TEXTILEN GEGENSTÄNDEN

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Beschichtung der Oberflächen von textilen Gebilden, insbesondere Fäden, und Fibrillen in textilen Gegenstänen.

Die allgemein übliche Technik der Oberflächenbehandlung im Bereich der Herstellung von Textilien besteht darin, dass die Filamente oder Fäden vor der weiteren Verarbeitung be¬ schichtet oder durch ein chemisches oder physikalisches Verfahren oberflächlich modifiziert werden. In begrenztem Umfang sind diese Verfahren auch auf textile Zwischen- oder Endprodukte anwendbar. Bei der chemischen Behandlung und der Beschichtung sind die üblichen Verfahren das Aufbringen des Beschichtungsmaterials bzw. des chemischen Reagenz durch Aufstreichen, Aufsprühen usw. auf das textile Materi¬ al oder das Eintauchen des textilen Materials in ein flüs¬ siges Behandlungsmedium.

Probleme ergaben sich bei diesen bekannten Verfahren immer dann, wenn sich eine Behandlung der Fäden vor der Verarbei¬ tung verbot, z. B. wenn die behandelten Fäden nicht mehr problemlos versponnen oder verstrickt werden konnten und daher ein textiler Gegenstand, sei es ein Halbfabrikat oder ein Endprodukt, behandelt werden musste. Insbesondere konn¬ te nicht sichergestellt werden, dass bei den genannten Be¬ handlungsmethoden auch die einzelnen Fäden lückenlos und zuverlässig beschichtet bzw. behandelt wurden. Problempunk- te stellten dabei z.B. die Ueberkreuzungspunkte der Fäden in Web- oder Maschenware dar. Aehnliche Probleme stellten sich bei erhöhten Ansprüchen an die Behandlung der Filamen¬ te in Multifilamentgarnen bzw. -zwirnen.

Mit der zunehmenden Bedeutung ökologischer Gesichtspunkte trat auch der Nachteil der bekannten Verfahren in den Vor-

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dergrund, dass verbrauchte Behandlungsmedien wegen der da¬ rin enthaltenen Lösungsmittel oder anderen Komponenten als Sonderabfall zu entsorgen waren.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, das eine qualitativ verbesserte Ober¬ flächenbehandlung der Komponenten, wie beispielsweise Garne oder Fibrillen, eines textilen Gebildes erlaubt.

Ein solches Verfahren ist im Anspruch 1 angegeben. Bevor¬ zugte Ausführungen und Anwendungen sowie Produkte sind Gegenstand der weiteren Ansprüche. Unter textilem Gebilde ist dabei alles zu verstehen, was aus textilem Material, insbesondere aus Filamenten oder Fasern oder Bändchen, durch eines der in der Textilindustrie üblichen Verfahren, insbesondere Weben, Stricken und Wirken, hergestellt ist, also alles vom Faden bis zum textilen Endprodukt wie auch beispielsweise Vliese. Nicht als textiles Gebilde gelten jedoch die Fasern oder Filamente selbst. Fäden oder Garne sind allgemein linienformige textile Gebilde, insbesondere alle aus Fasern oder Filamenten hergestellten. Textiles Material ist das Material, aus dem die textilen Gebilde bestehen können, also neben Fasern oder Filamenten aus Natur- oder Kunstfaser auch Metallfäden, Steinfasern, Glasfasern usw.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass die zur Beschichtung von massiven Gegenständen aus Kunststoff oder Metall bekannten Beschichtungsverfahren aus der Gasphase auf Fäden bzw. Filamente und Fasern in einem textilen Gebilde angewandt werden können, und zu Produkten mit Eigenschaften führen, die bisher nicht oder nur mit un- verhältnissmässig hohem Aufwand erhältich waren. Das Behandlungsmedium wird in dem Verfahren durch chemische (CVD) (Römpp Chemie Lexikon, 9. Auflage (1990), Band 2) oder physikalische (PVD) Verfahren (Römpp Chemie Lexikon,

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9. Auflage (1992), Band 5) erzeugt. Vorversuche zur Modi¬ fizierung der chemischen oder physikalischen Eigenschaften textiler Materialien nach einem PVD-Verfahren, dem Nieder¬ temperatur-Plasma-Verfahren, sind bekannt (Y. Rogister, J. Knott, L. Ruys, M. Van Lancker, Etüde de 1' Influence de Nouvelles Techniques de Traitement de Surface sur les Proprietes des Fibres, Techtextil-Symposium 1992). In die¬ sen Versuchen wurde eine Anlage zur Behandlung von Kunst¬ stoffolien eingesetzt, die das Plasma durch elektromag- netische Anregung erzeugte. Es wurde in dieser Anlage wäh¬ rend der Behandlung ein Unterdruck bis 10 ^~ 2 Torr erzeugt und der Einfluss des Plasmas auf das Textil untersucht, wo¬ bei Änderungen in der Benetzbarkeit, der Oberflächenstruk¬ tur und auch den mechanischen Eigenschaften beobachtet wur- den und im wesentlichen abtragende Effekte im Vordergrund standen. Überraschend wurde nun gefunden, dass derartige Techniken auch zum Aufbringen von Schichten auf textiles Material genutzt werden können.

Die hohe Mobilität der erzeugten reaktiven Gasteilchen führt dazu, dass in textilen Gebilden jeder einzelne Faden bzw. jede Faser zuverlässig in seiner Gesamtheit oberfläch¬ lich beaufschlagt wird und dass bei der Behandlung von Zwirnen oder Multifilamentgarnen auch die einzelnen Fasern beschichtet werden. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Beschichtungen haften wesentlich fester als herkömmliche Schichten und können als porenfreie Umhüllung des textilen Materials hergestellt werden. Dadurch wird es möglich, Fäden aus Materialien zu verwenden, deren mecha- nische Eigenschaften zwar wünschenswert sind, die jedoch oberflächlich unerwünschte Reaktionen mit der Umgebung ein¬ gehen. Als Beispiele seien feuchtigkeitsempfindliche oder allergieauslösende Materialien genannt.

Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird auch das Spek¬ trum möglicher Oberflächenbeschichtungen stark erweitert.

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Es können z. B. Metallschichten aufgebracht werden, um eine elektrische Leitfähigkeit zu erhalten oder den optischen Eindruck zu beeinflussen. Es kann direkt auf der Oberfläche jeder Fibrille des Substrats eine Polymerisation durch- geführt werden, wenn die Behandlung mit einem gasförmigen Monomer durchgeführt wird. Es ist auch möglich, in Vorbe¬ reitung der Beschichtung zunächst mit den gleichen Verfah¬ ren eine intensive Reinigung bzw. Präparierung der Oberflä¬ chen durchzuführen, wie z. B. die trockene Abtragung einer Avivage, wodurch die gegenüber den bekannten Verfahren be¬ reits deutlich bessere Haftung bzw. Behandlungsintensität nochmals gesteigert werden kann. Es können je nach Verfah¬ rensbedingungen kontinuierliche oder diskontinuierliche Schichten erzeugt werden.

Bezüglich der Umweltproblematik ist noch hervorzuheben, dass das erfindungsgemässe Verfahren keine Lösungsmittel oder andere flüssige Träger benötigt und auch keine Trock¬ nungsvorgänge durchgeführt werden müssen, wodurch der Ener- gieverbrauch wesentlich gesenkt wird. Wegen der hohen Qua¬ lität der Umwandlung ist es auch möglich, die Gesamtmenge des Beschichtungs- bzw. Reaktionsmaterials zu senken, da die Behandlung aus der Gasphase eine extrem gleichmässige Einwirkung auf die zu behandelnden Oberflächen gewährlei- stet.

Auch die Behandlung von empfindlichen Materialien mit hoch¬ reaktiven Substanzen zur chemischen Modifizierung der Ober¬ fläche, die bei den bekannten Verfahren meist hohe Tempera- turen voraussetzten oder überhaupt nicht möglich waren, sind nach dem erfindungsgemässen Verfahren durchführbar, da die thermische Belastung des zu behandelnden Gegenstandes durch Einstellen geeigneter Prozessparameter reduziert oder vermieden werden kann. Insbesondere haben die Ionen des Plasmas in einer Niederdruck-Plasmabehandlung etwa Zimmer¬ temperatur.

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Das vorliegende Verfahren eignet sich auch sehr gut zur Imprägnierung volumenhaltiger bzw. dreidimensional geform¬ ter Textilkörper wie z. B. Abstandgewebe, Abstandsmaschen- wäre oder Faservliese. Die Imprägnierung bzw. der Schicht¬ aufbau findet auch im Volumen statt und beschichtet im In¬ nern der Konstruktion alle Fasern.

Eine bevorzugte Ausführungsart des erfindungsgemässen Ver- fahrens besteht darin, einen textilen Körper in eine her¬ kömmliche Kammer für die PVD-Beschichtung nach dem Nieder¬ temperatur-Plasma-Verfahren zu bringen. Um einen gleich- massigen Zutritt des Behandlungsgases zu erreichen, wird der textile Körper durch ein Stützgestell oder einen Spannrahmen so gehalten, dass die Oberflächen möglichst frei zugänglich sind. Die Prozessparameter gemäss der geplanten Beschichtung werden eingestellt, also Vakuum, Gaseintrag und Temperatur. Für eine oberflächliche Polyme- risierung eines gasförmigen Monomers wird ein permanenter Zustrom des Monomergases eingestellt. Zu verdampfende Behandlungsmittel werden wie in diesem Verfahren üblich als Festkörper oder auch als Pulver oder Granulat, in die Behandlungskammer eingebracht. Als Gas der Behandlungs¬ atmosphäre kommen Edelgase, beispielsweise Argon, aber auch Stickstoff und Sauerstoff in Frage. Die Auswahl richtet sich nach den Eigenschaften des jeweiligen zu beschich¬ tenden Substrat und dem Beschichtungsmaterial .

Durch Anlegen eines elektromagnetischen Wechselfelds wird ein Plasma in der Kammer erzeugt. Anstatt oder in Ergänzung des Wechselfelds können auch eine Gleichstrom-Glimmentla¬ dung, Mikrowellen oder andere, an sich bekannte Anregungs¬ techniken zur Erzeugung des Plasmas benutzt werden. Die Plasmateilchen treffen u. a. auf das Behandlungsmittel in der festen Form und führen zu seiner Verdampfung. Gasför¬ miges Behandlungsmittel, wie z. B. Monomergas, kann ent-

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weder direkt durch die Wirkung der Anregungsenergie oder indirekt durch das Plasma der Trägergase aktiviert werden, z. B. durch Bildung von Radikalen. Denkbar sind auch ande¬ re, an sich aus der CVD- und PVD-Technologie bekannte Tech- niken zur Darstellung des gasförmigen Behandlungsmittels, wie Lichtbogenverdampfung, Erhitzen usw.

Eine ionische Wechselwirkung zwischen den sich abschei¬ denden Teilchen und der Oberfläche, d. h. dem Substrat, führt zu besonders festhaftenden und sehr stabilen Schich¬ ten. Eine besonders feste Verbindung zwischen Schicht und Substrat tritt auf, wenn im Verlauf der Abscheidung chemi¬ sche Bindungen zwischen Substrat und Schicht ausgebildet werden, z. B. durch Propfung. Sehr stabile Schichten werden erhalten, wenn die Polymerisation zu vernetzten, insbeson¬ dere dreidimensional vernetzten Strukturen führt. Oft wird vor der Abscheidung noch ein Reinigungsprozess beobachtet, der auch durch entsprechende Prozessparameter erzwungen oder gefördert werden kann, wodurch eine tiefgreifende Rei- nigung der zu behandelnden Oberflächen des textilen Körpers und damit eine hohe Qualität der Beschichtung erzielt wird.

Vorteilhaft an einer Beschichtung durch oberflächliche Polymerisation gemäss der vorliegenden Erfindung ist, dass die aktivierten Monomerteilchen trotz ihrer Anregung, z. B. Ionisierung, nur wenig erhöhte Temperatur aufweisen und da¬ mit eine Polymerisierung auch auf temperaturempfindlichen Materialien wie beispielsweise Thermoplasten erfolgen kann. Es ist auch möglich, auf übliche, chemische Art nicht poly- merisierbare Stoffe einzusetzen, wie z. B. Alkane, da unter der Einwirkung einer Glimmentladung derartige Moleküle un¬ ter Bruch von Bindungen oder Abspaltung von Fragmenten in reaktive Formen übergehen.

Mit dem erfindungsgemassen Verfahren wurden zum Beispiel textile Körper aus Polyethylenfäden mit PTFE beschichtet,

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wodurch die hohe Reissfestigkeit des Polyethylen mit der Antihaf wirkung des PTFE kombiniert werden konnte. Kohle¬ fasern können durch eine entsprechende Beschichtung gegen den Sauerstoff der Luft geschützt werden. Die abgeschie- denen Schichten können reinigungs-, wasch- und sogar koch- und (dampf-)sterilisationsbeständig ausgeführt werden.

Es ist auch möglich, Bahnen von Textümaterial zu behan¬ deln. Dazu kann das Textümaterial auf Rollen in die Be- handlungskammer eingebracht und in dieser während der Be- handlungszeit umgerollt werden, oder das Textümaterial kann von Luft zu Luft durch die Kammer durchgezogen werden, wozu die Kammer Eingangs- und Ausgangsschleusen aufweisen uss .

Zusammenfassend kann also nach dem erfindungsgemassen Ver¬ fahren durch die Anwendung der CVD- oder PVD-Technik zur Oberflächenbehandlung, insbesondere intensiver Oberflächen¬ reinigung, Beschichtung oder Oberflächenpolymerisation, ein textiler Körper ganzheitlich mit neuen oberflächenbedingten Eigenschaften ausgestattet werden. Die Oberflächenbehand¬ lung erfolgt dabei intensiv und wegen der Behandlung aus der Gasphase sehr gleichmässig auch in bereits verwobenem oder vermaschten Material, und die aufgebrachten Schichten können wegen der hohen Qualität sehr dünn gehalten werden, z. B. dünner als 1 % des Faserdurchmessers oder nur einige hundert Atom- bzw. Molekülschichten dick, so dass eine merkliche Volumenzunahme durch die Beschichtung vermieden werden kann. Unter anderem können folgende Oberflächen- eigenschaften durch Wahl des oder der entsprechenden Be¬ handlungsmittel eingestellt werden: antibakterielle Aus¬ rüstung, wasch- und kochbeständig; fungizide Eigenschaften; Benetzbarkeit; UV-IR-Absorption; Strahlungs-, insbesondere IR-, UV-, Lichtreflexion; Gleitfähigkeit; Knittereigen- Schäften; Brennbarkeit; Antipilling; elektrische Leitfähig¬ keit; usw. Die Schichten haften sehr gut auf den Oberflä-

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chen des Textil aterials und sind auch in feinsten Zwischenräu¬ men gut ausgebildet. Damit ist vorteilhaft auch eine durchdrin¬ gende Behandlung von voluminösen Textilstrukturen möglich, wie Abstandsgeweben, -gestricken, Vliesen und Filzen. Mit dem er¬ findungsgemäßen Verfahren können auch Ummantelungen mit Mate¬ rialien durchgeführt werden, deren Verwendung nach den bekann¬ ten Verfahren zu teuer kam, da bei der Erfindung nur geringe Mengen nötig sind und damit auch die Bedeutung des Materialko¬ stenfaktors generell zurückgedrängt wird.

Vorteilhaft für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens ist die sogenannte Niedrigtemperatur-Plasmatechnologie, die praktisch bei Raumtemperaturen durchgeführt wird. Vorteil¬ haft ist die Verwendung besonders energiereichen Plasmas, z.B. des Pulsplasmas. Die "freien Radikalen", die bei der Zerschla¬ gung von Molekülen unter Plasmaeinwirkung entstehen, setzen rasch ablaufende Reaktionen, z.B. eine Plasmapolymerisation, in Gang. Sie können in Kleinstlücken eindringen und ebenfalls Ma¬ terial durchdringen. Es können demnach Reaktionen in Hinter- schneidungen und durch das Material hindurch ausgelöst werden. Es ist daher möglich, daß die Fasern innerhalb des fertigen Textils rundum beschichtet werden können. Alle Fasern bekommen auch in Fadenüberdeckungen rundherum ihre sehr dicht vernetzte dünnste Schicht. Es ist somit eine Ummantelung möglich, die Textilmodifikationen bzw. Veredelungen erlaubt, ohne H ₂ O als Träger für die Chemikalien zu verwenden, denn viel besser als Wasser dringen die plasmaangeregten Monomere in und zwischen die Fäden und Fibrillen ein. Die durch die Erfindung bereitge¬ stellte Faserummantelung ist als Verfahrensstufe bei vorhande¬ nen Anlagen und Beschichtungsverfahren implementierbar.

Durch die Erfindung wird eine Technologie im Textilbereich an¬ gewandt, die bisher nur in anderen technischen Bereichen, z.B. bei der Metallbehandlung für die Oberflächenhärtung und bei Leiterplatten zur FCKW-freien zuverlässigen Reinigung auch in allerfeinsten Bohrlöchern angewandt worden ist. Diese Technologie wird für flächige und räumliche Textilien zugäng¬ lich gemacht. Es werden zwei unterschiedliche Plasmatechniken,

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das PVD- und das CVD-Verfahren angewandt. Beim PVD (Physical Vapour Deposition)-Verfahren wird Materie vom Target auf das Substrat übertragen. Dies wird auch als Sputtern bezeichnet. Beim CVD (Chemical Vapour Deposition)-Verfahren wird aus mono- meren Gasen (z.B. Ethylen oder Propylen) eine sich auf dem Substrat niederschlagende Duromer-Dünnschicht erzeugt. Die Mo¬ leküle des Monomers werden durch Zusammenstoß mit den energie¬ reichen Partikeln, den in der Gasentladung vorhandenen Elektro¬ nen, angeregt und zu einem erheblichen Teil auch fragmentiert, d.h. zu Molekülstücken zerschlagen. Dadurch können die Monomere und Fragmente im Gasraum an allen Oberflächen miteinander rea¬ gieren. Diese Reaktionen sind die eigentliche Basis der Plas¬ mapolymerisation.

Das Plasma, das diese Vorgänge anregt, ist ein ionisiertes Gas, das aus Ionen, Elektronen, Lichtquanten, Atomen und Molekülen besteht. Durch die Möglichkeit der Niedertemperaturbeschichtung ist es möglich, im Vakuum bei Zimmertemperatur zu beschichten. Dadurch können sogar Thermoplaste (z.B. Polyethylen oder Poly¬ propylen) beschichtet werden. Die entstehenden Schichten sind dreidimensional hochvernetzt und haben eine hervorragende Haf¬ tung auf dem Substrat.

Mit ein und derselben Anlage sind aber auch abtragende Prozesse möglich. So kann z.B. durch das Zünden eines Sauerstoffplasmas eine "kalte Verbrennung" erzeugt werden. Hierbei werden organi¬ sche oder fettige Verunreinigungen ohne umweltbedenkliche Che- mikalie abgetragen. Es bleibt lediglich ein aschartiger Rest übrig.

Beide Vorgänge, das Ab- und Auftragen können durch die entspre¬ chende Steuerung der Parameter in einem Arbeitsgang, d.h. bei einer Reaktorbeschickung ablaufen. Dadurch kann gewährleistet werden, daß eine Beschichtungsmatrix nur auf ein absolut saube¬ res Substrat aufgebracht wird.

Ein weiterer Aspekt der auf- und abtragenden Plasma-Technologie ist die hundertprozentig sterilisierende Wirkung des Plasmas

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(zerstörende Wirkung auf Organismen) . Auch durch die Verpackung von z.B. Verbandsmaterial hindurch lassen sich sämtliche Bakte¬ rien zuverlässig abtöten.

Das Beschichtungsverfahren der Plasmatechnologie ist eine sehr sparsame und damit auch umweltfreundliche Technologie. Der elektrische Energieverbrauch ist sehr gering. Dies alles sind Vorteile gegenüber den bekannten Naßverfahren, die bezüglich der Verfahrensschritte sowohl zeit- als auch energie- und ko¬ stenaufwendig sind, da die Flotte (Wasser) aufgeheizt und auf Temperatur gehalten werden muß. Anschließend ist wiederum ein hoher Energieverbrauch beim Trocknen notwendig. Diese Verfah¬ rensschritte fallen weg. Weiterhin entfällt die Entsorgung der bisher üblichen Chemikalienreste beim Naßverfahren.

Die Schichten, die plasmagestützt aufgetragen werden können, haben wegen der hohen Vernetzung ganz neue Eigenschaften, die sich grundsätzlich von denen eines konventionell aus Monomeren hergestellten Polymers unterscheiden. Das Polymerisat ist stets ein Duromer, ist sehr temperaturbeständig und schon in geringer Schichtdicke frei von Pinholds (kleinste unbedeckte Bereiche) und ist fast von keinem Lösungsmittel angreifbar.

Die im Plasma angeregten energiereichen Partikel lösen daher beim Monomer (Gas) intensive und tiefgehende Effekte aus. Das kalte Plasma stellt hohe Energien in chemisch sehr wirksamer Form bei Raumtemperatur bereit. Ähnliche Reaktionen sind z.B. in der heißen Flamme nicht realisierbar. Es können praktisch alle organischen Verbindungen zur Schichtbildung gebracht wer¬ den.

Erfindungsgemäß wird im speziellen Plasma innerhalb der Textil- flache jede Fibrille eines Fadens ummantelt. Die Entladung er¬ reicht somit auch sehr kompliziert geformte Teile, Hinter- schneidungen und erfaßt auch die nicht freiliegenden Kontaktbe¬ reiche der Fasern. Die Volumeneigenschaften des beschichteten Textils werden hierbei nicht spür- oder sichtbar beeinflußt.

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Das Textil befindet sich während der Behandlung in einem Unter¬ druckkessel. Die eventuell entstehenden Überschuß- oder Abfall¬ gase werden von einer Vakuumpumpe abgesaugt und können problem¬ los aufgefangen oder als Kreislauf wieder zur Reaktion zurück¬ geführt werden. Vom Prinzip her ist beim Plasmaverfahren eine unkontrollierte Verteilung von bedenklichen Stoffen nicht zu erwarten.

Wegen der sehr dünnen Schichten sind die Materialkosten sehr gering.

Abschließend sollen noch einige mit Niedertemperaturplasma er¬ zielende Effekte aufgeführt werden:

Beeinflussung der Oberfläche durch Abtragung Beeinflussung der Oberfläche durch Beschichtung Einstellung der Benetzbarkeit (hydrophil) Steigerung/Verminderung der Haftbereitschaft (hierdurch problemlose Färbung)

Erzeugung elektrisch isolierender/leitfähiger Schichten Einstellung der Permeationsdaten für Gase und Flüssigkei¬ ten

Steigerung der Abrasionsbeständigkeit

Änderung des Reflexionsverhaltens (UV- und IR-Schutz)

Änderung des Gleitverhaltens.

Das Plasma kann entweder als Gleichspannungsplasma oder als Wechselspannungsplasma aufgebracht werden. Beim Gleichspan¬ nungsplasma ist die resistive Einkopplung der Energie mit in dem Reaktor liegenden Plattenelektroden die einzige Möglichkeit der Energieübertragung. Hier sind Entladungen im KHz- oder MHz- Bereich üblich. Der Reaktor zur Beschichtung des textilen Substrats kann entweder als Glockenreaktor ausgebildet sein, bei dem die Monomerzufuhr von oben erfolgt. Das Substrat befin¬ det sich in der Nähe der Kathode bzw. im Kathodenfallgebiet, da dort der Ionisierungsgrad des Beschichtungsmonomers hoch ist. Als Strömungsform ergibt sich eine radiale Überströmung des Substrats.

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Es kann auch ein Rohrreaktor verwendet werden, bei dem die Elektroden parallel zur Rohrachse angeordnet sind. Das Substrat wird hier vom Monomer parallel überströmt.

Wechselspannungsplasmen werden mit Frequenzen zwischen 50 Hz und einigen 10 MHz angeregt. Neben der resistiven Einkopplung der Energie wird in diesem Frequenzbereich die kapazitive Ein¬ kopplung bei hohen Frequenzen eingesetzt. Hierbei befinden sich die Elektroden nicht mehr im Plasma, sondern außerhalb des Re¬ aktors. Somit ist ein Beschichten der Elektrode, das zu einer Abschirmung des elektrischen Feldes führen würde, während der Plasmapolymerisation ausgeschlossen. Beim Wechselspannungsplas¬ ma werden möglichst hohe Frequenzen erforderlich. Bei Frequen¬ zen im KHz-Bereich muß der Wandwiderstand des Reaktors überwun¬ den werden. Der Wechselspannungswiderstand nimmt umgekehrt pro¬ portional zur Frequenz des angelegten Feldes ab und ist im MHz- Bereich vernachlässigbar. Auch beim Wechselspannungsplasma kann entweder ein Glockenreaktor oder ein Rohrreaktor verwendet wer¬ den. Beim Wechselspannungsplasma ist ebenfalls eine Energiean- kopplung über externe Magnetfelder (induktive Ankopplung) denk¬ bar. Der Plasmareaktor kann z.B. als Rohrreaktor ausgebildet sein, der mit einer Spule für die induktive Ankopplung umgeben sein kann. Die induktive Kopplung kann ebenfalls nur bei sehr hohen Frequenzen, vorzugsweise im MHz-Bereich, eingesetzt wer¬ den.

Bei der induktiven Ankopplung, vorzugsweise in Verbindung mit dem Rohrreaktor, sind bei einer parallelen Strömung des Be¬ schichtungsmonomers hohe Energiedichten erreichbar, die zu ei¬ ner starken Fragmentierung der Plasmagase führen.

Unter dem Wechselspannungsplas a ist die Technik im Mikrowel- lenbereich (Gigaherz-Bereich) noch erwähnbar. Hier werden zwei Gruppen unterschieden.

Eine Gruppe umfaßt die sogenannten "slow wave structures", bei denen Mikrowellen von einem Generator erzeugt und durch einen

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Mikrowellen-Hohlleiter übertragen werden. Die Frequenz der Mi¬ krowellen ist mit 2,45 GHz festgelegt, einer Frequenz, die von der Deutschen Bundespost für industrielle Anwendungen freigege¬ ben ist. Der Mikrowellen-Hohlleiter weist auf seiner unteren Breitseite rechteckige Lochblenden auf, deren Mittelpunkte in Abständen einer halben Hohlleiter-Wellenlänge der Mikrowellen angeordnet sind. Durch die Lochblenden wird ein bestimmter Teil der jeweils vorhandenen Mikrowellenenergie aus dem Hohlleiter aus- und durch ein Quarzfenster, welches mikrowellenverlustfrei durchdrungen werden kann, in das Plasma eingekoppelt.

Die zweite Gruppe der Mikrowellen-Einkopplungen wird gebildet durch sogenannte Resonator-Einkopplungen. Hierbei werden die Mikrowellen in einen Mikrowellenresonator eingekoppelt, der Plasmareaktor wird in geeigneter Weise so durch den Resonator geführt, das eine maximale Leistungseinkopplung möglich wird. Vorzugsweise wird als Plasmareaktor ein Quarzrohr verwendet, das bevorzugt symmetrisch in einem Zylinderresonator angeordnet wird.

Die Plasmapolymerisation kann in fünf Schritte gegliedert wer¬ den, die teilweise parallel ablaufen.

Im ersten Schritt, der Initiierung, werden Monomere in der Gas¬ phase durch Elektronenstoß aktiviert bzw. radikalisiert. Außer¬ dem werden auf der Substratoberfläche adsorbierte Monomere durch Elektronen-, Ionen- oder Photonenbeschuß zur Reaktion mit anderen Monomeren angeregt.

Ein zweiter Schritt, die Adsorption, beschreibt die Adsorption von Monomeren und von radikalen Spezies auf der Substratober¬ fläche. Das Kettenwachstum wird in einem dritten Schritt be¬ schrieben. Hierbei können Reaktionen auftreten zwischen Radika¬ len und Monomeren in der Gasphase, adsorbierten Radikalen und gasförmigen Monomeren, sowie adsorbierten Radikalen und adsor¬ bierten Monomeren.

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Der vierte Schritt, die Termination, führt zur Bildung von po- lymeren Gebilden. Durch Reaktion längerkettiger Radikaler in der Gasphase können Polymere in der Gasphase entstehen. Durch die Reaktion von Radikalen aus der Gasphase mit adsorbierten Radikalen bzw. von adsorbierten Radikalen untereinander, ent¬ stehen Polymere, die auf dem Substrat adsorbiert sind.

Ein fünfter Schritt, die Reinitiierung, beschreibt zum einen die nochmalige Fragmentierung des bereits gebildeten Polymers in der Gasphase durch Einwirkung des Plasmas und zum anderen den Prozeß der dreidimensionalen Vernetzung des Polymers auf der Substratoberfläche durch Einwirkung von Ionen, Elektronen und Photonen.

Die Plasmapolymerisation wird in einem Druckbereich zwischen 0,01 mbar und 10 mbar durchgeführt. Bei niedrigen Drücken wer¬ den die erzielbaren Abscheideraten zu gering, während bei höhe¬ ren Drücken sich keine transpartenten durchgehenden Schichten mit den erwünschten Eigenschaften herstellen lassen.

Unter den durch die Plasmatechnologie auf die Textilien auf¬ bringenden Funktionsschichten lassen sich neun Gruppen unter¬ scheiden:

1) Adhäsive Funktionsschichten, die folgende Eigenschaften beeinflussen: Bedruckbarkeit, Lackierbarkeit, Metallisierbar- keit Klebbarkeit, Benetzbarkeit, Hydrophilisierung, Hydropho- bisierung, Antiadhäsivierung, Schichtverbundfestigkeit, Teil¬ chenverbundfestigkeit und Faserverbundfestigkeit.

2) Optische Funktionsschichten, die folgende Eigenschaften beeinflussen: Farbstabilität, Brechungsindex, Antireflexions- wirkung, Antibeschlagwirkung, Entspiegelungswirkung, Adsorpti¬ onskoeffizient.

3) Textile Funktionsschichten, die folgende Eigenschaften be¬ einflussen: Festigkeit, Formbeständigkeit, Bedruckbarkeit, Farbbarkeit, Farbechtheit, Farbhaftung, Klebbarkeit, Flammfe-

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stigkeit, statische Aufladbarkeit, Schmutzempfindlichkeit, Was¬ seraufnahmevermögen, Antifilzwirkung.

4) Biomedizinische Funktionsschichten, die für Textilien im medizinischen Bereich eingesetzt werden können. Diese beein¬ flussen z.B. folgende Eigenschaften: Organofilierung, Biokompa- tibiltät, immunbiologisches Verhalten, Antitoxizität.

5) Elektrische Funktionsschichten, die die elektrischen Ei¬ genschaften der Fasern beeinflussen: Dielektrizitätskonstante, Isolationswiderstand, antistatisches Verhalten, Leitfähigkeit.

6) Chemische Funktionsschichten zur Beeinflussung der folgen¬ den Fasereigenschaften: Migrationsschutz, Diffusionsschutz, Korrosionsschutz, Lösungsmittelresistenz.

7) Mechanische Funktionsschichten zur Steuerung der folgenden Eigenschaften: Verschleißverhalten, Abrasionsschutz, Reibungs¬ koeffizient.

8) Permeable Funktionsschichten zur Steuerung von z.B. Poro¬ sität und Permeabilität.

9) Thermische Funktionsschichten zur Beeinflussung der Form¬ beständigkeit, Haftfähigkeit und Wärmereflektion der textilen Fasern.

Jedes Beschichtungsmonomer hat wegen seiner chemischen Zusam¬ mensetzung und Struktur sowie aufgrund der erforderlichen Pro¬ zeßparameter eine eigene Polymerisationskinetik. Die Polymeri¬ sationsgeschwindigkeit und damit die Wachstumsgeschwindigkeit von Schichten unterschiedlicher Monomere differieren erheblich. So sind z.B. bei Monomeren mit hohen Molekulargewichten die Be- schichtungsraten in der Regel höher, da sich größere niedermo¬ lekulare Fragmentationsprodukte bilden und anlagern können. Es können zur Erzielung unterschiedlicher gewünschter Eigenschaf¬ ten mehrere Monomere gleichzeitig oder in Abfolge durch Plasma¬ technik auf das Textilsubstrat aufgebracht werden.

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