DE102022000645A1 - Fiber molding, method for producing the same and use - Google Patents

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Inventor
Daniel Lenssen
Mario Keller
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Faserformteil (14), umfassend ein elektrisch leitendes Papiergefüge (2) mit einer oberen Hauptfläche und einer unteren Hauptfläche, wobei das elektrisch leitende Papiergefüge (2) zumindest zwei sich entlang des Papiergefüges (2) erstreckende Leiterbahnen (3) aufweist und die Leiterbahnen (3) jeweils mit einer für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitung (4) verbunden sind, wobei die obere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges (2) einen oberen Faserformteilabschnitt (13) aufweist und/oder die untere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges (2) einen unteren Faserformteilabschnitt (13) aufweist, um auf diese Weise einen Verbundkörper zu bilden, wobei der Faserformteilabschnitt (13), gegebenenfalls sowohl der obere als auch der untere Faserformteilabschnitt (13), auf mit einem beigemischten Bindemittel verbundenen Matrixfasern basiert.The invention relates to a molded fiber part (14), comprising an electrically conductive paper structure (2) with an upper main surface and a lower main surface, the electrically conductive paper structure (2) having at least two conductor tracks (3) extending along the paper structure (2) and the conductor tracks (3) are each connected to an electrical line (4) suitable for contacting a power source, the upper main surface of the electrically conductive paper structure (2) having an upper fiber molded part section (13) and/or the lower main surface of the electrically conductive paper structure (2) has a lower fibrous molding section (13) in order to form a composite body in this way, the fibrous molding section (13), optionally both the upper and the lower fibrous molding section (13), being based on matrix fibers bonded with an admixed binder.

Description

Die Erfindung betrifft ein Faserformteil mit einem elektrisch leitenden Papiergefüge, wobei das Papiergefüge zumindest zwei sich entlang des Papiergefüges erstreckende Leiterbahnen aufweist und die Leiterbahnen jeweils mit einer für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitung verbunden sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen des Faserformteils und eine Verwendung.The invention relates to a molded fiber part with an electrically conductive paper structure, wherein the paper structure has at least two conductor tracks extending along the paper structure and the conductor tracks are each connected to an electrical line suitable for contacting a power source. The invention also relates to a method for producing the molded fiber part and a use.

Die gleichmäßige, großflächige Beheizung bestimmter Komponenten ist in vielen Bereichen vorteilhaft. So ist es hinsichtlich der kalten Wände in einem Flugzeug oder einem Kraftfahrzeug mit eventueller Wohnungseinrichtung zweckmäßig, über ein Gebläse Heizenergie in das System einzubringen, um auf diese Weise ein angenehmes Raumklima zu erzeugen. Die Einbringung von Heizenergie erfolgt beispielsweise in Kraftfahrzeugen mit eventueller Wohnungseinrichtung üblicherweise über Rohrsysteme, die elektrisch oder mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, einen hohen Installationsaufwand erfordern und mit entsprechend hohen Kosten eingesetzt werden. Eine großflächige Beheizung ist schwer zu bewerkstelligen und die Tauwasserbildung kann nicht völlig vermieden werden.The uniform, large-area heating of certain components is advantageous in many areas. With regard to the cold walls in an airplane or a motor vehicle with possible home furnishings, it is advisable to introduce heating energy into the system via a blower in order to create a pleasant room climate in this way. The introduction of heating energy occurs, for example, in motor vehicles with possible home furnishings, usually via pipe systems that are operated electrically or with fossil fuels, require a high level of installation effort and are used at correspondingly high costs. It is difficult to heat large areas and the formation of condensation cannot be completely avoided.

Demgegenüber sind beheizte Flächen eine hinsichtlich des Wärmeeintrags schnelle und meist energiesparendere Alternative. Zudem tragen die beheizten Flächen innerhalb eines Kraftfahrzeugs mit eventueller Wohnungseinrichtung dazu bei, Kondenswasser zu vermeiden. Heizbare Papiere oder papierähnliche Materialien sind hierfür besonders geeignet, u.a. aufgrund der verwendeten Bordspannung. Es ist bekannt, Papier über die Einbringung leitfähiger Partikel, Fasern oder Beschichtungen im Zuge der Papierherstellung leitfähig zu machen, siehe z.B. die Schriften US 4 990 755 A , JP H-05 135 774 A und EP 1 063 716 A2 . Durch eine geeignete Aufbringung von Leiterbahnen, insbesondere Busbars bzw. Stromschienen, beispielsweise durch das Bereitstellen von metallischen Bändern, durch Bedruckung, Beschichtung oder Bedampfung mit leitfähigen Materialien oder dergleichen, lässt sich der Strom effektiv einkoppeln und damit über die gesamte Fläche verteilen, siehe z.B. die WO 2020/224800 A1 .In contrast, heated surfaces are a fast and usually more energy-saving alternative in terms of heat input. In addition, the heated surfaces inside a motor vehicle with possible home furnishings help to avoid condensation. Heatable paper or paper-like materials are particularly suitable for this, among other things due to the on-board voltage used. It is known that paper can be made conductive by introducing conductive particles, fibers or coatings in the course of paper production, see, for example, the documents U.S.A. 4,990,755 , JP H-05 135 774 A and EP 1 063 716 A2 . The current can be effectively coupled and thus distributed over the entire surface by suitably applying conductor tracks, in particular busbars or conductor rails, for example by providing metallic strips, by printing, coating or vaporizing with conductive materials or the like WO 2020/224800 A1 .

Insbesondere für die Bereitstellung einer Flächenheizung eignet sich leitfähiges Papier hervorragend, weil es imprägnierbar ist und verhältnismäßig leicht in einen dekorativen, plattenförmigen Verbundkörper eingebracht werden kann. Gedruckte, beschichtete oder bedampfte Leiterbahnen sind im Falle einer Beheizung mit leitfähigem Papier besonders vorteilhaft, weil sie beim Imprägnieren keine große Barriere darstellen und im fertiggestellten Verbundkörper nicht mehr zu sehen sind. Eine Herausforderung besteht darin, die im dekorativen, plattenförmigen Verbundkörper eingebrachten Leiterbahnen wieder freizulegen und mit für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen zu verbinden.Conductive paper is particularly suitable for providing surface heating because it can be impregnated and can be incorporated relatively easily into a decorative, panel-shaped composite body. Printed, coated or vapour-deposited conductor tracks are particularly advantageous in the case of heating with conductive paper because they do not represent a major barrier during impregnation and can no longer be seen in the finished composite body. One challenge is to uncover the conductor tracks introduced into the decorative, plate-shaped composite body and to connect them to electrical lines suitable for contacting a power source.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen verbesserten Verbundkörper sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen des Verbundkörpers bereitzustellen. Der Verbundkörper sollte insbesondere über eine Zusatzfunktion, vorzugsweise eine Heizbarkeit, verfügen.The object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to provide an improved composite body and an improved method for producing the composite body. In particular, the composite body should have an additional function, preferably heatability.

Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is achieved by the combinations of features defined in the independent claims. Developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

  1. 1. (Erster Aspekt der Erfindung) Faserformteil (14), umfassend ein elektrisch leitendes Papiergefüge (2) mit einer oberen Hauptfläche und einer unteren Hauptfläche, wobei das elektrisch leitende Papiergefüge (2) zumindest zwei sich entlang des Papiergefüges (2) erstreckende Leiterbahnen (3) aufweist und die Leiterbahnen (3) jeweils mit einer für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitung (4) verbunden sind, wobei die obere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges (2) einen oberen Faserformteilabschnitt (13) aufweist und/oder die untere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges (2) einen unteren Faserformteilabschnitt (13) aufweist, um auf diese Weise einen Verbundkörper zu bilden, wobei der Faserformteilabschnitt (13), gegebenenfalls sowohl der obere als auch der untere Faserformteilabschnitt (13), auf mit einem beigemischten Bindemittel verbundenen Matrixfasern basiert.1. (First aspect of the invention) fiber molding (14), comprising an electrically conductive paper structure (2) having an upper main surface and a lower main surface, wherein the electrically conductive paper structure (2) has at least two conductor tracks (2) extending along the paper structure (2). 3) and the conductor tracks (3) are each connected to an electrical line (4) suitable for contacting a power source, the upper main surface of the electrically conductive paper structure (2) having an upper molded fiber section (13) and/or the lower main surface of the electrically conductive paper structure (2) has a lower molded fiber section (13) so as to form a composite body, the molded fiber section (13), optionally both the upper and lower molded fiber section (13), being coated with an admixed binder connected matrix fibers is based.
  2. 2. (Bevorzugte Ausgestaltung) Faserformteil (14) nach Klausel 1, wobei die obere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges (2) einen oberen Faserformteilabschnitt (13) aufweist und die untere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges (2) einen unteren Faserformteilabschnitt (13) aufweist, sodass ein in das Faserformteil (14) eingebettetes elektrisch leitendes Papiergefüge (2) vorliegt, wobei sowohl der obere als auch der untere Faserformteilabschnitt (13) jeweils auf mit einem beigemischten Bindemittel verbundenen Matrixfasern basieren.2. (Preferred embodiment) The fibrous molding (14) according to clause 1, wherein the upper major surface of the electrically conductive paper structure (2) has an upper fibrous molding section (13) and the lower major surface of the electrically conductive paper structure (2) has a lower fibrous molding section (13). , so that an electrically conductive paper structure (2) embedded in the molded fiber part (14) is present, both the upper and the lower molded fiber part section (13) each being based on matrix fibers bonded with an admixed binder.
  3. 3. (Bevorzugte Ausgestaltung) Faserformteil (14) nach Klausel 1 oder 2, wobei die für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen (4) jeweils auf eine isolierende Umhüllung aufweisenden metallischen elektrischen Leitern in Form von Drähten, Litzen, Bändern oder Schienen basieren, wobei die für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen (4) vorzugsweise jeweils in Form eines Kabels vorliegen.3. (Preferred embodiment) Fiber molding (14) according to clause 1 or 2, wherein the suitable for contacting with a power source Electrical lines (4) are each based on metallic electrical conductors in the form of wires, strands, strips or rails having an insulating sheath, the electrical lines (4) suitable for contacting a power source preferably being present in each case in the form of a cable.
  4. 4. (Bevorzugte Ausgestaltung) Faserformteil (14) nach einer der Klauseln 1 bis 3, wobei die Matrixfasern des Faserformteilabschnitts (13), gegebenenfalls sowohl des oberen als auch des unteren Faserformteilabschnitts (13), von der Gruppe bestehend aus Viskose, Basalt, Silikat, Glas oder einem Gemisch der vorstehend genannten Elemente gewählt sind und das Bindemittel des Faserformteilabschnitts (13), gegebenenfalls sowohl des oberen als auch des unteren Faserformteilabschnitts (13), von der Gruppe bestehend aus Bindefasern und Bindepulvern gewählt ist und vorzugsweise von der Gruppe bestehend aus Polyesterfasern, Copolyesterfasern, Polyethylenpulver, Acryllackpulver oder einem Gemisch zweier oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente gewählt ist.4. (Preferred embodiment) fiber molding (14) according to one of clauses 1 to 3, wherein the matrix fibers of the fiber molding section (13), optionally both the upper and the lower fiber molding section (13), from the group consisting of viscose, basalt, silicate , glass or a mixture of the above elements are selected and the binder of the fiber molding section (13), optionally both the upper and the lower fiber molding section (13), is selected from the group consisting of binding fibers and binding powders and preferably from the group consisting of polyester fibres, copolyester fibres, polyethylene powder, acrylic paint powder or a mixture of two or more of the above elements.
  5. 5. (Bevorzugte Ausgestaltung) Faserformteil (14) nach einer der Klauseln 1 bis 4, wobei der Faserformteilabschnitt (13), gegebenenfalls sowohl der obere als auch der untere Faserformteilabschnitt (13), zusätzlich Granulat aufweist, das der Steuerung der Brennbarkeit, Wärmeleitfähigkeit, Isolierfähigkeit, Wasserabweisbarkeit und/oder Ölabweisbarkeit dient und vorzugsweise von der Gruppe bestehend aus Polystyrol, Kieselsäure, Aerogel, insbesondere Silikat-Aerogel, oder einem Gemisch zweier oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente gewählt ist.5. (Preferred embodiment) fiber molded part (14) according to one of clauses 1 to 4, wherein the fiber molded part section (13), optionally both the upper and the lower fiber molded part section (13), additionally has granules that control the combustibility, thermal conductivity, isolating ability, water repellency and/or oil repellency and is preferably selected from the group consisting of polystyrene, silicic acid, airgel, in particular silicate airgel, or a mixture of two or more of the above-mentioned elements.
  6. 6. (Bevorzugte Ausgestaltung) Faserformteil (14) nach einer der Klauseln 1 bis 5, wobei die zumindest zwei sich entlang des Papiergefüges (2) erstreckenden Leiterbahnen (3) in Form von Metallstreifen oder Metallschienen vorliegen. Gemäß einer bevorzugten Variante werden die Metallstreifen durch Aufdampfen, Aufsprühen, Aufdrucken oder Abscheiden eines leitfähigen metallischen Materials auf dem Papiergefüge hergestellt.6. (Preferred embodiment) fiber molded part (14) according to one of clauses 1 to 5, wherein the at least two conductor tracks (3) extending along the paper structure (2) are present in the form of metal strips or metal rails. According to a preferred variant, the metal strips are produced by vapor-depositing, spraying, printing or depositing a conductive metallic material on the paper structure.
  7. 7. (Bevorzugte Ausgestaltung) Faserformteil (14) nach einer der Klauseln 1 bis 6, wobei die Verbindung der Leiterbahnen (3) mit den für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen (4) jeweils mittels eines Steckverbinders, eines Klemmverbinders, einer elektrisch leitfähigen Klebeverbindung oder mittels einer Schraube in Verbindung mit einem Kabelschuh erfolgt.7. (Preferred embodiment) molded fiber part (14) according to one of clauses 1 to 6, wherein the connection of the conductor tracks (3) to the electrical lines (4) suitable for contacting a power source is in each case by means of a plug connector, a clamp connector, an electrical conductive adhesive connection or by means of a screw in connection with a cable lug.
  8. 8. (Bevorzugte Ausgestaltung) Faserformteil (14) nach einer der Klauseln 1 bis 7, wobei das elektrisch leitende Papiergefüge (2) auf cellulosehaltigen Faserstoffen und elektrisch leitfähigen Fasern basiert.8. (Preferred embodiment) Fiber molding (14) according to one of clauses 1 to 7, wherein the electrically conductive paper structure (2) is based on cellulose-containing fibrous materials and electrically conductive fibers.
  9. 9. (Zweiter Aspekt der Erfindung) Verwendung des Faserformteils (14) nach einer der Klauseln 1 bis 8 als Heizelement, als Element für die elektromagnetische Abschirmung, als Element zur Versorgung anderer elektrischer Verbraucher, als Element für die Ableitung elektrostatischer Ladungen oder als Element für die Signalweiterleitung bzw. Signaldetektion.9. (Second aspect of the invention) Use of the fiber molding (14) according to any one of clauses 1 to 8 as a heating element, an electromagnetic shielding element, an element for supplying other electrical consumers, an element for dissipating electrostatic charges or an element for signal transmission or signal detection.
  10. 10. (Dritter Aspekt der Erfindung) Verfahren zum Herstellen des Faserformteils (14) nach einer der Klauseln 1 bis 8, umfassend
    • - das Bereitstellen eines Ausgangsmaterials (1), umfassend ein elektrisch leitendes Papiergefüge (2) mit einer oberen Hauptfläche und einer unteren Hauptfläche, wobei das elektrisch leitende Papiergefüge (2) zumindest zwei sich entlang des Papiergefüges (2) erstreckende Leiterbahnen (3) aufweist und die Leiterbahnen (3) jeweils mit einer für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitung (4) verbunden sind;
    • - das Einbringen des Ausgangsmaterials (1) in eine Form, umfassend eine Unterform (10) für das Erzeugen eines unteren Faserformteilabschnitts (13) und/oder eine Oberform (11) für das Erzeugen eines oberen Faserformteilabschnitts (13), wobei die Unterform (10) und/oder die Oberform (11) Löcher zum Durchströmen von Luft aufweisen und die Unterform (10) und/ oder die Oberform (11) Öffnungen für das Hindurchführen der elektrischen Leitungen (4) aufweisen;
    • - das Einblasen von Matrixfasern und Bindemittel mittels eines Luftstroms in den Innenraum der geschlossenen Form;
    • - das Anlagern von Matrixfasern an den Innenseiten der Unterform (10) und/oder der Oberform (11) bis die Form gefüllt ist;
    • - das Verbinden der Matrixfasern mittels des beigemischten Bindemittels, wodurch sich der untere Faserformteilabschnitt (13) und/oder der obere Faserformteilabschnitt (13) verfestigt.
    10. (Third aspect of the invention) A method for producing the fiber molded article (14) according to any one of clauses 1 to 8, comprising
    • - the provision of a starting material (1), comprising an electrically conductive paper structure (2) with an upper main surface and a lower main surface, the electrically conductive paper structure (2) having at least two conductor tracks (3) extending along the paper structure (2) and the conductor tracks (3) are each connected to an electrical line (4) suitable for contacting a power source;
    • - the introduction of the starting material (1) into a mold comprising a lower mold (10) for producing a lower fiber molded part section (13) and/or an upper mold (11) for producing an upper fiber molded part section (13), wherein the lower mold (10 ) and/or the upper mold (11) have holes for air to flow through and the lower mold (10) and/or the upper mold (11) have openings for the electrical lines (4) to pass through;
    • - blowing matrix fibers and binder into the interior of the closed mold by means of an air stream;
    • - The accumulation of matrix fibers on the insides of the lower mold (10) and/or the upper mold (11) until the mold is filled;
    • - the joining of the matrix fibers by means of the admixed binder, whereby the lower molded fiber section (13) and/or the upper molded fiber section (13) solidifies.
  11. 11. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Klausel 10 mit Rückbezug auf Klausel 2 oder einer der auf Klausel 2 rückbezogenen Klauseln 3 bis 8, umfassend
    • - das Bereitstellen eines Ausgangsmaterials (1), umfassend ein elektrisch leitendes Papiergefüge (2) mit einer oberen Hauptfläche und einer unteren Hauptfläche, wobei das elektrisch leitende Papiergefüge (2) zumindest zwei sich entlang des Papiergefüges (2) erstreckende Leiterbahnen (3) aufweist und die Leiterbahnen (3) jeweils mit einer für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitung (4) verbunden sind;
    • - das Einbringen des Ausgangsmaterials (1) in eine Form, umfassend eine Unterform (10) für das Erzeugen eines unteren Faserformteilabschnitts (13) und eine Oberform (11) für das Erzeugen eines oberen Faserformteilabschnitts (13), wobei die Unterform (10) und/oder die Oberform (11) Löcher zum Durchströmen von Luft aufweisen und die Unterform (10) und/oder die Oberform (11) Öffnungen für das Hindurchführen der elektrischen Leitungen (4) aufweisen;
    • - das Einblasen von Matrixfasern und Bindemittel mittels eines Luftstroms in den Innenraum der geschlossenen Form;
    • - das Anlagern von Matrixfasern an den Innenseiten der Unterform (10) und der Oberform (11) bis die Form gefüllt ist;
    • - das Verbinden der Matrixfasern mittels des beigemischten Bindemittels, wodurch sich sowohl der untere Faserformteilabschnitt (13) als auch der obere Faserformteilabschnitt (13) verfestigen.
    11. (Preferred embodiment) Procedure according to clause 10 with reference back to clause 2 or one of clauses 3 to 8 which refer back to clause 2, comprising
    • - providing a starting material (1) comprising an electrically conductive paper structure (2) having an upper major surface and a lower major surface, the electrically conductive paper structure (2) having at least two has conductor tracks (3) extending along the paper structure (2), and the conductor tracks (3) are each connected to an electrical line (4) suitable for contacting a power source;
    • - introducing the starting material (1) into a mold comprising a lower mold (10) for producing a lower fiber molded part section (13) and an upper mold (11) for producing an upper fiber molded part section (13), the lower mold (10) and /or the upper mold (11) has holes for air to flow through and the lower mold (10) and/or the upper mold (11) has openings for the electrical lines (4) to pass through;
    • - blowing matrix fibers and binder into the interior of the closed mold by means of an air stream;
    • - The accumulation of matrix fibers on the insides of the lower mold (10) and the upper mold (11) until the mold is filled;
    • - connecting the matrix fibers by means of the admixed binder, as a result of which both the lower molded fiber section (13) and the upper molded fiber section (13) solidify.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed Description of Preferred Embodiments

Die vorliegende Erfindung ist auf dem technischen Gebiet elektrisch leitfähiger Papiergefüge angesiedelt, siehe z.B. die WO 2020/224800 A1 , und zieht Nutzen aus der von diesem Gebiet weitab liegenden Technik zur Herstellung dreidimensional ausgeprägter Formteile aus Fasermaterial, die nachstehend als Faserformteile bezeichnet werden. Faserformteile werden insbesondere in der Automobilindustrie eingesetzt und dienen meist zur Schalldämmung und werden z.B. zur Verkleidung des Fahrzeugbodens und der Verbindungswände vom Fahrgastraum zum Kofferraum wie auch zum Motorraum, als Türverkleidung und dergleichen eingesetzt. Aus den Schriften WO 2004/106042 A1 , WO 2014/053505 A1 , EP 3 351 369 A1 und EP 3 772 408 A1 ist eine effiziente und einfache Weise zur Herstellung von Faserformteilen bekannt. Insbesondere die WO 2004/106042 A1 beschreibt die Herstellung eines Faserformteils durch Verwendung einer hohlen Form, umfassend eine Unterform, deren Innenseite die Kontur der Unterseite des Formteils bestimmt, und eine Oberform, deren Innenseite die Kontur der Oberseite des Formteils bestimmt, wobei die Unterform und/oder die Oberform Löcher zum Durchströmen von Luft aufweisen, wobei die Herstellung die folgenden Schritte umfasst: Fasern werden mittels eines Luftstroms in den Innenraum der geschlossenen Form eingeblasen; die Fasern lagern sich an den Innenseiten der Unterform und der Oberform an, bis die Form gefüllt ist, wodurch sich ein Rohling aus Fasermaterial bildet; anschließend werden die Fasern mittels eines Bindemittels verbunden, wodurch sich der Rohling zum Formteil verfestigt, wobei das Bindemittel entweder zusammen mit den Fasern eingeblasen oder erst im Verlauf des Verfahrens beigemischt wird und das Verfestigen durch Erhitzen der geschlossenen Form oder mittels Durchströmen der Form mit heißer Luft erfolgt.The present invention is located in the technical field of electrically conductive paper structures, see for example WO 2020/224800 A1 , and takes advantage of the technology, far removed from this field, of producing three-dimensionally shaped articles from fibrous material, hereinafter referred to as fibrous articles. Molded fiber parts are used in particular in the automotive industry and are mostly used for soundproofing and are used, for example, to cover the vehicle floor and the connecting walls from the passenger compartment to the trunk and also to the engine compartment, as door panels and the like. From the scriptures WO 2004/106042 A1 , WO 2014/053505 A1 , EP 3 351 369 A1 and EP 3 772 408 A1 an efficient and simple way of producing molded fiber parts is known. especially the WO 2004/106042 A1 describes the production of a fiber molded part by using a hollow mold, comprising a lower mold, the inside of which determines the contour of the underside of the molded part, and an upper mold, the inside of which determines the contour of the upper side of the molded part, the lower mold and/or the upper mold having holes for flow through of air, the production comprising the following steps: fibers are blown into the interior of the closed mold by means of an air stream; the fibers accumulate on the insides of the lower mold and the upper mold until the mold is filled, thereby forming a slug of fibrous material; The fibers are then bonded using a binder, causing the blank to solidify into a molded part, with the binder either being blown in with the fibers or only mixed in during the course of the process, and solidification by heating the closed mold or by hot air flowing through the mold he follows.

Das erfindungsgemäße Faserformteil umfasst vorzugsweise ein in das Faserformteil eingebettetes elektrisch leitendes Papiergefüge mit einer oberen Hauptfläche und einer unteren Hauptfläche, wobei das elektrisch leitende Papiergefüge zumindest zwei sich entlang des Papiergefüges erstreckende Leiterbahnen aufweist und die Leiterbahnen jeweils mit einer für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitung verbunden sind, wobei die obere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges einen oberen Faserformteilabschnitt aufweist und die untere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges einen unteren Faserformteilabschnitt aufweist, um auf diese Weise einen Verbundkörper zu bilden, wobei sowohl der obere als auch der untere Faserformteilabschnitt jeweils auf mit einem beigemischten Bindemittel verbundenen Matrixfasern basieren.The fiber molding according to the invention preferably comprises an electrically conductive paper structure embedded in the fiber molding with an upper main surface and a lower main surface, the electrically conductive paper structure having at least two conductor tracks extending along the paper structure and the conductor tracks each having an electrical connection suitable for contacting a power source line, wherein the upper major surface of the electrically conductive paper structure has an upper molded fiber portion and the lower major surface of the electrically conductive paper structure has a lower molded fiber portion, thereby forming a composite body, each of the upper and lower molded fiber portions being respectively on with matrix fibers connected to an admixed binder.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Aufwand des nachträglichen Kontaktierens eines Verbundkörpers, in dem ein mit Leiterbahnen versehenes elektrisch leitendes Papiergefüge eingebettet ist, d.h. das Verbinden des Papiergefüges mit für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen, in vorteilhafter Weise verringert werden kann, indem ein mit Leiterbahnen versehenes elektrisch leitendes Papiergefüge zunächst mit für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen verbunden und das so erhaltene Ausgangsmaterial in eine für die Erzeugung von dreidimensional ausgeprägten Faserformteilen aus Fasermaterial geeignete hohle Form eingebracht wird, gefolgt von einem Schritt des Einblasens von Fasern und Bindemittel durch eine Luftströmung in die gelochte Form, um auf diese Weise einen Verbundkörper zu erhalten, bei dem das Leiterbahnen und elektrische Leitungen aufweisende elektrisch leitende Papiergefüge an seiner Oberseite und an seiner Unterseite jeweils einen Faserformteilabschnitt aufweist. Die elektrischen Leitungen, insbesondere Kabel, sowie das gegenüber Diffusion offene Papier behindern den Prozess des Einblasens von Luft nicht. Die auf Grundlage der vorliegenden Erfindung erhaltenen technischen Vorteile sind insbesondere: die innige, sichere Verbindung der elektrischen Leitungen, insbesondere Kabel, mit dem elektrisch leitenden Papiergefüge; das Vermeiden einer nachträglichen, häufig aufwändigen Kontaktierung des Papiergefüges mit Kabeln und damit verbunden die Einsparung von Kosten und Arbeitszeit; das Gewinnen von Designfreiheit hinsichtlich das Anordnens der elektrischen Leitungen, insbesondere Kabel, im zu erzeugenden Produkt; das Produkt ist nach Beendigung des Einblasens von Luft, Fasermaterial und Bindemittel in die gelochte Form nach einem Öffnen der Form fertiggestellt und einsatzbereit; die Kontaktierung ist im Faserformteil integriert und somit nicht sichtbar, fühlbar und vor äußeren Einflüssen geschützt.The present invention is based on the finding that the effort involved in subsequently contacting a composite body in which an electrically conductive paper structure provided with conductor tracks is embedded, ie connecting the paper structure with electrical lines suitable for contacting a power source, is advantageously reduced by first connecting an electrically conductive paper structure provided with conductor tracks with electrical lines suitable for contacting a power source and introducing the starting material obtained in this way into a hollow mold suitable for the production of three-dimensionally shaped fiber moldings from fiber material, followed by a blowing step of fibers and binder by an air flow into the perforated mold, in order in this way to obtain a composite body in which the electrically conductive paper structure having conductor tracks and electrical lines has a fiber molding section on its upper side and on its lower side, respectively. The electrical lines, in particular cables, as well as the paper open to diffusion do not impede the process of blowing in air. The technical advantages obtained on the basis of the present invention are in particular: the intimate, secure connection of the electrical conductors ments, in particular cables, with the electrically conductive paper structure; the avoidance of a subsequent, often complex contacting of the paper structure with cables and the associated savings in costs and working time; gaining design freedom with regard to arranging the electrical lines, in particular cables, in the product to be produced; the product is finished and ready for use after completion of the injection of air, fiber material and binder into the perforated mold after opening the mold; the contact is integrated in the molded fiber part and is therefore not visible, tangible and protected from external influences.

Eine für die Erzeugung des erfindungsgemäßen Faserformteils geeignete Form ist im Stand der Technik bekannt, siehe z.B. die Schriften WO 2004/106042 A1 , WO 2014/053505 A1 , EP 3 351 369 A1 und EP 3 772 408 A1 . Im einfachsten Fall basiert eine für die Erzeugung des erfindungsgemäßen Faserformteils geeignete Form z.B. auf der in der 3 der WO 2004/106042 A1 gezeigten Ausführungsform, bei der die Form eine Unterform und eine darauf aufsetzbare Oberform umfasst. Die Unterform und die Oberform sind so verschließbar, dass das elektrisch leitende Papiergefüge in der geschlossenen Form ausreichend Platz hat und die mit dem Papiergefüge verbundenen, für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen, insbesondere Kabel, über geeignete Öffnungen in der Wand der geschlossenen Form nach außen geführt werden können. Beispielsweise ist an der Oberform eine Einströmöffnung ausgebildet, an die ein Einströmkanal angeschlossen wird. Matrixfasermaterial und Bindemittel werden durch die Einströmöffnung in den geschlossenen Hohlraum der Form eingeblasen. Die Matrixfasern lagern sich an den Innenseiten der Unterform und der Oberform an, bis die Form gefüllt ist, wodurch sich ein Rohling aus Matrixfasermaterial bildet. Anschließend werden die Matrixfasern mittels des Bindemittels verbunden, wodurch sich der Rohling zum Formteil verfestigt. Das Bindemittel kann z.B. zusammen mit den Matrixfasern eingeblasen oder erst im Verlauf des Verfahrens beigemischt werden. Das Verfestigen erfolgt z.B. durch Erhitzen der geschlossenen Form oder mittels Durchströmen der Form mit heißer Luft.A mold suitable for producing the fiber molding according to the invention is known in the prior art, see, for example, the documents WO 2004/106042 A1 , WO 2014/053505 A1 , EP 3 351 369 A1 and EP 3 772 408 A1 . In the simplest case, a form suitable for the production of the fiber molding according to the invention is based, for example, on that in FIG 3 the WO 2004/106042 A1 embodiment shown, in which the mold comprises a lower mold and an upper mold that can be placed thereon. The lower mold and the upper mold can be closed in such a way that the electrically conductive paper structure has sufficient space in the closed form and the electrical lines, in particular cables, connected to the paper structure and suitable for contacting a power source, via suitable openings in the wall of the closed form can be led outside. For example, an inflow opening is formed on the upper mold, to which an inflow channel is connected. Matrix fiber material and binder are blown into the closed cavity of the mold through the inflow opening. The matrix fibers accumulate on the inside of the lower mold and the upper mold until the mold is filled, whereby a blank of matrix fiber material is formed. The matrix fibers are then bonded using the binder, which solidifies the blank into a molded part. The binder can, for example, be blown in together with the matrix fibers or added only during the course of the process. Solidification takes place, for example, by heating the closed mold or by hot air flowing through the mold.

Eine für die Erzeugung des erfindungsgemäßen Faserformteils geeignete Form kann bei Bedarf auf einer mehrteiligen Form basieren, die zusätzlich zu einer Oberform und einer Unterform noch weitere Formteilmaterialelemente aufweist, siehe z.B. die EP 3 772 408 A1 .A mold suitable for producing the fiber molding according to the invention can, if required, be based on a multi-part mold which, in addition to an upper mold and a lower mold, has further molding material elements, see, for example, EP 3 772 408 A1 .

Die Matrixfasern können z.B. auf Fasern aus Viskose, Basalt, Glas, Silikat und/oder auf Mineralfasern basieren. Als Bindemittel eignen sich z.B. Kunststofffasern, insbesondere Polypropylenfasern, Polyesterfasern und Copolyesterfasern, oder Phenolharz. Das Bindemittel kann des Weiteren in Form eines Bindepulvers vorliegen, insbesondere in Form eines PE-Pulvers, Acryllackpulvers oder ähnlichen Bindeharzen. Geeignete Matrixfasern und Bindemittel sind dem Fachmann bekannt, siehe z.B. die EP 3 351 369 A1 .The matrix fibers can be based, for example, on fibers made from viscose, basalt, glass, silicate and/or on mineral fibers. Examples of suitable binders are plastic fibers, in particular polypropylene fibers, polyester fibers and copolyester fibers, or phenolic resin. The binder can also be in the form of a binder powder, in particular in the form of a PE powder, acrylic lacquer powder or similar binder resins. Suitable matrix fibers and binders are known to those skilled in the art, see, for example, EP 3 351 369 A1 .

Gemäß einer bevorzugten Variante für das Erzeugen das Faserformteils weist das Matrixfasermaterial/Bindemittel-Gemisch zusätzlich Granulat auf, das der Steuerung der Brennbarkeit, Wärmeleitfähigkeit, Isolierfähigkeit, Wasserabweisbarkeit und/oder Ölabweisbarkeit dient und vorzugsweise von der Gruppe bestehend aus Polystyrol, Kieselsäure, Aerogel, insbesondere Silikat-Aerogel, oder einem Gemisch zweier oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente gewählt ist. Geeignetes Granulat ist dem Fachmann bekannt, siehe z.B. die EP 3 351 369 A1 .According to a preferred variant for producing the fiber molded part, the matrix fiber material/binder mixture also has granules, which serve to control combustibility, thermal conductivity, insulation, water repellency and/or oil repellency and preferably from the group consisting of polystyrene, silica, aerogel, in particular silicate airgel, or a mixture of two or more of the above elements. Suitable granules are known to those skilled in the art, see for example EP 3 351 369 A1 .

Die Maßnahme des Bereitstellens eines mit Leiterbahnen versehenen, elektrisch leitenden Papiergefüges ist dem Fachmann bekannt, siehe z.B. die WO 2020/224800 A1 . Das elektrisch leitende Papiergefüge kann mittels üblicher Papierherstellungsmethoden, insbesondere Schrägsieb-, Langsieb- und Rundsiebtechnologie, hergestellt werden. Auf diese Weise ist es grundsätzlich möglich, variierende Faserzusammensetzungen zu verarbeiten. Es ist zweckmäßig, cellulosehaltigen oder alternativ kunststoffbasierten Faserstoffen leitfähige, metallische Kurzschnittfasern beizumischen. Diese Fasern können Primär- oder Sekundärfasen sein, ggf. auch recycelte Fasern. Die metallischen Kurzschnittfasern weisen typischerweise eine Faserlänge im Bereich von 3 bis 12 mm auf. Die Menge, in der die leitfähigen, metallischen Kurzschnittfasern beigemischt werden, wird zweckmäßigerweise so gewählt, dass genügend Faser-zu-Faser-Kontakte gegeben sind und somit ein geeigneter elektrischer Stromfluss gewährleistet ist. Das elektrisch leitende Papiergefüge kann weitere natürliche und/oder synthetische Faserstoffe, gegebenenfalls chemische Additive und gegebenenfalls Restfeuchte enthalten. Des Weiteren kann die elektrische Leitfähigkeit nicht nur durch leitfähige, metallische Fasern, insbesondere metallische Kurzschnittfasern, sondern auch durch Zugabe von Kohlenstofffasern, Kohlenstoffpartikeln oder Carbon-Nanotubes erzielt werden. Alternativ kann die Leitfähigkeit erreicht werden über einen leitfähigen Oberflächenstrich. Des Weiteren umfasst der Begriff (Papier-)Gefüge auch sonstige Gewebe, Vliesstoffe oder dergleichen, insbesondere folienbasierte leitfähige Materialien.The measure of providing an electrically conductive paper structure provided with conductor tracks is known to the person skilled in the art, see, for example, WO 2020/224800 A1 . The electrically conductive paper structure can be produced using standard papermaking methods, in particular inclined wire, Fourdrinier wire and cylinder wire technology. In this way it is basically possible to process varying fiber compositions. It is expedient to add conductive, metallic short-cut fibers to cellulose-containing or alternatively plastic-based fibrous materials. These fibers can be primary or secondary fibers, possibly also recycled fibers. The metallic short cut fibers typically have a fiber length in the range of 3 to 12 mm. The quantity in which the conductive, metallic short-cut fibers are mixed in is expediently selected such that there are sufficient fiber-to-fiber contacts and a suitable electric current flow is thus ensured. The electrically conductive paper structure can contain other natural and/or synthetic fibers, optionally chemical additives and optionally residual moisture. Furthermore, the electrical conductivity can be achieved not only by conductive, metallic fibers, in particular metallic short-cut fibers, but also by adding carbon fibers, carbon particles or carbon nanotubes. Alternatively, conductivity can be achieved via a conductive surface coating. Furthermore, the term (paper) structure also includes other woven fabrics, nonwoven fabrics or the like, in particular foil-based conductive materials.

Das elektrisch leitende Papiergefüge kann zur Steuerung der gewünschten Eigenschaften mit zusätzlichen Armierungsfasern versehen werden. Zusätzlich ist eine Oberflächenleimung oder eine Oberflächenimprägnierung möglich.The electrically conductive paper structure can be provided with additional reinforcing fibers to control the desired properties. In addition, surface sizing or surface impregnation is possible.

Mit Bezug auf die zumindest zwei sich entlang des elektrisch leitenden Papiergefüges erstreckenden Leiterbahnen sind unterschiedliche Ausführungen denkbar. Gemäß einer bevorzugten Variante werden z.B. Metallstreifen durch Aufdampfen, Aufsprühen, Aufdrucken oder Abscheiden eines leitfähigen metallischen Materials auf dem Papiergefüge hergestellt. Wichtig bei allen Ausführungen ist, dass ein Kontakt zu den im Papiergefüge befindlichen, leitfähigen Komponenten, insbesondere metallischen Fasern und/oder Kohlenstofffasern, sichergestellt ist. Im einfachsten Fall basiert die Leiterbahn auf einem metallischen Faden, z.B. aus gewalztem Metall, auf einem Metallband oder einem Metalldraht, wobei das Metall insbesondere von einem gut leitfähigen Metall wie etwa Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Wolfram, Eisen, Zink oder dergleichen oder einer Legierung eines oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente gewählt ist. Des Weiteren ist aber auch die Verwendung eines metallisierten Fadens möglich, z.B. die Verwendung eines auf einer Kunststoffträgerfolie als Trägersubstrat basierenden, mit einem gut leitfähigen Metall wie etwa Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Wolfram, Eisen, Zink oder dergleichen metallisierten Fadens. Als Kunststoffträgerfolie kann insbesondere Polyethylenterephthalat (PET) verwendet werden. Des Weiteren kann als Leiterbahn eine metallisierte Folie oder ein Laminat aus Folien und gewalzten Metallfolien verwendet werden. Metallisierte Fäden können zur besseren Fixierung im elektrisch leitenden Papiergefüge zusätzlich, zumindest einseitig, mit einem Klebstoff ausgestattet sein, der mit Vorteil ein leitfähiger Klebstoff ist. Weiterhin ist es möglich, dass die jeweilige Leiterbahn auf dem Papier aufgebracht ist oder im elektrisch leitenden Papiergefüge eingebettet ist oder weitgehend im elektrisch leitenden Papiergefüge eingebracht ist und insbesondere im Bereich der Kontaktierungsstelle partiell freiliegt, wie es im Banknotenbereich bei sogenannten Fensterfäden der Fall ist. Der Begriff Leiterbahn ist nicht zwangsläufig auf eine alleinige Ausgestaltung als (eher schmaler) Faden beschränkt, der z.B. eine Breite von 2 mm oder weniger aufweist, sondern Ausgestaltungen wie (eher breite) Streifen oder Bänder sind ebenfalls denkbar, die z.B. eine Breite von 4 mm bis 20 mm, oder sogar eine Breite bis 30 mm, aufweisen. Grundsätzlich ist es ebenfalls denkbar, dass als Leiterbahn ein einfacher leitfähiger Metalldraht oder ein Metallgeflecht verwendet wird. Auch Ausführungsvarianten wie z.B. Flachlitzen, Zopfgeflechte, Gestricke, Lahnbänder und dergleichen sind möglich. Des Weiteren kann die jeweilige Leiterbahnen drucktechnisch hergestellt werden, zum Beispiel mittels eines Siebdruckverfahrens. Als leifähige Lacke können z.B. wässrige Siebdruckfarben auf Basis von Rußpartikeln, Silberpartikeln oder anderen die Leitfähigkeit herstellenden Partikeln verwendet werden.Different designs are conceivable with regard to the at least two conductor tracks extending along the electrically conductive paper structure. According to a preferred variant, e.g. It is important in all versions that contact with the conductive components located in the paper structure, in particular metallic fibers and/or carbon fibers, is ensured. In the simplest case, the conductor track is based on a metallic thread, e.g. made of rolled metal, on a metal strip or a metal wire, with the metal being made in particular from a highly conductive metal such as silver, copper, gold, aluminium, tungsten, iron, zinc or the like or an alloy of one or more of the above elements. Furthermore, the use of a metallized thread is also possible, e.g. the use of a thread based on a plastic carrier film as the carrier substrate and metallized with a highly conductive metal such as silver, copper, gold, aluminum, tungsten, iron, zinc or the like. In particular, polyethylene terephthalate (PET) can be used as the plastic carrier film. Furthermore, a metallized foil or a laminate of foils and rolled metal foils can be used as the conductor track. For better fixation in the electrically conductive paper structure, metallized threads can additionally be equipped with an adhesive, at least on one side, which is advantageously a conductive adhesive. It is also possible that the respective conductor track is applied to the paper or is embedded in the electrically conductive paper structure or is largely introduced into the electrically conductive paper structure and is partially exposed in particular in the area of the contact point, as is the case with so-called window threads in the banknote area. The term conductor track is not necessarily limited to a single configuration as a (rather narrow) thread that has a width of 2 mm or less, for example, but configurations such as (rather wide) strips or bands are also conceivable, which have a width of 4 mm, for example up to 20 mm, or even a width up to 30 mm. In principle, it is also conceivable that a simple conductive metal wire or a metal mesh is used as the conductor track. Variants such as flat braids, braids, knitted fabrics, tinsel tapes and the like are also possible. Furthermore, the respective conductor tracks can be produced by printing, for example by means of a screen printing process. For example, aqueous screen printing inks based on carbon black particles, silver particles or other particles that produce conductivity can be used as conductive paints.

Die für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen basieren z.B. jeweils auf eine isolierende Umhüllung aufweisenden metallischen elektrischen Leitern in Form von Drähten, Litzen, Bändern oder Schienen. Vorzugsweise liegen die für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen jeweils in Form eines Kabels vor. The electrical lines suitable for making contact with a power source are based, for example, on metallic electrical conductors in the form of wires, strands, strips or rails each having an insulating sheath. The electrical lines suitable for contacting a power source are preferably each in the form of a cable.

Die Verbindung der Leiterbahnen mit den für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen erfolgt z.B. jeweils mittels eines Steckverbinders, eines Klemmverbinders, einer elektrisch leitfähigen Klebeverbindung oder mittels einer Schraube in Verbindung mit einem Kabelschuh.The conductor tracks are connected to the electrical lines suitable for contacting a power source, for example by means of a plug connector, a clamp connector, an electrically conductive adhesive connection or a screw in conjunction with a cable lug.

Die vorliegende Erfindung umfasst des Weiteren eine Verwendung des Faserformteils als Heizelement, als Element für die elektromagnetische Abschirmung, als Element zur Versorgung anderer elektrischer Verbraucher, als Element für die Ableitung elektrostatischer Ladungen oder als Element für die Signalweiterleitung bzw. Signaldetektion.The present invention also includes using the fiber molding as a heating element, as an element for electromagnetic shielding, as an element for supplying other electrical consumers, as an element for dissipating electrostatic charges or as an element for signal transmission or signal detection.

Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.Further exemplary embodiments and advantages of the invention are explained below with reference to the figures, which are not shown to scale and proportions in order to improve clarity.

Es zeigen:

  • 1 bis 5 ein Ausführungsbeispiel für das Herstellen des erfindungsgemäßen Faserformteils.
Show it:
  • 1 until 5 an embodiment for the production of the fiber molded part according to the invention.

Die 1 bis 5 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel für das Herstellen eines erfindungsgemäßen Faserformteils.The 1 until 5 illustrate an embodiment for the production of a fiber molded part according to the invention.

Gemäß der 1 erfolgt zunächst das Bereitstellen eines Ausgangsmaterials 1, das auf einem elektrisch leitenden Papiergefüge 2 basiert. Das elektrisch leitende Papiergefüge 2 beruht auf einem Papierfaserstoff und metallische Kurzschnittfasern enthaltenden Gemisch. Das elektrisch leitende Papiergefüge 2 ist mit zwei sich entlang des Papiergefüges 2 erstreckenden Leiterbahnen 3 versehen. Die Leiterbahnen 3 wurden drucktechnisch mittels eines Siebdruckverfahrens hergestellt, wobei als leifähiger Lack eine wässrige Siebdruckfarbe auf Basis von Silberpartikeln eingesetzt wurde. Die beiden Leiterbahnen 3 sind jeweils mit einer für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitung 4, im vorliegenden Beispiel ein Kabel, verbunden.According to the 1 First, a starting material 1 based on an electrically conductive paper structure 2 is provided. The electrically conductive paper structure 2 is based on a mixture containing paper pulp and metallic short-cut fibers. The electrically conductive paper structure 2 is provided with two conductor tracks 3 extending along the paper structure 2 . The conductor tracks 3 were produced by printing using a screen printing process, with an aqueous screen printing ink based on silver particles being used as the conductive paint. The two conductor tracks 3 are each connected to an electrical line 4 suitable for contacting a power source, in the present example a cable.

Die 2 veranschaulicht die Verbindung der Leiterbahn 3 mit der für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitung 4, nämlich einem Kabel, entlang der in der 1 gezeigten gepunkteten Linie A-A' als Querschnittansicht. Gemäß der 2 erfolgt das Verbinden der Leiterbahn 3 mit dem Kabel 4 mittels einer Schraube 7 und Unterlegscheiben 5, 6 in Verbindung mit einem Kabelschuh 8.The 2 illustrates the connection of the conductor track 3 with the electrical line 4 suitable for contacting a power source, namely a cable, along which in FIG 1 shown dotted line AA' as a cross-sectional view. According to the 2 the conductor track 3 is connected to the cable 4 by means of a screw 7 and washers 5, 6 in connection with a cable lug 8.

Ausgehend von dem in der 1 gezeigten Ausgangsmaterial 1 veranschaulichen die 3 bis 5 jeweils in Querschnittansicht entlang der in der 1 gezeigten punktierten Linie B-B' das Erzeugen eines erfindungsgemäßen Faserformteils 14.Starting from the one in the 1 Starting material 1 shown illustrate the 3 until 5 each in cross-sectional view along the in the 1 shown dotted line BB' the production of a molded fiber part 14 according to the invention.

Gemäß der 3 wird für die Erzeugung des erfindungsgemäßen Faserformteils 14 eine Form bereitgestellt, die an die 3 der WO 2004/106042 A1 angelehnt ist. Die Form umfasst eine Unterform 10 und eine darauf aufsetzbare Oberform 11. Die Unterform 10 und/oder die Oberform 11 weist Löcher zum Durchströmen von Luft auf. Die Unterform 10 und die Oberform 11 sind so verschließbar, dass das in der 1 gezeigte Ausgangsmaterial 1 in der geschlossenen Form ausreichend Platz hat und die mit dem Papiergefüge 2 verbundenen, für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten Kabel 4 über geeignete Öffnungen in der Wand der geschlossenen Form nach außen geführt werden können. An der Oberform 11 ist eine Einströmöffnung 12 ausgebildet, an die ein Einströmkanal 9 angeschlossen wird. Die in der 3 gezeigten schwarzen Blockpfeile veranschaulichen das Verschließen der Form, indem die Oberform 11 auf die Unterform 10 so aufgesetzt wird, dass das Ausgangsmaterial 1 darin eingeschlossen wird, wobei die Kabel 4 über geeignete Öffnungen in der Wand der geschlossenen Form nach außen geführt werden.According to the 3 is provided for the production of the fiber molded part 14 according to the invention a form that to the 3 the WO 2004/106042 A1 is ajar. The mold comprises a lower mold 10 and an upper mold 11 that can be placed thereon. The lower mold 10 and/or the upper mold 11 has holes for air to flow through. The lower mold 10 and the upper mold 11 can be closed in such a way that the 1 The starting material 1 shown has sufficient space in the closed form and the cables 4 connected to the paper structure 2 and suitable for contacting a power source can be routed to the outside via suitable openings in the wall of the closed form. An inflow opening 12 is formed on the upper mold 11, to which an inflow channel 9 is connected. The one in the 3 The black block arrows shown illustrate the closing of the mold by placing the upper mold 11 on the lower mold 10 so that the starting material 1 is enclosed therein, with the cables 4 being led out through suitable openings in the wall of the closed mould.

Die verschlossene Form ist in der 4 dargestellt. Der in der 4 dargestellte schwarze Blockpfeil symbolisiert das Einblasen von Matrixfasermaterial und Bindemittel mittels heißer Luft durch den Einströmkanal 9 in die Einströmöffnung 12 des geschlossenen Hohlraums der Form. Die Matrixfasern, im vorliegenden Beispiel Silikatfasern, lagern sich an den Innenseiten der Unterform 10 und der Oberform 11 an, bis die Form gefüllt ist, wodurch sich ein Rohling aus Matrixfasermaterial bildet. Infolge der heißen Luft werden die Matrixfasern mittels des Bindemittels, im vorliegenden Beispiel Copolyesterfasern, verbunden, wodurch sich der Rohling zum Faserformteil 14 verfestigt. Das Bindemittel wird im vorliegenden Beispiel zusammen mit den Matrixfasern eingeblasen, kann aber auch im Verlauf des Verfahrens beigemischt werden. Das Verfestigen erfolgt ggf. durch zusätzliches Erhitzen der geschlossenen Form.The closed form is in the 4 shown. The Indian 4 The black block arrow shown symbolizes the injection of matrix fiber material and binder by means of hot air through the inflow channel 9 into the inflow opening 12 of the closed cavity of the mold. The matrix fibers, in the present example silicate fibers, accumulate on the insides of the lower mold 10 and the upper mold 11 until the mold is filled, as a result of which a blank of matrix fiber material is formed. As a result of the hot air, the matrix fibers are connected by means of the binder, copolyester fibers in the present example, as a result of which the blank solidifies to form the fiber molded part 14 . In the present example, the binder is blown in together with the matrix fibers, but it can also be mixed in during the course of the process. If necessary, solidification takes place by additional heating of the closed mold.

Die 5 zeigt das nach dem Öffnen der Form erhaltene Faserfomteil 14, bei dem die obere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges 2 einen oberen Faserformteilabschnitt 13 aufweist und die untere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges 2 einen unteren Faserformteilabschnitt 13 aufweist, um auf diese Weise einen Verbundkörper zu bilden. Anhand der 5 ist die die innige, sichere Verbindung des elektrischen Kabels 4 mit der Leiterbahn 3 des elektrisch leitenden Papiergefüges 2 ersichtlich.The 5 Fig. 13 shows the molded fiber article 14 obtained after opening the mold, in which the upper major surface of the electrically conductive paper structure 2 has an upper molded fiber portion 13 and the lower major surface of the electrically conductive paper structure 2 has a lower molded fiber portion 13, thereby forming a composite body. Based on 5 is the intimate, secure connection of the electrical cable 4 with the conductor track 3 of the electrically conductive paper structure 2 can be seen.

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  • EP 3772408 A1 [0007, 0010, 0011]EP 3772408 A1 [0007, 0010, 0011]

Claims (11)

Faserformteil (14), umfassend ein elektrisch leitendes Papiergefüge (2) mit einer oberen Hauptfläche und einer unteren Hauptfläche, wobei das elektrisch leitende Papiergefüge (2) zumindest zwei sich entlang des Papiergefüges (2) erstreckende Leiterbahnen (3) aufweist und die Leiterbahnen (3) jeweils mit einer für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitung (4) verbunden sind, wobei die obere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges (2) einen oberen Faserformteilabschnitt (13) aufweist und/oder die untere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges (2) einen unteren Faserformteilabschnitt (13) aufweist, um auf diese Weise einen Verbundkörper zu bilden, wobei der Faserformteilabschnitt (13), gegebenenfalls sowohl der obere als auch der untere Faserformteilabschnitt (13), auf mit einem beigemischten Bindemittel verbundenen Matrixfasern basiert.Fiber molding (14), comprising an electrically conductive paper structure (2) with an upper main surface and a lower main surface, wherein the electrically conductive paper structure (2) has at least two conductor tracks (3) extending along the paper structure (2) and the conductor tracks (3 ) are each connected to an electrical line (4) suitable for contacting a power source, the upper main surface of the electrically conductive paper structure (2) having an upper fiber molded part section (13) and/or the lower main surface of the electrically conductive paper structure (2) a lower molded fiber section (13) so as to form a composite body, the molded fiber section (13), optionally both the upper and lower molded fiber sections (13), being based on matrix fibers bonded with an admixed binder. Faserformteil (14) nach Anspruch 1, wobei die obere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges (2) einen oberen Faserformteilabschnitt (13) aufweist und die untere Hauptfläche des elektrisch leitenden Papiergefüges (2) einen unteren Faserformteilabschnitt (13) aufweist, sodass ein in das Faserformteil (14) eingebettetes elektrisch leitendes Papiergefüge (2) vorliegt, wobei sowohl der obere als auch der untere Faserformteilabschnitt (13) jeweils auf mit einem beigemischten Bindemittel verbundenen Matrixfasern basieren.Fiber molding (14) after claim 1 wherein the upper major surface of the electrically conductive paper structure (2) has an upper molded fiber portion (13) and the lower major surface of the electrically conductive paper structure (2) has a lower fiber molded portion (13), so that an electrically conductive paper structure embedded in the fiber molded article (14). (2) is present, both the upper and the lower fiber molded part section (13) each being based on matrix fibers bonded with an admixed binder. Faserformteil (14) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen (4) jeweils auf eine isolierende Umhüllung aufweisenden metallischen elektrischen Leitern in Form von Drähten, Litzen, Bändern oder Schienen basieren, wobei die für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen (4) vorzugsweise jeweils in Form eines Kabels vorliegen.Fiber molding (14) after claim 1 or 2 , wherein the electrical lines (4) suitable for making contact with a power source are each based on metallic electrical conductors in the form of wires, strands, strips or rails having an insulating sheath, the electrical lines (4) suitable for making contact with a power source preferably each in the form of a cable. Faserformteil (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Matrixfasern des Faserformteilabschnitts (13), gegebenenfalls sowohl des oberen als auch des unteren Faserformteilabschnitts (13), von der Gruppe bestehend aus Viskose, Basalt, Silikat, Glas oder einem Gemisch der vorstehend genannten Elemente gewählt sind und das Bindemittel des Faserformteilabschnitts (13), gegebenenfalls sowohl des oberen als auch des unteren Faserformteilabschnitts (13), von der Gruppe bestehend aus Bindefasern und Bindepulvern gewählt ist und vorzugsweise von der Gruppe bestehend aus Polyesterfasern, Copolyesterfasern, Polyethylenpulver, Acryllackpulver oder einem Gemisch zweier oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente gewählt ist.Fiber molding (14) according to one of Claims 1 until 3 , wherein the matrix fibers of the fiber molding section (13), optionally both the upper and the lower fiber molding section (13), are selected from the group consisting of viscose, basalt, silicate, glass or a mixture of the aforementioned elements and the binder of the fiber molding section ( 13), optionally of both the upper and lower fiber molding section (13), is selected from the group consisting of binder fibers and binder powders and preferably from the group consisting of polyester fibers, copolyester fibers, polyethylene powder, acrylic lacquer powder or a mixture of two or more of the above elements is chosen. Faserformteil (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Faserformteilabschnitt (13), gegebenenfalls sowohl der obere als auch der untere Faserformteilabschnitt (13), zusätzlich Granulat aufweist, das der Steuerung der Brennbarkeit, Wärmeleitfähigkeit, Isolierfähigkeit, Wasserabweisbarkeit und/oder Ölabweisbarkeit dient und vorzugsweise von der Gruppe bestehend aus Polystyrol, Kieselsäure, Aerogel, insbesondere Silikat-Aerogel, oder einem Gemisch zweier oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente gewählt ist.Fiber molding (14) according to one of Claims 1 until 4 , wherein the fiber molded part section (13), optionally both the upper and the lower fiber molded part section (13), additionally has granulate, which serves to control the combustibility, thermal conductivity, insulating ability, water repellency and/or oil repellency and preferably from the group consisting of polystyrene, Silicic acid, airgel, in particular silicate airgel, or a mixture of two or more of the above elements is selected. Faserformteil (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zumindest zwei sich entlang des Papiergefüges (2) erstreckenden Leiterbahnen (3) in Form von Metallstreifen oder Metallschienen vorliegen.Fiber molding (14) according to one of Claims 1 until 5 , wherein the at least two conductor tracks (3) extending along the paper structure (2) are present in the form of metal strips or metal rails. Faserformteil (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verbindung der Leiterbahnen (3) mit den für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitungen (4) jeweils mittels eines Steckverbinders, eines Klemmverbinders, einer elektrisch leitfähigen Klebeverbindung oder mittels einer Schraube in Verbindung mit einem Kabelschuh erfolgt.Fiber molding (14) according to one of Claims 1 until 6 , the conductor tracks (3) being connected to the electrical lines (4) suitable for contacting a power source in each case by means of a plug connector, a clamp connector, an electrically conductive adhesive connection or by means of a screw in conjunction with a cable lug. Faserformteil (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das elektrisch leitende Papiergefüge (2) auf cellulosehaltigen Faserstoffen und elektrisch leitfähigen Fasern basiert.Fiber molding (14) according to one of Claims 1 until 7 , wherein the electrically conductive paper structure (2) is based on cellulose-containing fibrous materials and electrically conductive fibers. Verwendung des Faserformteils (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Heizelement, als Element für die elektromagnetische Abschirmung, als Element zur Versorgung anderer elektrischer Verbraucher, als Element für die Ableitung elektrostatischer Ladungen oder als Element für die Signalweiterleitung bzw. Signaldetektion.Use of the molded fiber part (14) according to one of Claims 1 until 8th as a heating element, as an element for electromagnetic shielding, as an element for supplying other electrical consumers, as an element for dissipating electrostatic charges or as an element for signal transmission or signal detection. Verfahren zum Herstellen des Faserformteils (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend - das Bereitstellen eines Ausgangsmaterials (1), umfassend ein elektrisch leitendes Papiergefüge (2) mit einer oberen Hauptfläche und einer unteren Hauptfläche, wobei das elektrisch leitende Papiergefüge (2) zumindest zwei sich entlang des Papiergefüges (2) erstreckende Leiterbahnen (3) aufweist und die Leiterbahnen (3) jeweils mit einer für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitung (4) verbunden sind; - das Einbringen des Ausgangsmaterials (1) in eine Form, umfassend eine Unterform (10) für das Erzeugen eines unteren Faserformteilabschnitts (13) und/oder eine Oberform (11) für das Erzeugen eines oberen Faserformteilabschnitts (13), wobei die Unterform (10) und/oder die Oberform (11) Löcher zum Durchströmen von Luft aufweisen und die Unterform (10) und/oder die Oberform (11) Öffnungen für das Hindurchführen der elektrischen Leitungen (4) aufweisen; - das Einblasen von Matrixfasern und Bindemittel mittels eines Luftstroms in den Innenraum der geschlossenen Form; - das Anlagern von Matrixfasern an den Innenseiten der Unterform (10) und/oder der Oberform (11) bis die Form gefüllt ist; - das Verbinden der Matrixfasern mittels des beigemischten Bindemittels, wodurch sich der untere Faserformteilabschnitt (13) und/oder der obere Faserformteilabschnitt (13) verfestigt.Method for producing the fiber molded part (14) according to one of Claims 1 until 8th , comprising - the provision of a starting material (1), comprising an electrically conductive paper structure (2) with an upper main surface and a lower main surface, the electrically conductive paper structure (2) having at least two conductor tracks (3) extending along the paper structure (2) and the conductor tracks (3) are each connected to an electrical line (4) suitable for contacting a power source; - the introduction of the starting material (1) into a mold comprising a lower mold (10) for producing a lower fiber molded part section (13) and/or an upper mold (11) for producing an upper fiber molded part section (13), wherein the lower mold (10 ) and/or the upper mold (11) have holes for air to flow through, and the lower mold (10) and/or the upper mold (11) have openings for the electrical conductors to pass through have lines (4); - blowing matrix fibers and binder into the interior of the closed mold by means of an air stream; - The accumulation of matrix fibers on the insides of the lower mold (10) and/or the upper mold (11) until the mold is filled; - the joining of the matrix fibers by means of the admixed binder, whereby the lower molded fiber section (13) and/or the upper molded fiber section (13) solidifies. Verfahren nach Anspruch 10 mit Rückbezug auf Anspruch 2 oder einem der auf Anspruch 2 rückbezogenen Ansprüche 3 bis 8, umfassend - das Bereitstellen eines Ausgangsmaterials (1), umfassend ein elektrisch leitendes Papiergefüge (2) mit einer oberen Hauptfläche und einer unteren Hauptfläche, wobei das elektrisch leitende Papiergefüge (2) zumindest zwei sich entlang des Papiergefüges (2) erstreckende Leiterbahnen (3) aufweist und die Leiterbahnen (3) jeweils mit einer für die Kontaktierung mit einer Stromquelle geeigneten elektrischen Leitung (4) verbunden sind; - das Einbringen des Ausgangsmaterials (1) in eine Form, umfassend eine Unterform (10) für das Erzeugen eines unteren Faserformteilabschnitts (13) und eine Oberform (11) für das Erzeugen eines oberen Faserformteilabschnitts (13), wobei die Unterform (10) und/oder die Oberform (11) Löcher zum Durchströmen von Luft aufweisen und die Unterform (10) und/oder die Oberform (11) Öffnungen für das Hindurchführen der elektrischen Leitungen (4) aufweisen; - das Einblasen von Matrixfasern und Bindemittel mittels eines Luftstroms in den Innenraum der geschlossenen Form; - das Anlagern von Matrixfasern an den Innenseiten der Unterform (10) und der Oberform (11) bis die Form gefüllt ist; - das Verbinden der Matrixfasern mittels des beigemischten Bindemittels, wodurch sich sowohl der untere Faserformteilabschnitt (13) als auch der obere Faserformteilabschnitt (13) verfestigen.procedure after claim 10 with reference to claim 2 or one of the on claim 2 related claims 3 until 8th , comprising - the provision of a starting material (1), comprising an electrically conductive paper structure (2) with an upper main surface and a lower main surface, the electrically conductive paper structure (2) having at least two conductor tracks (3) extending along the paper structure (2) and the conductor tracks (3) are each connected to an electrical line (4) suitable for contacting a power source; - introducing the starting material (1) into a mold comprising a lower mold (10) for producing a lower fiber molded part section (13) and an upper mold (11) for producing an upper fiber molded part section (13), the lower mold (10) and /or the upper mold (11) has holes for air to flow through and the lower mold (10) and/or the upper mold (11) has openings for the electrical lines (4) to pass through; - blowing matrix fibers and binder into the interior of the closed mold by means of an air stream; - The accumulation of matrix fibers on the insides of the lower mold (10) and the upper mold (11) until the mold is filled; - the joining of the matrix fibers by means of the admixed binder, whereby both the lower molded fiber section (13) and the upper molded fiber section (13) solidify.
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