CN113811653B - 导电的纸结构、用于制造导电的纸结构的方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导电的纸结构，所述纸结构具有含纤维素的纤维材料和导电纤维，其中，在导电的纸结构中，从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入连续的用于接触导电的纸结构的导电的线丝。

Description

导电的纸结构、用于制造导电的纸结构的方法和应用
本发明涉及一种导电的纸结构、用于制造导电的纸结构的方法和导电的纸结构的应用。
在现有技术中已知例如基于含纤维素的纤维材料和碳纤维的导电的纸结构，例如参见EP 2 770 104 B1。因此原则上已知的是，为面状的纸基质这样配备导电纤维、尤其是金属纤维或者石墨化的碳纤维，或者其它提供传导性的材料、例如碳纳米管，使得电流流过面状的纸基质。根据存在的电阻率，纸基质可以用于不同目的，例如用作加热元件、用于电磁屏蔽的元件或者用于信号探测的元件。
能够以不同的方式方法接触(或者说触点接通)导电的纸结构，以便由触点出发将电流导引通过纸结构。常见的例如是粘接触点，所述粘接触点施加在导电的纸结构的部分表面上。在此不利的是通过传导性较差的有机粘接层的接触，所述有机粘接层还在受到机械应力时易脱落。此外通常期望的是，将导电的纸结构与所谓的压接触点连接。这借助粘接的元件只能非常难地实现。
因此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有改善的接触的导电的纸结构。
该技术问题按本发明通过在独立权利要求中定义的特征组合解决。本发明的扩展设计是从属权利要求的技术方案。该技术问题尤其以备选的方式通过在条目1和15中定义的特征组合解决。在条目15和16中定义的特征组合没有落入所附的权利要求书的保护范围中，而是形成用于可能的分案申请或者继续申请的基础。
本发明的总结
1.(本发明的第一方面)一种导电的纸结构，具有含纤维素的纤维材料和导电纤维，其特征在于，在导电的纸结构中，从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入连续的用于接触所述导电的纸结构的导电的线丝。
2.(优选的设计方案)按条目1所述的导电的纸结构，其中，在导电的纸结构中，从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入复数个连续的用于接触所述导电的纸结构的导电的线丝，其中，所述复数优选具有在二至八的范围内的值，进一步优选具有在二至六的范围内的值并且尤其优选具有为二的值。
3.(优选的设计方案)按条目1或2所述的导电的纸结构，其中，所述导电纤维是金属纤维、尤其是金属的短切纤维，其具有处于3mm至12mm的范围内的优选纤维长度，和/或所述导电纤维是碳纤维。
4.(优选的设计方案)按条目1至3之一所述的导电的纸结构，其中，所述导电的纸结构包含附加的导电材料、尤其是碳颗粒和/或碳纳米管。
5.(优选的设计方案)按条目1至4之一所述的导电的纸结构，其中，用于接触所述导电的纸结构的导电的线丝是金属丝、金属线丝、金属带、基于载体基质例如塑料膜的涂覆有金属的线丝、由(塑料)膜和金属膜制成的层压件、金属编织物、辫状编织物、针织物或者扁金属带(Lahnband)。
6.(优选的设计方案)按条目1至5之一所述的导电的纸结构，其中，所述纸结构基于一个单独的纸层，用于接触所述导电的纸结构的导电的线丝嵌入所述单独的纸层中。
7.(优选的设计方案)按条目1至5之一所述的导电的纸结构，其中，所述纸结构基于两个分隔开的纸层，用于接触所述导电的纸结构的导电的线丝布置在所述纸层之间。
8.(优选的设计方案)按条目1至7之一所述的导电的纸结构，其中，
-用于接触所述导电的纸结构的导电的线丝完全嵌入纸结构中，因此线丝对于观察者从正面和背面均不可见；或者
-所述线丝这样嵌入纸结构中，使得线丝在一侧上能够自由接触到地处于纸结构中；或者
-所述线丝这样嵌入纸结构中，使得线丝至少在纸结构的一个部位处在其表面上局部地裸露。
9.(优选的设计方案)按条目1至8之一所述的导电的纸结构，其中，所述导电的纸结构附加地具有化学添加剂和残留湿度。
10.(优选的设计方案)按条目1至9之一所述的导电的纸结构，其中，所述导电的纸结构附加地印刷有由导体电路组成的传导性的图案。
11.(优选的设计方案)按条目10所述的导电的纸结构，其中，在所述导电的纸结构中，从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入两个或者更多个连续的用于接触所述导电的纸结构的导电的线丝，其中，线丝分别这样嵌入纸结构中，使得每个线丝在纸结构的多个部位处在其表面上局部地裸露，其中，导电的纸结构这样印刷有由导体电路组成的传导性的图案，使得传导性的图案与嵌入所述纸结构中的线丝的接触通过线丝局部地裸露的部位实现。
12.(本发明的第二方面)一种用于制造按条目1至11之一所述的导电的纸结构的方法，具有：
-提供由含纤维素的纤维材料和水组成的材料悬浮液；
-必要时添加至少一种化学添加剂；
-添加导电纤维；
-将至少一个连续的导电的线丝导入处于环形筛造纸机中的材料悬浮液中，其中，线丝被这样导引到环形筛上，使得在页面形成期间(或者在纸幅形成期间)，实现线丝在纤维结构中的嵌入。
13.(优选的设计方案)按条目12所述的方法，其中，所述纸结构这样形成，使得所述纸结构由两个分隔开的纸层组成并且线丝布置在这些纸层之间。
14.(本发明的第三方面)一种按条目1至11之一所述的导电的纸结构的作为加热元件、作为用于电磁屏蔽的元件或者作为用于信号探测的元件的应用。
15.(本发明的第四方面)一种导电的纸结构，基本上由含纤维素的纤维材料组成，其特征在于，在纸结构中，从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入连续的用于接触所述纸结构的导电的线丝，其中，线丝这样嵌入纸结构中，使得线丝在纸结构的多个部位处在其表面上局部地裸露，其中，纸结构这样印刷有由导体电路组成的传导性的图案，使得传导性的图案与嵌入所述纸结构中的线丝的接触通过线丝局部地裸露的部位实现。
16.(优选的设计方案)按条目15所述的导电的纸结构，其中，在所述纸结构中，从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入两个或者更多个连续的用于接触所述纸结构的导电的线丝，其中，线丝这样嵌入纸结构中，使得每个线丝在纸结构的多个部位处在其表面上局部地裸露，其中，纸结构这样印刷有由导体电路组成的传导性的图案，使得传导性的图案与嵌入所述纸结构中的线丝的接触通过线丝局部地裸露的部位实现。
对优选实施方式的详细描述
以下描述尤其针对在本发明的总结中的条目1至14中描述的本发明的第一、第二和第三方面。
本发明基于的构思是，通过以下方式与置入钞票纸中的防伪线类似地提供具有改善的接触的导电的纸结构，即，将连续的导电的接触线丝嵌入导电的纸结构中。因此，导电的纸结构被连续的导电的接触线丝从一个端部至对置的端部穿过。这实现了较容易地在接触线丝的端部处接触导电的纸结构并且通过在纸结构的整个面上置入接触线丝而在纸结构的所有区域实现了位置靠近的电流供应。
在导电的纸结构中适宜地存在复数个(或者说多个)连续的用于接触所述导电的纸结构的导电的线丝，所述线丝分别从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入，其中，所述复数优选具有在二至八的范围内的值，进一步优选具有在二至六的范围内的值并且尤其优选具有为二的值。
按照本发明的导电的纸结构例如可以借助传统的环形筛技术制造。以此方式原则上可以加工变化的纤维成分。适宜的是，在含纤维素的纤维材料中混入导电的金属的短切纤维。金属的短切纤维通常具有在3至12mm的范围内的纤维长度。所混入的导电的金属的短切纤维的量适宜地选择为，使得形成足够的纤维与纤维的接触并且因此确保适当的电流流动。导电的纸结构可以包含其它的天然和/或合成的纤维材料，必要时包含化学添加剂并且必要时包含剩余湿度。此外，导电性不只可以通过导电金属纤维、尤其是金属的短切纤维实现，而且也可以通过加入碳纤维、碳颗粒或者碳纳米管实现。
环形筛技术能够将连续的导电线丝嵌入导电的纸结构的核心中，因此导电的纸结构被连续的导电线丝从一个端部至对置的端部穿过。因此，以此方式嵌入导电的纸结构中的连续的导电线丝形成接触线丝。术语“接触线丝”在此理解为导电的纸结构的用于接触的线丝，所述线丝在导电的纸结构内部在多个部位直接与包含在其中的导电的金属的(短切)纤维、碳纤维、碳颗粒和/或碳纳米管导电地连接。按照本发明地嵌入导电的纸结构中的接触线丝关于其在纸中的布置类似于嵌入钞票纸中的防伪线。适宜地，不是只将一个连续的导电线丝置入导电的纸结构中，而是有利地将复数个连续的导电线丝置入导电的纸结构中。接触线丝一方面实现了在线丝端部处的轻易的接触，并且另一方面通过在导电的纸结构的整个面上置入接触线丝，实现了对所有区域的位置靠近的电流供应。因此，接触线丝以特别有利的方式满足双重功能。此外，按照本发明的配设有接触线丝的导电的纸结构的特征在于其稳固性和长时间的耐用性。
能够用于按照本发明的导电的纸结构的含纤维素的纤维材料例如可以选自源于天然的纤维材料或者合成的纤维材料。源于天然的含纤维素的纤维材料例如包括木纤维、半纤维素、热机械纸浆、棉纤维、化学分解的纤维素如硫酸盐纤维素或者亚硫酸盐纤维素、化学改性的木质素、再加工的纤维材料和两个或多个前述要素的组合。
向含纤维素的纤维材料中加入导电材料、尤其是导电纤维，例如金属的(短切)纤维、石墨化的碳纤维(在此也简称为“碳纤维”)或者金属化的塑料纤维，和/或导电颗粒，例如碳颗粒、碳纳米管或者富勒烯。基于含纤维素的纤维材料被混合的金属短切纤维的份额例如根据应用尤其在几个重量百分数(重量％)至50重量％或者更多的范围内变化。适宜地混入这样多的导电纤维，使得超过所谓的渗滤阈值，以便确保足够的传导性。因此需要足够的导电纤维的网络，以确保电流流动。
此外，作为导电材料尤其可以向含纤维素的纤维材料中混入碳纤维。碳纤维优选理解为工业产生的纤维，它们由含碳的材料形成并且例如通过热解转化为石墨状的碳结构。这些纤维可以各向同性或者各向异性地产生并且通常具有处于5μm至8μm的范围内的直径。这些单纤维在加工时整合为具有1000至400000个单纤维的束(Roving)并且随即可以被进一步加工。碳纤维既是能够良好导电的也是能够良好导热的。此外，作为碳纤维理解为一组纤维，其具有高强度的碳纤维、高刚性的碳纤维和/或高强度的碳纤维。能够按照本发明地使用的碳纤维可以具有优选的长度分布或者相应的重点，所述长度分布优选处于1μm至50000μm、例如8000μm至50000μm、尤其是1μm至8000μm的范围内并且尤其优选处于5000μm至8000μm的范围内。这个长度分布既在使用初级碳纤维时也在再加工的碳纤维中是有利的，因为由此相应的碳纤维能够良好地并且尤其是均匀地与流分离混合物(Stallgemisch)的其余的含纤维素的纤维材料混合，以制造纸结构。在此的目标尤其是，确保至少两种纤维材料组成部分既在用于制造纸结构的悬浮液中、也在纸结构本身中的尽可能均匀的分布。按照本发明的其它特别优选的实施方式，碳纤维在纸结构中的份额(在23℃和50％相对空气湿度的受控的气候条件中)大于35重量％。在此也需要考虑的是，随着初级和/或再加工的碳纤维的份额的提高，由此形成的纸结构的比电阻可能降低并且由此形成的纸的传导性提高。碳纤维在纸结构中的提高的份额的优点主要在于改善的传导性、页面或者纸结构中的电阻减小和与之相关的更高的导线容纳(Leitungsaufnahme)。通过碳纤维的选择的纤维长度分布和/或与纸纤维的结合可以实现提高的碳纤维使用。所述纸纤维例如可以是棉纤维，其尤其通过有针对性的研磨(荷兰式研磨)被有针对性地纤维化并且因此可以为待产生的纸结构提供特别高的强度潜能。按照本发明的纸结构的比电阻例如处于10-2Ωm至10-5Ωm的范围内。
必要时可以向按照本发明的导电的纸结构中加入化学添加剂，所述添加剂例如选自以下组，所述组尤其包括保水剂、脱水辅助剂、保水剂双系统或者微颗粒系统、湿强度剂和干强度剂、胶合剂、填料和/或色素，尤其选自由滑石粉、二氧化钛、氢氧化铝、膨润土、硫酸钡、碳酸钙、高岭土形成的组，消泡剂、通风剂、杀虫剂、酶、漂白辅助剂、光学增白剂、颜料、遮蔽颜料、污染物捕捉剂、沉淀剂(固定剂)、润湿剂、pH调节剂。备选地或者结合地，化学添加剂也可以选自优选水溶性的聚合物的组，所述组包括含胺的聚合物、聚乙烯亚胺、吡咯烷、聚酰胺、聚丙烯酰胺、吖啶、蛋白质、肽、含聚醚的聚合物、尤其是聚环氧乙烷、聚醚、含羟基的聚合物、尤其是淀粉、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、带电荷的聚合物、尤其是阳离子聚合物、尤其是阳离子淀粉、玉米淀粉、土豆淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、含铵基的聚合物、阴离子聚合物、尤其是阴离子改性的聚丙烯酰胺、磺化的聚合物、具有高电荷密度的无机盐、尤其是铝盐、铝(III)氯化物、硫酸铝、铝酸钠、无机的带电荷的颗粒/色素、尤其是膨润土、蒙托石、硅酸钠、湿强度剂、尤其是表氯醇树脂、乙二醛、锆盐、碳酸锆、由阴离子聚合物和阳离子改性的色素的组合、用于降低燃点的辅助剂、以及它们的组合等。
按照其它特别优选的实施方式，按照本发明的纸结构具有按照DIN EN ISO 536的单位面积重量，其处于15g/m2至1000g/m2的范围内、优选处于20g/m2至300g/m2的范围内。
此外，按照本发明的纸结构例如具有处于50W/m2至5000W/m2的范围内的功率消耗。在此，在纸结构的表面上例如能够实现15℃至130℃范围内的温度。
按照本发明的导电的纸结构可以配设有附加的加强纤维以控制期望的性能。附加地可以进行表面胶合或者表面浸渍。
关于接触线丝可以考虑不同的实施方式。在所有实施方式中重要的是，确保与处于纸结构中的导电部件、尤其是金属纤维和/或碳纤维的接触。在最简单的情况下，作为接触线丝可以使用例如由辊压的金属制成的金属线丝、金属带或者金属丝，其中，金属尤其选自能够良好传导的金属，例如银、铜、金、铝、钨、铁等或者一个或多个上述元素的合金。然而此外也可以使用金属化的线丝，例如使用基于作为载体基质的塑料载体膜的、以能够良好传导的金属被金属化的线丝，所述金属例如是银、铜、金、铝、钨、铁等。作为塑料载体膜尤其可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。此外作为接触线丝可以使用金属化的膜或者由膜和辊压的金属膜制成的层压件。借助压接触点或者ZIF插塞连接器(ZIF＝Zero InsertionForce)的特别可靠的接触可以考虑通过纯金属线丝实现，其设计为例如具有2至5mm的范围内的宽度的金属带。提高的金属厚度在此改善持久的接触。这种金属化的线丝可以附加地至少在一侧配有粘接剂，以改善接触线丝在导电的纸结构中的固定，所述粘接剂有利地是导电粘接剂。此外可行的是，嵌入导电的纸结构中的接触线丝在接触部位的区域中局部地裸露，如在钞票范围内对于所谓的窗口线的情况那样。
此外，接触线丝可以附加地在上侧配设有保护层或者保护膜，其根据需要在接触区域、即在窗口区域中被移除。
术语接触线丝不必局限于作为(较窄的)、例如具有2mm或者更小的宽度的线丝的唯一设计方案，而是同样可以考虑如(较宽的)、例如具有4mm至20mm的宽度、或者甚至30mm的宽度的条或者带的设计方案。原则上同样可以考虑的是，作为接触线丝使用简单的导电金属丝或者金属编织物。例如扁股、辫状编织物、针织物或者扁金属带等的实施变型方案也是可行的。接触线丝的厚度例如可以在10至300μm的范围内、优选在10至200μm的范围内、进一步优选在10至100μm的范围内并且尤其优选在10至50μm的范围内选择。
按照本发明的导电的纸结构可以附加地印刷有由导体电路组成的传导性的图案(或称为导电图案)，以便以此方式减小两个(或者大于二的复数)用作电极的接触线丝之间的距离。印刷、即对印制的导体电路的提供例如可以借助丝网印刷方法实现。作为产生传导性的图案的导电漆例如可以使用基于碳黑颗粒、银颗粒或者其它建立传导性的颗粒的含水的丝网印刷油墨。由印制的导体电路组成的传导性的图案适宜地以这种图案产生，使得两个电极之间的距离在所有区域中几乎是相似的。按照优选的变型方案，传导性的图案与嵌入基质中的接触线丝的接触可以这样实现，使得通过所述接触线丝局部地裸露的部位(所谓的线窗)实现接触。附加地印刷所述传导性的图案的措施使得作为导电面元件的制品能够以相对较低的电压运行。通过两个电极的减小的距离，在基质中的更少数量的导电纤维已经可以实现针对相应的应用、例如加热而言所需要的电流。备选地，在基质中的导电纤维数量相同的情况下，已经能够以更低的电压实现期望的电流。通过适当地调整导电纤维和印刷的传导性的图案的尺寸甚至可以降低渗滤阈值。所述渗滤阈值描述了用于在两个用作电极的接触线丝之间实现能够连续传导的纤维网并且由此实现相关的电流流动所需的传导纤维的最小份额。因此，关于高成本的导电纤维实现了成本的节省。此外，更低的运行电压实现了例如用于控制电子器件的耗费的降低和工作安全性的提高。
此外，本发明包括一种用于制造导电的纸结构的方法。作为方法为此使用由制造钞票纸的领域已知的环形筛技术，例如参见EP 0 279 880 A1和EP 9 492 407 A1。在环形筛设备中，将线丝导入纸浆中并且线丝这样被导引至筛网，使得在页面形成期间线丝嵌入纤维结构中。线丝在此可以完全地嵌入纸结构中，因此线丝对于观察者从正面和背面均不可见。然而线丝也可以这样嵌入，使得线丝在嵌入纸结构中之后在一侧上能够自由接触到。这例如可以通过机械的移除、尤其是通过抽吸沉积在线丝的一侧上的纸层实现。然而，也可以通过以下方式在嵌入的线丝的至少一侧上形成能够自由接触到的区域，即线丝的宽度选择为足够高，例如参见EP 0 625 431 A1。此外，线丝可以这样嵌入纸结构中，使得线丝至少在纸结构的一个部位处在其表面上裸露，以便形成所谓的窗口线丝。窗口防伪线的制造在制造钞票纸的领域是已知的，例如参见EP 0 059 056 A1。在此，将线丝在纸浆外部这样导引至造纸筛，使得线丝贴靠在设置于造纸筛上的凸起的部位(或者说凸起部)上。在线丝贴靠在凸起部上的部位处，在朝向筛的这侧不能形成纸，因此线丝准确地在这些部位处在之后制成的纸中是能够自由接触到的。
此外，用于制造按照本发明的导电的纸结构的方法可以这样进行，即由两个分隔开的纸层组成所述纸结构并且将线丝布置在所述纸层之间。这种制造由具有嵌入的防伪线的钞票纸的制造已知，例如参见EP 0 229 645 A1。
用于制造按照本发明的导电的纸结构的优选方法尤其具有以下步骤：
-提供由含纤维素的纤维材料和水组成的材料悬浮液。
-必要时添加至少一种化学添加剂。
-添加导电的材料、尤其是导电纤维、例如碳纤维。
-将连续的导电的线丝导入处于环形筛造纸机中的材料悬浮液中，其中，线丝被这样导引到环形筛上，使得在页面形成期间实现线丝在纤维结构中的嵌入。
脱水在此通过使水流入环形筛的内部实现。
本发明还包括导电的纸结构的作为加热元件的应用，尤其是作为地面、壁、地毯、容器、材料、衣服、桌板、加热板、加热垫、汽车内部暖气、尤其是车门、座椅或者仪表板加热装置中的加热元件，包括导电的纸结构的用于电磁屏蔽的应用以及作为用于信号探测的元件的应用。
以下描述尤其针对在本发明的总结中的条目15中描述的本发明的第四方面(没有落入所附的权利要求书的保护范围)。按照本发明的第四方面的纸结构(条目15)相比按照本发明的第一方面的纸结构(条目1)是单独的、备选的按照本发明的解决方案。在此，导电的纸结构基本上由含纤维素的纤维材料组成，其中，在纸结构中，从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入连续的用于接触所述纸结构的导电的线丝，其中，线丝这样嵌入纸结构中，使得线丝在纸结构的多个部位处在其表面上局部地裸露，其中，纸结构这样印刷有由导体电路组成的传导性的图案，使得传导性的图案与嵌入所述纸结构中的线丝的接触通过线丝局部地裸露的部位实现。
表述“基本上由含纤维素的纤维材料组成”是指，在纸结构中，除了含纤维素的纤维材料之外还允许包含可能存在的添加剂或者稳定剂等(例如填料，如二氧化钛、清洁剂、表面活性剂等)，然而不存在导电的纤维。按照本发明的第四方面的纸结构实现了局部的、结构化的和廉价的传导性。按照一种优选的实施方式，在所述纸结构中，从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入两个或者更多个连续的用于接触所述纸结构的导电的线丝，其中，线丝这样嵌入纸结构中，使得每个线丝在纸结构的多个部位处在其表面上局部地裸露，其中，纸结构这样印刷有由导体电路组成的传导性的图案，使得传导性的图案与嵌入所述纸结构中的线丝的接触通过线丝局部地裸露的部位实现。尤其可以在纸结构中，从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入复数个连续的用于接触所述纸结构的导电的线丝，其中，所述复数优选具有在二至八的范围内的值，进一步优选具有在二至六的范围内的值并且尤其优选具有为二的值。
以下根据附图阐述本发明的其它实施例以及优点，在附图的视图中没有按照比例尺或者按比例地呈现，以便提高直观性。
在附图中：
图1在横剖面视图中示出用于接触导电的纸结构的线丝(接触线丝)的实施例；
图2在俯视图中示出按照本发明的导电的纸结构的第一实施例，所述纸结构具有完全嵌入其中的接触线丝；
图3在横剖面视图中示出按照第一实施例的导电的纸结构；
图4在俯视图中示出按照本发明的导电的纸结构的第二实施例，所述纸结构具有嵌入的接触线丝，其在一侧能够自由接触到；
图5在横剖面视图中示出按照第二实施例的导电的纸结构；
图6在俯视图中示出按照本发明的导电的纸结构的第三实施例，所述纸结构具有接触线丝，其以窗口线丝的形式嵌入纸结构中；
图7在俯视图中示出按照本发明的导电的纸结构的第四实施例，所述纸结构具有两个嵌入纸结构中的接触线丝；并且
图8在俯视图中示出按照本发明的导电的纸结构的第五实施例，所述纸结构具有两个接触线丝，所述接触线丝分别以窗口线丝的形式嵌入纸结构中，其中，导电的纸结构附加地印刷有传导性的图案。
图1至图8尤其针对在本发明的总结中的条目1至14中描述的本发明的第一、第二和第三方面。
图1在横剖面视图中示出用于接触导电的纸结构的线丝1(接触线丝)的实施例。有待置入导电的纸结构中的线丝1首先以例如卷绕在线圈上的连续线丝的形式存在并且基于载体基质2、例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，所述载体基质在其表面上涂覆导电金属3、例如铜或者银。线丝1具有3mm的宽度和50μm的厚度。
图2在俯视图中示出按照本发明的导电的纸结构4的第一实施例，其具有四个分隔开的、完全嵌入纸结构中的接触线丝6。接触线丝6具有在以上的图1中所示的结构。导电的纸结构4基于包含纸纤维材料和金属的短切纤维的混合物。接触线丝6借助环形筛造纸机、如尤其在EP 0279880A1的图3中所示的那样、完全嵌入纸层5中，因此接触线丝6对于观察者从导电的纸结构4的正面和背面均不可见。根据图2可以识别出，接触线丝6从一个端部至对置的端部穿过导电的纸结构4。因此，导电的纸结构4在其两个端部具有出色的接触。在图2中示出的纸结构4具有正方形纸页的形状，其具有四个嵌入其中的接触线丝6。纸页可以根据喜好被剪裁为对于用户合适的尺寸。此外，在被剪裁的纸页中存在的接触线丝6的数量可以自由地选择。例如可以这样剪裁纸结构4，以获得四个单独的、条状的导电的纸结构，它们分别包含一个嵌入的接触线丝6。
图3在横剖面视图中示出按照第一实施例的导电的纸结构4。完全嵌入导电的纸结构4中的接触线丝6分别这样布置在纸层5中，使得在图1中示出的导电的金属化部3处于上方并且PET载体基质2处于下方。
图4在俯视图中示出按照本发明的导电的纸结构7的第二实施例，所述纸结构具有嵌入的接触线丝9，所述接触线丝在一侧能够自由接触到。接触线丝9具有在以上的图1中示出的结构。导电的纸结构7基于包含纸纤维材料和碳纤维的混合物。接触线丝9借助环形筛造纸机这样嵌入纸层8中，使得接触线丝9对于观察者从正面能够识别出。这例如可以通过使用适当的环形筛实现，所述环形筛在与待嵌入的线丝接触的部位处具有适当的凸起的区域。备选地，所述产生可以借助机械的移除、尤其通过抽吸沉积在线丝的一侧上的纸层实现。根据图4可以识别出，接触线丝9从一个端部至对置的端部穿过导电的纸结构7。因此，导电的纸结构7在其两个端部具有出色的接触。由于接触线丝9在纸结构7的正面上能够自由接触到，因此导电的纸结构7可以在其正面上在多个位置进行接触。
图5在横剖面视图中示出按照第二实施例的导电的纸结构7。在导电的纸结构7的正面上能够自由接触到的接触线丝9分别这样布置在纸层8中，使得在图1中示出的导电的金属化部3处于上方并且PET载体基质2处于下方。
图6在俯视图中示出按照本发明的导电的纸结构10的第三实施例，所述纸结构具有接触线丝12，所述接触线丝以窗口线丝的形式嵌入纸层11中。嵌入导电的纸结构10中的接触线丝12在确定的区域13(所谓的窗口区域)中能够自由接触到。导电的纸结构基于包含纸纤维材料和金属短切纤维的混合物。接触线丝12与由EP 0 059 056 A1已知的用于制造具有窗口防伪线的钞票的方法类似地嵌入纸中。因此，导电的纸结构10在其两个端部上具有出色的接触。由于接触线丝12在窗口区域13中能够自由接触到，因此也可以在这些部位触点接通导电的纸结构10的正面。
沿着在图6中示出的假想线A-A’剖切得到的横剖面相应于在图5中示出的横剖面。
沿着在图6中示出的假想线B-B’剖切得到的横剖面相应于在图3中示出的横剖面。
在以上实施例中，接触线丝基于涂覆有导电金属的塑料基质。备选地，取代这种线丝可以使用无载体的金属线丝，因此省去了在图1中示出的PET载体基质2。这种无载体的金属线丝比涂覆有导电金属的塑料基质具有更好的传导性。尤其是基于(薄地)辊压的导电金属的线丝是有利的。
在类似于以上实施例的其它实施例中，将由导电金属制成的丝用作接触线丝。
图7在俯视图中示出按照本发明的具有两个接触线丝16和17的导电的纸结构14的第四实施例，所述接触线丝除了两个部位18和19以外完全嵌入纸层15中。嵌入导电的纸结构14中的接触线丝16和17在实现与电流源的接触的区域18和19中能够自由接触到。在图7中用符号“+”和“-”分别表示电流源的正极或者负极。
图8在俯视图中示出按照本发明的具有两个接触线丝22和23的导电的纸结构20的第五实施例，所述接触线丝分别以窗口线丝的形式嵌入纸结构21中，其中，导电的纸结构21附加地印刷有由导体电路组成的传导性的图案28。以此方式减小两个用作电极的接触线丝22和23之间的距离。嵌入导电的纸结构21中的接触线丝22和23在实现与电流源的接触的区域24和25中能够自由接触到。在图8中用符号“+”和“-”分别表示电流源的正极或者负极。此外，分别以窗口线丝的形式嵌入纸结构21中的接触线丝22和23设计为，使得它们在纸结构的多个部位(例如参见附图标记26和27)在表面上局部地裸露(所谓的线丝窗口)。通过线丝窗口实现接触线丝22和23与附加地印刷的传导性的图案28的接触。印刷借助丝网印刷方法实现。基于银颗粒的含水的丝网印刷油墨用作产生传导性的图案28的导电漆。传导性的图案28适宜地以这种图案存在，使得两个电极22和23之间的距离在所有区域中几乎是相似的。附加地印刷传导性的图案28的措施使得作为导电面元件的制品能够以相对较低的电压运行。
在附图中未示出的其它实施例(未落入所附的权利要求书的保护范围)针对在本发明的总结中的条目15中描述的本发明的第四方面。纸结构在此类似于在图8中示出的纸结构，其中，纸只具有含纤维素的纤维材料，也就是在这种情况下不存在导电纤维。必要时可以包含添加剂或者稳定剂等，例如填料如二氧化钛、清洁剂、表面活性剂等。在纸结构中，从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入两个(或者更多个)连续的用于接触纸结构的导电的线丝，其中，线丝这样嵌入纸结构中，使得每个线丝在纸结构的多个部位在其表面上局部地裸露，其中，纸结构这样印刷有由导体电路组成的传导性的图案，使得传导性的图案与嵌入所述纸结构中的线丝的接触通过线丝局部地裸露的部位实现。

Claims (17)

1.一种用作加热元件的导电的纸结构，具有由含纤维素的纤维材料形成的纸基质和分布在所述纸基质中的导电纤维，其特征在于，在导电的纸结构中，从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入复数个连续的用于接触所述导电的纸结构的导电的线丝，这些线丝在导电的纸结构内部在多个部位直接与包含在其中的导电纤维导电连接，以创建对导电的纸结构的所有区域的局部电流供应，其中所述导电纤维的添加量超过渗滤阈值，所述渗滤阈值描述了在两个用作电极的接触线丝之间实现能够连续传导的纤维网并且由此实现相关的电流流动所需的导电纤维的最小份额。
2.按权利要求1所述的导电的纸结构，其中，所述复数具有在二至八的范围内的值。
3.按权利要求1所述的导电的纸结构，其中，所述复数具有在二至六的范围内的值。
4.按权利要求1所述的导电的纸结构，其中，所述导电纤维是金属纤维和/或碳纤维。
5.按权利要求1所述的导电的纸结构，其中，所述导电纤维是纤维长度处于3mm至12mm的范围内的金属的短切纤维。
6.按权利要求1所述的导电的纸结构，其中，所述导电的纸结构包含附加的导电材料。
7.按权利要求1所述的导电的纸结构，其中，所述导电的纸结构包含碳颗粒和/或碳纳米管。
8.按权利要求1所述的导电的纸结构，其中，用于接触所述导电的纸结构的各个导电的线丝是金属丝、金属线丝、金属带、基于载体基质的涂覆有金属的线丝、由塑料膜和金属膜制成的层压件、金属编织物、辫状编织物、针织物或者扁金属带。
9.按权利要求1所述的导电的纸结构，其中，所述纸结构基于一个单独的纸层，用于接触所述导电的纸结构的导电的线丝嵌入所述单独的纸层中。
10.按权利要求1所述的导电的纸结构，其中，所述纸结构基于两个分隔开的纸层，用于接触所述导电的纸结构的各个导电的线丝布置在所述纸层之间。
11.按权利要求1至10之一所述的导电的纸结构，其中，
-用于接触所述导电的纸结构的各个导电的线丝完全嵌入纸结构中，因此线丝对于观察者从正面和背面均不可见；或者
-各个线丝这样嵌入纸结构中，使得线丝在一侧上能够自由接触到地处于纸结构中；或者
-各个线丝这样嵌入纸结构中，使得线丝至少在纸结构的一个部位处在其表面上局部地裸露。
12.按权利要求1至10之一所述的导电的纸结构，其中，所述导电的纸结构附加地具有化学添加剂和残留湿度。
13.按权利要求1至10之一所述的导电的纸结构，其中，所述导电的纸结构附加地印刷有由导体电路组成的传导性的图案。
14.按权利要求13所述的导电的纸结构，其中，在所述导电的纸结构中，从纸结构的一个端部至对置的端部嵌入两个或者更多个连续的用于接触所述导电的纸结构的导电的线丝，其中，线丝分别这样嵌入纸结构中，使得每个线丝在纸结构的多个部位处在其表面上局部地裸露，其中，导电的纸结构这样印刷有由导体电路组成的传导性的图案，使得传导性的图案与嵌入所述纸结构中的线丝的接触通过线丝局部地裸露的部位实现。
15.一种用于制造按权利要求1至14之一所述的导电的纸结构的方法，具有：
-提供由含纤维素的纤维材料和水组成的材料悬浮液；
-添加导电纤维；
-将复数个连续的导电的线丝导入处于环形筛造纸机中的材料悬浮液中，其中，线丝被这样导引到环形筛上，使得在页面形成期间或者在纸幅形成期间，实现线丝在纤维结构中的嵌入。
16.按权利要求15所述的方法，其中，所述纸结构这样形成，使得所述纸结构由两个分隔开的纸层组成并且线丝布置在这些纸层之间。
17.按权利要求15所述的方法，其中，所述方法还包括：向材料悬浮液中添加至少一种化学添加剂。
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