Untersuchung der Tiefenwirkung von Normal- und Niederdruck-Plasmabehandlungen zur Hydrophilierung von Vliesstoffen aus Polypropylen und Polyethylenterephthalat

Geschewski, Andrea; Höcker, Hartwig

doi:HT014579405

Untersuchung der Tiefenwirkung von Normal- und Niederdruck-Plasmabehandlungen zur Hydrophilierung von Vliesstoffen aus Polypropylen und Polyethylenterephthalat = Investigations on the depth effect of atmospheric and low-pressure plasma treatments for hydrophilisation of nonwovens from polypropylene and polyethylene therephthalate

Geschewski, Andrea (Author)

2005

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Andrea Geschewski

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2005

UmfangX, 152 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Höcker, Hartwig (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-08-29

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-13072
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51971/files/Geschewski_Andrea.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Technische Chemie (frei) ; Tiefenwirkung (frei) ; Plasmabehandlung (frei) ; Hydrophilierung (frei) ; depth effect (frei) ; plasma treatment (frei) ; hydrophilisation (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 660

Kurzfassung
Physikalische Verfahren zur gezielten Hydrophilierung von Polymeroberflächen, wie Atmosphären und Niederdruck-Plasmabehandlungen wecken in zunehmendem Maße das Interesse der Textil veredelnden Industrie. Dieses beruht auf der Umweltverträglichkeit und dem hohen Innovationspotenzial solcher Verfahren, die zur Entwicklung neuer Veredlungsverfahren und / oder der Herstellung neuer Produkte beitragen können. Dabei kann je nach Einsatzgebiet des Produkts eine homogene Ausrüstung des dreidimensionalen textilen Flächengebildes, z.B. in der Filtrationstechnik, oder eine auf die Materialoberfläche beschränkte Ausrüstung, z.B. im Bereich der Sportbekleidung, notwendig sein. Dies ist bis heute nicht gezielt steuerbar, da die Tiefenwirkung plasmabasierter Prozesse bislang kaum erforscht ist und damit die Anwendungsbreite entsprechender Verfahren eingeschränkt ist. In dieser Arbeit werden Untersuchungen zur plasmagestützten Hydrophilierung von PP- und PET-Vlies bei Normal- (Barrierenentladung) und im Unterdruck (Glimmentladung) unter besonderer Berücksichtigung der Tiefenwirkung vorgestellt. Dazu wurde die Tiefenwirkung mit Hilfe eines Schichtmodells, bestehend aus 10 Lagen Vlies des jeweiligen textilen Substrats zur Simulation eines Vlieses hohen Flächengewichts untersucht. Die Plasmabehandlungen des Schichtmodells erfolgten unter Variation der Plasmabehandlungsparameter im Niederdruck mit Sauerstoff und im Atmosphärenplasma mit Luft als Reaktionsgas. Im Anschluss an die Behandlungen wurden zur Ermittlung der Tiefenwirksamkeit des jeweiligen Plasmaverfahrens Benetzungstests jeder Vlieslage des behandelten Modells durchgeführt. Plasmainduzierte chemische Veränderungen der behandelten Vliesoberflächen wurden mit Hilfe der Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie und topographische Veränderungen an aus den Vliesoberflächen heraus gelösten Fasern mittels, Rasterelektronenmikroskopie, Weißlicht-Interferometrie und Rastekraftmikroskopie bestimmt und die Ergebnisse mit denen des unbehandelten Materials verglichen. Sowohl die Glimmentladung im Niederdruck als auch die Barrierenentladung im Normaldruck bewirken eine deutliche Hydrophilierung aller Vlieslagen des behandelten Schichtmodells, unabhängig vom eingesetzten textilen Substrat und den verwendeten Plasmabehandlungsparametern.

Physical processes to hydrophilisation of polymer surfaces, such as atmospheric (barrier discharge) and low pressure plasma (glow discharge) treatments, are of increasing interest for the textile industry. This is related to their compatibility with the environment and their innovative potential thus enabling the development of new products by unconventional methods. If depth effective hydrophilisation is targeted, plasma-based processes are not suitable yet, since the depth effect of plasma treatments on textiles is hardly investigated up to know. In case of request for homogeneously treated textile materials, e. g., for application in the filter manufacturing industry or if for instance in the field of sportswear heterogeneously finished textiles are demanded, an insufficiently controlled depth effect might reduce the quality of the products and thereby diminishes the industrial applicability of the process. In this work investigations on the plasma-based hydrophilisation of PP and PET fleece under normal and reduced pressure with special regard to the depth effect will be presented. In order to determine the depth effect, a layer model consisting of 10 layers of the respective textile substrate which simulates a fleece of high coating weight per unit area was developed. The layer model was low pressure plasma treated using oxygen as plasma gas and atmospheric plasma treated using air as plasma gas by simultaneous variation of the treatment parameters. Afterwards each layer of the model was examined by wettability tests to determine the depth efficacy of the treatment. Plasma induced chemical modifications of the fleece layers were determined by X-ray photoelectron spectroscopy, and topical modifications of the fleece fibres were investigated by scanning electron microscopy, white light interferometry and atomic force microscopy. The results were compared to those achieved for untreated material. Both glow discharge and barrier discharge plasma treatment led to a recognizable hydrophilisation of all fleece layers of the layer model, regardless of the utilised textile substrate of the plasma process.

OpenAccess:
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