DE2905212A1

DE2905212A1 - Gas-dampf-behandlungsmatte

Info

Publication number: DE2905212A1
Application number: DE19792905212
Authority: DE
Inventors: Max Klein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-02-13
Filing date: 1979-02-12
Publication date: 1979-08-16
Also published as: GB2015056A; GB2105759A; NO790447L; FI69762C; BR7900874A; CA1124659A; FI69762B; AU530309B2; CH650699A5; AU4417979A; FR2422429A1; IT7947922A0; SE434015B; DK55179A; GB2105759B; NO152238C; IL56637A0; NO152238B; IL56637A; AT372875B

Description

-A-

Be sehre ibung

Die Erfindung betrifft ein poröses Medium, das als Gas-Dampfmatte oder Gas-Dampf-Filtrier- oder -behandlungsmatte bezeichnet wird. Die Matte hat eine gute Zugfestigkeit und Porosität für die Aufrechterhaltung eines günstigen Durchsatzes, ist jedoch ausreichend dicht, um eine Filtrierung fein verteilter Feststoffteilchen und/oder mitgerissener Flüssigkeitströpfchen aus Aerosolen oder Gasen und/oder Dampfströmen, sowie auch das Zusammenwachsen von in ihnen mitgerissenen Flüssigkeitströpfchen zu ermöglichen. Außerdem soll die Matte einige Gase von derartigen Strömen separieren können. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf die Herstellung solcher Matten.

Die erfindungsgemäßen Gas-Dampf-Behandlungsmatten bestehen grundsätzlich aus

a) einem Hauptanteil an Glasfasern mit sehr kleinem Durchmesser, beispielsweise im Mittel von 6,3 μ, die sich aus einer Vielzahl von Fäden kurzer Länge mit etwa 0,635 cm zusammensetzen und vermischt sind mit

b) einer kleineren Menge sogenannter Mikroteilchen aus

I) einem geschäumten thermoplastischen Styrolpolymer

" lüstern yestftaitttiferi
und/odernciiedrigem Polyolefin und/oder

II) einem flexiblen geschäumten Polyurethan, wobei jedes der Elemente I) und II) in der geschäumten Form nicht spröde ist, und

c) aus einer noch ^kleineren Menge von

I) einem organischen¹ Bindemittel, das in kaltem Wasser unlöslich ist, jedoch in heißem Wasser löslich ist und gegenüber den Glasfasern, den polymeren Mikroteilchen und den anderen Bestandteilen der Matte sowie gegenüber dem Gehalt an

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gasförmigem und/oder dampfförmigem Durchgangsstrom, dem die Matte ausgesetzt wird, inert ist, oder

II) von als Naßbahn gewonnen Baumwollfasern und Mikroteilchen, die gemeinsam zerfasert wurden, was später erläutert wird.

Eine Ausführungsform für die Gastrennung dieser Matten weist weiterhin Polyesterfasern und Aktivkohle auf.

Es ist bereits eine Bahn bekannt, die nahezu vollständig aus Glasfasern (Owens-Corning DE 636, siehe nachstehendes Beispiel 1) besteht, welche mit 98 % hydrolysiertem Polyvinylalkohol gebunden sind. Die Einsatzmöglichkeit einer solchen Bahn ist jedoch ziemlich beschränkt. So hat man eine solche Matte beispielsweise als Batterieplattenseparator sowie als Basis für eine Dachbedeckung verwendet, die mit Teer beschichtet wird. Eine derartige Bahn aus Glasfasern und Polyvinylalkohol zur Behandlung von Fluiden zu verwenden, ist bisher nicht bekannt geworden.

Seit vielen Jahren kämpfen die verschiedensten Industriezweige mit dem Problem, daß Feststoffteilchen oder feine Flüssxgkextströpfchen oder auch schädliche Gase im Arbeitsbereich frei werden und oft durch Lüftungen oder Rauchzüge in die freie Atmosphäre gelangen und dort zu Umweltproblemen führen. In manchen Fällen sind es nur die Staubteilchen, die beim Arbeiten mit anorganischen Materialien entstehen, beispielsweise bei der Gewinnung von Mineralien aus Erzen, beim Schleifen und beim Polieren.

In anderen Fällen sind es Flüssxgkextströpfchen, die aus chemischen Prozessen stammen und mitgerissen werden, beispielsweise aus der Elektroplattierung, den verschiedenen Sprühbeschichtungen oder aus der Herstellung bestimmter Kunstharze. Schließlich sind es auch schädliche Gase, beispiels-

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weise Schwefeldioxid, die in die Atmosphäre getragen werden und beispielsweise aus der Verbrennung von Schwerölen oder bitumenhaltigen Kohlen mit hohem Schwefelgehalt stammen. Bei der Herstellung eines Polyphenylenoxid-Polystyrollegierungspolymeren werden zum Teil Harzfeinteilchen oder Granalien, Staubteilchen und ölige Weichmachertröpfchen freigegeben, die als Aerosol in die Luft mitgerissen werden.

Es wurden bereits Versuche unternommen, diese Probleme dadurch zu beseitigen, daß man als Filtermedium eine Matte aus Glasfasern, die durch ein Phenolformaldehydharzbindemittel zusammengehalten werden, oder Glaswolleluftfilter in Fensteröffnungen oder anderen Auslässen verwendet. Diese Filtermedien sind jedoch sehr platzraubend und nicht dicht genug, um die feineren Teilchen oder Gase zu hemmen, so daß sie in Form eines nicht erwünschten Fluidstroms durch sie hindurchgehen und in die Atmosphäre gelangen. Ein weiterer Nachteil dieser Matten besteht darin, daß die Zugfestigkeit begrenzt ist, was sehr häufig zu einem Zerreißen führt, so daß eine Unterbrechung und eine zeitraubende Reparatur erforderlich Wird.

Weitere Versuche umfassen den Einsatz von mit elektric scher Aufladung arbeitenden Abscheidern (Cottrell-Abscheider). Solche Abscheider sind jedoch teuer in der Installierung, im Betrieb und in der Wartung und beeinflussen Gase wie Schwefeldioxid kaum.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und ein Filter oder eine Behandlungsmatte für Gase und Dämpfe zu schaffen, die eine erhöhte Porosität und Festigkeit gegenüber den bekannten Glasfaser- und Polyvinylalkoholmatten ·. aufweisen, die als Batterieseparatoren und als Dachabdeckbahnen verwendet werden.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Gas-Dampf-Behandlungsmatten gelöst. Diese Matten haben Glasfasern, welche gewöhnlich aus einer Vielzahl von Filamenten bestehen und sehr häufig mit einer Länge von 0,635 cm und einem sich ändernden Durchmesser von etwa 3 bis etwa 12 μ ausgewählt werden, wobei Fasern mit einem Durchmesser von etwa 6,3 μ besonders leicht einsetzbar sind. Die Glasfasern sind vermischt mit Mikroteilchen irgendeines der nachstehend genannten geschäumten Materialien, nämlich thermoplastischem Styrolpolymer, niedrigem Polyolefin von Polyäthylen bis Polymethylpenten und einem flexiblen geschäumten Polyurethan, wobei jedes Polymer in der geschäumten Form nicht spröde ist. Die Glasfasern und die polymeren Mikroteilchen sind hauptsächlich an ihren Stoßstellen bzw. Berührungsstellen durch ein kompatibles organisches Bindemittel miteinander verbunden, welches in kaltem Wasser unlöslich, jedoch in warmem Wasser löslich ist, beispielsweise bei etwa 80^e C, wie dies bei Polyvinylalkohol der Fall ist. Das Bindemittel ist inert gegenüber den Mikroteilchen, den Glasfasern und anderen Mattenbestandteilen sowie gegenüber den Gasen einschließlich der mitgerissenen Flüssigkeitskeitströpfchen oder Aerosolen und feinen Teilchen, die mit der Matte kontaktiert oder behandelt werden sollen. Die Glasfasern und die polymeren Mikroteilchen können auch durch eine Masse zusammengehalten werden, die man durch gemeinsames Zerfasern von aus Naßbahnen gewonnenen Baumwollfasern und polymeren Mikroteilchen erhält, wie dies auch in Beispiel 5 beschrieben ist.

Der Anteil der Mikroteilchen bezogen auf die Matte beträgt etwa 5 bis etwa 50 %, zweckmäßigerweise etwa 10 bis etwa 35 % und vorteilhafterweise etwa 15 bis etwa 25 %. Das kompatible organische chemische Bindemittel ist in einem Anteil von etwa 2 bis etwa 10 % und zweckmäßigerweise von etwa 5 bis etwa 8 % vorhanden oder der Anteil der gemeinsam zerfaserten Baumwollfasern und Mikroteilchen liegt zwischen

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5,8 und etwa 11 %· Die Glasfasern sind in einer Menge vorhanden, die ausreicht, um die Endsumme von 100 % zu erreichen. Die Zugfestigkeit der Matten liegt zwischen 0,9 und etwa 5,34 kg/cm bzw. 9 und 53 N/cm. Die Porosität liegt zwischen"! 52 und 914 1/dm² bei 2ft OM V/3 bn«.kcliffeieM.

Die Mxkroteilchenkomponente der Gas-Dampf-Behandlungsmatten nach der Erfindung sind Mikroteilchen aus irgendeinem der genannten geschäumten Materialien, nämlich thermoplastischem Styrolpolymer oder niedrigem Polyolefin, die in geschäumter Form nicht spröde sind, wobei es auch ein flexibles geschäumtes Polyurethan sein kann, das in geschäumter Form ebenfalls nicht spröde ist. Diese Mikroteilchen des geschäumten thermoplastischen Styrolpolymers oder des niedrigen Polyolefins sind als geschäumtes, thermoplastisches, in expandierter Form nicht sprödes Polymer in der deutschen Patentanmeldung P 28 01 905.8 beschrieben, welches aus Styrolpolymer und einem niedrigen Olefin von Polyäthylen bis Polymethylpenten auswählbar ist.

Die Herstellung und Eigenschaften von flexiblen Polyurethanschäumen sind ebenfalls bekannt.(Handbook of Foamed Plastics, R.J. Bender, Section X, Seiten 173-236, Lake Publishing Corporation, Libertyvill, 111., USA, 1955; Polyur&thane: Chemistry and Technology, Saunders & Frisch, Chapter VII, Part II, Interscience Publishers, New York, N.Y., USA, 1964, and The Development and Use of Polyurethane Foams, Doyle, E.N., Seiten 233-256, McGraw Hill Book Company, New York, N.Y., USA, 1971).

Die flexiblen Polyurethanschäume für die Bildung von geschäumten Polyure.thanmikroteilchen haben vorzugsweise eine Dichte von nicht mehr als g/l. Die Dichte liegt zweckmäßigerweise im Bereich von etwa -Z&Q bis g/1. Die Polyurethanmikroteilchen zeigen eine ausgezeichnete Rückgewinnung nach 75 % Biegung mit einem Höhenverlust von

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annähernd weniger als 1 % (A.S.T.M D-1564-64 T). Die flexiblen Schaumpolyure-thane werden nicht in den gleichen, vorstehend beschriebenen Teilchenformen wie die Styrolpolymere und die niedrigen Polyolefine, sondern als fortlaufend geschäumte Blöcke erhalten, und zwar aufgrund der Reaktion bei der Bildung des Polyurethans. Demzufolge müssen die geschäumten Polyurethanblöcke zunächst in Teilchenstücke zerkleinert werden, die beispielsweise denen ähnlich sind, wie sie zum Ausstopfen verschiedener· Waren aufbereitet werden.

Die geschäumten Polyurethanmikroteilchen können auch aufgebrochenene und miteinander verbundene Strangabschnitte benachbarter Zellen des flexiblen Schaums fassen, wobei den Strangabschnitten intakte Zellen und Zellenfenster im wesentlichen vollständig fehlen. Es sind dreifüßige Teilchen,- die im allgemeinen ungleich lange Beine haben. Die Strangabschnitte haben hakenartige VorSprünge, Einbuchtungen und Kanäle, die sich aus der Zerstörung der Seilen und der Zellenfenster des flexiblen Ausgangsschäumes ergeben.

Die Herstellung von geschäumten, thermoplastischen Mikroteilchen, die in geschäumter Form nicht spröde sind, aus Styrolpolymer oder aus einem niedrigen Polyolefin ist in der deutschen Patentanmeldung P 28 01 905.8 ausführlich beschrieben. Die Mikroteilchen irgendeines flexiblen Polyurethanschaums werden, wie dort beschrieben in einer Zerkleinerungsmaschine hergestellt.

Die Erfindung umfaßt eine Form von Matten, die auch als Gas—Dampf-Adsorptionsfilter- oder -behandlungsmatten bezeichnet werden kann. Diese Matten haben als Basisbestandteile

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a) die Glasfasern

b) die Mikroteilchen und

c) das organische Bindemittel.

Jedes dieser Materialien ist in dem genannten Bereich auf die anderen Bestandteile zusammen mit einer Menge an fein zerteilter Aktivkohle als gasadsorbierendes Hauptmittel vorhanden, wobei die Menge unterhalb des Anteils liegt, bei welchem ein unerwünschtes Wegstauben von Kohleteilchen eintreten würde. Dabei ist ein ausreichender Anteil an Zerfaserungsmaterxal vorhanden, um die Kohleteilchen gegen ein Ausstauben festzuhalten. Schließlich ist eine Menge an faserbildendem Terephthalatpolyester vorhanden, die genügt, um die Zugfestigkeit der Matte in dem bereits genannten Bereich zu halten, ohne daß die Porosität der Matte in unerwünschter Weise erniedrigt wird.

Zusätzlich zu den drei Hauptbestandteilen a), b) und c) können diese Adsorptionsfilter- und -behandlungsmatten in ihrer Gesamtmasse die Aktivkohle bis zu einem Maximum von etwa 25 %, die Polyesterfasern im Bereich von etwa 2 % bis etwa 7,5 % und die gemeinsame Fasersuspension in einem Anteil von etwa 2 % bis etwa 30 % enthalten.

Es kann irgendeine gasadsorbierende Aktivkohle verwendet werden, die eine unterschiedliche Herkunft hat, beispielsweise aus Holzkohle, Kohle, Erdöldestillationsresten oder Pecannußsschalen stammen.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Herstellen der genannten Matten. Zur Herstellung der Gas-Dampf-Behandlungsmatten wird eine Menge von

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a) Mikroteilchen irgendeines geschäumten thermoplastischen Styrolpolymers oder eines niedrigen Polyolefins von Polyäthylen bis Polymethylpenten

oder eines flexiblen Polyurethans, wobei das Polymer in der geschäumten Form nicht spröde ist, und

b) Glasfasern, die aus Glasfilamenten in der genannten Weise zusammengesetzt sind, in einem Breiapparat, wie er in der Papierherstellung verwendet wird, dispergiert.

Die Mischung aus a) und b) wird wenigstens über einer kurzen Zeit gerührt, die ausreicht, daß die Mischung im wesentlichen frei von Klumpen und Agglomeraten und im wesentlichen gleichförmig vermischt ist, wobei ein Verhältnis von etwa 5 bis etwa 50 Teile Mikroteilchen bezogen auf etwa 4 bis etwa Teile Glasfasern vorhanden ist. Der Mischung wird ein organisches Bindemittel oder eine Zerfaserungsuspension in einer Menge zugeführt, die ausreicht, daß die fertige Matte eine

iuafestiqkeit
und Porosität hat, die in dem genannten Bereich liegen. Die erhaltene Mischung wird dann in einen Aufgabekasten in einer Konzentration von etwa 0,1 % bis 0,5 % der vermischten Mikroteilchen und Glasfasern überführt, wobei die Mischung darin nur soweit gerührt wird, daß eine gleichförmige Dispersion aufrechterhalten wird.

Dann wird die Dispersion von dem Aufgabekasten zum Abgabekasten einer Fourdriniermaschine mit einem Mengenstrom von etwa 3,3 bis 5,5 kg/min geführt, wobei die Dispersion gleichzeitig gleichförmig mit Wasser verdünnt wird, das in den Abgabekasten in einer Menge von 3800 bis etwa 9000 l/min eingeführt wird.

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Die erhaltene verdünnte Abgabeausschlämmung wird dann auf das Foudriniersieb gebracht, das sich in einer solchen Geschwindigkeit bewegt, daß eine nasse Matte gebildet wird, die nach dem Trocknen ein Basisgewicht von etwa 2,25 bis etwa 22,5 kg hat. Die nasse Bahn wird kontinuierlich von dem Sieb entfernt und durchläuft einen geeigneten Trockenvorgang.

Die Gas-Dampf-Behandlungsmatte kann so hergestellt werden, daß der Mischung in dem Breiapparat zweckmäßigerweise vor dem Zumischen irgendeines Bindemittels eine gesonderte Menge von Natriumhexametaphosphat und konzentrierter Schwefelsäure in solchen Anteilen aufeinander bezogen zugegeben wird, die ausreichen, um den pH-Wert der Mischung auf 2,5 abzusenken.

Die Gas-Dampf-Adsorptionsbehandlungsmatten werden¹ nach einer Kombination von Schritten hergestellt, zu denen auch die Aufbereitung einer Fasersuspension aus als Naßbahn gewonnenen Baumwollfasern und Mikroteilchen in Wasser und gesondert eine Suspension von Mikroteilchen in Waser in dem vorstehend genannten Anteil gehören.

Anschließend wird eine Abgabesuspension dadurch hergestellt, daß eine Menge der Fasersuspension in einem gegebenen Bereich mit Wasser vermischt und ein fasernbildender Polyäthylenterephthalatpolyester in einer Menge zugegeben wird, die zur Erzeugung einer fertigen Matte in einer Ofeeg^-lLäg in einen wirksamen Bereich beiträgt, ohne daß die Porosität nachteilig beeinflußt wird. Dann wird fein zerteilte Aktivkohle in dem genannten Bereich bis zu einem Maximum von etwa 25 % der geplanten gesamten Feststoffe der fertigen Matte zugemischt. Es wird noch eine wässrige Suspension der Mikroteilchen in einer solchen Menge zugegeben, daß man in der fertigen Matte etwa 10 bis etwa 30 % Mikroteilchen hat.

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Der verbleibende ziigemischte Zusatz ist eine Suspension aus Glasfasern, Mikroteilchen und Bindemittel, wobei jedes der Materialien in dem jeweils genannten Bereich für die Gas-Dampf-Behandlungsmatte liegt und anteilsmäßig bezüglich der anderen Feststoffe für die fertige Matte so bemessen ist, daß die gewünschte e&Rg-paafttiRg— bzw. Zugfestigkeit unter Beibehaltung der Porosität erreicht wird. Die sich schließlich ergebende Suspension aller eingeschlossener Bestandteile wird dem Abgabekasten mit dem genannten Beschickungsstrom für die Matten zugeführt, wobei Kohlenstoff und Polyester fehlen.

Anschließend erfolgt die Verdünnung mit Wasser und die Zuführung auf das Fourdriniersieb sowie die Trocknung, wie dies auch bei den anderen Matten der Fall ist.

Bei jedem dieser Verfahrensschritte für die Herstellung einer Matte, bei welcher ein organisches Bindemittel verwendet wird, ist es zweckmäßig, dieses Mittel der herzustellenden Suspension im letztmöglichen Zeitpunkt des Rührens zuzusetzen, ehe die Suspension zu dem Aufgabekasten der Maschine geführt wird. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die das Fourdriniersieb verlassende Bahn anfänglich einer Strahlungswärme von einer relativ nahen Strahlungsquelle mit einer Temperatur im Bereich von etwa 600°C bis 70O⁰C ausgesetzt wird. Dies verursacht ein schnelles Lösen des m dem von der Matte getragenen Wasser. Dabei wird das Trocknen des

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an den Kontaktstellen der wasserunläßlichen Bestandteile beschleunigt.

Die Herstellung von Mikroteilchen aus Styrolpolymer, niedrigem Polyolefin oder Polyurethan aus den vorhandenen Teilchenstücken eines der geschäumten Polymere ist im

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Beispiel 1 der deutschen Patentanmeldung P 28 01 905.8 erläutert.

Die Herstellung der Gas-Dampf-Behandlungsmatten nach der Erfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert:

Beispiel 1
Gas-Dampf-Behandlungsmatte als Basis:

In 15,139 1 Wasser, die in einen Breiapparat für die Papierherstellung mit einem sehr viel größeren Volumen eingeführt werden, werden über einen Endlosförderer 23,27 kg bezogen auf Trockenbasis Polystyrolmikroteilchen in Form von einem wassergebundenen Produkt zugeführt, welches 8 % Mikroteilchenfeststoffe enthält. Die Mischung in dem Breiapparat wird dann drei Minuten lang durch einen Rotor gerührt, der sich mit 506 U.p.m. dreht, wodurch die Mikroteilchen in dem Wasser'dispergiert werden.

Während des Rührens der Mischung werden 22,73 kg Natriumhexametaphosphat zugegeben und anschließend 3,785 1 konzentrierte Schwefelsäure mit 98,6 % H₃SO₄ zugemischt. Dies ergibt einen pH-Wert der Charge von 2,5.

Mit dem Rühren wird angehalten, während aus einer Anzahl Kartons, insgesamt 113,64 kg Glasfasern mit einer Länge von 6,35 mm und einem Durchmesser von 6,3 μ zugesetzt werden. Die Fasern haben einen elektrischen Gütegrad von 636 (Owens-Corning DE 636) als Anzahl der Filamente pro Bündel und sind durch Stärke, öl und ein kationisches grenzflächenaktives Bindemittel gebunden.

Das Rühren des Rotors wird wieder aufgenommen und zehn Minuten fortgeführt. Während der letzten dreißig Sekunden werden 10,25 kg von 98 % hydrolisierten kaltwasserschwellbaren Polyvinylalkoholfasern als Bindemittel zugegeben. Die so vervollständigte Anfangsmischung

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des Breiapparates wird zu dem Holländerkasten gepumpt, der nur als Haltegerät für die Aufnahme der Mischungsmengen des Breiapparates dient, und dort nur in dem Maße ausreichend gerührt, daß die unlösbaren Bestandteile in Suspension gehalten werden.

Dann werden dem Breiapparat 7570 1 Spülwasser zugesetzt. Durch Rühren werden alle Glasfasern und/oder Mikroteilchen suspendiert, die sich während des Pumpens der Anfangsmischung aus dem Breiapparat zum Holländerkasten abgesondert haben und zurückgeblieben sind. Die sich ergebende sogenannte Holländerspülmischung wird dann zum Holländerkasten gepumpt und dort in die anfängliche Breiapparatmischung eingemischt, so daß man die Ausgangsmischung für die Mattenherstellung erhält, die 0,64 % Feststoffe erhält. Diese Ausgangsmischung für die Mattenherstellung wird zum Maschinenkasten, bzw. einem Zuführungsspeicherkasten gepumpt, in welchem der Inhalt ebenso wie in dem Holländerkasten weitergerührt wird. Von diesem Versorgungskasten wird die Mattenherstellungsmischung dem Abgabekasten für das Fourdriniersieb _mit einem Mengenstrom von 4,32 kg Feststoffe pro Minute zugeführt und mit klarem Verdünnungswasser mit einem Mengenstrom von 6056 l/min vereint.

Die sich ergebende gleichförmige Bahnabgabeaufschlämmung, wie sie in dem Abgabekasten verdünnt worden ist, wird auf das laufende Eburdriniersieb. mit 86 Drähten in Maschinenrichtung und 60 Querdrähten geführt, das sich mit einer Geschwindigkeit von 15,24 m/min bewegt. Dadurch erhält man die anfängliche Bahnmatte, die nach dem späteren abschließenden Trocknen ein Basisgewicht von 19,1 kg hat.

Die 9,525 mm starke nasse Matte auf dem Foudreniersieb wird, nachdem sie an den Saugkästen unter dem Abgabeende des Fourdriniersiebs vorbeigelaufen ist, auf einem endlosen

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Bandförderer, bestehend aus einem 112 χ 84 Maschensieb mit einer Geschwindigkeit von 15,24 m/min weitergeführt. Nach etwa 1,5 m hinter dem Ende des Fourdriniersiebs wird die nasse Matte auf dem Förderer etwa 10 cm unter einer Batterie von 60,5 cm langen Infrarotlampen vorbeigeführt, die eine Leistung von .52,4 kW bei 3,8 A und 480 V haben, wobei die Wechselstromphase 60 Hz beträgt. Dadurch stellt sich auf der Mattenoberfläche eine rheostatgesteuerte Temperatur von etwa 649 ⁰C ein. Durch das Aussetzen der nassen Matte dieser Temperatur während 2,4 Sekunden führt zu einem schnellen Eindicken der Lösung des Polyvinylalkohols.

Die teilweise trockene Bahn wird weiter durch einen Tunneltrockner von etwa 3,67 m Länge und 1,63 m Breite geführt, wobei sich eine Temperatur von etwa 121 ⁰C einstellt. Dann wird die Bahn abwechselnd nacheinander über eine und anschließend unter die nächstfolgende Trocknertrommel einer Reihe von sechs Trocknertrommeln geführt, wobei die erste Trommel eine Temperatur von 113 ⁰C hat, und die Temperatur von Trommel zu Trommel zunimmt, wobei die letzte Trommel auf einer Temperatur von 127 ⁰C gehalten wird. Die schließlich trockene Matte wird über ein Paar von Spannwalzen auf eine Aufwickeltrommel geführt. Die trockene Mattenbahn ist mit einer glatten Oberfläche auf jeder Seite in einfacher Weise um die Trommel herumgelegt, ohne daß Risse oder Falten auftreten.

Bei dem Basisgewicht von 19,1 kg hat die fertige Gas-Dampf-Behandlungsbahn einen Porositätswert nach dem Gurley Porosimeter von etwa 602.8 1/min/dm² Oberfläche bei einem Versuchsdifferenzluftdruck von 2,54 cm Wassersäule Überdruck.

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Basierend auf den Ausgangsmengen der wesentlichen Materialien enthält die fertige trockene Gas-Dampf-Behandlungsmatte etwa 15,8 % geschäumte Polystyrolmikroteilchen, etwa 77,2 % Glasfasern und etwa 6,97 % PoIyvinylalkoholbindemittel. Der Gehalt an diesen wesentlichen Bestandteilen kann entsprechend den gewünschten Änderungen in der Porosität, des Gas- oder DampffluidmengenStroms und der Dichte durch geeignete Änderungen des Bestandteils— gehalt variiert werden- Beispielsweise kann die Porosität dadurch reduziert werden, daß der Mikroteilchengehalt auf irgendeinen Pegel bis zu einem Minimum von etwa 2 % abgesenkt wird, ohne daß sich eine Reduzierung in der Zugfestigkeit einstellt.

Alternativ können die Porosität und der Durchsatz durch Steigerung des Mikroteilchengehalts erhöht werden, beispielsweise in einigen Ansätzen bis zu einer Höhe von sogar 5O %.

Beispiel 1 kann wiederholt werden, wobei die Schwefel— säuremenge teilweise oder ganz reduziert wird, wobei auch die Menge an Natriunihexametaphosphat, die gewöhnlich zur Verbesserung der Glasfaserdispersion verwendet wird, ganz oder teilweise bei der Herstellung der Anfangssuspension im Breiapparat reduziert wird, und zwar im Hinblick auf die Indikation, daß die Mikroteilchen die Dispersionfeststoffbestandteile während des Rührens in Wasser zu verbessern scheinen.

Abhängig von dem vorgenommenen abschließenden Gebrauch der Gas-Dampf-Behandlungsmatte kann ihr Basisgewicht dadurch reduziert oder vergrößert werden, daß der Feststoffgehalt in der wässrigen Abgabesuspension im Abgabekasten entweder erniedrigt oder erhöht wird, oder daß die Geschwindigkeit des Fourdriniersiebs erhöht oder reduziert wird. Der Austausch kann teilweise oder insgesamt erfolgen.

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Beispiel 2

Gas-Dampf-Behandlungsmatte als Basis mit Polyure.thanmikroteilchen

In einen 3,5 1 Behälter aus rostfreiem Stahl mit

3 1 Wasser werden 21,5 g flexible Polyurethanraikroteilchen (Hblländerfüllungsgiite), die 20 % Feststoffe enthalten, also 4,3 g trockene Mikroteilchen und 17,5 cm^ Wasser, durch einen luftgetriebenen Rührer dispergiert. Dann werden 15 g der Glasfasern von Beispiel 1 mit der gleichen Länge von 0,635 cm zugesetzt und weitergerührt. In den letzten zehn Minuten des einstündigen Rührens werden 1,375 g Polyvinylalkohol nach Beispiel 1 zugemischt.

Sechs Zehntel der erhaltenen dispergierten Aufschlämmung werden dann über ein Handbahnsieb eines üblichen labormäßigen Papierhandbahnformers, der einen 30,48 cm hohen Messingtank mit einer quadratischen Basis von 20,32 cm Länge aufweist aufgegossen und von oben zugemischt. Das Wasserabgabeventil wird geöffnet, wobei sich die Feststoffe der Aufschlämmung bahnförmig auf dem Sieb entwickeln und das Waser durch das Sieb unter dem Einfluß der Schwerkraft aus der Aufschlämmung abtropft, deren Dichte zunimmt. Wenn kein weiteres Wasser unter dem Einfluß der Schwerkraft abfließt, wird die nasse Bahn in einem Trocknungsofen durch einen Heißluftstrom von 121 ⁰C getrocknet, der fünf Minuten durch sie hindurchströmt. Die erhaltene, 12,57 g wiegende trockene Handbahnmatte zeigt eine Zugfestigkeit von 1,41 kg/cm und eine Porosität von 579 l/dm²/min.

Bei Beispiel 2 werden kein Natriumhexametaphosphät und keine Schwefelsäure zugesetzt, da die Mikroteilchen dazu neigen, die Dispersion der Glasfasern zu erhöhen, die, wenn sie in das Wasser eingeführt sind, in großem Ausmaß als Vielzahl von Faserbündeln erscheinen. Andere erfindungsgemäße Matten

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können genauso ohne diese beiden anorganischen Substanzen aus Mikroteilchen und den anderen wirksamen Polymeren hergestellt werden.

Beispiel 3

Matte nach Beispiel 2 mit einem Zerfaserungsbindemittel anstelle von Polyvinylalkohol·

Beispiel 2 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß während des Rührens nach dem Zumischen der Glasfasern anstelle von Polyvinylalkohol 60 g der Zerfaserungssuspension nach Beispiel 5 zugesetzt werden, was sich auf 1,2 g der Zerfaserungsfeststoffe beläuft, die aus im Holländer zerfaserten, ineinandergreifenden, als Naßbahn gewonnenen Baumwollfasern und Polystyrolmikroteilchen zusammengesetzt sind. Die Herstellung der Matte wird dann nach Beispiel 2 abgeschlossen. Die erhal-

2 tene trockene Matte hat eine Porosität von 335 l/dm /min bei 0,45 kg Differenzdruck (Überdruck) und eine Zugfestigkeit von 0,61 kg/cm.

Beispiel 4

wie Beispiel 3, wobei Polystyrol das Polyurethan ersetzt.

Beispiel 3 wird wiederholt unter Verwendung von Polystyrolmikroteilchen anstelle von Polyurethanmikroteilchen. Weiterhin wird die Zerfaserung als Bindemittel anstelle von Polyvinylalkohol verwendet. Die erhaltene trockene Bahn hat eine Zugfestigkeit von 0,22 kg/cm und eine Porosität von 5,377 l/min bei 45 kg/cm Differenzdruck (überdruck).

Die Adsorbens (Bestandteil) enthaltende Gas-Dampffiltrier- oder.-behandlungsmatten gemäß der Erfindung

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werden noch durch das folgende Beispiel erläutert, woraus sich jedoch keine Beschränkung ergibt.

Beispiel 5

Aktivkohle enthaltende Adsorptionsmatte

a) Herstellung der Zerfaserungssuspension:

Es wird eine Zerfaserungssuspension, die so genannt wird, weil die als Naßbahn gewonnenen Baumwollefasern und die Mikroteilchen in einem Holländer zusammen zerfasert, bzw. geschlagen werden, durch Zugeben von bezogen auf Trockenbasis 363,6 kg als Naßbahn gewonnene Baumwollfasern, wie man sie bei der Papierherstellung verwendet, wobei sich 1454,4 1 Wasser in den Fasern befinden, und danny wieder auf Trockenbasis_/ 181,8 kg Polystyrolmikroteilchen mit 6 % Feststoffen bei 2848,5 1 gebundenem Wasser in 13,354 1 Wasser in einem Breiapparat hergestellt, worauf drei Minuten wie in Beispiel 1 gerührt wird, wonach die Baumwollfasern und die Mikroteilchen frei von Klumpen und Zusammenballungen in dem Wasser dispergiert sind. Die Dispersion aus Baumwollfasern und Mikroteilchen wird in einen Papierherstellungsholländer gepumpt, dessen Druckwalze auf 65 % des Maximums eingestellt ist und der mit .110 U.p.m. sechs Stunden lang umläuft, wobei der Mahlgrad bei 760 beginnt und auf 600 abfällt. Unter Mahlgrad der Pulpe, bzw. des Breies ist dabei ein Maß des Wasserdurchsatzes durch den Brei zu verstehen. Dieser Durchsatz wird entsprechend der Tappi-Norm T22 7m-58 gemessen, auf die auch als kanadischer Normmahlgrad Bezug genommen wird. Die Walzeneinstellung wird dann so geändert, daß eine stärkere Faserbildung und eine geringere Schneidwirkung eintritt, wobei nur der Bürstenwalzendruck benutzt wird und die Rolle das Bett gerade berührt. Der gewünschte Endzustand stellt sich nach zwei Stunden ein, wenn der Mahlgrad auf 450 reduziert ist. Der Gehalt im Holländer, jetzt die Zerfaserungssuspension, wird in dem

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Holländer unter einem Rühren gehalten _r das gerade ausreicht, um die Dispersion in Suspension für den späteren Gebrauch zu halten.

Die durch Naßformung gewonnenen Baumwollfasern sind solche Fasern, wie sie gewöhnlich für die Herstellung von Schreibpapier aus Baumwollumpen verwendet werden. Sie itferden größtenteils aus Baumwollegewebe, Schnittstücken und Baumwollelinters hergestellt, die gewaschen und nötigenfalls gebleicht und in Fasern, beispielsweise im Holländer, von etwa 4,23 mm bis etwa 1,27 mm Länge getrennt werden und dann einer Naßbahnmaschine zugeführt werden, von der sie als Bahn zwischen Druckwalzen in einer Stärke von 2,1 mm und einem Feuchtegehalt von etwa 80 % abgeführt werden. Anschließend werden sie übereinandergeschlagen und Rücken auf Rücken übereinander auf einer Palette gewöhnlich bis zu einem Stapel von etwa 3 63.8 kg Gesamtgewicht gelegt.

b) Mikroteilchensuspension;

In 7570 1 Wasser werden in einem Breiapparat 136,4 kg - auf Trockenbasis - Polystyrolmikroteilchen zugemischt, und zwar als wassergebundenes Produkt mit 16 % Mikroteilchenfeststoffen und 715,9 1 Wasser und zu einer gleichförmigen Dispersion gerührt, die unter Rühren gehalten wird, das gerade ausreicht, bis sie kurz danach weiterverwendet wird.

c) Abgabevorratssuspension:

Die Abgabevorratssuspension wird in einem Holländerkasten hergestellt.

I) Dabei werden 30280 1 Wasser zugeführt.

II) In das Wasser werden 189,3 1 der vorstehend erläuterten Zerfaserungssuspension eingemischt, wodurch man eine verdünnte Zerfaserungssuspension erhält.

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III) Danach werden 91 kg eines leicht im Wasser dispergierbaren halbmatten, optisch weißgemachten Polyäthylenterephthalatpolyesters zugemischt, der vorteilhafterweise aus 1,27 cm langen Fasern mit 1,5 Denier besteht, die nach einem herkömmlichen Schmelzprozeß gesponnen sind und ein spezielles Finish haben _r das mit den meisten anionischen, kationischen oder nicht ionischen Bindemitteln verträglich ist und eine schnelle und ausgezeichnete Dispersion mit einer breiten Vielfalt von Mahlgutsystemen und Zusätzen ergibt. Polyester hat eine Lösungsviskosität von 770 ± 20, wenn 1/2 g in 50 ml Lösungsmittel mit 40 Gewichtsteilen Tetrachloräthan und 60 Gewichtsteilen Phenol bei 25 ⁰G gelöst werden. Die Lösungsviskosität ist die Viskosität der polymeren Lösung geteilt durch die Viskosität des Lösungsmittels, wobei von dem Ergebnis 1 abgezogen und das Ganze mit 1000 multipliziert wird. Der Schmelzpunkt liegt bei 48,67 ⁰C. Das Material ist in siedendem Wasser nicht schrumpfbar. Die Bruchdehnung liegt bei 45 % (Trevira 101).

IV) Es werden 172.7 kg fein verteile Aktivkohle (Nuchar S-N, Westvaco Corporation) zugemischt.

V) Anschließend wird die Mikroteilchensuspension zugemischt, die 136,4 kg -auf Trockenbasis- Polystyrolmikroteilchen als wassergebundehes Produkt mit etwa 16 % Mikroteilchenfeststoffen enthält, so daß 716 1 Wasser den anfänglich vorhanden 7570 1 zugesetzt sind.

VI) Schließlich werden 4163,5 1 Zerfaserungssuspension mit 193,4 kg Feststoff und 15140 1 der nachstehend definierten Suspension aus Glasfaern, Mikroteilchen und Bindemittel zugesetzt, die 187,7 kg suspendierte Feststoffe enthält.

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d) Suspension aus Glasfasern, Mikroteilchen und Biridemittel:

Diese Suspension wird nach dem in den ersten vier Absätzen des Beispiels 1 benutzten Verfahren hergestellt, wobei 11354 1 Wasser in einen Breiapparat eingeführt werden. Es werden 22,73 kg (Trockenbasis) Polystyrolmikroteilchen als wassergebundenes Produkt mit 6 % Feststoffen und 356 1 Wasser zugemischt. Dann werden 22,73 kg NatriumheXametaphosphat und 3,8 1 98,6 %ige Schwefelsäure aufgelöst. Schließlich werden 113,64 kg der Glasfasern mit der gleichen Länge von 6,35 mm und 10,23 kg der gleichen Polyvinylalkoholfasern zugemischt. Die Suspension wird dann zu einem Holländerkasten gepumpt.

Der Breiapparat wird dann gespült, wofür 3785 1 Wasser verwendet werden. Der Inhalt wird wie bei Beispiel 1 gerührt. Die erhaltene Spülsuspension wird mit der Breiapparatsuspension in dem Holländerkasten vermischt, so daß man eine Suspension aus Glasfasern, Mikroteilchen und Bindemittel als zweiter Teil des Bestandteils VI) der Mahlgutvorratssuspension erhält.

Diese gleichförmig gemischte Mahlgutvorratssuspension wird, während sie unter Rühren in dem Holländervorratskasten gehalten wird, im Aufgabekasten der Fourdriniermaschine mit der gleichen Menge und der gleichen Zurnischung von Verdünnungswasser wie bei Beispiel 1 zugeführt und dann auf das Fourdrinier sieb bewegt. Nach dem Passieren der Saugkästen wird die erhaltene nasse Bahn weiter auf den endlosen Bandförderer transportiert und dann dadurch getrocknet, daß sie nacheinander unter der Batterie von Infrarotlampen durch den Tunneltrockner und unter und über die Reihe von sechs Trocknertrommeln geführt wird.

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Die fertige Aktivkohle enthaltende adsorbierende Bahn hat ein gleichförmiges Aussehen und ein Basisgewicht von 15 bis 15,45 kg, eine Porosität von 353,7/1 min/dm und eine Zugfestigkeit von 1,074 kg/cm in Maschinenrichtung und O,895 kg/cm in Querrichtung.

Die Polystyrolmikroteilchen der Beispiels 1, 4 und 5 können teilweise oder ganz durch eines der anderen verwendbaren Materialien, nämlich der geschäumten thermoplastischen Styrolpolymere oder der niedrigen Olefine oder der flexiblen Polyurethane ersetzt werden, die in geschäumter Form nicht spröde sind. Somit kann jede Wiederholung der Beispiele 1,4 und 5 mit dem genannten Ersatz der geschäumten Polystyrolmikroteilchen als ein vollständig angeführtes Beispiel angesehen werden, was jedoch zur Vereinfachung der Beschreibung nicht erforderlich ist. Die niedrigen Polyolefine von Polyäthylen bis Polymenthylpenten umfassen auch Polypropylen und Polybuten.

In jedem der Beispiels 1 bis 5 und bei jeder der genannten Modifizierungen können die Mikroteilchen eine von ihnen gehaltene Wassermenge aufweisen oder sich im trockenen Zustand befinden. Die Mikroteilchen in den Beispielen haben verschiedene Wassermengen, da sie in dieser Form bereits verfügbar und billig sind.

In gleicher Weise werden die für die Herstellung der Zerfaserung verwendeten Baumwollfasern in ihrer Form als als Naßbahn gewonnene Baumwo11fasern vorgesehen, die gewöhnlich etwa 80 % Wasser enthalten, da dies wirtschaftlich ist. Dies schließt jedoch die Verwendung von Baumwollfasern im trockenen Zustand nicht aus, wenn diese vorhanden sind, oder aus einem bestimmten Grund erwünscht sind.

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Die Aktivkohle von Beispiel 5 (NUCHAR S-N) kann durch irgendeine andere Aktivkohle ersetzt werden. Wenn die Matte zum -Adsorbieren von Phenol eingesetzt werden soll, empfiehlt sich eine Aktivkohle, die ein sauberes Waschwasser ergibt, wenn sie in Wasser gewaschen wird (NUCHAR N-A), da dieser Säuregrad eine höhere Phenoladsorption ergibt.

Jede dieser beiden Güten von Aktivkohle kann durch irgendeine andere zur Verfügung stehende Kohle ersetzt werden. Aktivkohle aus Pecannußschalen ist beispielsweise hinsichtlich der Adsorption von Schwefeldioxid aus einem Gasstrom besonders wirksam, da sie eine erheblich höhere Adsorptionskapazität als Aktivkohle anderer Herkunft hat. Beispiel 5 gilt somit auch im Zusammenhang mit Aktivkohle aus Pecannußschalen.

Der Polyester nach Beispiel 5 kann durch irgendeinen anderen faserbildenden Terephthalatpolyester ersetzt werden, beispielsweise durch Polyäthylenterephthalat (FORTREL)

t&t&p'f]tnn\ü.t und Dimethyl 1 ^-Cyclohexandimethanol /"(KODEL) . Beispiel 5 dient somit auch für weitere Beispiele, bei denen der Polyester jeweils durch einen der anderen genannten Polyester ersetzt wäre. Jeder Polyester kann in irgendeinem der verfügbaren 1,5 und 3 Denier Durchmesser verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen Matten sind besonders wirksam zum Entfernen und/oder Wiedergewinnen von verschiedenen Gasen oder Dämpfen, die entweder anorganisch oder orangisch sein können, beispielsweise von Schwefeldioxid, chlorinierten Alkanen, wie Tetrachlorkohlenstoff und anderen chlorinierten Alkanen sowie Benzol und Phenol _t verwendet.

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Claims

.ν!\λ alte

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜ BEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARiAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-SOOO MÜNCHEN 95

Max Klein

Tinton Falls, New Jersey U.S.A.

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES ALSO BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

KARL LUDWIG SCHIFF (19S-4--1O7S)

DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

DIPL. ING. PETER STREHL

DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF

DIPL. ING. DIETER EeBINGHAUS

DR. ING, DIETER FINCK

TELEFON (OS9) 4Θ2Ο54 TELEX 5-23 5Ö5 AURO D

TELCGRAMME auromarcpat München

12. Februar 1979 DEA-20220

Gas-Dampf-Behandlungsmatte

Patentansprüche

1.)Gas-Dampf-Behandlungsmatte gekennzeichnet d u iNe-'h

a) Glasfasern von etwa 6,3 mm Länge, jedoch kleiner als die Länge, bei welcher die Fasern zur Seilbildung neigen, und mit einem Durchmesser von etwa 3 bis 12μ vermischt in einem Anteilsbereich von etwa 4 bis etwa 45 Teilen mit

b) Mikroteilchen in einem Anteil von etwa 5 bis etwa 50 Teilen eines geschäumten thermoplastischen Styrolpolymers, eines niederen Polyolefins ausgewählt von Polyäthylen bis PoIymethylpenten und einem flexiblen geschäumten Polyurethan, wobei jedes Polymer in seiner anfänglichen geschäumten Form nicht spröde ist und die Mischung aus Glasfasern und polymeren Mikroteilchen in Form einer Folie oder länglichen Bahn sowie durchlässig für

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einen gasförmigen und/oder dampfförmigen Fluidstrom durch

c) ein Bindemittel zusammengehalten sind, das über der Mischung aus Glasfasern und Mikroteilchen in einer Menge und einer Art und Weise verteilt ist, die ausreicht, um sie in der genannten Form ohne Zerstörung ihrer Durchlässigkeit zusammen zu halten, und wobei dieses Mittel ausgewählt wird aus

I) einem kompatiblen organischen Bindemittel, das in kaltem Wasser unlöslich, in heißem Wasser löslich, und gegenüber den Glasfasern, den Mikroteilchen und irgendwelchen anderen Mattenbestandteilen sowie gegenüber Gas, Dampf, mitgerissenen Tröpfchen, Aerosolen und feinen Teilchen inert ist, die mit der Matte in Kontakt kommen, und

II) trockenen, als Naßbahn geformten Baumwollfasern und den Mikroteilchen, die gemeinsam zerfasert sind, wodurch die Matte eine Zugfestigkeit von etwa 0,2 bis 5,3 kg/cm und eine

hm ι

Porosität nach Gurley von etwa 15O bis 915 l/dm²."bei einer Druckdifferenz von 0>43-kg bei 2,54 cm ' (Überdruck) hat.

2. Matte nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Polyvinylalkohol ist, der zu wenigstens 98 % hydrolysiert ist.

3. Matte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus als Naßbahn gewonnenen Baumwollfasern und Mikroteilchen besteht, die gemeinsam zerfasert sind.

4. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennze ichnet, daß die Mikroteilchen Styrolpolymermikroteilchen sind.

5. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroteilchen aus Polystyrol bestehen.

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6. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroteilchen Polyurethaniuikroteilchen sind.

7. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennze ichnet, daß die Mikroteilchen aus niedrigem Polyolefin bestehen.

8. Matte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin Polyäthylen ist.

9. Matte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 77,2 % Glasfasern, 15,8 % Polystyrolmikroteilchen und etwa 6,97 % Polyvinylalkohol enthält, wobei die Glasfasern etwa 6,35 mm lang sind und einen Durchmesser von 6,3 μ haben.

10. Matte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich zu dem Gehalt an Glasfasern, Mikroteilchen und Bindemittel bezogen auf den Gesamtgehalt der Matte zugemischt enthält:

I) Aktivkohle mit einem Anteil von etwa 2 % bis zu einer Menge, über die hinaus ein mehr als unbedeutendes Stauben der Kohle aus der Matte eintreten würde,

II) ein faserbildener Terephthalatpolyester in einer Menge von etwa 5 bis etwa 10 % und

III) als Bindemittel die zerfaserte Masse einer Menge von etwa 2 bis etwa 30 %.

11. Matte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester einer der Stoffe bestehend aus Polyäthylenterephthalat und Dimethylterephthalat des 1,4-Cyclohexandimethanols ist.

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