher durch äußerst vorteilhafte schmutzabweisende Eigenschaften aus, wie sie sich aufgrund der fehlenden mikrostrukturierten Flächenkomponenten bei plasmabeschichteten Monofilamenten nach dem Stand der Technik nicht entfernt erzielen lassen.

Um den erfindungsgemäßen Beschichtungsvorgang auch bei Trägergarnen aus temperatur- empfindlichen Werkstoffen durchführen zu können, wird vorgeschlagen, daß die Gasphase ein Vakuum-Plasma ist.

Zur Erzielung einer besonders schmutzabweisenden Eigenschaft wird vorgeschlagen, daß als Monomere die Stoffe Fluorkarbone verwendet werden.

Die Erfindung umfaßt des weiteren ein Flockgarn oder Chenillegarn oder ein ähnliches Garn mit radial ausgerichteten Kurzfasern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß seine Oberfläche mit einer aus einer Gasphase heraus aufgebrachten polymerisierten Dünnschicht aus einem Monomer versehen ist.

Die besonders schmutzabweisenden Eigenschaften eines derartigen Garns werden dadurch erzielt, daß beide Komponenten des in der Natur vorkommenden"Lotus-Effekts"nach- gebildet werden, und zwar sowohl die mikrostrukturierte Oberfläche durch die radial ver- laufenden Kurzfasern als auch die durch die Dünnschicht erreichte Oberflächenaktivierung.

Alternativ schlägt die Erfindung ein Flockgarn oder Chenillegarn vor, das dadurch gekenn- zeichnet ist, daß die Oberfläche eines Garn, aus dem die ungefähr radial zu der Längsachse des Trägergas verlaufenden Kurzfasern gebildet werden, vor seiner Verbindung mit dem Trägergarn mit einer aus einer Gasphase heraus aufgebrachten polymerisierten Dünnschicht versehen ist.

Hierbei kann entweder vor der Verbindung von Trägergam und Kurzfasern eine separate Plasmabeschichtung des Trägergas durchgeführt werden, oder aber es wird auf diesen Schritt verzichtet, wodurch sich die schmutzabweisenden Eigenschaften des erhaltenen Flockgarn oder Chenillegarns je nach Anwendungsfall kaum ändern, da die Schmutzpartikel den Bereich des Trägergas aufgrund der abstoßenden Wirkung der radialen Kurzfasern ohnehin kaum erreichen können.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Gasphase um ein Vakuumplasma, in das wiederum vorzugsweise Monomere in Form von Fluorkarbonen eingebracht werden.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein textiles Flächengebilde, das einen wesentlichen Anteil eines Flockgarns oder Chenillegarns, wie es zuvor beschrieben wurde, enthält.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung eines derartigen textilen Flächengebildes besteht darin, daß es als Papiermaschinenbespannung, beispielsweise als Trockensieb einer Papier- maschine, verwendet wird. Hier sind die hervorragenden schmutzabweisenden Eigenschaften eines derartigen Flächengebildes, beispielsweise in Form eines Gewebes, besonders er- wünscht, da die Verschmutzungsproblematik, insbesondere mit dem stetig ansteigenden Altpapieranteil bei der Papierherstellung, zunehmende Bedeutung bekommt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert : Ein handelsübliches Flockgarn, das aus einem Polyesterseelenfaden und im elektrostatischen Verfahren darauf aufgebrachten Polyester-Kurzfasern (Flock) besteht, wird in einem kontinuierlichen Prozeß einer Vakuum-Plasmapolymerisationsanlage zugeführt, in deren Vakuumkammer ein Druck von ca. 1-100 Pa und einer Temperatur von ca. 20° C herrscht.

Das Plasma wird z. B. durch Mikrowellenstrahlung eines Magnetrons bei einer Frequenz z. B. von 2,45 GHz erzeugt. Alternativ ist auch eine Plasmaerzeugung mittels einer

Gleichspannungsquelle (Gleichstromentladung) oder einer Wechselspannungsquelle (z. B. 50 Hz oder 13,56 MHz) möglich. Dem Plasma wird ein Fluorkarbon z. B. C4Fg oder CF4 als Monomer zugeführt, das sich sowohl an den Oberflächen der Kurzfasern als auch der Seelenfaser in Form einer polymerisierten Diinnschicht ablagert.