DE2256546A1

DE2256546A1 - Teppich und seine herstellung

Info

Publication number: DE2256546A1
Application number: DE19722256546
Authority: DE
Inventors: Gary Douglas Ervin; Harold A Walters
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1971-11-17
Filing date: 1972-11-17
Publication date: 1973-05-30
Also published as: JPS4859633A; GB1404849A; IT973564B; AT320582B; CA968239A; AU461772B2; FR2160422A1; BE791455A; NL7215234A; FR2160422B1; AU4869572A

Description

Patentanwälte Dipl.-ing. F. "Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys, Dr. K. Fincke HATE/MY ^v Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

Case 15,750-F postfach 86o82o

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

THE DOW CHEMICAL COMPANY, 929 East Main Street, Midland,Michigan

U.S.A.

Teppich und seine Herstellung ^r

Die Erfindung betrifft einen verbesserten Teppich und seine Herstellung. ,

Viele Teppiche werden hergestellt, die ein Stützmaterial mit niedrigen Kosten wie Jute oder ähnliches Material enthalten, durch das die Filamente durchgehen und eine Vielzahl von Büscheln, die sich an einer Seite davon erstrecken, bilden und den Flor des Teppichs bilden (der Ausdruck "Büschel" soll im weitesten Sinne geraeint sein und umfaßt auch sog. Tufts). Solche Teppiche werden oft über einer federnden Stützschicht installiert oder eine vollständig federnde Stützschicht wie Latexschaum wird daran angebracht. Oft besitzt die federnde oder elastische Stützschicht.aus Kautschuk oder Latexschaum, die an dem leichten, grobgewebten Stoff oder an der Unterseite des Teppichs angebracht ist, eine sehr* niedrige Festigkeit und oft eine minimale Elastizität.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein verbesserter Teppich, der enthält ein Trägermaterial bzw. einen leichten, grobgewebten Baumwoll- oder Leinenstoff oder einen solchen Stoff, hergestellt aus irgendeinem anderen synthetischen oder

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natürlichen Fasermaterial, wobei sich von mindestens einer Seite des Trägermaterials aus ein Flor erstreckt, der eine Vielzahl von Filamenten enthält, und wobei eine elastische Stützschicht angebracht ist entgegengesetzt von den sich erstreckenden Filamenten und wobei die elastische Stützschicht eine Vielzahl synthetischer, harzförmiger, hohler, gasgefüllter Mikrokügelchen enthält und wobei die hohlen Mikrokügelchen eine Polymerhülle besitzen und die Polymerhülle eine Glasphasenumwandlungstemperatür bzw. Glasübergangstemperatur (Tg) von mindestens 50⁰C und vorzugsweise eine Schüttdichte von ungefähr 4 bis 80 kg/m (0,25 bis 5 pounds per cubic feet) besitzt und wobei die Mikrokügelchen in einer synthetischen, harzförmigen, thermoplastischen Matrix enthalten sind, die eine Glasphasenumwandlungstemperatur bzw. Glasübergangstemperatür von ungefähr -50⁰C bis ungefähr +20⁰C besitzt.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines Teppichs mit Unterlage, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf die Unterseite eines Teppichs eine schaumbildende Zusammensetzung aufbringt, die enthält eine gute Mischung einer wäßrigen Dispersion, die von ungefähr 15 bis 85 Gew.Teile eines filmbildenden, synthetischen, harzförmigen Latex-Bindemittels und von ungefähr 85 bis ungefähr 15 Gew.Teile expandierbare, synthetische, harzförmige Mikrokügelchen enthält, wobei die expandierbaren Mikrokügelchen eine synthetische, harzförmige, thermoplastische Hülle enthalten, darin symmetrisch eingeschlossen eine unterschiedliche und getrennte Phase eines flüchtigen, fluide» Expandiermittels enthalten. Die Dispersion wird auf eine Temperatur erwärmt, die ausreichend hoch ist, um das Wasser daraus zu entfernen und um zu bewirken, daß der Latex eine Matrix um die expandierbaren Mikrokügelchen bildet. Dann erwärmt man auf eine Temperatur, die ausreicht, um eine Expansion der Mikrokügelchen zu erreichen, wobei eine Vielzahl von gasgefüllten, monocellularen, thermoplastischen Hüllen bzw. Umhüllungen gebildet wird.

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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine große Vielzahl von Mikrokügelchen verwendet werden. Die besondere chemische Zusammensetzung der Hülle der Mikrokügelchen und das fluide Schaummittel darin sind nicht kritisch. Der kritische Faktor in den Mikrokügelchen ist die Glasübergangstemperatur bzw. Glasphasenumwandlungstemperatur, des Polymeren, das die Hülle bildet. Viele expandierbare, synthetische, harzförmige Mikrokügelchen sind bekannt, und solche Mikrokügelchen und deren Herstellung sind in der US-Patentschrift 3 615 972 beschrieben. Solche Mikrokügelchen und ihre Herstellung sind ebenfalls in der kanadischen Patentschrift 752 451 und in der britischen Patentschrift 1 044. beschrieben. Typische expandierbare Mikrokügelchen-Zusammensetzungen, die als Mikrokügelchen nützlich sind, besitzen eine Polymerhülle aus ungefähr 60 Gew.Teilen Styrol und ungeführ 40 Gew.Teilen Acrylnitril und enthalten von ungefähr 15 bis. 20 Gew.% Isobuti/n als flüchtiges fluides Schaummittel. Andere nützliche Mikrokügelchen-Zusammensetzungen sind Methylmethaci'ylat/Acrylnitril 95:5 Gew.Teile mit Neopentan, Polymethylmethacrylat mit Neopentan und Polyäthylmethacrylat mit Neopentan. *

Eine große Vielzahl synthetischer, harzförmiger Latexmaterialien kann als Bindemittel oder filmbildender Latex bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die genaue chemische Zusammensetzung des Polymeren des Latex ist nicht kritisch. Das Polymere sollte wasserunlöslich sein und eine Glasübergangstemperatur zwischen ungefähr -50⁰C und +20 C besitzen und sollte bei einer Temperatur von mindestens ungefähr 10 C unter der Temperatur, bei der die expandierbaren Mikrokügelchen expandieren, einen Film bilden und vorzugsweise etwa 30⁰C unter der genannten Temperatur. Typische Latexpolymere, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind, umfassen Latexpolymere mit 60 Gew.% Styrol, 40 Gew.% Butadien;-67% Gew.% Methylmethacrylat, 33 Gew.% Äthylacrylatj 85% Vinylidenchlorid, 5% Äthylacrylat, 10%

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Butylacrylat; 70% Polybutadien, 30% Acrylnitril; 80 Gew.% Vinylacetat,, 20 Gew.% Diäthylmaleat.

Andere Bestandteile wie Farbstoffe, Füllstoffe, Pigmente, Stabilisatoren sowohl für Licht als auch für die Wärme, Mittel, um den Materialien Feuerbeständigkeit zu verleihen, oder andere Zusatzstoffe, die üblicherweise bei wäßrigen Latexdispersionen verwendet und mit Erfolg eingesetzt werden, können in die wäßrigen Dispersionen eingearbeitet werden.

Für die Durchführung der vorliegenden Erfindung können die Dispersionen leicht hergestellt werden, wobei man bekannte Latexherstellungsverfahren verwendet. Die expandierbaren, synthetischen, harziörmigen Mikrokügelchen sind oft als feuchter Filterkuchen, der ungefähr 15 bis ungefähr 40 Gew.Jö Wasser enthält, erhältlich. Es treten keine Schwierigkeiten auf, wenn man den Latex mit den Mikrokügelchen vermischt. Für die meisten Beschichtungsverfahren ist es im allgemeinen wünschenswert, in die Zusammensetzung ein Verdickungsmittel wie die Verdickungs- oder Viskositätsreguliermittel, die man üblicherweise bei LatexbeSchichtungen verwendet, einzuarbeiten, Diese umfassen eine große Vielzahl wasserlöslicher Polymeren einschließlich des Natriumsalzes von Polyacrylsäure, Hydroxypropylcarbonat, Cellulose, Lecithin, Agargummi u.a. Als Alternative zur Verdickung des Latex kann man eine Anzahl dünner Beschichtungen aufbringen, trocknen und anschließend schäumen. Für die meisten Anwendungen ist es wünschenswert, eine wäßrige Dispersion zu verwenden, die eine Viskosität zwischen ungefähr 5 und 10 000 cP aufweist. Die Überzugszusammensetzung kann gemäß irgendeinem üblichen Beschichtungsverfahren einschließlich Versprühen, Auftragen mit Walzen, Auftragen mit Messern, Aufrollen u.a. aufgebracht werden. Das Trocknen der Beschichtung wird vorzugsweise vor dem Verschäumen erfolgen, oder man kann auch das Trocknen und Verschäumen gleichzeitig durchführen. Das Trocknen und Verschäumen kann auf übliche Weise durch zirkulierende, erwärmte Luft,

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Infrarotwärme oder ähnliche Erwärmungsverfahren, die dem Fachmann gut geläufig sind, erfolgen. In einigen Fällen,ist es "-'.'. wünschenswert, das Schäumen zwischen einem Paar paralleler ; Bänder oder Gürtel durchzuführen, um ein Produkt herzustellen, das eine konstante Dicke besitzt, wenn eine Kontrolle des Überzugsgewichts weniger gewünscht wird. Alternativ kann' der Überzug vorgeschäiimt werden, d.h. ohne mechanische "Be-;" ■· grenzung geschäumt werden und unter einer heißen Abstreif- . walze entlanggeleitet werden, die eine Temperatur von ungefähr 200 bis 400⁰C besitzen kann und die dazu dient, unerwünschte überstehende Teile der Schaumstützschicht zum Zusammenbrechen bzw. zum Zusammenfallen zu bringen.-.,

Bei Durchführung der vorliegenden Erfindung wird eine elastische Stützschicht mit dem Teppich vereinigt mit minimaler Notwendigkeit einer Kontrolle der Verfahrensbedingungen, mit wenig Arbeit, Materialien u.a. Der entstehende Teppich zeigt eine ausgezeichnete Elastizität und die Stützschicht bzw. die Unterlage besitzt im allgemeinen eine relativ hohe Festigkeit.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, wobei alle Teile auf das Gewicht bezogen sind.

Beispiel -1 . '

Eine Beschichtungsformulierung wird hergestellt, indem man die folgenden Bestandteile in der angegebenen Reihenfolge unter mäßigem Rühren bei Zimmertemperatur vermischtes 145,8 Teile eines Latex mit einem Feststoffgehalt von 54,9^ (Das Latexpolymer ist ein Copolymer aus 60 Gew.Teilen Styrol und 40 Gew.-Teilen Butadien, Tg-IO⁰C), 27,8 Teile Wasser, 2 Teile einer 10 gew.%igen Lösung von Natriumlaurylsulfat, 20 Teile expandierbare Mikrokügelchen mit einer Polymerhülle aus einem Copolymer aus 49 Teilen Styrol und 32 Teilen Acrylnitril, Tg' 110 C, und das darin eingekapselt 19 Gew.% Neopentan, bezogen auf das Gewicht der Polymerhülle, enthielt, und 12 Teile einer

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wäßrigen Lösung des Natriumsalzes von Polyacrylsäure, 11,2% Feststoffe. Die Viskosität der entstehenden Lösung beträgt

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ungefähr 7500 cP. Ein 15 cm (6 inch square) getufteter Polypropylen-Teppich mit einer Polypropylen-Unterlage (scrim) wird mit 20 g der zuvor erwähnten Formulierung unter Verwendung einer Walze beschichtet. Die Beschichtung wird an der Luft getrocknet und anschließend wird das Gefüge zwischen im Abstand gehaltener Platten in eine Presse gegeben. Eine Metallfolie wird zwischen die Beschichtung und die Preßplatten gegeben und dann wird ein Asbestkissen zwischen die Florseite des Teppichs gegeben. Nach 2,5 Minuten werden die bestrichenen Proben aus der Presse entfernt und enthalten nun eine geschäumte Schicht darauf, ungefähr 3_f8 mm (0,15 inch) dick, von expandierten Mikrokügelchen-Polymerhüllen mit einer Glastemperatur von y 50 C und einer Schüttdichte im Bereich von

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4 bis 80 kg/nr (0,25 bis 5 pounds per cubic foot). Der Teppich mit Stützschicht oder Unterseite bzw. Rückseite ist elastisch, widersteht der bleibenden Verformung bei Zimmertemperatur und er ist verwendbar als Fußbodenbelag.

Beispiel 2

Eine Überzugsformulierung wird hergestellt, wobei man 139 Teile des Styrol/Butadien-Latex von Beispiel 1 verwendete, aber mit 57|5% Feststoffen, 34 Teile Wasser, 2 Teile einer 10#igen wäßrigen Lösung von Natriumlaurylsulfat, 20 Teile expandierbare Mikrokügelchen von Beispiel 1 und 5 Teile der PoIyacrylsäurelösung von Beispiel 1. Das Gewichtsverhältnis von Latex-Feststoffen zu Mikrokügelchen beträgt 4:1. Die Viskosität der Lösung beträgt ungefähr 8500 cP. 20 g der zuvor erwähnten Beschichtuiigsdispersion werden auf 15 cm (6 inch square) Polypropylencarpet mit einer Polypropylen-grobgewebten Unterlage bzw. einem Polypropylen-Stützmaterial aufgebracht. Der beschichtete Teppich wird in einem Ofen mit umströmender Luft bei 115°C (240°F) getrocknet und in einer Plattenpresse bei 135⁰C wie bei Beispiel 1 geschäumt. Die entstehende Probe zeigt gute Flexibilität, Beständigkeit ge-

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genüber beachtlicher bleibender Durchbiegung oder Verformung bei Zimmertemperaturen und Elastizität, wobei die Beschichtung keine Tendenz zeigt, Flocken oder Schuppen zu bilden.

Beispiel 3 "" " ■ .

Ein 20 g-Ieil der Beschichtungsforraulierung von Beispiel 2 wird auf einen getufteten Polyäthylen-Teppich mit einer Polyäthylenunterlagen aufgebracht und wie in Beispiel 2 beschrie- ' ben getrocknet und geschäumt. Die entstehende Probe zeigt gute Flexibilität, Beständigkeit gegenüber einer wesentlichen bleibenden Verformung bei Zimmertemperaturen und gute Elastizität bzw. Rückprallelastizität ohne Neigung der Beschichtung, Flocken zu bilden. (In der vorliegenden Anmeldung umfaßt der Begriff "Elastizität" auch die Rückprallelastizität.)

Beispiel 4

Das Verfahren von Beispiel 2 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß ein getuftetes· Wollteppich mit einer' grobgewebten Jutestützschicht verwendet wird. Die Rückseite zeigt gute Flexibilität, gutes Rückprallvermögen> Beständigkeit gegenüber bleibender Verformung bei Zimmertemperaturen und Beständigkeit gegenüber der Flockenbildung.

Beispiel 5 .

Das Verfahren von Beispiel 2 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß ein getufteter Filament-Nylonteppich mit einer grobgewebten Polyäthylenunterlage verwendet wird. Man erhält ähnliche Ergebnisse.

Beispiel 6 · .

Das Verfahren von Beispiel 2 wird "wiederholt, mit'der Ausnahme, daß ein getufteter Nylonteppich mit einer grobgewebten Juteunterlage verwendet wird. Man erhält ähnliche Ergebnisse.

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Beispiel 7

Das Verfahren von Beispiel 2 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß ein getufteter acrylischer Teppich verwendet wird mit einer Jute-grobgewebten Unterlage. Man erhält ähnliche Ergebnisse.

Beispiel 8

Eine Beschichtungsformulierung wird hergestellt, wobei man 170 Teile eines Latex verwendet, der ein Polymeres aus 85% Vinylidenchlorid, 10% Butylacrylat und 5% Acrylnitril, Tg -3O⁰C, enthält, 8 Teile Wasser, 2 Teile einer 1Obigen Lösung aus Natriumlaarylsulfat, 15 Teile der expandierbaren Mikrokügelchen von Beispiel 1 und 5 Teile der in Beispiel 1 verwendeten Polyacrylsäurelosung verwendet. Das Gewichtsverhältnis von Latexfeststoffen zu Mikrokügelchen beträgt 85:15 und die entstehende Beschichtungsformulierung besitzt eine Viskosität von ungefähr 7500 cP. Ein 15 cm (6 inch square) getufteter Nyloriteppich mit einer Jute-grobgewebten Unterlage wird mit 20 g der Formulierung beschichtet und auf gleiche Weise wie in Beispiel 2 geschäumt. Man erhält ähnliche Ergebnisse.

Beispiel 9

Eine Beschichtungsformulierung wird hergestellt, indem man die folgenden Bestandteile verwendet: 160 Teile eines Latex mit 50% Feststoffen aus einem Polymer aus 40% Isobutylacrylat und 60% Vinylacetat, Tg 9°C, 13 Teile Wasser, 2 Teile einer 10%igen Lösung von Natriumlaurylsulfat, 20 Teile expandierbare Mikrokügelchen mit einer Polymerhülle aus 80% Methylmethacrylat, 20% Methylacrylat und die darin eingekapselt 33% Neopentan enthalten, und 5 Teile Natriumsalz von Polyacrylsäure. Das Gewichtsverhältnis von Latexfeststoffen zu Mikrokügelchen beträgt 4:1. 20 g der Formulierung werden auf die

Rückseite eines 15 cm (6 inch square) getufteten Polypropylen-Teppichs mit einer Polypropylenunterlage aufgebracht. Man erhält ähnliche Ergebnisse wie in Beispiel 2.

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Beispiel 10 ' ■

Das Verfahren von Beispiel 9 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß die folgende' Beschichtungszusammensetzung verwendet wird; 160 Teile eines Latex mit 50% Feststoffgehalt aus einem Polymer aus 8090 Äthylacrylat und 20% Styrol, 13 Teile Wasser, 2 Teile einer 10%igen Lösung aus Natriumlaurylsulfat, 20 Teile expandierbare, synthetische, harzförmige Mikrokügelchen mit einer Polymerhülle aus einem Polymer aus 94,5% Methylmethacrylat und 5,5% Acrylnitril, Tg 112°C, die 35% Neopentan, bezogen auf das Gewicht der Polymerhülle,enthalten, und 5 Teile Natriumsalz von Polyacrylsäure. Das Verhältnis von Latexfeststoff zu Mikrokügelchen beträgt 4:1· Die entstehende Zusammensetzung wird auf gleiche Weise wie in Beispiel 11 beschrieben verschäumt und man erhält entsprechende Ergebnisse.

Beispiel 11

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei man die folgende Beschichtungszusammensetzüng verwendet: 160 Teile eines Latex mit einem Feststoffgehalt von 50% aus einem Polymer aus 67% Butylacrylat und 33% Acrylnitril, Tg -40⁰C, 13 Teile Wasser, 2 Teile einer 10%igen Lösung aus Natriumlaurylsulfat, 20 Teile expandierbare, synthetische, harzförmige Mikrokügelchen mit einer Polymerhülle aus 1 Teil Methylmethacrylat und 1 Teil Methylacrylat und wobei diese 31,5% Neopentan, bezogen auf das Gewicht der Polymerhülle, enthalten, und 5 Teile der Polyacrylsäurelösung von Beispiel Das Gewichtsverhältnis von Latex-Feststoffen zu Mikrokügelchen beträgt 80:20. Man erhält vergleichbare Ergebnisse.

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Claims

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Patentansprüche

1: Verbesserter Teppich, der enthält ein grobgewebtea» leichtes Stützmaterial, wobei sich von mindestens einer Seite davon ein Flor erstreckt, der eine Vielzahl von Filamenten enthält, eine elastische Stützschicht, die entfernt von den sich erstreckenden Filamenten angebracht ist» wobei die elastische Stützschicht eine Vielzahl aus synthetischen, harzförmigen, hohlen, gasgefüllten Mikrokügelchen enthält und wobei die hohlen Mikrokügelchen eine Polymerhülle besitzen, und die Polymerhülle eine Glasübergangsteapefatür von mindestens 5O⁰C besitzt, die Mikrokügelchen in elfter synthetischen, harzförmigen, thermoplastischen Matrix enthalten sind, die eine Glasübergangstemperatur von ungefähr -50°C bis ungefähr +20⁰C besitzt.
2. Teppich gemäß Anspruch 1, worin die Mikrokügelchen eine Schüttdichte von 4 bis 80 kg/nr (0,25 bis 5 pounds per cubic foot) besitzenβ
3. Teppich gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die Polymerhülle der hohlen Mikrokügelchen ein Copolymer aus Styrol und Acrylnitril enthält.
4· Teppich gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die PoIymerhülle der hohlen Mikrokügelchen ein Copolymer aus ungefähr 60 Gew.Teilen Styrol und ungefähr 40 Gew.Teilen Acrylnitril enthält.
5· Teppich gemäß einem der Ansprüche 1 bii 4_r worin die Matrix ein Copolymer aus Styrol und Butadien lit*
6. Verfahren zur Herstellung eines Teppiche Alt Unterlage bzw. einer Unterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Rückseite eines Teppichs eine schauMbiideiide Zu-

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sammensetzung aufbringt, enthaltend eine gutvermischte Mischung einer wäßrigen Dispersion, die von ungefähr Ϊ5 bis 85 Gew.Teilen eines filmbildenden, synthetischen, harzformigen Latexbindemittels mit einer Glasübergangstemperatur von ungefähr -50 bis ungefähr +20⁰C und von ungefähr 85 Ms ungeführ 15 Gev/.Teilen expandierbare, synthetische, harzförmige Mikrokügelchen enthält, wobei die expandierbaren Mikrokügelchen eine synthetische, harzförmige, thermoplastische Hülle besitzen und darin eingekapselt ein flüchtiges, fluides Expandiermittel enthalten und wobei die Hülle eine Glasübergangstemperatur von mindestens 50° c aufweist, man die Dispersion erwärmt, um das Wasser daraus zu entfernen und damit der Latex eine Matrix um die expandierbaren Mikrokügelchen bildet, und man erwärmt, damit die Mikrokügelchen expandieren und eine Vielzahl gasgefüllter, monocelXularer thermoplastischer Hüllen bilden.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6„ dadurch gekennzeichnet, daß man als Latexbindemittel ein Copolymer aus Styrol land Butadien verwendet. ·
8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7* dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Mikrokügelchen eine Hülle aus einem Styrol-Acrylnitril-Copolymeren besitzen.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Dispersion eine Viskosität von 5000 bis 10 000 cP besitzt.

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