DE1546243A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Faser-Suspensionen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Faser-SuspensionenInfo
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- D21F1/66—Pulp catching, de-watering, or recovering; Re-use of pulp-water
Description
Centre Technique de L'Industrie 6.6.66
des Papiers, Cartons & Celluloses
Rue des Taillees, Gieres (Isere)Frankreich. 1546243
Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Faser-Suspensionen
Zusatz zu Patent^ffl.ffi(-M-8
Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung
verschiedenartiger Faser-Suspensionen mit dem Zweck, in der Suspension Faser-Aggregate zu bilden.
Gemäss dem Verfahren nach dem Hauptpatent wird ein Flüssigkeitsbad, das die Faser-Suspension enthält, unter
Erzeugung einer geringen Turbulenz gerührt, derart, dass die Fasern in Drehbewegungen und in Umlaufbewegungen
gebracht werden, und zwar in einem Bereich geringer Querkräfte, so dass die Fasern sich gegenseitig zusammenballen
und Aggregate mit einer regelmässigen Form bilden.
Die Fig.l zeigt schematiseh den Verlauf der Faser-Suspension
und die Verteilung der Geschwindigkeiten, und zwar in dem besonderen Fall eines zylindrischen Behälters 1, der
in Richtung des Pfeiles F um seine waagerechte Achse gedreht wird.
Die ausgezogene Fläche 2 stellt die freie Oberfläche der Suspension während der Drehung des Behälters dar.
Die punktierten Linien 35 und 36 stellen die Projektion
der Bewegungsbahnen dar, auf denen sich die hauptsächlich von den Fasern gebildeten Partikel der Suspension
bewegen. Diese Bewegungsbahnen sind aus verschiedenen Gründen nicht stabil, beispielsweise infolge der Stöße
an den Behälterwandungen und infolge der Dimensions änderungen
der Partikel bei der Bildung der Faser-Aggregate
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und infolge von Vibrationen usw., aber die Projektion "behält die in der Zeichnung dargestellte allgemeine Form.
Die Erfahrung zeigt, dass eine Faser A, B an ihren Enden lineare Geschwindigkeiten V. und V-p hat, die um einen
bestimmten Betrag voneinander verschieden sind wegen der Form der von der Gestaltung des Bei-älters abhängigen
Bewegungsbahnen und wegen der Verschiebung der Flüssigkeitsschichten aufgrund des Trägheitsvermögens der
Suspension.
Der Geschwindigkeitsgradient zwischen den verschiedenen Flüssigkeitsschichten hat eine seitliche, auf die
Suspension wirkende Kraft zur Folge und erzeugt ein Moment, das die Drehung der Fasern ergibt. Die Geschwindigkeit
Vp im Schwerpunkt der sich drehenden Faser Aß ergibt
den Umlauf der Faser auf den dargestellten Bewegungsbahnen.
Die Kraft M am Punkt C setzt sich zusammen aus der Wirkung
der Schwerkraft P am gleichen Punkt, und diese Kraft M bestimmt die Bewegungsbahn der Fasern gemäsü der
Resultante R.
Während der Drehbewegungen und des Umlaufs in einem Querfeld
ergeben sich also Bewegungen, die positiven oder negativen Beschleunigungen unterliegen, hauptsächlich in
den Zonen C und D, und zwischen den Fasern kOinmen Stöße
vor, wenn die Konzentration genügend gross ist und sich Zusammenballungen der Fasern ergeben.
Neben diesen Merkmalen des Veriahrens nach dem Hauptpatent
bezweckt die vorliegende Zusatzanmeldung eine Verbesserung
des Verfahrens,derart, dass einerseits der Wirkungsgrad der Behandlung besser wird, und sich die Erzeugungsmenge
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vergrössert, und dass andererseits die Anwendungsmöglichkeit
des Verfahrens reichhaltiger wird.
Gemäss der Erfindung ist die Konzentration des Fasergewichtes in der Suspension bei Beginn der Behandlung geringer
als 15$. Bei üblichen Papierfasern liegt diese
anfängliche Konzentration zweckmässig zwischen 1 und 4%·
Wenn es sich um laminierte Holzfasern handelt mit einer ursprünglichen Paserkonzentration zwischen 2,8 und 3»4$,
ist die Bildung von Faser-Aggregaten am grössten bei
gleicher Behandlungsdauer, wem. sich die Zusammensetzung nicht während der Behandlung ändert.
Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal kann aber auch
die Faserkonzentration in. Laufe der Behandlung geändert werden. Auch die Zusammensetzung der Faser-Suspension
kann int Laufe der behandlung geändert werden. tVeiterhin
können auch im Laufe der gleichen Behandlung nacheinander verschiedene Faseranteile mit jeweilig abweichenden
Qualitäten und Eigenschaften behandelt werden.
Es können auch zusätzliche rrodukte zugegeben werden,
entweder zu der Suspension selbst oder zu den gebildeten
Faser-Aggret;aten, so dass diese einfach abgeleitet oaer
getrocknet werden können. Dies wird nachfolgend iir. einzelnen
beschrieben.
In dem dauptpatent ist angegeben, dasc die Faser-Suspension
so flüssig bleiben soll, dass sich die Fasern relativ zueinander bewegen können, und dass sie auf diese A'eise
durch die Wirkung der Flüssigkeitsströn.ungen Faser-Aggregate
bilden.
Wen:; sich die Fasern so frei bewegen sollen, muss ihre
Konzentration ir. der Flüssigkeit verhältnismässig gering
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sein. Beispielsweise liegt die bei Papierfasern wirksamste Konzentration am Anfang zwischen 1 und 4 Gewichtsprozent,
bezogen auf die Flüssigkeit.
Bei laminierten Holzfasern und bei Behandlung während zehn
Stunden in einem zylindrischen gedrehten Behälter mit einer Schräglage der Achse von 45$, beträgt die Umfangsgeschwindigkeit
des Behälters bei einem Durchmesser von 20 cm 35 m/min. Die Änderungen der Ausbeute werden dabei
durch die Kurven in Fig.2 dargestellt.
In Fig.2 stellen die Abzissen die Konzentration C$ dar,
die gleich ist bei dem anfänglich zugefügten Fäsergewicht und bei dem Flüssigkeitsgewicht dieser Suspension,
und die voll ausgezogenen Ordinaten stellen die Produktion Pr dar in 4 ltr Suspension gebildeten Körnchen dar, und
diese Produktion ist in gr ausgedrückt,
während die punktiert dargestellten Ordinaten die Ausbeute R$ bei der Behandlung darstellen, die gleich ist hinsichtlich
des Gewichtes der gebildeten Körnchen und dem Gesamtgewicht der ursprünglich in der Suspension befindlichen
Fasern.
Die voll ausgezogene Kurve 37 zeigt die Änderung der Produktion Pr, und es ergibt sich, dass diese Produktion bei
einer bestimmten Behandlungsdauer,und wenn man die Zusammensetzung
während der Behandlung nicht ändert, maximal ist, wenn die Konzentration C# zwischen 2,8 und 3,456 liegt.
Die punktierte Kurve 38 stellt die Änderung der Ausbeute R^
dar, und diese Ausbeute ist bei den gleichen vorhergenannten Bedingungen maximal, wenn die Konzentration C$ zwischen
2,4 und 2,8$ liegt.
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SAD ORIGINAL
Bei anderen natürlichen oder synthetischen Pasern können
die Konzentrationen grosser sein, das hängt ab von der Länge und von der Nachgiebigkeit der Pasern. Wenn man je
nach der fortschreitenden Bildung von Paser-Aggregaten neue Pasern hinzufügt, dann kann die beste Konzentration
sich in Richtung der dichteren Zonen verlagern. Auf jeden Pail liegen die wirtschaftlichen Konzentrationen im allgemeinen
unter
Auch die Konzentration der Pasern kann während der Behandlung geändert werden. Nacheinander können Pasern mit verschiedenen
Qualitäten und Eigenschaften zugegeben werden, besonders um eine Schichtung zu erreichen.
Die Faser-Suspension kann auch nicht nur aus einer Plüssigkeit und aus Pasern bestehen, sondern sie kann auch andere
Stoffe enthalten mit zu nachstehend angegebenen Zwecken.
Auf jeden Pail kann die Zusammensetzung der Paser-Suspension
gleich am Anfang der Behandlung fest bestimmt sein und kann auch während der Behandlung konstant gehalten werden,
oder sie kann während des Verfahrens geändert werden.
Die gebildeten Körnchen, die einfache Aggregate ohne ein
Bindemittel sind, oder die vermischt oder mit anderen Stoffen bedeckt sind, haben eine leicht isotrope Struktur, d.h.
die Pasern sind nicht vorzugsweise in einer Richtung ausgerichtet.
Diese Tatsache ist bei allen nachfolgend beschriebenen Anwendungsarten bedeutend.
Um die Bildung von Paser-Aggregaten zu fördern, setzt man der Suspension am Beginn der Behandlung Keime oder Beschleunigungsmittel
zu, wie beispielsweise Mineralpulver oder organische Pulver, Kristalle, Partikel natürlicher oder
synthetischer Harze, Sägespäne, Kork-oder Borkenpartikel.
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Man kann auch vorher erzeugte Paser-Aggregate hinzufügen
oder Produkte aus einer Papiermasse oder aus alten Papieren, Kartons u.dgl.
Zur Förderung der Bildung der Paser-Aggregate kann man in die Suspension Gasblasen einleiten.
Die Fasern können sehr verschiedener Art sein und sehr
verschiedene Abmessungen und Pormen haben, und die Pasern
können allein oder in Mischungen verwendet werden, beispielsweise mit Asbest-, Glas-, Gesteins- und Metallfasern,
und es können natürliche regenerierte oder verschiedenartige synthetische Pasern sein, die auch chemisch
modifiziert sein können. Man kann auch Additive in den Paserfluss einleiten, die die Körnchenbildung erleichtern
oder regulieren, und die beispielsweise den Körnchen bestimmte Eigenschaften für den späteren Verbrauch verleihen.
Die als Additive zur Erleichterung und regulierung der
Körnchenbildung zuzusetzenden Stoffe können beispielsweise die obenangegebenen Asbestfasern sein oder Flocken, Streu-
und Benetzungsmittel, gelöste oder in Suspension befindliche üittel, die im Lauf der Behandlung ausfällen, wie
beispielsweise Latex, Mittel,die die physikalischen oder
chemischen Eigenschaften modifizieren (Viskosität, pH-Wert usw.) oder die die Oberflächen-Eigenschaften oder auch
die Eigenschaften des Kerns der Pasern modifizieren.
Als Mittel, die den Körnchen besondere Eigenschaften verleihen,
kann man in der Suspension verwenden Produkte in Lösung, Emulsion, Suspension usw.,derart, dass sie sich
durch Einschluss, Adsorption oder chemische Verbindung mit dem Fasernetz der Faser-Aggregate integrieren. Solche
Produkte sind beispielsweise mineralische oder organische Zusätze, Klebstoffe, Gummis, Polymere oder Vorpolymere,
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—7—
natürliche oder synthetische Harze, thermoplastische
oder härtbare Produkte, verschiedene Monomere und polymerieierbare
oder netzartige Kondensationsprodukte.
Die Flüssigkeit der Faser-Suspension ist im allgemeinen
aber es können auch andere reine oder vermischte
Flüssigkeiten verwendet werden, insbesondere kann der
Fluss auch ganz aus polymerisierbaren, kondensierbaren
oder netzartigen Produkten bestehen.
Man kann auch iη dem Mittel, in dem sich die Körnchen
befinden, oder in den Körnchen nach Abtropfen eines Teils der Flüssigkeit., ja selbst nach Trocknen der
Körnchen, Reaktionen hervorrufen. Die Körnchen können in der Dampfphase mit polymerisierbaren, kondensierbaren
oder netzartigen Produkten behandelt werden. Man kann auch einfach Produkte der obengenannten Art auf
die Körnchen aufbringen, und in jedem Fall können die Reaktionen in üblicher Weise durch Katalysatoren oder
durch Strahlung ausgelöst werden.
Um teilweise expandierte Körnchen zu erzeugen, kann.man
Porenbildner oder Blasenbildner einschliessen, die die
kleinen Gasblasen entwickeln, die den Schaum hervorrufen. Eine solche Expansion des wabenartigen Froduktes
kann auch -nach der Herstellung der Körnchen hervorgerufen
werden, und zwar beim Gebrauch der Faser-Aggregate, und es können dabei alle oder nur ein Teil der Körnchen
expandiert werden.
Es gibt also für das erfindungsgemässe Verfahren zahlreiche
Variationsmöglichkeiten, die für sich aliein oder in Kombination angewendet werden können.
Wenn die Zusammensetzung der Faser-Suspension während
der. Körncher.tildung modifiziert wird dur.-h neue Zusätze,
,..009833/U68
BAD ORIGINAL _s_
dann hängt der Ablauf der verschiedenen Betriebsstufen
ab von dem Zweck und der Art des erwünschten Produktes. Man kann auch die Körnchenbildung beginnen mit einer Zusammensetzung
von Rohfasern, beispielsweise mit einem Brei aus altem Papier, und man kann das Verfahren fortsetzen
oder beenden unter Zusatz verschiedenartiger Fasern,die die Körnchen umhüllen und ihnen ein gefärbtes oder gebleichtes
Ansehen geben oder auch verschiedenartige Eigenschaften. Was für die Fasern gilt, gilt auch ebenso für
die Zusätze.
Man kann zwei oder mehrere Arten von Körnchen herstellen, in denen Stoffe eingeschlossen sind, die später unter
sich reagieren, wenn die verschiedenen Körnchen nebeneinander liegen, und die Reaktion kann chemisch oder
physikalisch sein oder durch Strahlung oder durch einen Katalysator erfolgen. Der Zweck kann sein eine Änderung
der Farbe, der Dimension oder der Eigenschaften, wobei auch eine Flüchtigkeit der Produkte erzielt werden kann.
Nachfolgend werden mehrere Beispiele aufgeführt.
Es sollen gefärbte Faserkörnchen hergestellt werden, die einer grösseren Menge gebleichter Körnchen zugefügt werden
sollen zwecks Herstellung eines dekorativen Belages. Man beginnt die Körnchenbildung mit einer wässrigen Suspension,
die 2 Gew.# Papierrohfasern enthält. Nach Beginn der Körnchenbildung
gemäss dem eriindungsgemässen Verfahren fügt man 1C# gefärbte Fasern hinzu, bezogen auf das Gewicht
der anfänglich behandelten Fasern. Die Behandlung wird fortgesetzt, bis die Rohkörnchen eingehüllt sind. Auf diese
Weise erhält man Körnchen mit 6-8 mm Durchmesser mit einer Färbung der nachträglich hinzugefügten Fasern.
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8AD
Es sollen nachgiebige billige Faserkörnehea. hergestellt
werden für Bodenauflagei.Es wird harzartiger Birkenholzbrei
verwendet, dem man 15% alte Papierfasern oder 10$
feiner Sägespäne hinzufügt. Zur förderung der Körnchenbildung gibt man 10$, bezogen auf das Gewicht der Faser,
eines Latex aus wenig stabilem Styrolbutadin hinzu, der sich bei der Körnchenbildung flockt.
Nach einigen Stunden Behandlungsdauer erhält man Körnehen
mit einer ungleichartigen Körnung mit einem Durehmesser von etwa 1 mm bis 8 mm.
Nach Abtropfen und leichter Trocknung ergibt sich ein leichtes Ausgangsprodukt mit einer Dichte zwischen 0,10
und 0,30 für die Herstellung von Faseraggregaten.
Es sollen Faserkörnehen hergestellt werden, die von gefärbten Rayonfasern umgeben sind zwecks Herstellung eines
dekorativen geschichteten Belages nach Imprägnation mit durchsichtigen wärmehärtbaren Harzen.
Die Körnchenbildung erfolgt ebenso wie im Beispiel 1, aber wenn sich die ersten Körnchen bilden, fügt man 10$ gefärbte
Rayonfasern mit 2 mm Länge und 1,5 den hinzu.
Wach einigen Stunden sind die Körncx:en von gefärbten Fasern
umgeben. Die Körnchen werden dann aus der Suspension entfernt und Vur ihrer Imprägnierung getrocknet, worauf sie
dann unter Druck auf die zu belegende Fläche aufgebracht werden.
Es sollen Polyvinylchloridkörnehen hergestellt werden zu Isolierungszwecken. Die Polyvinylfasern mit 2,5 den und
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- ίο -
3 mm Länge werden in einem Betrage von 2% in Wasser
dispergiert. Nach einigen Stunden Benandlungsdauer bilden
sich Körnchen mit etwa 5 bis 6 mm 0. Dann fügt man 20$ eines Latex hinzu, der sichunlöslich auf die Körnchen
aufschichtet.
Es sollen Faserkörnchen mit einem thermoplastischen Polymer hergestellt werden zwecks Strangpressens.
Eine wässrige Suspension mit 2$ Papierfaserbrei und mit einem gleichen Gewicht von Polyvinylchlorid in Pulverform
werden behandelt. Um die Dispersion des Puders zu erleichtern, fügt man 0,02$ eines spannungsaktiven Mittels
hinzu. TJm die Fixierung des Puders in der. fasrigen Harz zu vergrössern, kann man ein Flockungsmittel, beispielsweise
Polyäthylimin hinzufügen.
Nach einigen Stunden Behandlungsdauer werden die Körnchen
abgetropft und getrocknet und können in einer °trangpresse
bearbeitet werden.
Es sollen Faserkörnchen für Emballagen hergestellt werden. Eine wässrige Suspension mit 1$ Brei und mit 2$ eines
Birkenfaserbreies werden behandelt. Man fügt 8$, bezogen
auf die Fasern, einer Lösung von Sodaalginat hinzu. Wenn
sich der Zusatz in der Suspension gut verteilt hat, fügt man absatzweise 5% gelöstes Aluminiumsulfat hinzu. Es
ergibt sich eine Ausfällung von Aluminiun.alginat, die die
Bildung von Faserkörnchen beschleunigt und ihr, nach Trocknung, eine grössere Festigkeit und Kohäsion verleiht.
Es sollen thermoplastische Faserkörnchen für Zwecke v.es Strangpressens oder des Giesses hergestellt werden. Man
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- li -
stellt eine Suspension von 2$ gebleichten Papierfasern
in einem Monomer, beispielsweise des ^e thy lmet acrylate,
her. Nach Bildung der Faserkörnchen trennt man den Überschuss
an Monomer ab, und man leitet die Polymerisation der abgetrennten Faserkörnchen ein mittels beispielsweise
eines Katalysators oder mittels Strahlung. Ul. die Körnchenbildung zu begrenzen, kann man die Körnchen auf ein
Vibriersieb geben. Es ergeben sich so Körnchen mit einem grossen Anteil des Polymers, die verwendbar sind bei der
Herstellung von Giess- oder Strangguss-eilen.
Patentansprüche :
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BADORlGiNAL
Claims (17)
1. Verfahren zum Behandeln von Fasersuspensionen zwecks
Erzeugung von Faseraggregaten bezw.Faserkörnchen nach
W bei dem
das die Fasern in Suspension enthaltende Flüssigkeitsbad unter Erzeugung einer geringen Turbulenz in einem
Bereich geringer Querkräfte in Drehbewegungen und Umlaufbewegungen gebracht wird, so dass die Fasern
sich gegenseitig zusammenballen und Aggregate mit einer regelmässigen Form bilden, dadurch gekennzeichnet,
dass die Gewichtskonzentration der Fasern in der Suspension im Anfang der Behandlung kleiner ist als 15$.
2. Verfahren zum Behandeln von Papierfasersuspensionen
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtskonzentration der Papierfasern zwischen 1$
und 4$ liegt.
3. Verfahren zum Behandeln von Papierfasern europäischen Ursprungs, dadurch gekennzeichnet, dass bei gleicher
Behandlungsdauer und ohne Modifizierung der Zusammensetzung die Anfangsgewichtskonzentration der Fasern
zwischen 2,8$ und 3,4-$ beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Behandlung nacheinander Fasern mit anderen
Eigenschaften hinzugefügt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Förderung der Bildung von Faseraggregaten der
Suspension im Anfang der Behandlung Keime oder Beschleuniger
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-13-
beispielsweise Mineral- oder organische Pulver,Kristalle,
Partikel natürlicher oder synthetischen Harzes, Sägespäne, Kork- oder Rindenpartikel oder Faserbüschel,
zugegeben werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass
zwecks Förderung der Bildung von Faseraggregaten in die Suspension Gasblasen eingeleitet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung und Regulierung der Bildung von Faseraggregaten
bezw. Faserkörnchen der Suspension Mittel zugegeben werden, die die Eigenschaften der Flüssigkeit
und/oder der Fasern modifizieren, beispielsweise Streu-, Flockungs- oder Benetzungsmittel.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erreichung bestimmter Eigenschaften der Faseraggregate
bezw.Faserkörnchen der Suspension gelöste, emulgierte oder suspendierte Stoffe zugegeben werden,
die sich in den Faseraggregaten einschliessen oder sich
mit ihnen adsorbieren oder chemisch verbinden, wobei diese Stoffe organische Stoffe oder Mineralien sind,
oder Klebstoffe, Gummi, Polymere oder Vorpolymere, natürliche oder synthetische Harze, oder thermoplastische
oder aushärtbare Monomere.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ganze Flüssigkeit der Suspension polymerisierbar«,
kondensierbar oder netzartig ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionen der verschiedenen Bestandteile der Faseraggregate
durch Katalysatoren oder Strahlung ausgelöst werden, und zwar in dem Medium, in dem sich die Faseraggregate
befinden oder in den Faseraggrega»en selbst nach deren Abtropfen oder 'i'rocknung.
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11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass zur erzeugung teilweise expandierter Faseraggregate der Suspension Poren- oder Schaumbildner
zugegeben werden, die Gasblasen bilden.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Faseraggregaten Stoffe zugegeben werden, die bei
späterer Behandlung mechanisch, physikalisch oder durch Strahlung miteinander reagieren und so auf das
Endprodukt bestimmte Wirkungen ausüben.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass
die getrockneten Faseraggregate in einer Dampfphase mit polymerisierbaren, kondensierbaren oder netzartigen
Stoffen behandelt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass
die Faseraggregate einen Kern aus rtohfasern und eine Umhüllung aus gefärbten Rayonfasern haben und nach Herstellung
abgetropft, getrocknet und mit durchsichtigen, wärmehärtbaren Harzen imprägniert und dann als dekorative
Abdeckung auf eine Unterlage aufgebracht werden.
15. Verfahren nach Anspruch 11 und 13, dadurch gekennzeichnet,
dass der Suspension Papierbrei, Polyvinylchloridpulver und ein spannungsaktives- und/oder Flockungsmittel
zugegeben werden.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die
Fasern Birkenfasern sind, und dass der Suspension eine > Sodaalginatlösung und eine Aluminiumsulfatlösung zugegeben
werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die
Suspension aus gebleichten Papierfasern und einem Monomer, mit beispielsweise Metymethylakrilat,besteht,und dass die
Polymerisation nach Bildung der Faseraggregate durch den Überschuss an Monomer ausgelöst wird.
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ORIGINAL
ürfi'
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