Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum blitzartigen Mercerisieren von baumwollhaltigen Materialien, wobei die Materialien vor der Behand- lung mit einer Alkalilauge und der Stabilisierung mit Wasser mit einem Plasma, insbesondere einem Niedertemperatur-Plasma, behandelt werden und opti- male Mercerisiereffekte erreicht werden, ein Ver- fahren zur Weichgriff-Mercerisierung, wobei optima- le Mercerisiereffekte unter Beibehaltung des wei- chen Griffs der Ausgangsmaterialien erzielt werden, sowie eine Vorrichtung zum großtechnischen Merceri- sieren von baumwollhaltigen Materialien, insbeson- dere Materialbahnen, wobei die Vorrichtung eine Einheit zur Plasmabehandlung der Materialien ent- hält.

Bei der Mercerisation handelt es sich um ein Tex- tilveredelungs-Verfahren für Baumwollgarne, Baum- wollgewebe und Maschenware. Es verleiht der von Na- tur aus relativ stumpfen Baumwolle Glanz und führt zu erhöhter Farbstoff-Affinität, höherer Reißfes- tigkeit und zu einem fülligeren Griff des Materi- als. Das Mercerisieren besteht im wesentlichen aus zwei Behandlungsvorgängen. Die baumwollhaltigen Textilien werden dabei zunächst mit Alkalilauge, vorzugsweise Natronlauge, aber auch Kalilauge oder einer anderen Lauge, behandelt. Anschließend er- folgt ein Stabilisieren der mit der Alkalilauge be-

handelten Textilien, indem die Lauge beispielsweise unter Verwendung von Wasser ausgewaschen oder unter Verwendung einer Säure neutralisiert wird.

Baumwollfasern bestehen zu mehr als 90% aus Cellu- lose mit einem Durchschnitts-Molekulargewicht von 320.000 und einem Durchschnitts-Polymerisationsgrad von 10.000 bis 14.000. Durch die Behandlung mit Al- kalilauge wird sowohl die Struktur der Cellulose als auch die Morphologie der Fasern irreversibel verändert. Dabei wird Cellulose (Cellulose-I) par- tiell in beispielsweise Na-Cellulose-I umgewandelt, die nach dem Auswaschen der Lauge, das heißt nach dem Stabilisierungsprozess, teilweise in die Cellu- lose-II-Modifikation übergeht. Bei der morphologi- schen Veränderung der Baumwollfaser handelt es sich um einen durch die Lauge hervorgerufenen Quellungs- prozess beziehungsweise dessen Folgen. Durch die Behandlung mit Alkalilauge quillt die Baumwollfaser auf und ihr Querschnitt ändert sich dauerhaft, wo- bei aus dem ursprünglich bandförmigen Querschnitt ein fast runder Querschnitt wird und die ursprüng- lich bändchenförmig gedrehten Baumwollfasern aufge- dreht sowie schlauchförmig geglättet werden. Dar- über hinaus verkleinert sich das sogenannte Lumen, das heißt der innere hohle Teil der Faser. Infolge der Laugenbehandlung löst sich auch die struktu- rierte Kutikula, so dass eine glatte Oberfläche entsteht. Die Behandlung von baumwollhaltigen Tex- tilien mit Alkalilauge ist im allgemeinen mit einem Schrumpfen der Textilien verbunden. Die durch die Laugenbehandlung hervorgerufenen strukturellen und morphologischen Veränderungen der Baumwollfasern werden dann im Stabilisierprozess stabilisiert und

bleiben erhalten. Das Stabilisieren, also das Aus- waschen oder Neutralisieren der Alkalilauge, dient auch dazu, dass die Alkalilauge zumindest in dem Umfang aus den Textilien entfernt werden, dass die Textilien nach dem Stabilisieren nicht mehr schrumpfen.

Die strukturellen und morphologischen Veränderungen der Baumwollfaser führen bei baumwollhaltigen Tex- tilien zu den sogenannten Mercerisiereffekten, die sich insbesondere in einer wesentlich verbesserten Anfärbbarkeit, einem deutlich erhöhten Glanz und der merklich verbesserten Dimensionsstabilität äu- ßern. Trotz dieser wesentlichen Qualitätsverbesse- rungen resultieren aus den herkömmlichen Merceri- sierverfahren jedoch auch Veränderungen, die sich auf die Warenqualität nachteilig auswirken können.

Heute werden überwiegend weiche bis sehr weiche Textilien gefordert und entsprechend dem aktuellen Kaufwunsch produziert. Die herkömmlichen Merceri- sierverfahren führen jedoch dazu, dass die Textil- materialien deutlich steifer werden, das heißt im Griff härter werden. Dies liegt daran, dass sich die Fasern, die infolge des durch die Lauge hervor- gerufenen Quellungsprozesses schlauchförmig geglät- tet werden, unter Spannung annähernd parallel aus- richten und in dieser Parallelausrichtung wesent- lich steifer sind als die ursprünglichen, nicht ge- quollenen bändchenförmig gedrehten Fasern.

Herkömmliche Mercerisierverfahren sind also mit dem Problem behaftet, dass sie einerseits zu den vor- stehend genannten Vorteilen wie verbesserter An- färbbarkeit und erhöhtem Glanz führen, andererseits

aber auch zu einer unerwünschten nachteiligen Griffversteifung der Baumwollmaterialien.

Im Stand der Technik sind verschiedene Mercerisier- verfahren bekannt, insbesondere auch solche, die darauf abzielen, den Quellungsprozess zu modifizie- ren, um beispielsweise das Ausmaß der Quellung zu verringern und auf diese Weise die Griffversteifung der mercerisierten Materialien abzumildern.

Der zeitliche Verlauf des durch die Lauge hervorge- rufenen Quellungsprozesses während der Mercerisati- on ist von vielen, oft allerdings schwer beherrsch- baren Faktoren abhängig. Dazu gehören insbesondere die Vorbehandlung der Baumwolle vor dem Mercerisie- ren, die Laugenkonzentration, die Laugentemperatur, die Konzentration der Mercerisiernetzmittel sowie das Benetzungsvermögen der Baumwolle. Beispielswei- se ist bekannt, dass die Quellung der Baumwolle in der Alkalilauge in Abhängigkeit von der Vorbehand- lungsart unterschiedlich schnell erfolgt. So quillt Baumwolle, die mittels Abkochen vorbehandelt wurde, schneller als Baumwolle, die entschlichtet wurde.

Noch schneller erfolgt der Quellungsprozess bei Baumwolle, die durch Bleichen vorbehandelt wurde (DE-Z. :"textil praxis international", 33 (1978), Heft 1+2, 75-77 ; 177-180).

Durch höhere Laugentemperaturen und durch die Ver- wendung eines Mercerisiernetzmittels kann der Quel- lungsprozess beschleunigt werden (DE-Z. :"Melliand Textilberichte", 61 (1980), 866-871 ; US-PS 5,464, 547). Die sogenannten Heißmercerisationsver- fahren können den Quellungsprozess und damit das

Ausmaß der Griffversteifung zwar merklich verrin- gern, dafür müssen allerdings merkliche Abstriche bei den gewünschten Mercerisiereffekten in Kauf ge- nommen werden. Der Quellungsprozess wird verlang- samt, wenn die Laugenkonzentration größer als 300 g/1 ist, da die Viskosität der Lauge ansteigt (DE- Z. :"Melliand Textilberichte", 77 (1996), 322-325 ; DE-Z. : Sammelband"2. Küsters Textilmeeting", (1996).

Auch die unterschiedlichen Warengewichte der Texti- lien, die von sehr leicht (beispielsweise Popeline mit einem Gewicht von 90 g/m2) bis sehr schwer (beispielsweise Köper mit einem Gewicht von > 500 g/m2) variieren können, beeinflussen den Merceri- sierungsprozeß.

In der Praxis können die gewünschten Mercerisieref- fekte ebenso wie die unerwünschte Griffversteifung daher sehr unterschiedlich ausfallen und in weiten Grenzen schwanken. Dies kann dann zu beträchtlichen Fehlern beispielsweise beim nachfolgenden Färben und zu entsprechenden Reklamationen führen.

Derzeit gibt es verschiedene Vorrichtungen zur großtechnischen Mercerisierung von baumwollhaltigem Gewebe, insbesondere baumwollhaltigen Materialbah- nen (CH-Z. : International Textile Bulletin 2000/1, 67-73). Beispielsweise gibt es Vorrichtungen zur Heißmercerisation, wobei die Materialbahnen bei ho- hen Laugentemperaturen behandelt werden können (CH- PS 675 662G A3 ; DE-PS 4201430 A1), und zur Additi- onsmercerisation, wobei die Materialbahnen mit ho- hen Laugenkonzentrationen behandelt werden können

(EP 0 295 608 A1 ; DE-PS 195 31 663 C2). Bei den meisten derzeit verwendeten Vorrichtungen tritt je- doch sowohl während der Behandlung mit Alkalilauge als auch während des Stabilisierungsvorgangs ein starkes Schrumpfen der Materialbahn auf. Dadurch bedingt wird die Materialbahn nicht durchgehend gleichmäßig und reproduzierbar mercerisiert, son- dern es treten sehr oft Ungleichmäßigkeiten zwi- schen der Kante und der Mitte der Materialbahn und/oder in den Kantenabläufen auf und es kommt zur Fleckenbildung. Das starke Schrumpfen der Material- bahn führt auch zu einer verstärkten Griffverstei- fung.

Die DE-PS 35 34 513 beschreibt eine Vorrichtung, die den durch die Quellung verursachten starken Schrumpfungsprozess der baumwollhaltigen Materia- lien während des Mercerisierprozesses verhindern soll, so dass die Mercerisiereffekte bei der behan- delten Materialbahn gleichmäßiger ausfallen. In der vorgeschlagenen Vorrichtung wird die Materialbahn zwischen zwei metallischen Siebbändern festgehalten und transportiert und so am Schrumpfen gehindert.

Dies trägt in gewissem Umfang ebenfalls zur Verrin- gerung der Griffversteifung bei. Die derzeit einge- setzten Mercerisierungs-Verfahren dauern jedoch sehr lange, so dass eine solche Siebbandstrecke entsprechend lang ausfallen müsste und damit teuer wäre. Die vorgeschlagene Vorrichtung konnte aus diesem Grunde bis jetzt nicht großtechnisch reali- siert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Mercerisierung von baum-

wollhaltigen Materialien bereitzustellen, die we- sentlich schneller als die im Stand der Technik be- kannten Mercerisierungsverfahren sind, mit deren Hilfe optimale, gleichmäßige und reproduzierbare Mercerisiereffekte bei den behandelten Materialien erzielt werden können, wobei der weiche Griff der Ausgangsmaterialien im wesentlichen erhalten bleibt, und die in Vorrichtungen zur großtechni- schen Mercerisierung von baumwollhaltigen Materia- lien, insbesondere Vorrichtungen mit Siebbandstre- cken, eingesetzt werden können.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch die Bereitstellung von Verfahren zum Mercerisieren eines zumindest teilweise aus Baumwolle bestehenden Materials, insbesondere eines textilen Materials, wobei das Material mit einer Alkalilauge behandelt und danach mit Wasser und/oder einer Säure stabili- siert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Material vor der Alkalilaugebehandlung mit einem Plasma behandelt wird.

Die vorliegende Erfindung stellt also Mercerisie- rungs-Verfahren bereit, wobei das baumwollhaltige Material vor der eigentlichen Mercerisierung, einem physikalischen, das heißt trockenen Behandlungspro- zess mit einem Plasma, insbesondere einem Nieder- temperatur-Plasma im Niederdruckbereich, beispiels- weise einem Sauerstoffplasma, unterzogen wird. Ü- berraschenderweise hat sich gezeigt, dass ein Mate- rial, das mit einem Plasma, insbesondere einem Nie- dertemperatur-Plasma, behandelt wurde, danach ex- trem schnell und blitzartig mercerisiert werden kann. Erfindungsgemäß ist es so möglich, die Merce-

risierung in wenigen Sekunden, beispielsweise in 0,5 bis 10 Sekunden, durchzuführen. Da der zur Plasmabehandlung des baumwollhaltigen Materials be- nötigte Zeitraum ebenfalls im Sekundenbereich liegt, führt das erfindungsgemäße Blitzmercerisie- rungs-Verfahren im Vergleich zu herkömmlichen Mer- cerisierungsverfahren zu einer erheblichen Zeiter- sparnis.

Plasmen, insbesondere Niedertemperatur-Plasmen, ha- ben bisher vorrangig Anwendung bei der Beschichtung und/oder Behandlung beziehungsweise Modifikation von Oberflächen metallischer oder polymerer Werk- stoffe, bei der Zerlegung toxischer Stoffe in unge- fährliche Verbindungen, zur Lichterzeugung, bei- spielsweise in Gasentladungslampen oder Plasmabild- schirmen, zur Erzeugung von W-Strahlung, zur Er- zeugung superharter Materialien oder bestimmter chemischer Verbindungen gefunden. Ihre Verwendung in der Textilindustrie ist jedoch unbekannt.

Die Plasmabehandlung von baumwollhaltigem Material führt erfindungsgemäß zu einer erheblichen Be- schleunigung des nachfolgenden Mercerisierprozes- ses. Durch die Plasmabehandlung wird insbesondere die Benetzung der Baumwollfaser-Oberfläche, die der geschwindigkeitsbestimmende Schritt des Merceri- sierprozesses ist, stark verbessert, wobei die Ver- teilung der Alkalilauge auf der Faseroberfläche, aber auch im Faserinneren, in hohem Maße beschleu- nigt wird. Durch die Plasmabehandlung wird also die Zugänglichkeit der Baumwollfasern für die Merceri- sierlauge optimiert. Dadurch bedingt kann die Quel-

lung der Fasern um mindestens eine Größenordnung schneller verlaufen.

Aufgrund der sehr schnellen und gleichmäßigen Be- netzung der Faseroberflächen mit Alkalilauge führt das erfindungsgemäße Verfahren im Gegensatz zu her- kömmlichen Verfahren zu einer sehr gleichmäßigen Mercerisierung des baumwollhaltigen Materials. Die- se sehr gleichmäßige Mercerisierung führt auch da- zu, dass im Gegensatz zu herkömmlichen Mercerisier- verfahren die erzielten Mercerisiereffekte wesent- lich besser reproduziert werden können.

Die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Blitz- mercerisierungs-Verfahrens erzielten Mercerisieref- fekte, wie erhöhte Farbstoff-Affinität, höhere Reißfestigkeit, höherer Glanz, verbesserte Dimensi- onsstabilität und ähnliche entsprechen mindestens den Mercerisierseffekten, die unter Verwendung her- kömmlicher Verfahren erreicht werden. Beispielswei- se wird beim Färben des unter Verwendung des erfin- dungsgemäßen Mercerisierungsverfahrens behandelten Materials eine Farbtiefe erhalten, die mindestens der Farbtiefe von auf konventionellem Wege merceri- sierten Textilien entspricht.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Plasmabehandlung der baumwollhaltigen Materialien vor der Merceri- sierung ermöglicht in vorteilhafter Weise auch eine deutliche Reduzierung der Temperatur der Merceri- sierlauge, was zu einer deutlichen Kostenersparnis führt.

Eine spezifische Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Verfahrens zum Mercerisieren von baumwollhal- tigen Materialien gestattet in vorteilhafter Weise, dass optimale Mercerisiereffekte erzielt werden können und der weiche Griff der Ausgangsmaterialien erhalten bleibt. Überraschenderweise hat sich her- ausgestellt, dass bei einer Plasma-Behandlungzeit von etwa 10 bis 50 Sekunden, einer Mercerisierzeit von etwa 0,5 bis 5 Sekunden und einer Mercerisier- temperatur von 20°C bis 60°C die behandelten baum- wollhaltigen Materialien das Farbstoffaufnahmever- mögen und damit die Farbtiefe von herkömmlich mer- cerisierter Baumwolle aufweisen, gleichzeitig aber den weichen Griff der Ausgangsmaterialien beibehal- ten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Mercerisierung von baumwollhaltigem Material eignet sich darüber hinaus insbesondere zur Anwendung in großtechni- schen Vorrichtungen, insbesondere in Vorrichtungen mit Siebbandtechnik, die zur Mercerisierung ganzer Materialbahnen eingesetzt werden. Bedingt durch die erheblich verkürzte Laugenimprägnierzeit der Mate- rialbahn und die damit verbundene erhebliche Ver- kürzung des Mercerisierprozesses kann die Merceri- sierbandstrecke in diesen Vorrichtungen wesentlich verkürzt werden, was zu einer erheblichen Kosten- einsparung führt. Da unter Verwendung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens sehr gleichmäßige Merceri- siereffekte über die Länge und Breite der Material- bahnen hinweg erzielt werden können, lassen sich insbesondere großtechnische Mercerisier- Vorrichtungen mit Siebbandtechnik erstmals in wirt- schaftlicher Weise betreiben.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter"Mercerisieren"oder"Mercerisation"die Ver- edelung von Baumwollerzeugnissen durch Behandlung mit Alkalilauge verstanden, wodurch die Baumwoller- zeugnisse einen seidenartigen, waschfesten Glanz erhalten. Die Mercerisierung wird vorzugsweise im gespannten Zustand der baumwollhaltigen Materialien durchgeführt. Mercerisierte baumwollhaltige Materi- alien sind kochfest und reinigungsbeständig.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wer- den unter einem"baumwollhaltigen Material"oder einem"zumindest teilweise aus Baumwolle bestehen- den Material"insbesondere baumwollhaltige Texti- lien, wie Textilfasern, textile Halb-und Fertig- fabrikate und daraus hergestellte Fertigwaren ver- standen, die mindestens 30 % Baumwolle, vorzugswei- se mindestens 50 % Baumwolle, besonders bevorzugt mindestens 70 % Baumwolle, am bevorzugtesten min- destens 90 % Baumwolle enthalten. Zu den textilen Halb-und Fertigfabrikaten gehören nicht nur Fabri- kate der Bekleidungs-Industrie, sondern auch Teppi- che und andere Heimtextilien, technischen Zwecken dienende textile Gebilde, ungeformte Gebilde wie Flocken, linienförmige Gebilde wie Bindfäden, Gar- ne, Leinen, Schnüre, Seile und Zwirne sowie flä- chenförmige beziehungsweise Körpergebilde wie Fil- ze, Gewebestoffe, Vliesstoffe und Watte.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem"Plasma"ein teilweise ionisiertes Gas verstanden, dessen Eigenschaften durch die Aufspal- tung der Moleküle und Atome in Ionen und Elektronen bestimmt werden. Ein Plasma kann nebeneinander po-

sitive und negative Ionen, Radikale, angeregte und nicht-angeregte Neutralteilchen enthalten. Der Plasmazustand unterscheidet sich vom Gaszustand insbesondere durch das Vorhandensein von Kräften, die auf die Ladungsträger beziehungsweise zwischen diesen wirken. Die zwischen den Ladungsträgern be- ziehungsweise auf die Ladungsträger wirkenden Kräf- te rufen kollektive Erscheinungen hervor, wie zum Beispiel Schwingungen oder Plasmawellen, die in ei- nem neutralen Gas nicht existieren. Ein Plasma ver- fügt über Eigenschaften wie Leitung von elektri- schem Strom, Aufbau eines Magnetfeldes oder Emissi- on elektromagnetischer Wellen.

"Niedertemperaturplasmen"sind insbesondere durch Temperaturen im Bereich von etwa 20°C bis 80°C cha- rakterisiert. Niedertemperaturplasmen lassen sich generell durch elektrische Gasentladungen, insbe- sondere Glimmentladungen, erzeugen. Glimmentladun- gen sind kontinuierliche Gasentladungen, bei denen thermische Emissionen keine Rolle spielen. Die ver- schiedenen Erscheinungsformen der Glimmentladung sind unter anderem von der Art des Gases, dem Druck und dem Abstand der Elektroden abhängig. Zur Erzeu- gung von Niedertemperaturplasmen kommen insbesonde- <BR> <BR> re Gleichstrom (DC) -und Niederfrequenz (kHz)- Glimmentladungen, Hochfrequenz (HF)-beziehungswei- <BR> <BR> se Radiofrequenz (RF) -Glimmentladungen, wobei In- dustriefrequenzen bei 13,56 MHZ und 27,12 MHZ lie- gen, Mikrowellenentladungen bei einer Industriefre- quenz von 2,45 GHz und Coronaentladungen in Be- tracht.

Gleichstrom-und Niederfrequenz-Glimmentladungen unter 1 KHz sind für die Behandlung organischer Ma- terialien wie Baumwolle ungeeignet. Bei Niedertem- peraturplasmen, die mittels Gleichstrom-und Nie- derfrequenz-Glimmentladungen erzeugt wurden, treten Sputter-Effekte auf, die bei Fasern leicht zu einer erheblichen Schädigung führen können. Auch Corona- entladungen, die unter atmosphärischem Druck vorge- nommen werden und daher keine spezielle Vakuumkam- mer erfordern, sind zur Behandlung von Textilien ungeeignet, da die Temperatur im Inneren der Mikro- entladung sehr hoch ist.

Zur Behandlung eines baumwollhaltigen Materials eignen sich erfindungsgemäß insbesondere Niedertem- peraturplasmen, die unter Verwendung von Hochfre- quenzen beziehungsweise Radiofrequenzen erzeugt werden. Durch Radiofrequenzen oder Hochfrequenzen lassen sich in großen Reaktoren sehr homogene Plas- men und damit einhergehend sehr gleichmäßige Ober- flächenbehandlungen kompliziert geformter Substrate erzielen. Die Temperaturen von mittels Radiofre- quenzen erzeugten Niedertemperaturplasmen entspre- chen etwa der Raumtemperatur.

Zur Behandlung eines baumwollhaltigen Materials sind erfindungsgemäß auch Niedertemperatur-Plasmen geeignet, die durch Mikrowellenanregung erzeugt wurden. Die Mikrowellenanregung führt zu hohen Io- nisations-und Fragmentierungsgraden und ermöglicht sehr kurze Prozesszeiten. Die Temperatur eines mit- tels Mikrowellen erzeugten Niedertemperaturplasmas entspricht etwa der Raumtemperatur.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, dass das baumwollhaltige Material vor der Mercerisierung mit einem Niedertemperatur- plasma oberhalb 1 KHz behandelt wird, das entweder mittels Radiofrequenzen oder mittels Mikrowellen erzeugt wurde. Zur Behandlung des Materials wird erfindungsgemäß ein Plasmavolumen von 10 bis 1000 l/m2 Materialfläche erzeugt. Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass die erzeugte Plasma- leistung 0,05 W/cm2 bis 0,5 W/cm2 beträgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Behandlung eines baumwoll- haltigen Materials ein Niedertemperaturplasma eines teilweise oder vollständig ionisierten Gases aus der Gruppe bestehend aus Inertgasen, Reaktivgasen oder einem Gemisch davon verwendet wird."Reaktiv- gase"sind Gase, die in einem Reaktionssystem rea- gieren können, während"Inertgase"Gase sind, die in einem Reaktionssystem nicht reagieren und die beispielsweise zur Verdünnung, also zur Inertisie- rung anderer, reaktiver Gase, wie Sauerstoff oder Luft, verwendet werden. In besonders bevorzugter Ausführungsform wird das baumwollhaltige Material mit einem Sauerstoff-Plasma, einem Stickstoff- Plasma, einem CO2-Plasma, einem Argon-Plasma oder einem Luft-Plasma behandelt. Erfindungsgemäß am be- vorzugtesten erfolgt die Behandlung des baumwoll- haltigen Materials mit einem Sauerstoff-Plasma.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Plasmabe- handlung des baumwollhaltigen Materials bei einem Druck von 0,1 mbar bis 1000 mbar durchgeführt wird.

Die Plasmabehandlung des Materials wird vorzugswei-

se entweder im Vakuum oder unter Atmosphärendruck durchgeführt. Vorzugsweise erfolgt die Behandlung des baumwollhaltigen Materials mit dem Niedertempe- raturplasma über einen Zeitraum von 1 Sekunde bis 120 Sekunden. Dabei kann die Plasmabehandlung er- findungsgemäß kontinuierlich durchgeführt werden, wobei beispielsweise eine aus einem baumwollhalti- gen Material bestehende Materialbahn kontinuierlich mittels eines Niedertemperaturplasmas behandelt und anschließend ebenfalls kontinuierlich mercerisiert und stabilisiert wird. Erfindungsgemäß besteht aber auch die Möglichkeit, die Behandlung des baumwoll- haltigen Materials im Batch-Verfahren, das heißt von Rolle zu Rolle, durchzuführen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das zu behan- delnde Material vor der Plasmabehandlung einem oder mehreren Vorbehandlungsverfahren, zu denen bei- spielsweise Entschlichten, Abkochen und Bleichen gehören, unterzogen werden kann.

Unter"Entschlichten"wird die Entfernung von Schlichtemitteln aus textilen Materialien verstan- den. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Entschlichten des baumwollhaltigen Materials das enzymatische Entfernen von Schlichtemitteln auf der Basis von Stärke oder Eiweiß-Verbindungen, wo- bei das Entschlichten insbesondere unter Verwendung von Amylasen oder Proteasen erfolgen kann. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Entschlichten des baumwollhaltigen Materials die Entfernung von Schlichtemitteln auf der Basis von Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkoholen oder Po- lyacrylaten, die zur Behandlung von Gemischen aus

Synthesefasern und Baumwollfasern vor deren Verwe- ben verwendet werden.

Unter"Bleichen"wird die Entfärbung eines Materi- als verstanden, wobei das Bleichen beispielsweise durch Kompensations-, Oxidations-oder Reduktions- verfahren erfolgen kann. In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Bleichen des baumwollhal- tigen Materials mittels Kompensations-Bleichen, wo- bei unerwünschte Färbungen der Materialien durch Anwendung von Komplementärfarben, die sich zu Weiß ergänzen, überdeckt werden, beispielsweise durch Zugabe optischer Aufheller. In einer weiteren Aus- führungsform der Erfindung erfolgt das Bleichen des baumwollhaltigen Materials mittels Oxidations-oder Reduktionsverfahren, wobei die färbenden Begleit- stoffe durch Zugabe oxidierender oder reduzierender Bleichmittel zerstört werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die baumwollhaltigen Materialien nach der erfindungsgemäßen Plasmabehandlung unter Verwendung eines herkömmlichen Mercerisationsver- fahrens mercerisiert werden. Erfindungsgemäß ist es möglich, dass die Alkalilaugenbehandlung des baum- wollhaltigen Materials mittels eines Trocken-in- Nass-, Nass-in-Nass-, Kalt-, Heiß-, Additions-oder Spannrahmen-Mercerisationsverfahrens erfolgt. Han- delt es sich bei dem baumwollhaltigen Material um eine Materialbahn, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zur Mercerisation verwendete Alkalilauge durch die Materialbahn gesaugt werden kann. Als Al- kalilauge zur Mercerisation wird vorzugsweise eine Lösung von Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid in

Wasser in einer Menge von 150 g/1 bis 550 g/l, vor- zugsweise 220 g/1 bis 320 g/1 eingesetzt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mercerisation des plasma- behandelten baumwollhaltigen Materials bei einer Temperatur von 10°C bis 80°C, vorzugsweise bei 40°C bis 60°C durchgeführt wird. Insbesondere ist vorge- sehen, dass die Alkalibehandlung des mit einem Nie- dertemperaturplasma behandelten Materials über ei- nen Zeitraum von 0,5 Sekunden bis 10 Sekunden, vor- zugsweise jedoch über einen Zeitraum von 0,5 Sekun- den bis 3 Sekunden durchgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe auch durch die Bereitstellung ei- nes Verfahrens zum Weichgriff-Mercerisieren eines zumindest teilweise aus Baumwolle bestehenden Mate- rials, wobei das Material über einen Zeitraum von etwa 10 bis 50 Sekunden mit einem Plasma behandelt und dann über einen Zeitraum von etwa 0,5 bis 5 Se- kunden bei einer Temperatur von 20°C bis 60°C mer- cerisiert wird. Die so behandelten baumwollhaltigen Materialien behalten den weichen Griff der Aus- gangsmaterialien bei, weisen gleichzeitig aber das hohe Farbstoffaufnahmevermögen und damit die Farb- tiefe von herkömmlich mercerisierter Baumwolle auf.

Diese spezifische Ausführungsform des erfindungsge- mäßen Verfahrens zum Mercerisieren von baumwollhal- tigen Materialien gestattet es also in vorteilhaf- ter Weise, dass optimale Mercerisiereffekte erzielt werden können, ohne dass der Warengriff versteift wird. Das erfindunsgemäße Verfahren zur Erzielung

optimaler Mercerisiereffekte unter Beibehaltung des weichen Griffs der Ausgangsmaterialien beruht auf einer selektiven Mercerisierung. Dies wird durch das Zusammenwirken mehrerer Faktoren erreicht : 1) durch die Steuerung der Zugänglichkeit der Baumwollfasern, das heißt durch die aufgrund der Plasmabehandlung erreichte hohe Faserbe- netzung während der Laugenimprägnierung, 2) durch die extrem kurze Einwirkzeit der Lauge, das heißt durch die kurze Mercerisierzeit, und 3) durch die Variation der Temperatur der Mercerisierlauge im Bereich von 20°C bis 60°C.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Plasmabehand- lung der baumwollhaltigen Materialien vor der Mer- cerisierung wird die Zugänglichkeit der Baumwollfa- sern für die Mercerisierlauge optimiert. Dadurch werden extrem hohe Benetzungsgeschwindigkeiten an der Faseroberfläche erreicht. Die hohen Benetzungs- geschwindigkeiten führen dazu, dass in sehr kurzer Zeit mercerisiert werden kann, insbesondere in we- niger als 10 Sekunden, vorzugsweise in 1 bis 3 Se- kunden. Andererseits beschleunigen hohe Laugentem- peraturen ebenfalls das Eindringen der Mercerisier- lauge in das Fasermaterial. Durch die optimale Be- netzung der Fasern mit Lauge infolge der erfin- dungsgemäßen Plasmabehandlung kann die Temperatur der Mercerisierlauge erfindungsgemäß jedoch deut- lich gesenkt werden, wobei die Benetzungsgeschwin- digkeit der Fasern nur unwesentlich reduziert wird.

Das heißt, auch die Mercerisierdauer wird nur unwe- sentlich verlängert. Während die Mercerisierzeit bei einer Mercerisiertemperatur von 60°C erfin- dungsgemäß etwa 3 Sekunden beträgt, dauert die er- findungsgemäße Mercerisierung bei einer Temperatur von 20°C etwa 5 Sekunden. Im Vergleich zu herkömm- lichen Mercerisierverfahren stellt dies immer noch eine erhebliche Verkürzung dar. Die gleichzeitige Verkürzung der Mercerisierzeit und die deutliche Senkung der Temperatur der Mercerisierlauge bewir- ken in Kombination mit der beschleunigten Benetzung der Fasern, dass die baumwollhaltigen Materialien selektiv mercerisiert werden können, wobei einer- seits optimale Mercerisiereffekte erzielt werden können, andererseits aber der Warengriff nicht oder kaum versteift wird.

Dass der weiche Griff der Ausgangsmaterialien durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht oder kaum ver- schlechtert wird, hängt mit der Quellfähigkeit der einzelnen Baumwollfasern zusammen. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, scheint es, dass während der erfindungsgemäß vorgesehenen extrem kurzen Mer- cerisierung nur die reifen oder annähernd reifen Baumwollfasern quellen können und zwar unabhängig davon, wo diese Fasern innerhalb eines Garns ange- ordnet sind. Das heißt, es spielt keine Rolle, ob sich die reifen Fasern am Rand oder im Zentrum des Garns befinden. Unreife oder wenig reife Fasern scheinen hingegen während der blitzartigen Merceri- sierung nicht oder nur bedingt quellen zu können, so dass sie gewissermaßen als Puffer zwischen den quellenden Fasern wirken. Dadurch bedingt versteift

das blitzmercerisierte baumwollhaltige Material nicht und bleibt so weich wie das Ausgangsmaterial.

Die Parameter des erfindungsgemäßen Mercerisierver- fahrens, insbesondere die Plasmabehandlungsdauer, die Mercersierzeit und die Temperatur der Merceri- sierlauge, können also innerhalb innerhalb bestimm- ter Bereiche so variiert werden, dass die behandel- ten baumwollhaltigen Materialien den weichen Griff der Ausgangsmateralien und gleichzeitig die er- wünschten Mercerisiereffekte aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Weichgriff-Mercerisierverfahren beträgt die Plasma- behandlungszeit 40 Sekunden und die Mercerisierzeit 1 Sekunde, während die Temperatur der Mercerisier- lauge bei 60°C liegt.

Die vorliegende Erfindung löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe auch durch die Bereitstellung ei- ner Vorrichtung zum Mercerisieren von einem zumin- dest teilweise aus Baumwolle bestehenden Material, insbesondere einer Materialbahn, umfassend eine Ma- terial-Transporteinheit, die mit einer Alkalilau- gen-Behandlungseinheit zur Mercerisation des Mate- rials und einer Stabilisierungs-Einheit zum Auswa- schen der Alkalilauge aus dem Material in Verbin- dung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- richtung, in Materialtransportrichtung gesehen, vor der Alkalilaugen-Behandlungseinheit eine Plasma- Behandlungseinheit enthält.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mercerisieren umfasst also eine Material-Transporteinheit, mit deren Hilfe die zu mercerisierende Materialbahn

durch die Vorrichtung transportiert wird. In Trans- portrichtung gesehen wird die Materialbahn zunächst durch die Plasma-Behandlungseinheit hindurchge- führt, in der das Material mit einem Plasma, vor- zugsweise einem Niedertemperatur-Plasma behandelt wird. Anschließend wird das Material von der Plas- ma-Behandlungseinheit zur Alkalilaugen- Behandlungseinheit, in der das Material mittels Be- handlung mit einer Alkalilauge mercerisiert wird, transportiert. Durch die Plasmabehandlung des baum- wollhaltigen Materials wird die Benetzung der Baum- wollfaser-Oberfläche, die der geschwindigkeitsbe- stimmende Schritt des Mercerisierprozesses ist, während der Mercerisierung stark verbessert, so dass die Mercerisierung erheblich verkürzt wird.

Erfindungsgemäß ist deshalb die Alkalilaugen- Behandlungseinheit gegenüber den im Stand der Tech- nik bekannten wesentlich kürzer.

Anschließend wird das Material aus der Alkalilau- gen-Behandlungseinheit herausgeführt und in die Stabilisierungs-Einheit transportiert, indem das mit Alkalilauge imprägnierte Material vorzugsweise mit Wasser behandelt wird, um die Alkalilauge aus dem Material auszuwaschen. Danach wird das plasma- behandelte, mercerisierte und stabilisierte Materi- al aus der Vorrichtung heraustransportiert und kann beispielsweise getrocknet und/oder gefärbt werden.

Die Alkalilaugen-Behandlungseinheit zum Mercerisie- ren kann beispielsweise eine Sprüh-, Spritz-oder Abregnungsanlage sein, mittels der die Alkalilauge auf die Materialbahn aufgebracht wird. Bei der Al- kalilaugen-Behandlungseinheit kann es sich aber

auch um ein die Alkalilauge enthaltendes Bad han- deln, durch das die Materialbahn hindurchgeführt und mit der Alkalilauge imprägniert wird. Die Sta- bilisierungs-Einheit zum Auswaschen der Lauge kann eine Sprüh-, Spritz-oder Abregnungsanlage zum Aus- bringen von Wasser auf die Materialbahn sein. Bei der Stabilisierungs-Einheit kann es sich aber auch um ein Wasser enthaltendes Bad handeln, durch das die Materialbahn hindurchgeführt wird. Bei der Ma- terial-Transporteinheit kann es sich beispielsweise um eine in der DE OS 30 43 167 beschriebene flüs- sigkeitsundurchlässige Trommel handeln, wobei der Trommelmantel mit einer die Schrumpfung verhindern- den Oberfläche versehen sein kann und die Material- bahn durch ein flüssigkeitsdurchlässiges Andrück- band angepresst wird. Die Material-Transporteinheit kann auch eine in der DE-PS 6 39 367 beschriebene flüssigkeitsdurchlässige Siebtrommel sein, über die die zwischen metallischen Siebbändern befindliche Materialbahn geführt wird. Die Material- Transporteinheit kann auch ein in der DE 35 34 513 C2 beschriebenes Anpressglied, das von einer durch- gehenden Reihe von Andrückwalzen gebildet ist, und ein von einer Siebtrommel gebildetes Schrumpfsperr- glied aufweisen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Plasma-Behandlungseinheit als Plasma- Erzeugungseinheit ausgebildet. Erfindungsgemäß um- fasst die Plasma-Erzeugungseinheit daher einen Plasmareaktor, der sowohl zur Erzeugung eines Nie- dertemperatur-Plasmas als auch zur Behandlung der Materialien mit dem Niedertemperatur-Plasma dient.

Besonders bevorzugt wird als Plasmareaktor ein Re-

aktor im KHz-beziehungsweise HF-Bereich einge- setzt, das heißt ein Reaktor, bei dem unter Einwir- kung von beispielsweise Radiofrequenzen beziehungs- weise Hochfrequenzen Niedertemperatur-Plasmen von Inertgasen, Reaktivgasen oder Gemischen davon er- zeugt werden. Insbesondere wird ein Plasmareaktor verwendet, der für großformatige Substrate, wie textile Materialbahnen geeignet ist. In einer ande- ren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung han- delt es sich bei dem verwendeten Plasmareaktor um einen Mikrowellen-Reaktor, das heißt einen Reaktor, bei dem unter Einwirkung von Mikrowellen Niedertem- peratur-Plasmen von Inertgasen, Reaktivgasen oder Gemischen davon erzeugt werden.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die vorliegende Erfindung wird durch Figur 1 und die folgenden Beispiele näher erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Mercerisieren von baumwollhaltigen Materialien, die eine Material-Transporteinheit um- fasst, die mit einer Alkalilaugen- Behandlungseinheit und einer Stabilisierungs- Einheit in Verbindung steht, wobei sich vor der Al- kalilaugen-Behandlungseinheit, in Materialtrans- portrichtung gesehen, eine Plasma- Behandlungseinheit befindet.

Die Materialtransporteinheit 9 durchsetzt die Vor- richtung 1 und transportiert die zu mercerisieren- den baumwollhaltigen Materialien zunächst zu der

Plasma-Behandlungseinheit 3, in der die Materialien mit einem Plasma, insbesondere einem Niedertempera- turplasma eines Inertgases, Reaktivgases oder einem Gemisch davon behandelt wird. Nach der Plasmabe- handlung der baumwollhaltigen Materialien werden diese durch die Material-Transporteinheit 9 aus der Plasma-Behandlungseinheit 3 heraustransportiert und in die Alkalilaugen-Behandlungseinheit 5 überführt, in der die plasmabehandelten baumwollhaltigen Mate- rialien mittels Alkalilaugenbehandlung mercerisiert werden. Nach erfolgter Mercerisation der baumwoll- haltigen Materialien transportiert die Material- Transporteinheit 9 die Materialien aus der Alkali- laugen-Behandlungseinheit 5 heraus und überführt die mercerisierten Materialien in die Stabilisie- rungs-Einheit 7, in der die Materialien vorzugswei- se mit Wasser behandelt werden, um die Alkalilauge auszuwaschen. Nach erfolgter Stabilisierung werden die Materialien durch die Material-Transporteinheit aus der Stabilisierungs-Einheit und damit aus der Vorrichtung 1 heraustransportiert. Die mercerisier- ten stabilisierten baumwollhaltigen Materialien können danach beispielsweise getrocknet und/oder gefärbt werden.

Beispiel 1 Ein entschlichteter und kalt gebleichter Baumwoll- Köper mit einem Warengewicht von 200 g/m2 wurde im <BR> <BR> Sauerstoff-Hochfrequenz (HF) -Plasma bei einem Druck von 80 Pa über einen Zeitraum von 30 Sekunden dis- kontinuierlich behandelt. Das plasmabehandelte Baumwollgewebe wurde danach auf einen Nadelrahmen aufgenadelt und in einer Laboranlage bei 60°C 1 Se-

kunde mit 300 g/1 NaOH trocken-in-nass merceri- siert. Nach dem Stabilisieren und Auswaschen wurde das blitzmercerisierte Baumwollgewebe substantiv gefärbt. Die Farbtiefe der völlig gleichmäßig ge- färbten Gewebeproben entsprach der Farbtiefe eines Baumwollköpers, der 60 Sekunden einem Heißmerceri- sationsverfahren ohne Plasmabehandlung unterworfen worden war.

Plasmabehandlung : Leistung : 200 W Einzelmuster Druck : 80 Pa 8 cm E-Abstand Gasfluss : 160 sccm Sauerstoff Probengröße 30 x 30 cm Behandlungszeit : 30 Sek.

Mercerisation : 300 g/1 NaOH, Spülen 10 Min. bei 70°C, 1 Sek. Tauchzeit dann 10 Min. kalt im Ü- 60°C im Haake-Temperierbad berlauf auf Nadelrahmen Färbung : SUBSTANTIV-Färbung : Färbeaggregat : Trommel 0, 75 Solophenylgrün BL 155% (Jet), 7,5 g/1 Na2S04 definierter Spülprozess, Flottenverhältnis (FV) 1 : 73 Farbmetrische Auswertung 98°C, 60 Min.

Beispiel 2 Ein entschlichtetes Baumwoll-Renforce mit einem Wa- rengewicht von 126 g/m2 wurde im Sauerstoff-HF- Plasma bei einem Druck von 80 Pa über einen Zeit- raum von 30 Sekunden kontinuierlich behandelt. Das plasmabehandelte Baumwollgewebe wurde auf einen Na- delrahmen aufgenadelt und dann in einer Laboranlage bei 60°C 1 Sekunde mit 300 g/1 NaOH trocken-in-nass mercerisiert. Nach Stabilisieren und Auswaschen wurde das blitzmercerisierte Baumwollgewebe reaktiv gefärbt. Die Farbtiefe der völlig gleichmäßig ge- färbten Gewebeproben entsprach der Farbtiefe einer Gewebeprobe des gleichen Baumwollgewebes, das über einen Zeitraum von 60 Sekunden einer Heißmercerisa- tion ohne Plasmabehandlung unterworfen worden war.

*Plasmabehandlung : _ Leistung : 200 W Kontinuebehandlung Druck : 80 Pa 8 cm E-Abstand Gasfluss : 160 sccm Sauerstoff Behandlungszeit : 30 Sek.

*Mercerisation : 300 g/1 NaOH, Spülen 10 Min. bei 70°C, 1 Sek. Tauchzeit, dann 10 Min. kalt im Über- 60°C im Haake-Temperierbad lauf auf Nadelrahmen Färbung : REAKTIV-Färbung : Färbeaggregat : Trommel 0, 6% Procion Red MX-5B (Jet), 35 g/1 Na2S04 definierter Spülprozess, 2 g/1 Soda Farbmetrische Auswertung Flottenverhältnis 1 : 70 30°C, 45. Min.

Beispiel 3 Ein entschlichteter und alkalisch abgekochter Baum- woll-Köper mit einem Warengewicht von 480 g/m2 wur- de im Sauerstoff HF-Plasma bei einem Druck von 80 Pa über einen Zeitraum von 120 Sekunden diskontinu- ierlich behandelt. Das plasmabehandelte Baumwollge- webe wurde auf einen Nadelrahmen aufgenadelt und in einer Laboranlage bei 60°C über einen Zeitraum von 3 Sekunden mit 300 g/1 NaOH trocken-in-nass merce- risiert. Nach dem Stabilisieren und Auswaschen wur- de das blitzmercerisierte Baumwollgewebe substantiv gefärbt. Die Farbtiefe der völlig gleichmäßig ge- färbten Gewebeproben entsprach der Farbtiefe einer Gewebeprobe des gleichen Baumwollköpers, die einer 60 sekündigen Heißmercerisation ohne Plasmabehand- lung unterworfen worden war.

*Plasmabehandlung : Leistung : 200 W Einzelmuster Druck : 80 Pa 8 cm E-Abstand Gasfluss : 160 sccm Sauer-Probengröße 30 x 30 cm stoff Behandlungszeit : 120 Sek.

Mercerisation : 1 300 g/1 NaOH, Spülen 10 Min. bei 70°C, 3 Sek. Tauchzeit dann 10 Min. kalt im Über- 60°C im Haake-Temperierbad lauf auf Nadelrahmen Färbung : SUBSTANTIV-Färbung : Färbeaggregat : Trommel 0, 75 % Solophenylgrün (Jet), BL 155 % definierter Spülprozess, 7,5 g/1 Na2S04 Farbmetrische Auswertung Flottenverhältnis (FV) 1 : 73 98°C, 60 Min.

Beispiel 4 Ein technisch entschlichtetes Baumwoll-Gewebe (Po- peline, Warengewicht 119 g/m2) wurde auf der Labor-

Plasmaanlage im Sauerstoff-HF-Plasma bei einem Druck von 80 Pa über einen Zeitraum von 40 Sekunden kontinuierlich behandelt (Batch-Verfahren). Das plasmabehandelte Baumwollgewebe wurde danach auf einer Labor-Kontinue-Mercerisiermaschine (Siebband- Technologie) bei 60°C 1 Sekunde mit 300 g/1 NaOH trocken-in-nass mercerisiert. Nach Stabilisieren und Auswaschen wurde das blitzmercerisierte Baum- wollgewebe mit einem Substantiv-Farbstoff gefärbt.

Die Farbtiefe der völlig gleichmäßig gefärbten Ge- webeproben entsprach der Farbtiefe einer Baumwoll- popeline, die über einen Zeitraum von 60 Sekunden auf herkömmliche Weise ohne Plasmabehandlung heiß- mercerisiert worden war. Der Warengriff entsprach dem des nicht-mercerisierten Ausgangsmaterials.

Plasmabehandlung : Leistung : 200 W Kontinuierlich (Batch- Druck : 80 Pa Verfahren) Gasfluss : 160 sccm Sauer-8 cm Elektroden-Abstand stoff Probengröße 500 x 30 cm Behandlungszeit : 40 Sek.

*Mercerisation : 300 g/1 NaOH, Stabilisieren bei 70°C, 1 Sek. Laugenkontaktzeit Waschen 2 x bei 70°C, Laugentemperatur 60°C Labor-Siebband- Labor-Siebband-Mercerisiermaschine Mercerisiermaschine Färbung : SUBSTANTIV-Färbung : Färbeaggregat : Trommel 0, 75 % Solophenylgrün (Jet), BL 155 % definierter Spülprozess, 7,5 g/1 Na2S04 Farbmetrische Auswertung Flottenverhältnis (FV) 1 : 73 98°C, 60 Min.