Verfahren zum Herstellen von Textilvor-oder Textilendprodukten mit wenigstens stellenweiser Fluoreszenzstrahlung

Abstract

 Verfahren zur Erzeugung von Fluoreszenz auf dunklen textilen Fäden 10 ohne Farbtonänderung mit hoher Dauerhaftigkeit. Im Gegensatz zu ungefärbten textilen Garn ist es bisher nicht möglich dunkel gefärbte Garne oder textile Flächen so mit einer fluoreszierenden Eigenschaft permanent auszustatten, dass sie, bei Anregung, genügend Fluoreszenzlicht aussenden, um durch Strichcodeleser sicher auswertbar zu sein und gleichzeitig der Farbton bei Tageslicht unverändert bleibt. Mittels eines Färbeverfahrens für dunkel bis schwarz 11 vorgefärbte textile Garne 10 oder textile Flächen wird eine handelsübliche das ultraviolette Licht absorbierende Substanz 12 (Weißtöner) in die Randzone 14 der textilen Fasern 10 permanent eingebracht. Die weißtönerhaltige Faserrandschicht wird durch geeignete Konzentration und Verfahrensführung nur so weit ausgebildet, daß bei Tageslicht sowohl das Garn 10 weiter den ursprünglichen Farbton beibehält als auch eine starke Fluoreszenz entsteht. Die Herstellung von gewebten unsichtbaren Strichcodes mit Fluoreszenz in dunkel gefärbten textilen Flächen (Etiketten) ist eine Anwendung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Herstellen der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Produkte. Unter

Textilvorprodukt" sollen textiltechnisch unverarbeitete Garne oder Fasern verstanden werden. Dazu gehören z.B. Textile Fäden (=Garne) gefügt aus endlosen Fasern (=Filament) überwiegend gefertigt in Form von Multifilamentgarn d.h. zusammengesetzt aus zahlreichen feinen Filamenten (=Kapillarfasern); Monofilamentgarn; Fasergarn gefügt aus kurzen Fasern, Zwirn.

[0002] Mit dem Begriff

Textilendprodukt" sollen die verschiedenen aus solchen Textilvorprodukten gebildeten textilen Flächenerzeugnisse erfasst werden, die in beliebiger Weise hergestellt sein können. Dazu gehören z.B. Gewebe, Maschenwaren, Nonwoven oder Vliese. Die Flächenerzeugnisse können dabei eine beliebige Form aufweisen, z.B. als Breitware oder als Bänder, insbesondere Etikett, ausgebildet sein.

[0003] In der Veredlung von Textilien sind Bleiche und Weißtönen übliche Verfahren, bei denen fluoreszierende Präparate zur Steigerung des Weißgrades eingesetzt werden. Für alle Faserarten stehen Weißtöner zur Verfügung.

[0004] Weiter werden mitunter Weißtöner neben den Farbstoffen zur Erhöhung der Brillanz von sehr hellen Färbungen (Pastelltönen) in Färbe-/druckrezepturen eingestellt. Stark fluoreszierende Färbungen können mit Fluoreszenzfarbstoffen in den Bunttönen Gelb, Orange, Rot, erzeugt werden, weil sie im kurzwelligen sichtbaren Spektrum Anregungsenergie absorbieren können, was bei Grün, Blau, Braun, Grau, Schwarz zunehmend infolge Eigenabsorption nicht mehr der Fall ist und so aus physikalischen Gründen z.B. kein fluoreszierendes Schwarz existieren kann. Trotzdem besteht daran Interesse, weil z.B. die Erstellung von Strichcodmarkierungen auf Basis eines Fluoreszenz-Kontrastes mit allen bunten und unbunten Farben möglich sein muß, will man ein universell anwendbares Markierungsverfahren etablieren.

[0005] Bei den bekannten Produkten wurde in einem Fall der Weißtöner oberflächig aufgebracht. Diese Anbringung war nicht permanent. So konnte bereits bei der textiltechnischen Verarbeitung solcher Garne, z.B. beim Weben, der oberflächige Weißtöner durch Abrieb beschädigt oder entfernt werden. Wenn durch die Einarbeitung des Garns in das Flächenerzeugnis Informationen enthalten waren, die von einem Lesegerät erfasst werden sollten, so war dies bei Abrieb nicht mehr möglich. Die Information war beschädigt oder zerstört.

[0006] In anderen Fällen wurde beim Aufbringen des Weißtöners die Faser durchgefärbt. Das hatte zur Folge, dass die bei UV-Lichtanregung erzeugte Fluoreszenz in der Faser absorbiert wurde, vor allem wenn es sich dabei um Fasern in dunklen Farben handelte, nämlich rot, blau, grün und insbesondere schwarz. Eine Datenerfassung durch ein Lesegerät war nicht möglich.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine dunkle in allen Spektralbereichen des sichtbaren Lichtes absorbierende, Färbung auf vorzugsweise spinngefärbtem Garn oder textilen Flächen nachgängig durch Ausbildung einer fluoreszierenden dem Faserumfang folgenden Randschicht permanent und echt mit intensiver Fluoreszenzeigenschaft zu versehen, dabei aber nicht das ursprüngliche Aussehen des Farbtons der Färbung bei Tageslicht zu verändern. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführte Maßnahme erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.

[0008] Weil sich der Weißtöner bei der Erfindung in eine Ringzone bis zu einer tieferen Schicht gelangt, ist er zur Faseroberfläche hin geschützt und damit abriebfest. Der Weißtöner nimmt vorzugsweise nur 15% des verfügbaren Faserquerschnitts ein. Der Restquerschnitt ist davon frei. Selbst wenn das Produkt in sehr dunklen Tönen ausgebildet ist, z.B. die Farbe schwarz aufweist, wird die Fluoreszenzstrahlung nicht ausgelöscht. Sie strahlt durch die dünne, von der Faseroberfläche getrennte Schicht in ausreichender Intensität nach außen. Diese Strahlung kann von einem Daten erfassenden Gerät gelesen werden.

[0009] Unsichtbare Markierungen von Gegenständen mit Fluoreszenzträgern, ähnlich wie bei Banknoten, dienen u.a. zur Kennzeichnung der Echtheit, des Ursprunges, der Qualität. Sie sollen mit Geräten für die Datenerfassung möglichst lange und global lesbar sein. Dazu eigenen sich gut Strichcods, gebildet aus z.B. textilen Fäden oder Drucken auf textilen Flächen mit und ohne Fluoreszenz, kombiniert mit jeder beliebigen bunten und unbunten Farbe, die mit dem Gegenstand fest verbunden werden und gleichzeitig mit sichtbaren Zeichen z.B. Werbeträger sein können. Dabei hängt die Marktfähigkeit des Verfahrens ganz wesentlich davon ab ob sich die Strichcodemarkierung auch auf dunkel gefärbten Artikeln z.B. Einnähetiketten verwirklichen lassen oder nicht. Auch anders geformte Markierungen, die auf diesem Prinzip der Kontrastbildung durch Mitverwendung von fluoreszierenden Fäden beim Herstellungsprozess der Textilien sind zur Identifikation geeignet.

[0010] Weiter sind Marktchancen im modischen Bereich zu erkennen: Fluoreszierende Effekte in der Bekleidung, die nur unter Diskobeleuchtung sichtbar werden. Auch läßt sich eine waschpermanente unsichtbare Testmarkierung in die Unterbekleidung einwirken bzw. einweben, die z.B. den Sonnenbankbesucher über Intensität der UV-Strahlung informiert.

[0011] Bisher können nur helle oder weiße Materialien mit Strichcodes versehen werden. Auf schwarzen oder dunkelfarbigen Materialien, insbesondere Textilien, reicht die Fluoreszenzintensität für die entsprechenden Lesegeräte nicht aus, oder/und die Permanenz ist nicht gewährleistet oder/und der Farbton der Originalfärbung wird zu stark beeinflußt.

[0012] Es wurde mit gleichzeitigem Färben von Schwarzfarbstoff und fluoreszierenden Substanzen vergeblich versucht eine fluoreszierende Schwarzfärbung zu erstellen. Das gleiche gilt, wenn das Rohmaterial bereits vor dem dunkel Färben mit fluoreszierenden Stoffen versehen ist. Ebenso führte das Überfärben eines nicht spinngefärbten Garns zu keiner ausreichender Fluoreszenz. Unter Spinn- oder Massefärbung ist eine Färbemethode bekannt, bei der die Färbemittel bereits der Spinnschmelze bzw. Spinnlösung von Chemiefasern zugefügt werden, bevor der Spinnfaden extrudiert wird. Weiter wurde versucht durch Aufbringen von weißtönerhaltigen Bindersystemen auf die Garnoberfläche das Problem zu lösen. Obwohl die Fluoreszenzintensität ausreicht, mangelt es erheblich an Kontrastklarheit und Permanenz des Effekts, die Abriebfestigkeit ist zu gering.

[0013] Weiter wurde ein dunkel gefärbtes Gewebe mit einem weißen Untergewebe, die den Strichcode enthält, so bindungstechnisch konstruiert, daß sich die dunkle Oberschicht nicht sichtbar verändert. Dabei bestand die Erwartung den Strichcode von oben durch das dunkle Obergewebe hindurch anregen und Auslesen zu können. Das gelang nicht, weil der Strahlungsfluß durch die dunkle Farbe des Materials fast vollständig absorbiert wird.

[0014] Alle diese Mängel werden erfindungsgemäß vermieden, wobei der Einsatz üblicher Färbe- oder Drucktechnik für textile Materialien einerseits und übliche Strichcode - Lesegeräte anderseits nur wenig modifiziert, beibehalten werden können.

Beispiel 1

[0015] Handelsübliches dunkelfarbiges Polyester -Filamentgarn (z.B. schwarzes spinngefärbtes Multifilamentgarn, Feinheit 76/24 dtex ) wird auf perforierte Färbehülsen mit optimaler Spannung gespult und im Labor -Kreuzspulfärbeapparat (Celtex-Colorstar CS-2 mit Datexprogrammsteuerung, Durchflußrate 1 L /Minute, Differenzdruck 0,4 bar, Strömungsrichtungswechsel alle 2 Minuten) einem chemischen Naßprozeß im Flottenverhältnis (Warengewicht /Flottenvolumen) 1:8 mit vollentsalztem Wasser unterzogen:

[0016] In einem ersten Schritt werden eventuell vorhandene Spinnpräparationen durch eine Alkalibehandlung bei 110°C vom Garn entfernt. Diese Behandlung dient weiter zur Aufrauhung und chemischen Modifizierung der Faseroberfläche des Polyester-Garnes auf Grund einer dabei von der Faseroberfläche her einsetzenden Esterspaltung, die so gesteuert werden muß, das ein Gewichtsverlust von höchstens 1% eintritt. Zwischenspülen und Badwechsel entfernt die abgelöste Spinnpräparation und stellt den Flotten-pH-Wert neutral.

[0017] In einem zweiten, entscheidenden, Schritt wird ein handelsüblicher Dispersions-Weißtöner vorzugsweise auf Basis eines Disteryl-biphenyl-Derivates ohne Sulfogruppen, in einer Konzentration von 0,5% vom Materialgewicht appliziert, wobei der Flotten-pH-Wert sauer (pH 4,0; Methansäure) eingestellt ist und die Aufheizrate von 25°C bis 95 °C 4°/ Minute und weiter von 100° bis 130°C 1°/Minute beträgt. Die Behandlungszeit bei 130°C ist nicht länger als 10 Minuten. Als Kriterium für das Ende der Behandlung dient der Zeitpunkt des Verschwindens der Fluoreszenz im Behandlungsbad, was durch laufende Beurteilung von zeitproportionalen Flottenproben unter UV-Licht bestimmt wird. Nach Abkühlen und Spülen des Färbegutes wird, falls erforderlich, eine Garn-Avivage aufgebracht, die in Art und Menge so gewählt werden muß, dass keine Fluoreszenzminderung und ein einwandfreier Webprozeß ermöglicht wird.

Beispiel 2

[0018] Handelsübliches dunkelfarbiges Polyester -Filamentgarn (z.B. schwarzes spinngefärbtes Garn, Feinheit 76/24 dtex ) wird auf perforierte Färbehülsen mit optimaler Spannung gespult und im Labor -Kreuzspulfärbeapparat (Celtex-Colorstar CS-2 mit Datexprogrammsteuerung, Durchflußrate 1 L / Minute, Differenzdruck 0,4 bar, Strömungsrichtungswechsel alle 2 Minuten) einem chemischen Naßprozeß im Flottenverhältnis (Warengewicht /Flottenvolumen) 1:28 mit vollentsalztem Wasser unterzogen:

[0019] In einem ersten Schritt werden eventuell vorhandene Spinnpräparationen durch eine Alkalibehandlung bei 110°C vom Garn entfernt. Diese Behandlung dient weiter zur Aufrauhung und chemischen Modifizierung der Faseroberfläche des Polyester-Garnes auf Grund einer dabei von der Faseroberfläche her einsetzenden Esterspaltung, die so gesteuert werden muß, das ein Gewichtsverlust von höchstens 1% eintritt. Zwischenspülen und Badwechsel entfernt die abgelöste Spinnpräparation und stellt den Flotten - pH-Wert neutral.

[0020] In einem zweiten, entscheidenden Schritt wird ein handelsüblicher Dispersions-Weißtöner vorzugsweise auf Basis eines Disteryl-biphenyl-Derivates ohne Sulfogruppen, in einer Konzentration von 0,5% vom Materialgewicht und ein fluoreszierender Dispersionsgelbfarbstoff auf Basis Naphtalimid-Derivates appliziert, wobei der Flotten-pH-Wert schwach sauer (pH 4,5 bis 5; Methansäure) eingestellt ist und 1 g/L Färbebeschleuniger auf Basis Kresotinsäuremethylester zugesetzt wird. Die Aufheizrate beträgt von 25°C bis 95 °C 4°/min und von 100° bis 106°C 1°/min. Die Behandlungszeit bei 106°C ist allgemein nicht länger als 10 bis 15 Minuten, wobei als Kriterium für das Ende der Behandlung der Zeitpunkt des Verschwindens der Fluoreszenz im Behandlungsbad, durch laufende Beurteilung von zeitproportionalen Flottenproben unter UV-Licht, dient. Durchfürbung des Faserquerschnitts ist zu vermeiden. Nach Abkühlen und Spülen des Färbegutes wird, falls erforderlich, eine Garn-Avivage aufgebracht, die in Art und Menge so gewählt werden muß, dass keine Fluoreszenzminderung und ein einwandfreier Webprozeß ermöglicht wird.

Beispiel 3

[0021] Gewebte textile Flächen mit Flächengewichten von 50 bis 120 g/m² aus Polyestermaterial werden, analog Beispiel 1 und 2, alkalisch vorbehandelt, dann mit Dispersionsfarbstoffen in dunklen Farben nach einem üblichen Klotz-Thermosolverfahren eingefärbt, wobei der Färbeflotte ein versteifend wirkendes, falls erforderlich wieder auswaschbares, Agens z.B. auf Basis Carboxymethylcellulose beigefügt wird. Die Flächenfärbung wird zunächst nicht fixiert, nur getrocknet. Es folgt, nach beliebiger Zeit, ein Bedrucken der versteiften textilen Fläche mit einem von der Software generierten Muster mittels Ink-Jet-Drucker (z.B. PC-Jet-Printer HP690 ). Die Tintenpatrone wird dazu mit einer speziellen Zubereitung bestehend aus Weißtöner und Lösevermittler, wie Polyaminalkohol, befüllt. Abschließend werden Färbung und Aufdruck gemeinsam durch eine Hitzebehandlung mit Heißluft, bei maximal 150°C 1 Minute lang, fixiert.

[0022] Die Fig. 1 der Zeichnungen zeigt, in starker Vergrößerung, einen Querschnitt durch einige Kapillarfasern 10 eines aus Polyester bestehenden Multifilaments. Es handelt sich dabei um eine spinngefärbte, vorzugsweise schwarze Faser. Wie durch die Schraffur verdeutlicht, hat die Faser eine dunkle Färbung 11. Nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem der vorgenannten Beispiele 1 bis 3, ist, wie durch Strichelungen in Fig. 1 verdeutlicht, ein Weißtöner 12 in die Randzone der Faser 10 gebracht. Diese Schicht 12 nimmt eine Ringzone ein, die sich unmittelbar unterhalb der Faseroberfläche 13 ausbildet; sie ist subkutan.

[0023] Zwischen der inneren Grenze 12 und der Faseroberfläche 13 liegt also eine dünne Lage des Fasermaterials, die, neben den schwarzen Farbstoffpigmenten der Grundfärbung, überwiegend mit Weißtönerpigment oder Mischungen von Weißtönerpigment mit Dispersionsfluoreszenzfarbstoffen durchsetzt ist.

[0024] Bei Einfall von UV-Licht 15, gemäß Fig. 2, entsteht in der Schicht 13 eine Fluoreszenz. Diese durchstrahlt mühelos die dünne Ringschicht 14. Bei Betrachtung in Vergrößerung erscheint jede Faser von einem hellen Saum umhüllt. Es erscheint in Fig. 2 durch Strahlungslinien verdeutlichte Fluorenszenz 16 im Umfangsbereich der Fasern 10.

[0025] Die Fig. 3 zeigt die graphische Darstellung der dabei verwendeten Dispersions-Weißtöner gemäß Beispiel 1. Auf der Abszisse ist die Wellenlänge des sichtbaren Lichts in Nanometer (nm) angegeben. Auf der Ordinate ist die Lichtreflektionen schwarzer Färbungen aufgetragen, die jeweils mit einem Weißtöner bzw. zusätzlich zum Weißtöner noch mit Fluoreszenzfarbstoffen versetzt, bei uv-Einstrahlung ein mit Fluoreszlicht angereichertes sichtbares Licht verschieden intensiv rückstrahlen. Durch unterschiedliche Symbole sind vier Kurven 20 bis 23 gezeigt, die das unterschiedliche Verhalten der Fluoreszenzmaterialien verdeutlichen. Die Kurve 20 zeigt das fluoreszenzhaltige Licht eines Weißtöners ohne Eigenfarbe auf einer schwarzen Grundfarbe und zwar in einer Konzentration von 0,5 %, bezogen auf das Fasergewicht.

[0026] Die Kurven 21, 22 und 23 zeigen die entsprechenden Verhältnisse, wenn man zu der Substanz gemäß der Kurve 20 noch Fluoreszenzfarbstoffe in einer Konzentration von 0,1 % hinzufügt. Die Kurve 21 zeigt einen roten Fluoreszenzfarbstoff. Die Kurve 22 ebenfalls einen roten Farbstoff mit einer gegenüber Fig. 21 etwas geringerer Intensität. Die Kurve 23 verdeutlicht die Verhältnisse, wenn zur Substanz von Kurve 20 noch ein gelber Fluoreszenzfarbstoff hinzugefügt wird. Die Flächen unter den Kurven verdeutlichen die Stärke der Fluoreszenz.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von insbesondere dunkle Farbtöne aufweisenden Textilvorprodukten, wie Garnen (10), oder Textilendprodukten, wie Geweben,

wobei das Produkt (10) wenigstens stellenweise mit Weißtönern (17) behandelt wird, welche bei UV-Lichtanregung (15) eine Fluoreszenzstrahlung (16) abgeben,
dadurch gekennzeichnet,

dass nach dem Aufbringen des Weißtöners (12) das Produkt (10) solange einer Wärmebehandlung unterzogen wird,

bis der Weißtöner (12) in eine unterhalb der Faseroberfläche (13) liegende Schicht (12) eingedrungen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Textilvorprodukt eine Faser (10) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung zeitlich und temperaturmäßig so gesteuert wird, dass der Weißtöner (17) eine Ringfärbung im Faserquerschnitt erzeugt, die höchstens 30% des Faserradius beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Textilvorprodukt eine Faser (10) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung zeitlich und temperaturmäßig so gesteuert wird, dass der Weißtöner (17) eine Ringfärbung im Faserquerschnitt erzeugt, die im wesentlichen 15% des Faserradius beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Textilvorprodukt eine Polyesterfaser (10) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser (10) zunächst unter Wärme solange einer alkalischen Vorbehandlung unterzogen wird, bis maximal ein Gewichtsverlust von 1% der Faser eintritt.

und dass danach ein Dispersionsweißtöner auf die Faser (10) aufgebracht und einer zeitgesteuerten Wärmebehandlung ausgesetzt wird, bis eine Erweichung des Polyesters eintritt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein spinngefärbtes Garn (10) vor der Alkalibehandlung in einem vollentsalzten Wasser vorbehandelt wird,

dass nach der Alkalibehandlung ein Zwischenspülen des Garns (10) in einer Flotte mit neutralen pH-Wert ausgeführt wird

und dass die Wärmebehandlung in einer Aufheizrate erfolgt, bis die Fluoreszenz im Behandlungsbad sich deutlich erniedrigt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung mit einer schnellen Anfahrphase beginnt und mit einer langsamen Schlussphase endet.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung bei ca. 130° C endet und die Behandlungszeit dabei nicht länger als 10 Minuten beträgt, wodurch ein Glasumwandlungspunkt des Polyestermaterials erreicht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung bei ca. 106° C endet und die Behandlungszeit dabei nicht länger als 15 Minuten beträgt, wodurch ein Glasumwandlungspunkt des Polyestermaterials infolge Mitverwendung eines Färbebeschleunigers bereits bei geringerer Temperatur als 130°C erreicht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei als Textilendprodukt ein textiles Flächengebilde vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Endprodukt eine Versteifungsappretur aufgebracht wird,

dass danach der Weißtöner aufgedruckt wird

und dass schließlich die mit dem Aufdruck versehene Schicht einer Heißluftbehandlung unterzogen wird, die den Aufdruck im Endprodukt fixiert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Endprodukt aus Polyesterfäden gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Gewebe gefügten Polyesterfäden (10) vor dem Bedrucken einer Alkalibehandlung unterzogen und danach in einer Flotte mit neutralem pH-Wert gewaschen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedrucken des Textilendprodukts mittels eines Ink-Jet-Druckers ausgeführt wird

und dass die Musterung im Endprodukt durch eine Softwaresteuerung des Druckers erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Weißtöner (17) ein fluoreszierender Stoff ohne Eigenfarbe (20) dient.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Weißtöner (17) ein fluoreszierender Stoff mit einer Eigenfarbe oder aus einer Mischung von fluoreszierenden Stoffen mit verschiedenen Eigenfarben (21 bis 23) verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass als fluoreszierender Stoff ein 4,4-Disteryl-biphenyl-Derivat verwendet wird.

Zeichnung