DE10019816A1 - Process for coating a yarn and textile fabric produced thereby - Google Patents

Process for coating a yarn and textile fabric produced thereby

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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.

Description

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.The invention relates to a method for coating a yarn, in which this one Gaseous phase is exposed, from which monomers on the surface of the yarn attach and polymerize.

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, im dicken Schichten das Materialverhalten beim Recycling kaum beeinflussen.Such coating processes are, for example, for yarns in the form of monofilament elements generally known. Form the monomers attached from the gas phase a polymerized thin layer on the surface of a monofilament treated in this way, a very intimate and therefore durable connection with the material of the monofilament comes in. The thin-film deposition is often carried out by means of a so-called plasma poly merization carried out, which is a vacuum coating process. This process is due to the low process temperature for coating art fabrics particularly well suited. The deposited polymer layers can be separated by a Change targeted process control in wide areas and to meet different requirements to adjust. In this way, surfaces and their properties can be constructed can hardly be realized with other methods. Another advantage of plasma polymerization is to see that the entire process takes place in a closed vacuum chamber and therefore only very small amounts of mostly non-toxic process gases are used and this results in a relatively high degree of environmental compatibility, which is also reflected in good recycling lingen properties exists because the material behavior in the thick layers Barely affect recycling.

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 behandeltenIn plasma polymerization, a gas (plasma) is generated, which by external excitation Using electromagnetic radiation contains free electrons, ions and neutral particles. If this gas is under greatly reduced pressure, only the charged particles, d. H. essentially the very light electrons to absorb energy. By contribution Special monomers in such a low pressure plasma are due to the molecules of the collision with the electron transfer energy. Although the plasma itself has almost room temperature, the energy of the monomers corresponds to an extremely high one Temperature so that they are able to form chemical bonds on the surface of the breaking up coating material and starting reactions that normally  can only run off at high temperatures. This way you can get the ones you want High temperature effects can be achieved without causing thermal stress on the Coating good is coming. Since essentially only after plasma polymerization the properties of the newly deposited polymers can still show effects specifically influence the surface properties of monofilaments treated in this way. Depending on The type of monomers used and the process parameters selected can be, for example create a hydrophobic or hydrophilic monofilament surface. So it can be create dirt repellent properties or the attraction between one Control the surface and a substrate in contact with it in a targeted manner. Another The effect created by the plasma coating consists, for example, in the improvement the color fastness of the treated

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.So far, the plasma coating of yarns is only known for monofilaments with which textile fabrics can be manufactured for a wide variety of applications. Nevertheless, other types are also for certain purposes of textile fabrics of yarns desirable or indispensable, so that the object of the invention therein exists to propose a method by which yarns other than those in Monofila Let the shape of the ment influence its surface properties.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Garn ein Flockgarn oder Chenillegarn ist.Starting from a method of the type described above, this task solved according to the invention in that the yarn is a flock or chenille yarn.

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.Surprisingly, it has been found that these yarns, which consist of at least one longitudinal soul thread and a variety of perpendicular to it aligned short fibers consist of, successfully and effectively with a coating let out a gas fiber. This realization is by no means a given, there with flock yarn due to the adhesive connection between the orthogonal short fibers (flock) and the soul fear negative effects on the integrity of the yarn were. However, such impairments occur in the method according to the invention not on, so that the yarn produced with the aid of this method  special physical-geometric properties in the form of a surface with a micro structure as well as special surface properties, which are characterized by the poly mer thin film are generated.

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.The method according to the invention thus allows the production of a yarn, for example mimics the self-cleaning properties of the leaves of the lotus plant, the so-called called "lotus effect" consists in the fact that a surface is microstructured Has shape and therefore does not offer sufficiently large attachment points for dirt particles. This part of the lotus effect is in the yarn according to the inventive method realized by the orthogonal short fibers that give the yarn a "brush structure" lend, - especially in the interwoven state of such a yarn - the possible Contact surface for dirt particles only from the front of the short fibers (bristles) is formed so that the contact area is very small.

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.The second part of the lotus effect is based on the activation of the surface energy of the microstructured surface, which in the method according to the invention by Coating from the gas phase is made possible. This increased surface energy, the affects the entire surface of the yarn due to the coating according to the invention, causes a significant increase in the repellent effect on dirt, for example particle. Dirt particles can at most on the small contact surfaces of the front Short fibers adhere and are, for example, water droplets, due to the repellent properties of the yarn cannot penetrate to the soul thread, literally rolled over, carried along and thus removed from the surface.

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. Yarns which are produced by the process according to the invention are therefore distinguished by extremely advantageous dirt-repellent properties, as they are due to the missing microstructured surface components in plasma-coated monofilaments according to the state of the art, do not allow it to be removed.  

Um den erfindungsgemäßen Beschichtungsvorgang auch bei Trägergarnen aus temperatur­ empfindlichen Werkstoffen durchführen zu können, wird vorgeschlagen, daß die Gasphase ein Vakuum-Plasma ist.To the coating process according to the invention also in the case of carrier yarns from temperature To be able to carry out sensitive materials, it is proposed that the gas phase is a vacuum plasma.

Zur Erzielung einer besonders schmutzabweisenden Eigenschaft wird vorgeschlagen, daß als Monomere die Stoffe Fluorkarbone verwendet werden.To achieve a particularly dirt-repellent property, it is proposed that as Monomers that use fluorocarbons.

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.The invention further includes a flock or chenille yarn or the like with radially oriented short fibers, which is characterized in that its surface with a polymerized thin layer applied from a gas phase from a Is provided monomer.

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.The particularly dirt-repellent properties of such a yarn are thereby achieved that both components of the "lotus effect" occurring in nature after are formed, both the microstructured surface by the radial ver running short fibers as well as the surface activation achieved by the thin layer.

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 Trägergarns verlaufenden Kurzfasern gebildet werden, vor seiner Verbindung mit dem Trägergarn mit einer aus einer Gasphase heraus aufgebrachten polymerisierten Dünnschicht versehen ist.Alternatively, the invention proposes a flock or chenille yarn, which is characterized thereby is that the surface of a yarn from which the approximately radial to the longitudinal axis of the carrier yarn extending short fibers are formed before its connection to the Carrier yarn with a polymerized thin layer applied from a gas phase is provided.

Hierbei kann entweder vor der Verbindung von Trägergarn und Kurzfasern eine separate Plasmabeschichtung des Trägergarns 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 Trägergarns aufgrund der abstoßenden Wirkung der radialen Kurzfasern ohnehin kaum erreichen können. A separate one can be used either before connecting the carrier yarn and the short fibers Plasma coating of the carrier yarn can be carried out, or else it will be on this Step is omitted, which increases the dirt-repellent properties of the obtained Flock yarn or chenille yarn hardly change depending on the application, because the dirt particles the area of the carrier yarn due to the repulsive effect of the radial short fibers can hardly reach anyway.  

Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Gasphase um ein Vakuumplasma, in das wiederum vorzugsweise Monomere in Form von Fluorkarbonen eingebracht werden.The gas phase is advantageously a vacuum plasma, in turn preferably monomers in the form of fluorocarbons are introduced.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein textiles Flächengebilde, das einen wesentlichen Anteil eines Flockgarns oder Chenillegarns, wie es zuvor beschrieben wurde, enthält.The invention also relates to a textile fabric which is essential Portion of a flock or chenille yarn as previously described.

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.There is a particularly advantageous application of such a textile fabric in that it is used as a paper machine clothing, for example as a dryer fabric machine that is used. Here are the excellent dirt-repellent properties such a fabric, for example in the form of a fabric, especially he wishes, since the pollution problem, especially with the steadily increasing Waste paper content in paper production is becoming increasingly important.

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 Dünnschicht ablagert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment of the method according to the invention:
A commercial flock yarn, which consists of a polyester core thread and polyester short fibers (flock) applied to it in an electrostatic process, is fed into a continuous process to a vacuum plasma polymerisation system, in whose vacuum chamber a pressure of approx. 1-100 Pa and a temperature of approx . 20 ° C prevails. The plasma is e.g. B. by microwave radiation from a magnetron at a frequency z. B. of 2.45 GHz. Alternatively, plasma generation by means of a direct voltage source (direct current discharge) or an alternating voltage source (e.g. 50 Hz or 13.56 MHz) is also possible. The plasma is a fluorocarbon z. B. C 4 F g or CF 4 as a monomer which is deposited both on the surfaces of the short fibers and the core fiber in the form of a polymerized thin layer.

Claims (10)

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.1. A method for coating a yarn, in which it is exposed to a gas phase, from which monomers attach to the surface of the yarn and thereby polymerize, characterized in that the yarn is a flock or chenille yarn. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasphase ein Vakuum- Plasma ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the gas phase is a vacuum Is plasma. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Monomere Fluorkarbone verwendet werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as monomers Fluorocarbons are used. 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.4. Flock yarn or chenille yarn or a similar yarn with radially aligned Short fibers, characterized in that its surface with a gas phase out applied polymerized thin film is provided from a monomer. 5. Garn, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eines Garns, aus dem ungefähr radial zu der Längsachse eines Trägergarns verlaufende Kurzfasern gebildet werden, vor seiner Verbindung mit dem Trägergarn mit einer aus einer Gasphase heraus aufgebrachten polymerisierten Dünnschicht versehen ist.5. Yarn, characterized in that the surface of a yarn from which approximately radial short fibers extending to the longitudinal axis of a carrier yarn are formed its connection to the carrier yarn with one from a gas phase applied polymerized thin layer is provided. 6. Garn nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasphase ein Vakuumplasma ist.6. Yarn according to claim 4 or 5, characterized in that the gas phase Is vacuum plasma. 7. Garn nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Monomere Fluorkarbone sind.7. Yarn according to one of claims 4 to 6, characterized in that the monomers Are fluorocarbons. 8. Textiles Flächengebilde, dadurch gekennzeichnet, daß es einen wesentlichen Anteil eines Garns nach einem der Ansprüche 4 bis 7 enthält. 8. Textile fabric, characterized in that it has a substantial proportion of a yarn according to any one of claims 4 to 7.   9. Papiermaschinenbespannung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem textilen Flächengebilde nach Anspruch 8 besteht.9. paper machine clothing, characterized in that it consists of a textile Flat structure according to claim 8. 10. Trockensieb, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem textilen Flächengebilde nach Anspruch 8 besteht.10. Dryer, characterized in that it is made of a textile fabric Claim 8 exists.
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