DE69217C - Verfahren und Maschine zur Herstellung spinnbarer Fasern aus Holz. (2 - Google Patents
Verfahren und Maschine zur Herstellung spinnbarer Fasern aus Holz. (2Info
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- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01C—CHEMICAL OR BIOLOGICAL TREATMENT OF NATURAL FILAMENTARY OR FIBROUS MATERIAL TO OBTAIN FILAMENTS OR FIBRES FOR SPINNING; CARBONISING RAGS TO RECOVER ANIMAL FIBRES
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Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
Das unter Nr. 60653 patentirte Verfahren, aus Holz spinnbare Fasern herzustellen, ist,
wie nachfolgt, vervollkommnet worden.
Der Erfinder hat schon vor Anmeldung des angegebenen Patentes ein Verfahren herausgefunden,
Holz nach dem Dämpfen durch Kochen, besonders mit doppelt schwefligsaurem Kalk, aufzuschliefsen und durch Behandlung
der so gewonnenen Cellulose nach dem Trocknen mit gerippten Walzen verspinnbare Fasern herzustellen.
Um das Verfahren des Patentes Nr. 60653 in praktisch vollkommenster Weise ausführen
zu können, empfiehlt es sich, zum Zweck der Einweichung und Auflösung der Inkrusten,
das Holz bei gewöhnlicher Temperatur mit schwefliger Säure zu behandeln, wobei ohne
erkennbare chemische Wirkung die inkrustirende Substanz im Holz an Sprödigkeit und Festigkeit
verliert.
Der Erfinder hatte ferner damals zur Herstellung der Cellulosefasern nur mit bekannten
Apparaten gearbeitet, während er im Nachstehenden eine besondere Maschine zum Zwecke
der Herstellung von Fasern aus rohem Holz beschrieben hat.
Es ist ihm weiter gelungen, noch durch andere Momente das vorher angegebene Verfahren
zu vervollkommnen, wodurch eine mehr gewinnbringende Erzeugung von. Holzfasern ermöglicht wird, nämlich erstens durch die
Entdeckung der leichteren Brüchigkeit der HoIztheilchen an bestimmten Stellen und durch das
Verfahren, diese Beschädigungen des Holzes zu vermeiden, und zweitens durch Verfahren zur
leichten und schnellen Ablösung der Fasern vom Holz mit der hierzu zweckmäfsig anzuwendenden
Maschine.
Das Gesammtverfahren gestaltet sich folgendermafsen:
Das zu zerfasernde, nicht astige oder von Aesten befreite Holz, beispielsweise Fichtenholz,
wird in Brettchen von 2 bis 3 mm Dicke, 25 mm Länge und 50 mm Breite radial gespalten
, darauf in eine verdünnte wässerige Lösung von schwefliger Säure (zweckmäfsig '/4 pCt. mit 0,1 pCt. Kalk) gelegt, darin wenigstens
8 Tage bei gewöhnlicher Temperatur belassen und dann mit Riffelwalzen bearbeitet.
Die schweflige Säure bewirkt neben einer helleren Farbe des Holzes ein Aufweichen der
inkrustirenden Substanz, ohne dafs sonst eine chemische Wirkung erkennbar ist, und hierdurch
eine leichte Zerfaserung des Holzes. . Der Kalk verhindert die Bildung freier Schwefelsäure.
Sehr zweckmäfsig wird die nachfolgend beschriebene und durch Zeichnung (Fig. 1, 2
und 3) erläuterte Maschine benutzt.
In einem Walzengestell AAA für etwa ι ο
bis 30 oder noch mehr Walzenpaare befinden sich auf festen Lagern B B Walzen C C von
etwa 35 mm Durchmesser mit parallel der Achse gehenden, unten und oben gut abgerundeten
Rippen D D von 2 mm Dicke, 3 mm Entfernung von einander und 2 mm Höhe.
Die Rippen können Unterbrechungen und auch
curvenförmig um die Walzen' laufende Vertiefungen u. dergl. haben, was jedoch keinen
wesentlichen Vortheil bietet. Diese Walzen werden durch konische Räder EE vermittelst
der gemeinschaftlichen Welle F eines Kammrades G und eines Vorgeleges mit Riemscheibe
in Bewegung gesetzt. Oberhalb dieser ersten Walzen befinden sich ganz ebensolche MM,
welche in nach oben durch Schlittenbewegung verschiebbaren Lagern HH vermittelst Kautschukstücken
KK und Schrauben LL je nach Wunsch elastisch stärker oder schwächer auf
die unteren Walzen geprefst werden. Das elastische Material zwischen den Schrauben und
dem oberen Walzenlager, wie z. B. der angewendete Kautschuk, bewirkt noch bei geringeren
Verschiedenheiten in Dicke und Beschaffenheit der Brettchen eine gleichmäfsige Umwandlung.
Die Vermeidung vollständiger Brüche bei den Brettchen macht unter den angegebenen
Umständen bei schneller Bearbeitung gröfsere Schwierigkeiten. Es hat sich zur Verhinderung
derselben die nachfolgende Benutzung der Maschinen gut bewährt.
Je zwei oder mehr Brettchen werden im Anfang des Walzens in folgender Weise zusammengelegt
und bearbeitet.
Bei den wie oben angegebenen gespaltenen Brettchen kann man stets beobachten, dafs auf
der einen Seite die dunkleren Theile der Jahresringe hervorspringen, während sie auf
der anderen Seite zurücktreten. Die letzteren Seiten nun erhalten, sobald sie den Druck von
den Rippen erleiden, leicht Sprünge, während dies bei den ersteren viel weniger leicht der
Fall ist. Es werden deshalb die Brettchen so zusammengelegt, dafs die Seiten derselben, bei
denen die dunklen Theile der Jahresringe vorstehen, mit den Rippen der Walzen in Berührung
kommen, während die anderen Seiten innerhalb sich befinden. Mit diesen über einander
gelegten Brettchen wird bei verhältnifsmäfsig starkem Druck das Walzen so lange
vorgenommen, bis die Brettchen etwas weich geworden sind, dann erst werden sie aus einander
gelegt und weiter gewalzt; und zwar werden je zwei oder auch mehr derselben
. unter möglichst wenig Zwischenraum so durch die Walzen unter langsamer Drehung hinter
einander geschickt, dafs nicht gleichzeitig zwei Brettchen aufhören. Bei obiger Dicke und
Breite der Brettchen hat sich bei der doppelten Lage ein Druck von 130 kg, bei den aus einander
gelegten von go kg als zweckmäfsig herausgestellt. Bei gleichmäfsigen dünnen, leicht
zerfaserbaren Brettchen hat sich ein Durchgang durch 8 Walzenpaare bei doppelter Lage und
durch 16 Walzenpaare in einfacher Lage als ausreichend herausgestellt, gewöhnlich ist häufigerer
Durchgang zweckmäfsig. Irgend welche Durchtränkung während dieser Operation ist überflüssig.
Man fährt mit dem Walzen so lange fort, bis sich die Fasern durch das ganze Brettchen
mit den Fingern von einander .trennen lassen. Durch weiteres Fortsetzen dieser Operation
können die einzelnen Fasern weiter blos gelegt werden, jedoch ist dies in der Regel für
die spätere Verarbeitung nicht erforderlich.
Zur sofortigen weiteren Verarbeitung mit den Kratzen werden die ganz wenig feuchten, gewalzten
Brettchen nun mit OeI getränkt und mit dünndrähtigen biegsamen Kratzen behandelt,
wodurch feine, aber etwas kurze Fasern abgenommen werden. Die Benetzung mit OeI
oder ähnlich wirkenden Stoffen hat sich gut bewährt, weil es hierdurch gelingt, längere
und dünnere Fasern aus dem Holz zu gewinnen.
Bei diesem Zustande des Holzes geben die Kratzen jedoch, eine verhältnifsmäfsig geringe
Leistung und zerreifsen zugleich vielfach die für sich schwachen Holzfasern, welche erst
durch Verspinnen, d. h. durch Drillen, Festigkeit erhalten. Für einige Operationen freilich,
z. B. wenn aus einer theils faserigen, theils weichen Holzmasse die Fasern gewonnen werden
sollen, sind die Kratzen wegen des guten Entfernens der Fasern schwer zu ersetzen.
Jedoch zum Auskämmen des zerfaserten Holzes in seiner Gesammtheit ist es zweckmäfsig, erst
eine Zwischenoperätion vor der Kratzenbearbeitung anzuwenden oder auch die letzteren vollständig
fortzulassen.
Zum Zweck dieser Zwischenoperation werden scharfkantige schmale Gegenstände oder stumpfe,
mit längsgerichteten Rauhigkeiten, mit einigem Druck über das weich gemachte oder zerfaserte
Holz in der Richtung der Faser so hinweg-, geschoben, dafs meist neue Theile des Werkzeuges
mit dem Holz in Berührung kommen. Das letztere ist erforderlich, weil das Werkzeug
nur wirkt, sobald es an der berührenden Kante frei von Fasern ist. An diesem Werkzeug
bleiben nun in der Regel Fasertheilchen haften, welche bei ihrer Fortbewegung die damit in
Zusammenhang stehenden Fasern vom Holz abziehen, unter Umständen werden dieselben
jedoch auch durch diese Werkzeuge vermittelst des Processes des Schabens vom Holz entfernt.
Je nach Druck, Beschaffenheit des Instruments und der vorgeschrittenen Zerfaserung des Holzes
findet eine Loslösung gröberer oder feinerer Fasern statt.
Die angegebene Operation kann nun mit sehr verschiedenen Apparaten ausgeführt werden,
welche, nachdem die Wirkung derselben festgestellt ist, nach den verschiedensten Richtungen
abgeändert werden können. Zunächst wird die nachfolgende Maschine (Fig. 4 und 5)
zweckmäfsig benutzt.
An einer senkrechten Welle ä befinden sich eine Anzahl von Armen b, welche getheilt sind
und an der Theilstelle durch ein nach aufwärts gehendes Scharnier d zusammengehalten werden.
An den Enden dieser Arme sind Schlitten c angebracht, welche an den beiden Enden g
abgerundet sind. In diesen Schlitten sind Messer e in der Entfernung von etwa je 20 mm
befestigt. Diese Entfernung ist so abgemessen, dafs die langen, an den Messern sich ansetzenden
Fasern nur selten unter das folgende Messer gelangen. Die Messer werden wie bei den
Hobeln durch einen Keil/gehalten und können hierdurch leicht weiter oder weniger weit unten
aus dem Schlitten herausgebracht werden. Diese Schlitten, welche durch die Scharniere nach
oben beweglich sind und von der Unterlage einzeln abgehoben werden können, ruhen mit
ihrem Gewicht, welches durch aufgelegte Metallplatten verstärkt werden kann, auf einer runden,
um die Welle λ drehbaren Platte h. Diese Platte wird durch eine ah derselben befestigte
Transmissionsscheibe i, welche durch den Vorsprung k getragen wird, in Bewegung gesetzt.
Auf der Platte befinden sich da, wo die Schlitten dieselbe berühren, weiche Kratzen /, welche
im Sinne der Bewegung der Platte schräg geneigt sind.
Diese Maschine wird nun in folgender Weise benutzt.
Auf die Kratzen werden die mit den Walzen bearbeiteten Brettchen m einzeln auf der ganzen
Platte so hinter einander gelegt, dafs die darüber weggehenden Messer in der Entfaserungsrichtung
wirken, und dann die Platte h in Bewegung gesetzt. (Jedes Brettchen hat auf jeder Seite
eine Richtung, in welcher ein leichtes Ablösen der Fasern eintritt, was durch ein leichtes Abkratzen
derselben mit dem Fingernagel erkannt wird, und zwar ist diese Richtung auf den
beiden verschiedenen Seiten die umgekehrte. Ich nenne dieselbe Entfaserungsrichtung.) Jedes
einzelne Messer nun zieht Fasern, wie oben angegeben, von der Oberfläche der Brettchen
ab. Durch die kreisförmige Bewegung der Schlitten kommen meist andere Theile der
Messer mit den Brettchen in Berührung und nehmen so an den verschiedenen Stellen des
Brettchens Fasern ab.
. Sobald die Messer auf Stellen der Kratzen, wo sich keine Brettchen befinden, kommen,
werden die Fasern durch die Kratzen stets von den Messern losgelöst und die letzteren so für
weiteres Abziehen geeignet gemacht. Die Brettchen selbst werden durch die darunter liegenden
Kratzen festgehalten, und zwar so, dafs sie elastisch nach unten und den .Seiten nachgeben,
wenn ein zu starker Druck Beschädigungen hervorbringen könnte.
Von den Kratzen auf der Platte werden die Fasern, sobald nicht mehr alle aufgenommen
werden können, durch andere Kratzen entfernt. Das gröfsere oder geringere Vorspringen der
Messerschneiden aus den Schlitten und der geringere oder gröfsere Druck der letzteren
bedingt die gröfsere oder geringere Feinheit der Faser, aber auch die geringere oder gröfsere
Masse derselben.
Eine gute Durchtränkung des Holzes mit Wasser allein oder erst mit Wasser und dann
mit OeI hat sich hierbei als zweckmäfsig herausgestellt.
Mit dieser Maschine lassen sich die zuletzt bei derselben entstehenden dünnen Brettchen
schlecht bearbeiten und wird hierfür die nachfolgend beschriebene Maschine, die in Fig. 6
dargestellt ist, besser benutzt. Es läfst sich jedoch mit jeder dieser beiden Maschinen der
Procefs der Faserablösung allein vornehmen.
Die Maschine ist ähnlich dem früher beschriebenen Walzwerk construirt, und es sei
deshalb hier nur auf die Unterscheidungsmerkmale eingegangen.
In dem Walzengestell A, Fig. 6, dessen Boden B gröfsere Oeffnungen hat, um das
gewonnene Erzeugnifs hindurchfallen zu lassen, befinden sich etwa 40 Walzenpaare, abwechselnd
je ein Paar mit geschärften Rippen η und dann ein solches mit abgerundeten Rippen m. Die
Walzen mit den abgerundeten Rippen führen die Brettchen langsam etwa 4 dem in der
Minute durch die Maschine hindurch, indem dieselben den gleichen Druck auf die Brettchen
ausüben wie bei der früher beschriebenen Maschine.
Die Walzen η werden durch das grofse Kammrad r und das kleine Kammrad ο in schnelle
Bewegung versetzt. Die Walzen m bewegen sich durch das kleine Kammrad ρ und das
grofse Kammrad r umgekehrt verhältnifsmäfsig langsam vorwärts. Die oberen Walzen derselben
erhalten einen verhältnifsmäfsig geringen, aber möglichst gleichmäfsig wirkenden Druck
etwa 3 kg auf die Breite der Brettchen von 100 mm. Die Walzen dieser Paare jedoch
bleiben durch die Grofse ihrer Lager stets so weit von einander entfernt, dafs sich die
Schärfen nie berühren können. Ueber die Schärfen gehen unterhalb und oberhalb der
Walzenpaare zeitweilig Bürsten, welche die darauf abgesetzten, die Wirkung beeinträchtigenden
Fasern entfernen.
Zunächst kommen nun die Brettchen in diese Maschine wie folgt.
Während die Walzenpaare mit den geschärften Rippen gehoben werden, werden die bearbeiteten
Brettchen in folgender Weise unter das erste Walzenpaar gebracht. Je vier Brettchen,
je zwei über einander, kommen in das erste Walzenpaar mit der Entfaserungsrichtung gegen
die Richtung der Bewegung. Sobald die Brettchen nahe bis zur Hälfte hineingegangen, wer-
den wieder zwei solche Paare zwischen die ersten mit gleicher Entfaserungsnchtung so weit
als möglich hineingeschoben, sobald diese letzteren wieder nahe ihrer Hälfte zwischen
den Walzen sind, ein drittes, und so geht die Anordnung weiter ohne Unterbrechung fort.
Sobald unter allen Walzen Brettchen sich befinden, läfst man die Walzen mit den geschärften
Rippen sich senken. Jetzt geht die Entfaserung verhältnifsmäfsig schnell vorwärts, indem
die Fasermassen durch die Oeffnungen des Bodens hindurchfallen. Die Zahl der Walzen bezw. der Druck derselben wird so
gewählt, dafs die aus der Maschine heraustretenden Brettchen so weit entfasert sind, dafs
sie an den Stellen, wo die scharfen Rippen gewirkt haben, ganz dünn wie Hobelspäne
sind. Sollte dies nicht der Fall sein, so gehen sie noch einmal in gleicher Ordnung durch
die Maschine. Je nach dem Druck, welcher . auf den oberen Walzen lastet, werden feinere
Fasern in geringerer Menge und gröbere Fasern in gröfserer Menge abgezogen. Diese dünnen
Stellen der Brettchen werden nun nach einmaligem Durchgang durch die Maschine stets
von neuem umgekehrt in dieselbe gebracht, so dafs jetzt die dicken Stellen der Brettchen in
der Entfaserungsnchtung den scharfen Walzen so ausgesetzt werden, dafs beim Verlassen der
Maschine auch diese fast ganz in eine Fasermasse verwandelt sind.
Statt einer ganzen Reihe solcher Walzen können auch drei, eine Vorschiebwalze in der
Mitte und zwei Abziehwalzen an beiden Seiten, unter Hin- und Herschieben der Brettchen
arbeiten.
Je besser nun die Zerfaserung in dem Brettchen vorgenommen war, desto schönere Fasern
werden durch die eben beschriebenen Maschinen erzeugt. Hierbei ist es gleichgültig, ob die
vorbereitende Zerfaserung auf rein mechanischem oder chemischem oder auf chemischem
und mechanischem Wege stattgefunden hat. Selbst aus dem rohen Holz ist man im Stande,
durch diese Maschinen längere Fasern zu erzeugen, welche jedoch mit denen aus vorgerichtetem
Holze nicht verglichen werden können.
Die gewonnene Fasermasse nun zeigt den bisher bekannten, für die Textilindustrie verwendeten
Fasern gegenüber ganz besondere Eigenschaften, welche schon mit dem unbewaffneten
Auge zum Theil erkennbar sind. Während bei den feineren Gespinnstfasern eine
möglichste Isolirung der Zellen gewünscht und auch erreicht wird, so ist eine so weit gehende
Trennung bei dem durch das in dem Haupt-Patent und in der vorliegenden Beschreibung
dargelegten Verfahren zur Herstellung von Gespinnstfasern nicht zweckmäfsig, da die Holzzellen
isolirt zum Verspinnen zu kurz sind. Diese Holzfasern bestehen deshalb aus Bündeln
von Zellen und haben durch Loslösung von einzelnen oder mehreren Zellen von den Bündeln ein besonderes Aussehen, das die
Form von Verästelungen zeigt. Unter dem Mikroskop sind die Holzzellen für sich bezw.
in ihren Bündeln stets deutlich erkennbar und von den Zellen von Holzcellulose sofort dadurch
zu unterscheiden, dafs die ersteren als volle Schläuche, die letzteren als leere zusammengefallene
Schläuche erscheinen.
Claims (5)
1. Das Einweichen des Holzes mit einer verdünnten Lösung von schwefliger Säure bei
gewöhnlicher Temperatur, wodurch eine leichte Zerfaserung des Holzes erzielt wird.
2. Vermeidung der auf der Oberfläche der Brettchen leicht entstehenden Brechungen
bei Ausführung des im Haupt-Patent angegebenen Verfahrens, durch Aufeinanderlegen
von zwei oder mehreren Brettchen unter Aufsenlegung der hervortretenden dunkleren Theile der Jahresringe.
3. Das Abziehen der Fasern von dem nach Anspruch 1. behandelten Holz mit Werkzeugen,
welche an· den wirkenden Stellen stumpfe und zugleich rauhe oder scharfe
Kanten haben, dadurch, dafs diese Werkzeuge im wesentlichen in der Richtung der Fasern über die Holzflächen unter Druck
hinweggeführt werden und hierdurch einen Theil der oberflächlichen Fasern loslösen.
4. Zur Ausführung des unter Anspruch 3. angegebenen Verfahrens eine Maschine (Fig. 4),
bestehend aus einem Schlitten c, welcher vermittelst eines Armes an der Achse α befestigt
ist, mit Messern e, welche senkrecht in bestimmten Abständen in den Schlitten
verschiebbar befestigt sind und unter welchen eine Platte h mit Kratzen j, auf der sich das
bearbeitete Holz befindet, fortbewegt wird, und bezw. oder eine Maschine (Fig. 6), bestehend
aus Walzen m, welche das Holz nach einer Richtung fortziehen, und Walzen
mit geschärften Rippen n, welche sich in entgegengesetzter Richtung bewegen und
mit schwachem Druck über das Holz hinweggehen, um hierdurch die oberflächlichen Fasern abzuziehen.
5. Die weitere Verarbeitung des mit den gerippten Walzen behandelten Holzes, auch
der nach Anspruch 3. hergestellten Fasermassen vermittelst Kratzen in etwas feuchtem
Zustande, unter Benetzung mit OeI, zur Herstellung der Gespinnstfasern.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE69217T |
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0
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