DE3540411C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 18.
Es ist eine Reihe von Verfahren bekannt, durch die man die
Oberfläche von Fasern, Filamenten und/oder Garnen einerseits
und von Flächengebilden bzw. Haufwerken andererseits
modifizieren kann.
So kann bei Fasern, Filamenten bzw. Garnen aus synthetischen
Polymeren eine derartige Veränderung dadurch erzielt
werden, daß beim Primärspinnen unterschiedlich ausgebildete
Spinndüsen verwendet werden und somit die Fasern bzw. Filamente
beispielsweise einen entsprechenden runden, dreieckigen
oder vieleckigen Querschnitt aufweisen. Auch ist es
möglich, diesen synthetischen Polymeren vor dem Primärspinnen
nicht mischbare, lösliche Substanzen zuzusetzen und diese
nach dem Spinnprozeß aus der Faser bzw. dem Filament herauszulösen.
Auch kann die Oberfläche von Naturfasern, beispielsweise
durch Mercerisation von Baumwollgarnen oder durch
Chlorieren von Wollgarnen, verändert werden. Hierbei wird
das entsprechende Garn in einer wäßrigen, alkali- bzw.
chlorhaltigen Flotte behandelt, wobei die erwünschte Oberflächenveränderung
abhängig von der jeweils angewendeten
Alkali- bzw. Chlormenge nur innerhalb eines gewissen, relativ
kleinen Bereiches veränderbar ist. Darüber hinaus
besteht bei derartigen Mercerisier- bzw. Chlorierverfahren
immer die Gefahr der Garnschädigung, die sich beispielsweise
in einer unterschiedlichen Anfärbbarkeit bzw.
Bedruckbarkeit oder in Festigkeitsverlusten ausdrückt.
Bei Flächengebilden ist zwischen den mechanischen und
chemischen Verfahren zur Veränderung der Oberfläche zu
unterscheiden. So basieren die mechanischen Verfahren darauf,
daß die Oberfläche der Flächengebilde mittels eines in
einem Kalander angeordneten strukturierten Walzenpaares
entsprechend dessen Strukturierung geprägt wird. Hierbei
ist der Grad der Prägung von der jeweiligen Ware,
der Prägetemperatur und dem -druck abhängig. Derartige,
durch mechanische Verformungen herbeigeführte Oberflächenveränderungen
weisen den Nachteil auf, daß sie vielfach
nicht permanent und somit bereits nach einem kurzzeitigen
Gebrauch bzw. einer wiederholten Pflegebehandlung des
Flächengebildes nicht mehr vorhanden sind. Darüber hinaus
besteht während des Prägevorganges immer die Gefahr, daß
sich Verschmutzungen bzw. Garnreste auf dem Walzenpaar
ablagern, was zu einem fehlerhaften, nicht zu verbessernden
Warenausfall führt. Bei dem chemischen Verfahren
zur Oberflächenveränderung sind insbesondere die
Hydrolyseverfahren für Flächengebilde aus Triacetat- und
Polyesterfasern zu nennen. Hierbei wird das Flächengebilde
üblicherweise vor dem Färben in einer alkalihaltigen
Flotte bei einer bestimmten Temperatur für eine gewisse
Zeit behandelt, wodurch abhängig von der Alkalikonzentration,
Behandlungstemperatur und -zeit entweder
nur eine geringe Oberflächenverseifung oder ein weitergehender
Abbau der Faser und somit eine Titerverringerung
herbeigeführt wird. Derartige Hydrolyseverfahren weisen
den Nachteil auf, daß sie mehrere Verfahrensschritte erfordern
und somit in ihrer Durchführung kostspielig
und sehr aufwendig sind und ferner hierbei immer die Gefahr
der vollständigen Hydrolyse der Faser besteht, was
dazu führt, daß das Flächengebilde irreversibel geschädigt
wird und somit nicht mehr die erforderliche
Festigkeit aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der angegebenen Art und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, mit dem bzw.
mit der in besonders einfacher Weise eine besonders gut
steuerbare Oberflächenmodifikation der Fasern, Filamente
und/oder Garne erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1
und durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruchs 18 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken,
nicht, wie beim vorstehend aufgeführten Stand der
Technik, die Oberfläche der Fasern, Filamente, Garne
und/oder der diese aufweisenden Flächengebilde und/oder
Haufwerke durch eine mechanische Verformung oder
chemische Reaktion, sondern statt dessen durch ein
punktuelles, linienförmiges oder flächiges An- bzw. Aufschmelzen
und/oder Abtragen zu verändern, wobei die hierfür notwendige
Energie von einem Laser erzeugt wird. Durch Abstimmung
der Wellenlänge/Energie des Laserstrahles und der Größe
bzw. Form der hiervon bestrahlten Fläche auf das jeweils
zu behandelnde Substrat ist es möglich, sowohl die Oberfläche
der Fasern, Filamente und/oder Garne unterschiedlich
zu strukturieren, was gleichzeitig eine entsprechende
Oberflächenvergrößerung bewirkt, als auch die
Oberfläche über den Querschnitt gesehen teilweise abzutragen
und somit eine Titerverringerung zu erreichen.
Ein derartiges Verfahren weist im Vergleich zu dem eingangs
aufgeführten Stand der Technik eine Reihe von Vorteilen
auf. So ist es beispielsweise möglich, das erfindungsgemäße
Verfahren in besonders einfacher Weise
sowohl bei Fasern, Filamenten oder Garnen einerseits
als auch bei Flächengebilden oder auch Haufwerken andererseits
anzuwenden, da die vorstehend beschriebene Oberflächenstrukturierung
bzw. Titerverringerung berührungslos
abläuft. Von daher kann die für ein solches Verfahren
verwendete Vorrichtung auf spezielle, auf die geometrische
Form des jeweils zu behandelnden Substrates abgestimmte
Einrichtungen, wie beispielsweise entsprechend ausgebildete
Walzenpaare bei dem bekannten Kalander, verzichten.
Darüber hinaus sind die durch das erfindungsgemäße
Verfahren hergestellten Oberflächen sehr fein strukturiert,
wobei diese Strukturierung beim späteren Gebrauch
und insbesondere auch gegenüber extremen Pflegebehandlungen
permanent ist, da sie nicht, wie beim vorstehend aufgeführten
Stand der Technik, auf einer mechanischen Verformung
der Oberfläche, sondern auf einem An- bzw. Aufschmelzen
bzw. Abtragen derselben beruht. Auch ist im Vergleich zu
dem bekannten Verfahren das erfindungsgemäße Verfahren
wesentlich umweltfreundlicher, da hierbei für die Oberflächenmodifikation
keine Chemikalien, wie beispielsweise
Chlor oder Laugen, erforderlich sind. Darüber hinaus sind
keine auf entsprechende Temperaturen erhitzte Behandlungs-
bzw. Spülbäder notwendig, was somit zu Energie- und
Wassereinsparungen führt. Auch gelangen bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren die bei der Titerverringerung
anfallenden Abbauprodukte der Fasern, Filamente und/oder
Garne nicht ins Abwasser, da diese bedingt durch die
von dem Laser zugeführte Energie abdampfen und aus der
Abluft mit einem relativ geringen Aufwand, beispielsweise
durch entsprechend ausgebildete Filter oder Kondensatoren,
abgeschieden werden können.
Ergänzend zu dem eingangs aufgeführten Stand der Technik
wird noch auf zwei Verfahren verwiesen, bei denen Filamente
mit einem Laser bestrahlt werden. So beschreibt
die vorangemeldete und nachveröffentlichte EP 01 73 925
ein Verfahren zur Herstellung von Kunsthaaren, bei dem
ein Polyester- oder Polyamidmonofilament mit einem Laserstrahl
behandelt wird, um so das Monofilament unter Ausbildung
unterschiedlicher Schmelzperlen aufzurauhen. Da
bei einem derartigen Verfahren auf der Oberfläche Schmelzperlen
ausgebildet werden sollen, ist es erforderlich,
größere Flächen des Monofilaments aufzuschmelzen. Demgegenüber
wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die
Laserbestrahlung derart durchgeführt, daß auf der Oberfläche
des bestrahlten Substrates im Mikromaßstab punktuelle,
linienförmige oder flächige Kraterstrukturen
entstehen.
Bei dem in Textiltechnik 31 (1981) auf Seite 545 ff. beschriebenen
Verfahren werden Polyester-Multifilamente
mit einem CO₂-Laser derart bestrahlt, daß die Multifilamente
im Vergleich zu bei Texturierverfahren üblichen
Kontakt- oder Konvektionsheizungen wesentlich schneller
aufgeheizt werden, ohne daß diese schmelzen. Hierbei
werden in dem Bestrahlungsgut Temperaturprofile erreicht,
die zwischen den Grenzwerten einer oberflächigen Erwärmung
und einer gleichmäßigen Durchwärmung über den gesamten
Querschnitt liegen. Dies wiederum führt zu einem
unterschiedlichen Schrumpfverhalten und damit zu einer
unterschiedlichen Kräuselung der so behandelten Multifilamente.
Ein An- oder Aufschmelzen bzw. Abtragen der
Oberfläche der bestrahlten Multifilamente unter Ausbildung
einer punkuellen, linienförmigen oder flächigen
Kraterstruktur tritt bei dem bekannten Verfahren im Gegensatz
zum erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf, da
hierdurch die Multifilamente miteinander verklebt werden
würden, was sich nachteilig auf das erwünschte unterschiedliche
Schrumpfverhalten und die Entwicklung
der Kräuselung auswirken würde.
Was bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Auswahl des
Lasers anbetrifft, so ist hierzu allgemein anzumerken,
daß sich diese nach dem zu behandelnden Fasersubstrat
und der jeweiligen Energie bzw. Leistung und Wellenlänge
der von dem Laser erzeugten Strahlen richtet. Grundsätzlich
können alle Laser verwendet werden, die in der
Lage sind, Strahlen mit einer entsprechenden Leistung
zu erzeugen, die groß genug ist, um das vorstehend beschriebene
Aufschmelzen bzw. Abtragen der Oberfläche
zu bewerkstelligen. Vorzugsweise werden Gaslaser verwendet,
deren Strahlung eine Wellenlänge zwischen etwa
5-500 nm aufweisen, wobei die Oberfläche sowohl mit
einem Strahlungsimpuls als auch mit einem Dauerstrahl
behandelt werden kann. Besonders geeignet erweisen sich
hierbei die Excimer-Laser, die beispielsweise als Lasermedium
F₂, ArF, KrCl, KrF, XeCl, N₂ und XeF verwenden
und die Strahlen bei einer Wellenlänge von 157 nm, 193
nm, 222 nm, 248 nm, 308 nm, 337 nm und 351 nm erzeugen.
Bezüglich der Leistung eines gepulsten Strahles ist festzuhalten,
daß diese bei einer Pulsdauer zwischen etwa
10-3 und 10-8 Sekunden zwischen etwa 5 und etwa 500 mJ
liegt.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Oberfläche
der Fasern, Filamente und/oder Garne mit einer Vielzahl
von Laserstrahlimpulsen bei einer Wiederholungsrate
zwischen etwa 200 und etwa 250 Hz zu behandeln.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht vor, daß während der Bestrahlung die Fasern,
Filamente, Garne und/oder Flächengebilde bzw.
Haufwerke von einer Schutzgasatmosphäre, beispielsweise
Stickstoff oder Kohlendioxid, umströmt werden. Eine derartige
Verfahrensweise bietet sich insbesondere für
solche Substrate an, die aufgrund ihres chemischen Aufbaues
bei erhöhten Temperaturen leicht oxidierbar sind,
wie dies beispielsweise auf Polyamide oder Polypropylene
zutrifft.
Bezüglich der von dem Laser erzeugten Strahlen ist ferner
festzuhalten, daß diese mittels einer entsprechenden
in dem Strahlengang angeordneten Einrichtung aufgeweitet
werden können, um so einen größeren Bereich der Oberfläche
zu bestrahlen. Vorzugsweise werden die Strahlen
jedoch fokussiert, um hierdurch einen entsprechend verkleinerten
Oberflächenbereich mit einer erhöhten Strahlungsleistung
bzw. -energie zu beaufschlagen. Durch Variation
des Abstandes zwischen der Aufweitungs- bzw. Fokussiereinrichtung
und der bestrahlten Oberfläche kann bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren in besonders einfacher Weise
der Grad der Oberflächenveränderung gesteuert werden.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausrüstung von
Fasern, Filamenten und/oder Garnen eingesetzt, so
empfiehlt es sich, abhängig von dem jeweiligen Verwendungszeck,
entweder die Oberfläche der Fasern bzw. Filamente
oder die Oberfläche des Garnes von allen Seiten zu bestrahlen.
Soll die erfindungsgemäße Strahlenbehandlung
bei synthetischen Fasern bzw. Filamenten erfolgen, so
bietet es sich an, diese unmittelbar im Anschluß an das
Primärspinnen durchzuführen, da zu diesem Zeitpunkt die
Oberfläche der Einzelfasern bzw. Einzelfilamente über
ihren Umfang gesehen noch von allen Seiten frei zugänglich
ist. Eine derartige Bestrahlung ist vorzugsweise
immer in solchen Fällen vorzunehmen, wenn die Oberfläche
der einzelnen Fasern bzw. des einzelnen Filamentes
einen nennenswerten Einfluß auf die Eigenschaften
der hieraus hergestellten Fertigprodukte hat. Werden
beispielsweise solche Fasern bzw. Filamente zur Herstellung
von Filtern verwendet, so weisen diese im Vergleich
zu den bekannten Filtern wegen der Oberflächenvergrößerung
wesentlich bessere Filtereigenschaften auf.
Aus dem gleichen Grund besitzen die für Dialyseverfahren
eingesetzten Hohlfasern, die entsprechend als Einzelfasern
bestrahlt worden sind, im Vergleich zu nicht bestrahlten
Fasern wesentlich höhere Austauschkoeffizienten.
Auch vergrößert die Oberflächenvergrößerung die
Faser-Faser bzw. Filament-Filament-Haftung untereinander,
was dazu führt, daß die hieraus hergestellten Garne
oder Vliese eine wesentlich höhere Festigkeit und einen
besseren Garn- bzw. Vliesezusammenhalt besitzen.
Eine Bestrahlung des Garnes ist insbesondere dann vorzunehmen,
wenn dessen Oberfläche entscheidend die Eigenschaften
des hieraus hergestellten Fertigproduktes beeinflußt.
Dies trifft beispielsweise auf beflockte oder
mit Pigmentfarbstoffen bedruckte bzw. gefärbte Garne zu,
da hierbei wegen der durch die Bestrahlung erzielten
Oberflächenvergrößerung bzw. Profilierung eine wesentlich
verbesserte Haftung des Beflockungsmaterials oder
des Pigmentfarbstoffes an dem Garn resultiert. Auch
für sehr dicht eingestellte Flächengebilde oder Haufwerke
kann es empfehlenswert sein, nicht diese, sondern statt dessen
die hierin verarbeiteten Garne zu bestrahlen, da
die hohe Materialdichte eine allseitige Zugänglichkeit
der Oberfläche der in diesen Flächengebilden bzw. Haufwerken
verarbeiteten Garne erschwert.
Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, das erfindungsgemäße
Verfahren bei Flächengebilden bzw. Haufwerken
anzuwenden. Eine derartige Behandlung bietet
sich allgemein gesprochen in solchen Fällen an, wo die
Eigenschaften des Flächengebildes bzw. Haufwerkes entscheidend
von den für eine Bestrahlung zugänglichen Oberflächen
der in das Flächengebilde bzw. Haufwerk eingearbeiteten
Fasern, Filamente und/oder Garne abhängen.
So lassen sich beispielsweise durch Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens bei Flächengebilden die Schiebefestigkeit,
deren Haftung zu Beschichtungen und pigmenthaltigen
Systemen sowie deren Wasseraufnahmevermögen und damit
die physiologischen Eigenschaften erheblich verbessern,
was auf eine entsprechende Oberflächenvergrößerung zurückgeführt
wird. Auch ist es möglich, durch Bestrahlen von
bestimmten, begrenzten Bereichen des Flächengebildes
Musterungseffekte zu erzielen, deren Ursache in einer
unterschiedlichen Lichtreflektion bzw. Mattierung
zwischen den bestrahlten und nicht bestrahlten Bereichen
zu sehen sind. Ferner ist es möglich, durch Anwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens aufgrund der hierdurch verursachten
Titerverringerung den Griff bzw. den Fall des
Flächengebildes derart zu verändern, daß entsprechend
locker und seidig fallende Flächengebilde hergestellt
werden können.
Was das Material der Fasern, Filamente und/oder Garne anbetrifft,
so ist hierzu allgemein anzumerken, daß grundsätzlich
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jedes
Material behandelt werden kann, dessen Oberfläche entsprechend
aufschmelzbar bzw. abtragbar ist. Vorzugsweise
werden Synthesefasern bzw. -filamente und/oder -garne,
wie beispielsweise Polyester-, Polyamid-, Polyacrylnitril-,
Polypropylen-, PFTE-, Polyurethan-, Polycarbonat-,
Acetat-, Triacetat- und Aramid- sowie Kohlenstoffasern,
ausgerüstet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Fördereinrichtung
für eine endlose Bahn von Fasern, Filamenten,
Garnen, Flächengebilden oder Haufwerken und zwei auf
die endlose Bahn gerichtete, die Strahlung erzeugende
Laser, die gegenüberliegend angeordnet sind. Hierbei transportiert die Fördereinrichtung die
endlose Bahn kontinuierlich mit einer bestimmten Geschwindigkeit.
Durch Abstimmung der Transportgeschwindigkeit, der
von den Lasern bestrahlten Bereiche und der Leistung bzw.
Energie der erzeugten Strahlen auf das jeweils zu behandelnde
Substrat ist es möglich, die hierdurch erreichte
Oberflächenveränderung zu steuern.
So sieht eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vor, daß zwischen den Lasern und der endlosen
Bahn in dem Strahlengang entweder Aufweitungseinrichtungen
oder Fokussiereinrichtungen angeordnet sind,
wodurch die Fläche des bestrahlten Bereiches zu vergrößern
bzw. zu verkleinern ist.
Eine besonders zur Ausrüstung von Fasern, Filamenten oder
Garnen geeignete Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung besitzt
Reflektionseinrichtungen, die die von den Lasern erzeugte
Strahlung derart reflektieren, daß hierdurch die
gesamte Oberfläche der Fasern, Filamente oder Garne über
ihren Umfang gesehen gleichmäßig bestrahlt wird. Vorzugsweise
handelt es sich bei dieser Reflektionseinrichtung
um einen dielektrischen Spiegel.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles
der Vorrichtung in Verbindung mit der
Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt die einzige
Figur der Zeichnung eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Bestrahlung
von Garnen.
Die in der Figur gezeigte Ausführungsform einer insgesamt
mit 20 bezeichneten Vorrichtung dient zur Ausrüstung einer
endlosen Bahn eines Garnes 9, die bei der in der Figur
gezeigten Ausführungsform aus einer Garnschar von fünf,
nur beispielhaft abgebildeten Einzelgarnen besteht. Hierbei
richtet sich die Zahl der Einzelgarne nach der
Fläche, die der Laser bestrahlen kann. Die Schar der Garne
wird mittels einer Fördereinrichtung in Pfeilrichtung 13
mit einer bestimmten, auf die gewünschte Oberflächenveränderung
und die Leistung der Strahlung angepaßten Geschwindigkeit
transportiert, wobei die Fördereinrichtung
eine nicht dargestellte Abzugsvorrichtung sowie zwei
Walzen 4 a und 4 b umfaßt. Oberhalb und unterhalb der
Garnbahn 9 ist jeweils ein Laser 7 bzw. 8 angeordnet, deren
Strahlen mittels nicht gezeigter Aufweitungseinrichtungen
derart auf die Bahn gerichtet sind, daß der
obere Laser 7 einen oberen Garnabschnitt 11 und der untere
Laser 8 einen unteren, gestrichelt gezeichneten
Garnabschnitt 12 bestrahlt. Eine derartige Anordnung
stellt sicher, daß über den Garnumfang gesehen eine
gleichmäßige Bestrahlung der Oberfläche und somit auch
eine gleichmäßige Oberflächenveränderung gewährleistet
ist. Um ein Durchhängen der Garne und somit ein Verändern
ihres Abstandes zu dem oberen Laser 7 bzw. dem unteren
Laser 8 zu verhindern, ist der Abstand zwischen den beiden
Walzen 4 a und 4 b
gering, da die Garnbestrahlungsvorrichtung
wegen der vorstehend beschriebenen
Anordnung der Laser die Verwendung eines die Bahn
stützenden Transportbandes verbietet.
Zur besseren Verdeutlichung der durch das erfindungsgemäße
Verfahren erreichbaren Vorteile dienen die nachfolgenden
Beispiele.
Auf einer Laboranlage wurde ein Polyestergewebe mit einem
Quadratmetergewicht von 80 g und einer Kettdichte von
25 Fäden/cm und einer Schußdichte von 35 Fäden/cm mit
einer Laserstrahlung behandelt. Als Laser wurde ein
KrF-Excimer-Laser bei einer Wellenlänge von 248 nm verwendet,
wobei eine Fläche von 2 cm² sowohl mit einem Impuls
als auch mit zehn Impulsen bestrahlt wurde. Die Leistung
eines Strahlenimpulses betrug 400 mJ. Von den so bestrahlten
Proben wurde gravimetrisch die Wasseraufnahme nach einer
48stündigen Lagerung im Normklima bei 20°C und 65%
relativer Feuchtigkeit gemessen. Hierbei konnten folgende
Ergebnisse erzielt werden:
Unbehandelte Probe Wasseraufnahme 0,5%.
Behandelte Probe, ein Strahlenimpuls, Wasseraufnahme 4%.
Behandelte Probe, zehn Strahlenimpulse, Wasseraufnahme 7%.
Behandelte Probe, ein Strahlenimpuls, Wasseraufnahme 4%.
Behandelte Probe, zehn Strahlenimpulse, Wasseraufnahme 7%.
Ein Polyestergewebe mit einem Quadratmetergewicht von
100 g und einer Kettdichte von 40 Fäden/cm und einer Schußdichte
von 50 Fäden/cm wurde wie in Beispiel 1 beschrieben
bestrahlt, wobei für diesen Versuch ein ArF-Excimer-
Laser bei einer Wellenlänge von 193 nm verwendet wurde.
Die Leistung des Strahlenimpulses betrug 200 mJ. Hierbei
konnten folgende Wasseraufnahmewerte gemessen werden:
Nicht behandelte Probe, Wasseraufnahme 0,4%.
Behandelte Probe, ein Strahlenimpuls, Wasseraufnahme 2,3%.
Behandelte Probe, zehn Strahlenimpulse, Wasseraufnahme 4,9%.
Behandelte Probe, ein Strahlenimpuls, Wasseraufnahme 2,3%.
Behandelte Probe, zehn Strahlenimpulse, Wasseraufnahme 4,9%.
Zu den beiden vorstehenden Beispielen ist anzumerken, daß
in beiden Fällen die Probe jeweils nur von einer Seite mit
einem nicht fokussierten Strahlenimpuls behandelt wurde.
Von dem in Beispiel 1 aufgeführten Gewebe wurde jeweils ein
Abschnitt einer nicht behandelten, einer mit einem Strahlenimpuls
und einer mit zehn Strahlenimpulsen behandelten
Probe vollflächig mit einem Pigmentdruck versehen. Hierbei
wies die Druckpaste 280 g Binder (200 g Acramin VLC, 30 g
Acraconc O, 50 g Acrafix M, 20 g Farbstoff (Acramin Marineblau
FBC), 3 g Triäthanolamin und 697 g Wasser auf. Nach
Aufbringen der Druckpaste, Trocknen bei 120°C während einer
Minute und Kondensieren bei 170°C während drei Minuten
wurde auf einem Crockmeter die Haftfestigkeit des Druckes
auf dem Gewebe geprüft.
Wie der vorstehenden Tabelle zu entnehmen ist, ist die Haftung
des Pigmentdruckes bei der unbehandelten Probe wesentlich
schlechter als bei den bestrahlten Proben, wie dies durch die
entsprechenden Noten insbesondere nach 100 bzw. 250 Reibzyklen
zum Ausdruck kommt.
Wie das Beispiel 1 belegt, wird durch Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens die Wasseraufnahme, insbesondere
von Synthesefasern, erheblich verbessert, so daß die hieraus
hergestellte Kleidung hervorragende physiologische Eigenschaften
besitzt. Dies drückt sich einerseits durch eine
verbesserte Feuchtigkeits- bzw. Wasseraufnahme und andererseits
durch einen vergrößerten Wasseraustausch aus,
so daß eine derartige Kleidung sowohl die Vorteile der
natürlichen Fasern bezüglich des Tragekomforts als auch
die Vorteile der synthetischen Fasern bezüglich der einfachen
Pflege aufweisen. Darüber hinaus wird durch das erfindungsgemäße
Bestrahlen von Fasern, Filamenten, Garnen und/oder
von diesen aufweisenden Flächengebilden bzw. Haufwerken
aus Synthesefasern bzw. diese enthaltenden Garnen erreicht,
daß die als besonders unangenehm empfundene elektrostatische
Aufladung nicht oder nur in einem sehr untergeordneten
Maße auftritt, was auf die vorstehend beschriebene
erhöhte Wasseraufnahme zurückgeführt wird. Somit kann durch
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in besonders
einfacher Weise eine permanente antistatische Ausrüstung
von Fasern etc. erreicht werden, was nicht nur für Kleidungsstücke,
sondern auch beispielsweise für Teppichböden
oder Staubfilter äußerst interessant ist.
Auch kann durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
bei Faserverbundwerkstoffen die Haftung zwischen der die
Fasern einbettenden Matrix und den Fasern erheblich verbessert
werden, was dazu führt, daß derartige Faserverbundwerkstoffe
eine erheblich verbesserte Festigkeit und
eine geringere Abriebneigung und somit eine vergrößerte
Lebensdauer besitzen. Vorzugsweise werden hierbei die
Fasern unmittelbar nach dem Spinnen bestrahlt, da zu diesem
Zeitpunkt die Faser über ihren Umfang gesehen noch von
allen Seiten frei zugänglich ist und somit eine optimale
Oberflächenaufrauhung erzielt werden kann, was als Ursache
für die Verbesserung der Haftung zwischen der Matrix
und den Fasern angesehen wird. Ein solches Verfahren
ist allgemein gesprochen insbesondere bei solchen Fasern
anzuwenden, die eine glatte, nicht profilierte Oberfläche
besitzen, was beispielsweise auf PTFE- oder Aramid-Fasern
bzw. Fasermischungen damit zutrifft.
Claims (21)
1. Verfahren zur Ausrüstung von Fasern, Filamenten, Garnen
und/oder von diese aufweisenden Flächengebilden und/
oder Haufwerken, bei dem diese mit einem Laser bestrahlt
werden, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Substrate
in der Weise bestrahlt werden, daß hierdurch deren
Oberfläche punktuell, linienförmig oder flächig an-, aufgeschmolzen
und/oder abgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Laser einen Gaslaser verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Strahlung durch einen Excimer-Laser erzeugt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß man eine Strahlung mit einer Wellenlänge
von etwa 5-500 nm verwendet.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß man einen
KrF- oder ArF-Laser bei einer Wellenlänge der Strahlung
von 248 nm oder 193 nm verwendet.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß man die
Strahlung als einen Strahlungsimpuls aufbringt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß man eine Vielzahl von
Strahlungsimpulsen auf die zu behandelnde Oberfläche aufbringt,
deren Wiederholungsrate zwischen etwa 200 und
etwa 250 Hertz liegt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Impulsdauer zwischen
etwa 10-8 Sekunden und etwa 10-3 Sekunden auswählt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß man die
Strahlenbehandlung in einer Schutzgasatmosphäre durchführt.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß man die
Oberfläche der Fasern, Filamente und/oder Garne von allen
Seiten bestrahlt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch
gekennzeichnet, daß man bei Flächengebilden
und Haufwerken die Strahlungsbehandlung von der oberen
und unteren Seite vornimmt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine kontinuierlich in
Längsrichtung bewegte Bahn des Flächengebildes bzw.
Haufwerkes derart bestrahlt, daß man einen linienförmigen
Strahl quer zur Bewegungsrichtung der Warenbahn auf diese
richtet.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem auf das Flächengebilde
eine Beschichtung aufgebracht wird, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Strahlenbehandlung
vor dem Aufbringen der Beschichtung durchführt.
14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Flächengebilde
mit pigmenthaltigen Farbstoffen gefärbt und/oder bedruckt
wird, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Strahlenbehandlung vor dem Färben oder
Drucken durchführt.
15. Verfahren nach Anspruch 12 zur Ausrüstung von gewebten
Flächengebilden, dadurch gekennzeichnet,
daß man unmittelbar nach dem Weben
bestrahlt und hierdurch die Kett- und Schußgarne miteinander
verklebt.
16. Verfahren nach Anspruch 12 zur Ausrüstung von für
Filtrationszwecke verwendeten Haufwerken, dadurch
gekennzeichnet, daß man während der Herstellung
des Haufwerkes die Strahlenbehandlung durchführt.
17. Verfahren nach Anspruch 12 zur Ausrüstung von Vliesen,
dadurch gekennzeichnet, daß man
zur Verfestigung des Vlieses die darin enthaltenen
Fasern, Filamente und/oder Garne durch Bestrahlung
punktuell miteinander verklebt.
18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 17, die eine eine endlose
Bahn von Fasern, Filamenten, Garnen, Flächengebilden
oder Haufwerken mit einer bestimmten Geschwindigkeit
transportierende Fördereinrichtung und einen die Strahlung
erzeugenden und auf die Oberfläche richtenden ersten
Laser umfaßt, der mit Abstand zur Fördereinrichtung
angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie
relativ zur Bahn (9) einen zu dem ersten Laser (7) entgegengesetzt
angeordneten zweiten Laser (8) aufweist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Strahlengang zwischen den Lasern (7,
8) und der endlosen Bahn (9) Aufweitungseinrichtungen
für die Strahlung angeordnet sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19 zur Ausrüstung
von Fasern, Filamenten oder Garnen, dadurch gekennzeichnet,
daß sie relativ zur Bahn (9) jeweils eine den Lasern
(7, 8) gegenüberliegend angeordnete Reflektionseinrichtung
für die Strahlung umfaßt.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reflektionseinrichtung ein dielektrischer
Spiegel ist.
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