EP4488443A2 - Elektrisch leitendes papiergefüge, verfahren zum herstellen desselben und verwendung - Google Patents

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EP4488443A2
EP4488443A2 EP24179659.8A EP24179659A EP4488443A2 EP 4488443 A2 EP4488443 A2 EP 4488443A2 EP 24179659 A EP24179659 A EP 24179659A EP 4488443 A2 EP4488443 A2 EP 4488443A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
paper
electrically conductive
paper structure
openings
producing
Prior art date
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Pending
Application number
EP24179659.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4488443A3 (de
Inventor
Daniel Lenssen
Hans Heusmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH filed Critical Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Publication of EP4488443A2 publication Critical patent/EP4488443A2/de
Publication of EP4488443A3 publication Critical patent/EP4488443A3/de
Pending legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F11/00—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines
    • D21F11/008—Making apertured paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/44—Watermarking devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D13/00—Electric heating systems

Definitions

  • the invention relates to an electrically conductive paper structure, a method for producing the same and the use of the electrically conductive paper structure.
  • Electrically conductive paper structures based on cellulose-containing fibers and electrically conductive fibers are known in the state of the art, see e.g. WO 2020/224800 A1 It is therefore generally known to equip flat paper substrates with conductive fibers, in particular metal fibers or graphitized carbon fibers or carbon fibers, or other materials that provide conductivity, e.g. carbon nanotubes, in such a way that the electrical current flows through the flat paper substrate.
  • the paper substrate can be used for different purposes, e.g. as a heating element, as an element for electromagnetic shielding or as an element for signal detection.
  • the electrically conductive paper structures known to date have the disadvantage, particularly when used as heating paper, that the installation and permanent attachment to walls, ceilings and floors leads to problems.
  • the present invention is therefore based on the object of providing an improved electrically conductive paper structure.
  • the electrically conductive paper structure should be able to be easily applied to walls, ceilings and floors and permanently attached.
  • the present invention is based on the idea of providing an electrically conductive paper structure that can be easily applied to walls, ceilings and floors and permanently fixed by providing the electrically conductive paper structure with through-openings, wherein the through-openings are obtainable during the production of the paper structure in the form of a paper web using a paper machine and the paper machine has a dewatering screen provided with inserts for producing through-openings in the paper structure.
  • the electrically conductive paper structure according to the invention can be applied to walls, ceilings and floors and permanently fixed in a simple and efficient manner by plastering, filling or pouring.
  • the through-openings advantageously improve the adhesion of the attached paper structure.
  • the through-openings improve the sound insulation, but also the breathing, i.e. the air and moisture exchange, of the walls, ceilings or floors equipped with the electrically conductive paper structure according to the invention.
  • the electrical resistance is increased by the holes, which is advantageous for achieving low heating outputs.
  • Another advantage is the lower material consumption.
  • the openings reduce any tension, e.g. in combination with other papers, films, or the like. and thus avoid or reduce any possible bending, warping or the like.
  • the through-openings are produced in a single work step during paper production in the paper machine.
  • no further work steps such as punching, mechanical cutting or laser cutting or the like are required, i.e. the production of the through-openings is extremely cost-effective.
  • the electrically conductive paper structure according to the invention is preferably plastered using a suitable plaster.
  • a suitable plaster In construction, a wet, pasty and usually granular mass is usually used as plaster.
  • the present invention is based on the prior art production of banknote paper, in which the window or the through-opening is introduced directly into the paper machine, see for example the WO 00/39391 A1
  • the through openings in the electrically conductive paper structure are produced by means of a dewatering screen, wherein the dewatering screen is provided with inserts suitable for producing through openings in the paper structure.
  • sufficiently high webs can be used as inserts.
  • a dewatering screen known in the prior art with an insert suitable for producing a through opening in the paper structure is shown, for example, in Figure 2 of WO 00/39391 A1
  • FIG. 00/39391 A1 As a result of the presence of sufficiently high ridges on the dewatering screen, no paper can accumulate in the area of the ridges.
  • the inserts for creating continuous openings in the paper structure are preferably made of plastic or metal. Furthermore, the inserts for creating continuous openings in the paper structure are each expediently formed in the form of a motif, in particular in a (circular) round shape or in the form of a polygon, in particular in the form of a square or a rectangle. Continuous openings in a round shape are preferred due to their mechanical stability. According to a special variant, the continuous openings can be in the form of information, in particular in the form of numbers, letters or the like, in order to represent a product identifier, a code or instructions for processing such as the terms "top" or "bottom".
  • undesirable paper residues e.g. thin paper layers
  • the thin paper layers can be removed, for example, by suction or by a suitable mechanical measure.
  • a brush or the use of a textile surface structure, in particular a web-shaped felt, with a suitable roughness, is suitable as a mechanical measure.
  • the paper structure that forms during paper production can, for example, be brought into contact with the web-shaped felt by means of a roller gap, so that undesirable paper residues, such as thin paper layers, adhere to the felt and are removed in this way.
  • the frequency of the through openings is determined by the stability of the material and is not subject to any particular restrictions.
  • the frequency of the through openings is, for example, Range from 4% to 60%, whereby the total area of all through openings is understood to be related to the total paper area.
  • the diameter of the through openings is determined by the stability of the material and is generally not subject to any particular restrictions.
  • the through openings have a diameter in the range of 3 mm to 20 mm.
  • the electrically conductive paper structure it is preferable to distribute the continuous openings evenly, i.e. homogeneously, across the electrically conductive paper structure. This also enables advantageous sound insulation of the paper structure installed in the wall, floor or ceiling.
  • the provision of the stock suspension in step b) is preferably carried out in such a way that a stock suspension containing cellulose-containing fibers and water is first provided, optionally at least one chemical additive is added, and then electrically conductive fibers are added.
  • the paper machine is preferably a cylinder paper machine.
  • at least one continuous, electrically conductive thread (hereinafter also referred to as "contact thread”) is additionally introduced into the stock suspension in the cylinder paper machine, the thread being brought to the dewatering screen, namely a cylinder screen, in such a way that the thread is embedded in the fiber structure during the formation of the paper web.
  • contact thread an electrically conductive paper structure with improved contacting can be provided in this way.
  • the electrically conductive paper structure is preferably traversed from one end to the opposite end by continuous, conductive contact threads. This enables easy contacting of the electrically conductive paper structure at the ends of the contact threads and, by introducing the contact threads over the entire surface of the paper structure, represents a local power supply to all areas of the paper structure.
  • the electrically conductive paper structure contains a plurality of continuous, electrically conductive threads for contacting the electrically conductive paper structure, each of which is embedded from one end to the opposite end of the paper structure, the plurality preferably having a value in the range of two to eight, more preferably a value in the range of two to six and particularly preferably the value two.
  • the production of the electrically conductive paper structure according to the invention using the round screen technology makes it possible to process varying fiber compositions. It is expedient to add carbon fibers to the cellulose-containing fibers as conductive fibers. Alternatively or additionally, metallic short-cut fibers can also be used.
  • the carbon fibers or metallic short-cut fibers have, for example, a fiber length in the range of 3 to 12 mm.
  • the amount in which the carbon fibers and/or metallic short-cut fibers are added is expediently chosen so that sufficient fiber-to-fiber contacts are provided and thus a suitable electrical current flow is ensured.
  • the electrically conductive paper structure can contain other natural and/or synthetic fibers, optionally chemical additives and optionally residual moisture.
  • the electrical conductivity can be achieved not only by conductive, metallic fibers, in particular metallic short-cut fibers, or by carbon fibers or carbon fibers, but also by adding carbon particles or carbon nanotubes.
  • the cellulose-containing fiber materials that can be used for the electrically conductive paper structure according to the invention can be selected from fiber materials of natural origin or from synthetic fiber materials.
  • Cellulosic fiber materials of natural origin include, for example, wood fibers, semi-cellulose, thermomechanical pulp, cotton fibers, chemically digested cellulose such as sulfate or sulfite pulp, wood pulp, chemically modified wood pulp, recycled fiber materials and combinations of two or more of the above-mentioned elements.
  • the proportion of carbon fibers and/or metallic short-cut fibers that are added to the cellulose-containing fibers can vary depending on the application, in particular in a range from a few percent by weight (wt. %) to 35 wt. It is advisable to add enough conductive fibers that the so-called percolation threshold is exceeded in order to ensure sufficient conductivity. Consequently, a sufficient network of conductive fibers is required to ensure the flow of electrical current.
  • Chemical additives can optionally be added to the electrically conductive paper structure according to the invention, which are selected, for example, from a group which includes in particular retention agents, drainage aids, retention agent dual systems or microparticle systems, wet and dry strength agents, sizing agents, fillers and/or pigments, in particular selected from a group of talc, titanium dioxide, aluminum hydroxide, bentonite, barium sulfate, calcium carbonate, kaolin, defoamers, deaerators, biocides, enzymes, bleaching aids, optical brighteners, dyes, shading dyes, impurity scavengers, precipitants (fixing agents), wetting agents, pH regulators.
  • a group which includes in particular retention agents, drainage aids, retention agent dual systems or microparticle systems, wet and dry strength agents, sizing agents, fillers and/or pigments, in particular selected from a group of talc, titanium dioxide, aluminum hydroxide, bentonite, barium sulfate, calcium
  • the chemical additive can also be selected from a group of preferably water-soluble polymers, which in particular include amine-containing polymers, polyethyleneimine, pyrolydine, polyamides, polyacrylamide, aridine, proteins, peptides, polyether-containing polymers, in particular polyethylene oxide, polyethers, hydroxyl-containing polymers, in particular starch, carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, charged polymers, in particular cationic polymers, in particular cationic starch, corn starch, potato starch, wheat starch, rice starch, ammonium-containing polymers, anionic polymers, in particular anionically modified polyacrylamides, sulfonated polymers, inorganic salts with high charge density, in particular aluminum salts, aluminum (III) chlorides, aluminum sulfate, sodium aluminate, inorganic, charged particles/pigments, in particular bentonite, montmorillonite, sodium silicate, wet strength agents, in particular epichlorohydrin resin
  • the paper structure according to the invention has a basis weight according to DIN EN ISO 536 which is in a range from 15 g/m 2 to 1000 g/m 2 , preferably in a range from 20 g/m 2 to 300 g/m 2 .
  • the paper structure according to the invention also has a power consumption which is in the range from 20 W/m 2 to 5000 W/m 2 .
  • a temperature in the range from 15 °C to 130 °C can be achieved on the surface of the paper structure.
  • the electrically conductive paper structure according to the invention can be provided with additional reinforcing fibers to control the desired properties.
  • additional reinforcing fibers to control the desired properties.
  • surface sizing or surface impregnation is possible.
  • a metallic thread e.g. made of rolled metal, a A metal strip or a metal wire can be used, the metal being selected in particular from a highly conductive metal such as silver, copper, gold, aluminum, tungsten, iron or the like or an alloy of one or more of the aforementioned elements.
  • a metallized thread is also possible, e.g.
  • a thread based on a plastic carrier film as a carrier substrate and metallized with a highly conductive metal such as silver, copper, gold, aluminum, tungsten, iron or the like.
  • a highly conductive metal such as silver, copper, gold, aluminum, tungsten, iron or the like.
  • PET Polyethylene terephthalate
  • a metallized film or a laminate made of films and rolled metal films can be used as the contact thread.
  • ZIF Zero Insertion Force
  • Metallized threads of this type can be additionally provided with an adhesive, at least on one side, to better fix the contact thread in the electrically conductive paper structure, which adhesive is preferably a conductive adhesive. It is also possible for the contact thread embedded in the electrically conductive paper structure to be partially exposed in the area of the contact point, as is the case with so-called window threads in banknotes.
  • the contact threads can additionally be provided with a protective layer or protective film on the upper side, which can be removed as required in the contact area, i.e. in the window area.
  • contact thread is not necessarily limited to the sole design as a (rather narrow) thread, which for example has a width of 2 mm or less, but designs such as (rather wide) strips or bands are also conceivable, which have a width of 4 mm to 20 mm, or even a width of up to 30 mm. In principle, it is also conceivable that a simple conductive metal wire or a metal mesh is used as the contact thread. Design variants such as flat strands, braids, knits, lame tapes and the like are also possible.
  • the thickness of the contact thread can be selected, for example, in a range from 10 to 300 ⁇ m, preferably in a range from 10 to 200 ⁇ m, more preferably in a range from 10 to 100 ⁇ m and particularly preferably in a range from 10 to 50 ⁇ m.
  • the electrically conductive paper structure according to the invention can additionally be printed with a conductive pattern of conductor tracks in order to reduce the distances between two (or a plurality greater than two) contact threads serving as electrodes.
  • Printing i.e. providing the printed conductor tracks, can be carried out, for example, using a screen printing process.
  • Aqueous screen printing inks based on soot particles, silver particles or other particles that produce conductivity can be used as conductive paints that produce the conductive pattern.
  • the conductive pattern of printed conductor tracks is expediently produced in such a pattern that the distances between two of the two electrodes are approximately similar in all areas.
  • the conductive pattern can be contacted with the contact threads embedded in the substrate in such a way that the contact is made via the points (so-called thread windows) at which the contact threads are partially exposed.
  • the measure of additional printing with a conductive pattern means that the product can be operated as a conductive surface element with relatively low voltages. Due to the reduced distance between two electrodes, With a smaller number of conductive fibers in the substrate, the current required for the respective application, e.g. heating, can be achieved. Alternatively, with the same number of conductive fibers in the substrate, the desired current can be achieved with a lower voltage. By appropriately adapting the dimensions of the conductive fibers and the printed conductive pattern, the percolation threshold can even be reduced.
  • the latter describes the minimum proportion of conductive fibers required to achieve a continuous conductive fiber network between two contact threads serving as electrodes and thus a relevant current flow. This results in cost savings with regard to the cost-intensive conductive fibers.
  • a lower operating voltage also reduces the effort, e.g. for the control electronics, and increases work safety.
  • the contact thread can be completely embedded in the paper structure if required.
  • the contact thread can also be embedded in such a way that it is freely accessible on one side after embedding in the paper structure. This is possible, for example, by mechanically removing, in particular by suction, the paper layer deposited on one side of the contact thread.
  • the formation of freely accessible areas on at least one side of the embedded contact thread can also be achieved by choosing a sufficiently high width of the contact thread, see, for example, the EP 0 625 431 A1 .
  • the contact thread can be embedded in the paper structure in such a way that the contact thread is exposed at least at one point on the surface of the paper structure in order to form a so-called window thread.
  • window security threads is known in the field of banknote paper production, see for example the EP 0 059 056 A1
  • the contact thread is guided outside the pulp to the paper screen in such a way that the contact thread rests on raised areas (or bumps) that are applied to the paper screen. At the points where the contact thread rests on the bumps, no paper can form on the side facing the screen, so that the contact thread is freely accessible at precisely these points in the later finished paper.
  • the invention further includes the use of the electrically conductive paper structure as a heating element, in particular as a heating element in floors, walls, wallpaper, containers, fabrics, clothing, table tops, heating plates, heating mats, car interior heaters, in particular door, seat or dashboard heaters, the use for electromagnetic shielding and the use as an element for signal detection.
  • a heating element in particular as a heating element in floors, walls, wallpaper, containers, fabrics, clothing, table tops, heating plates, heating mats, car interior heaters, in particular door, seat or dashboard heaters, the use for electromagnetic shielding and the use as an element for signal detection.
  • the Fig. 1 shows a top view of an embodiment of an electrically conductive paper structure 1 according to the invention with two separate contact threads 3 completely embedded in the paper structure.
  • the electrically conductive paper layer 2 is based on a mixture containing paper fiber and carbon fibers.
  • the contact threads 3 were completely embedded in the paper layer 2 using a cylinder paper machine. Based on the Fig. 1 is recognizable, that the contact threads 3 run through the electrically conductive paper structure 1 from one end to the opposite end.
  • the electrically conductive paper structure 1 thus has excellent contact at both ends.
  • the electrically conductive paper structure 1 is additionally provided with through-openings 4, which in the present example have a circular shape with a diameter of 10 mm.
  • the through-openings 4 are evenly distributed over the paper layer 2 and enable the electrically conductive paper structure 1 to be efficiently applied and permanently fixed by plastering on walls, ceilings and floors.
  • the through-openings 4 advantageously improve the adhesion of the attached paper structure 1.
  • the through-openings 4 improve sound insulation, but also breathing, i.e. the exchange of air and moisture.
  • the continuous openings 4 are created during the production of the paper web in a cylinder paper machine by means of a dewatering screen, whereby the dewatering screen is provided with inserts suitable for creating continuous openings in the paper structure. Sufficiently high webs are used as inserts, see the dewatering screen known in the prior art in Figure 2 of WO 00/39391 A1 .

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines mit durchgehenden Öffnungen versehenen, cellulosehaltige Faserstoffe und elektrisch leitfähige Fasern enthaltenden, elektrisch leitenden Papiergefüges, umfassend das Bereitstellen einer ein Entwässerungssieb für die Herstellung eines Papiergefüges aufweisenden Papiermaschine, wobei das Entwässerungssieb Einsätze für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge aufweist; das Bereitstellen einer cellulosehaltige Faserstoffe, elektrisch leitfähige Fasern und Wasser enthaltenden Stoffsuspension; das Heranführen der Stoffsuspension an das Entwässerungssieb, um cellulosehaltige Faserstoffe und elektrisch leitfähige Fasern auf dem Entwässerungssieb anzulagern und auf diese Weise eine Papierbahn zu bilden; das Entwässern der Papierbahn.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elektrisch leitendes Papiergefüge, ein Verfahren zum Herstellen desselben und die Verwendung des elektrisch leitenden Papiergefüges.
  • Elektrisch leitende Papiergefüge, die z.B. auf cellulosehaltigen Faserstoffen und elektrisch leitfähigen Fasern basieren, sind im Stand der Technik bekannt, siehe z.B. die WO 2020/224800 A1 . Es ist somit grundsätzlich bekannt, flächige Papiersubstrate mit leitfähigen Fasern, insbesondere Metallfasern oder graphitisierte Kohlefasern bzw. Carbonfasern, oder anderen, eine Leitfähigkeit bereitstellenden Materialien, z.B. Carbon-Nanotubes, so auszustatten, dass der elektrische Strom durch das flächige Papiersubstrat hindurchfließt. Je nach dem vorliegenden spezifischen Widerstand kann das Papiersubstrat für unterschiedliche Zwecke genutzt werden, z.B. als Heizelement, als Element für die elektromagnetische Abschirmung oder als Element für die Signaldetektion.
  • Die bislang bekannten elektrisch leitenden Papiergefüge weisen insbesondere im Falle der Verwendung als Heizpapier den Nachteil auf, dass das Einbringen und dauerhafte Befestigen an Wänden, Decken und Fußböden zu Problemen führt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes elektrisch leitendes Papiergefüge bereitzustellen. Insbesondere soll das elektrisch leitende Papiergefüge im Falle der Verwendung als Heizpapier auf einfache Weise an Wänden, Decken und Fußböden eingebracht und dauerhaft befestigt werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
    • Zusammenfassung der Erfindung
    • 1. (Erster Aspekt der Erfindung) Verfahren zum Herstellen eines mit durchgehenden Öffnungen versehenen, cellulosehaltige Faserstoffe und elektrisch leitfähige Fasern enthaltenden, elektrisch leitenden Papiergefüges, umfassend
      • a) das Bereitstellen einer ein Entwässerungssieb für die Herstellung eines Papiergefüges aufweisenden Papiermaschine, wobei das Entwässerungssieb Einsätze für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge aufweist;
      • b) das Bereitstellen einer cellulosehaltige Faserstoffe, elektrisch leitfähige Fasern und Wasser enthaltenden Stoffsuspension;
      • c) das Heranführen der Stoffsuspension an das Entwässerungssieb, um cellulosehaltige Faserstoffe und elektrisch leitfähige Fasern auf dem Entwässerungssieb anzulagern und auf diese Weise eine Papierbahn zu bilden;
      • d) das Entwässern der Papierbahn.
    • 2. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 1, wobei das Bereitstellen der Stoffsuspension im Schritt b) so erfolgt, dass zunächst eine cellulosehaltige Faserstoffe und Wasser enthaltende Stoffsuspension bereitgestellt wird, ggf. wenigstens ein chemisches Additiv zugegeben wird, und darauffolgend elektrisch leitfähige Fasern zugegeben werden.
    • 3. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach Absatz 1 oder 2, wobei die Papiermaschine eine Rundsiebpapiermaschine ist und zusätzlich zumindest ein kontinuierlicher, elektrisch leitfähiger Faden in die in der Rundsiebpapiermaschine befindliche Stoffsuspension eingeführt wird, wobei der Faden so an das Entwässerungssieb, nämlich ein Rundsieb, herangeführt wird, dass während der Bildung der Papierbahn eine Einbettung des Fadens in den Faseraufbau erfolgt.
    • 4. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 3, wobei die Einsätze für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge jeweils in Form eines Motivs, insbesondere in runder Form oder in Form eines Vielecks, gebildet sind.
    • 5. (Bevorzugte Ausgestaltung) Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 4, wobei die Einsätze für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge auf Kunststoff oder Metall basieren.
    • 6. (Zweiter Aspekt der Erfindung) Elektrisch leitendes Papiergefüge mit cellulosehaltigen Faserstoffen und elektrisch leitfähigen Fasern, wobei das elektrisch leitende Papiergefüge mit durchgehenden Öffnungen versehen ist, wobei die durchgehenden Öffnungen im Zuge des Erzeugens des Papiergefüges in Form einer Papierbahn mittels einer Papiermaschine erhältlich sind und die Papiermaschine ein mit Einsätzen für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge versehenes Entwässerungssieb aufweist.
    • 7. (Bevorzugte Ausgestaltung) Elektrisch leitendes Papiergefüge nach Absatz 6, wobei das Papiergefüge nach dem Verfahren gemäß einem der Absätze 1 bis 5 erhältlich ist.
    • 8. (Dritter Aspekt der Erfindung) Verwendung des elektrisch leitenden Papiergefüge nach Absatz 6 oder 7 als Heizelement, als Element für die elektromagnetische Abschirmung oder als Element für die Signaldetektion.
    Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Gedanken, ein an Wänden, Decken und Fußböden auf einfache Weise einbringbares und dauerhaft fixierbares elektrisch leitendes Papiergefüge dadurch bereitzustellen, dass das elektrisch leitende Papiergefüge mit durchgehenden Öffnungen versehen ist, wobei die durchgehenden Öffnungen im Zuge des Erzeugens des Papiergefüges in Form einer Papierbahn mittels einer Papiermaschine erhältlich sind und die Papiermaschine ein mit Einsätzen für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge versehenes Entwässerungssieb aufweist. Infolge des Vorhandenseins der durchgehenden Öffnungen lässt sich das erfindungsgemäße elektrisch leitende Papiergefüge in einfacher und effizienter Weise durch Verputzen, Verspachteln oder Vergießen an Wänden, Decken und Fußböden einbringen und dauerhaft fixieren. Die durchgehenden Öffnungen verbessern in vorteilhaftem Ausmaß die Haftung des befestigten Papiergefüges. Darüber hinaus verbessern die durchgehenden Öffnungen beim Aufbringen der Papiere auf einen schalldämmenden Untergrund die Schalldämmung, aber auch die Atmung, d.h. den Luft- und Feuchtigkeitsaustauch, der mit dem erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Papiergefüge ausgestatteten Wände, Decken oder Fußböden. Ferner wird der elektrische Widerstand durch die Löcher erhöht, was für das Erreichen niedriger Heizleistungen von Vorteil ist. Ein weiterer Vorteil basiert auf dem geringeren Materialverbrauch. Des Weiteren reduzieren die Öffnungen etwaige Spannungen, z.B. im Verbund mit anderen Papieren, Folien, oder dergleichen und vermeiden oder reduzieren auf diese Weise eventuell auftretende Verbiegungen, Schüsselungen oder dergleichen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die durchgehenden Öffnungen in einem einzigen Arbeitsschritt während der Papierherstellung in der Papiermaschine erzeugt. Somit sind keine weiteren Arbeitsschritte wie etwa Stanzen, mechanisches Schneiden oder Laserschneiden od. dgl. erforderlich, d.h. die Erzeugung der durchgehenden Öffnungen erfolgt ausgesprochen kostengünstig.
  • Das Verputzen des erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Papiergefüges erfolgt zweckmäßigerweise mit einem geeigneten Putz. Üblicherweise wird im Bauwesen eine feucht zu verarbeitende, pastöse und meist körnige Masse als Putz verwendet.
  • Die vorliegende Erfindung ist an die im Stand der Technik bekannte Herstellung eines Banknotenpapiers angelehnt, bei dem das Fenster bzw. die durchgehende Öffnung direkt in der Papiermaschine eingebracht wird, siehe z.B. die WO 00/39391 A1 . Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die durchgehenden Öffnungen im elektrisch leitenden Papiergefüge mittels eines Entwässerungssiebs erzeugt, wobei das Entwässerungssieb mit für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge geeigneten Einsätzen versehen ist. Als Einsätze können insbesondere ausreichend hohe Stege verwendet werden. Ein im Stand der Technik bekanntes Entwässerungssieb mit einem für die Erzeugung einer durchgehenden Öffnung im Papiergefüge geeigneten Einsatz ist z.B. in der Figur 2 der WO 00/39391 A1 gezeigt. Infolge des Vorhandenseins der ausreichend hohen Stege auf dem Entwässerungssieb kann sich im Bereich der Stege kein Papier anlagern. Somit entstehen durchgehende Öffnungen im Papiergefüge, die etwa so groß sind wie die Fläche der Stege. Die Einsätze für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge basieren vorzugsweise auf Kunststoff oder Metall. Des Weiteren sind die Einsätze für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge zweckmäßigerweise jeweils in Form eines Motivs, insbesondere in (kreis)runder Form oder in Form eines Vielecks, insbesondere in Form eines Quadrats oder eines Rechtecks, gebildet. Durchgehende Öffnungen in runder Form sind infolge der mechanischen Stabilität bevorzugt. Gemäß einer besonderen Variante können die durchgehenden Öffnungen in Form einer Information, insbesondere in Form von Ziffern, Buchstaben od. dgl. vorliegen, um auf diese Weise eine Produktkennung, eine Codierung oder Anweisungen für die Verarbeitung wie etwa die Begriffe "oben" oder "unten" darstellen.
  • Während der Erzeugung des Papiergefüges kann es innerhalb der Bereiche der zu erzeugenden durchgehenden Öffnungen unter Umständen zur Bildung unerwünschter Papierreste, z.B. dünne Papierschichten, kommen. Die dünnen Papierschichten können z.B. durch Absaugen oder durch eine geeignete mechanische Maßnahme entfernt werden. Als mechanische Maßnahme eignet sich z.B. eine Bürste oder das Einsetzen eines textilen Flächengebildes, insbesondere ein bahnförmiger Filz, mit einer geeigneten Rauigkeit. Das sich im Zuge der Papierherstellung bildende Papiergefüge kann z.B. mittels eines Walzenspalts mit dem bahnförmigen Filz in Kontakt gebracht werden, sodass unerwünschte Papierreste wie etwa dünne Papierschichten am Filz anhaften und auf diese Weise entfernt werden.
  • Die Häufigkeit der durchgehenden Öffnungen ist durch die Stabilität des Materials gegeben und unterliegt grundsätzlich keinen besonderen Beschränkungen. Im erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Papiergefüge liegt die Häufigkeit der durchgehenden Öffnungen beispielsweise in einem Bereich von 4% bis 60%, wobei hierbei die gesamte Fläche aller durchgehenden Öffnungen bezogen auf die Papiergesamtfläche zu verstehen ist.
  • Der Durchmesser der durchgehenden Öffnungen ist durch die Stabilität des Materials gegeben und unterliegt grundsätzlich keinen besonderen Beschränkungen. Die durchgehenden Öffnungen weisen beispielsweise einen Durchmesser in einem Bereich von 3 mm bis 20 mm auf.
  • Für das Erzielen einer vorteilhaften Verputzbarkeit des elektrisch leitenden Papiergefüges wird es bevorzugt, die durchgehenden Öffnungen gleichmäßig, d.h. homogen, über das elektrisch leitende Papiergefüge hinweg zu verteilen. Dies ermöglicht zugleich eine vorteilhafte Schalldämmung des in der Wand, im Fußboden oder in der Decke eingebrachten Papiergefüges.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines mit durchgehenden Öffnungen versehenen, cellulosehaltige Faserstoffe und elektrisch leitfähige Fasern enthaltenden, elektrisch leitenden Papiergefüges umfasst die folgenden Schritte:
    1. a) das Bereitstellen einer ein Entwässerungssieb für die Herstellung eines Papiergefüges aufweisenden Papiermaschine, wobei das Entwässerungssieb Einsätze für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge aufweist;
    2. b) das Bereitstellen einer cellulosehaltige Faserstoffe, elektrisch leitfähige Fasern und Wasser enthaltenden Stoffsuspension;
    3. c) das Heranführen der Stoffsuspension an das Entwässerungssieb, um cellulosehaltige Faserstoffe und elektrisch leitfähige Fasern auf dem Entwässerungssieb anzulagern und auf diese Weise eine Papierbahn zu bilden;
    4. d) das Entwässern der Papierbahn.
  • Das Bereitstellen der Stoffsuspension im Schritt b) erfolgt vorzugsweise so, dass zunächst eine cellulosehaltige Faserstoffe und Wasser enthaltende Stoffsuspension bereitgestellt wird, ggf. wenigstens ein chemisches Additiv zugegeben wird, und darauffolgend elektrisch leitfähige Fasern zugegeben werden.
  • Die Papiermaschine ist vorzugsweise eine Rundsiebpapiermaschine. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich zumindest ein kontinuierlicher, elektrisch leitfähiger Faden (nachstehend auch als "Kontaktfaden" bezeichnet) in die in der Rundsiebpapiermaschine befindliche Stoffsuspension eingeführt, wobei der Faden so an das Entwässerungssieb, nämlich ein Rundsieb, herangeführt wird, dass während der Bildung der Papierbahn eine Einbettung des Fadens in den Faseraufbau erfolgt. In Analogie zu einem in ein Banknotenpapier eingebrachten Sicherheitsfaden kann auf diese Weise ein elektrisch leitendes Papiergefüge mit verbesserter Kontaktierung bereitgestellt werden. Das elektrisch leitende Papiergefüge ist vorzugsweise von einem Ende bis zum gegenüberliegenden Ende von kontinuierlichen, leitfähigen Kontaktfäden durchzogen. Dies ermöglicht eine leichte Kontaktierung des elektrisch leitenden Papiergefüges an den Enden der Kontaktfäden und stellt durch die Einbringung der Kontaktfäden über die gesamte Fläche des Papiergefüges eine ortsnahe Stromversorgung aller Bereiche des Papiergefüges dar.
  • Zweckmäßigerweise liegt im elektrisch leitenden Papiergefüge eine Mehrzahl kontinuierlicher, elektrisch leitfähiger Fäden zur Kontaktierung des elektrisch leitenden Papiergefüges vor, die jeweils von einem Ende bis zum gegenüberliegenden Ende des Papiergefüges eingebettet sind, wobei die Mehrzahl vorzugsweise einen Wert im Bereich von zwei bis acht, weiter bevorzugt einen Wert im Bereich von zwei bis sechs und insbesondere bevorzugt den Wert zwei annimmt.
  • Die Herstellung des erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Papiergefüges mittels der Rundsiebtechnologie ermöglicht es, variierende Faserzusammensetzungen zu verarbeiten. Es ist zweckmäßig, den cellulosehaltigen Faserstoffen Carbonfasern als leitfähige Fasern beizumischen. Alternativ oder zusätzlich können auch metallische Kurzschnittfasern verwendet werden. Die Carbonfasern oder die metallischen Kurzschnittfasern weisen z.B. eine Faserlänge im Bereich von 3 bis 12 mm auf. Die Menge, in der die Carbonfasern und/oder die 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, oder durch Carbonfasern bzw. Kohlenstofffasern, sondern auch durch Zugabe von Kohlenstoffpartikeln oder Carbon-Nanotubes erzielt werden.
  • Die für das erfindungsgemäße, elektrisch leitende Papiergefüge verwendbaren cellulosehaltigen Faserstoffe können z.B. von Faserstoffen natürlichen Ursprungs oder von synthetischen Faserstoffen gewählt werden. Cellulosehaltige Faserstoffe natürlichen Ursprungs umfassen z.B. Holzfasern, Halbzellstoffe, Thermomechanical Pulp, Baumwollfasern, chemisch aufgeschlossene Cellulose wie Sulfat- oder Sulfitzellstoff, Holzstoff, chemisch modifizierten Holzstoff, wiederaufbereitete Faserstoffe und Kombinationen zweier oder mehrerer der vorstehend genannten Elemente.
  • Der Anteil an Carbonfasern und/oder metallischen Kurzschnittfasern, die mit Bezug auf die cellulosehaltigen Faserstoffe beigemischt werden, kann je nach Anwendung insbesondere in einem Bereich von wenigen Gewichtsprozent (Gew.-%) bis 35 Gew.-% variieren. Zweckmäßigerweise werden so viele leitfähige Fasern beigemengt, dass die sogenannte Perkolationsschwelle überschritten wird, um eine ausreichende Leitfähigkeit sicherzustellen. Demzufolge ist ein ausreichendes Netzwerk an leitfähigen Fasern nötig, sodass der elektrische Stromfluss gewährleistet ist.
  • Dem erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Papiergefüge können gegebenenfalls chemische Additive hinzugefügt werden, die z.B. aus einer Gruppe ausgewählt werden, welche insbesondere Retentionsmittel, Entwässerungshilfsmittel, Retentionsmittel-Dual-Systeme oder Mikropartikelsysteme, Nass- und Trockenverfestiger, Leimungsmittel, Füllstoffe und/ oder Pigmente, insbesondere aus einer Gruppe von Talkum, Titandioxid, Aluminiumhydroxid, Bentonit, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Kaolin ausgewählt, Entschäumer, Entlüfter, Biozide, Enzyme, Bleichhilfsmittel, optische Aufheller, Farbstoffe, Nuancierfarbstoffen, Störstofffänger, Fällungsmittel (Fixiermittel), Benetzungsmittel, pH-Regulatoren umfasst. Alternativ oder in Kombination kann das chemische Additiv auch aus einer Gruppe von vorzugsweise wasserlöslichen Polymeren ausgewählt werden, welche insbesondere aminhaltige Polymere, Polyethylenimin, Pyrolidin, Polyamide, Polyacrylamid, Aridin, Proteine, Peptide, polyetherhaltige Polymere, insbesondere Polyethylenoxid, Polyether, hydroxylgruppenhaltige Polymere, insbesondere Stärke, Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol, geladene Polymere, insbesondere kationische Polymere, insbesondere kationische Stärke, Maisstärke, Kartoffelstärke, Weizenstärke, Reisstärke, ammoniumgruppenhaltige Polymere, anionische Polymere, insbesondere anionisch modifizierte Polyacrylamide, sulfonisierte Polymere, anorganische Salze mit hoher Ladungsdichte, insbesondere Aluminiumsalze, Aluminium(III)Chloride, Aluminiumsulfat, Natriumaluminat, anorganische, geladene Partikel/ Pigmente, insbesondere Bentonit, Montmorillonit, Natriumsilikat, Naßverfestiger, insbesondere Epichlorhydrinharze, Glyoxal, Zirkoniumsalze, Zirkoncarbonat, Kombination aus anionischen Polymeren und kationisch modifiziertem Pigmenten, Hilfsmittel zur Reduzierung des Entflammpunktes, Kombinationen hiervon und dergleichen umfasst.
  • Das erfindungsgemäße Papiergefüge weist gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ein Flächengewicht nach DIN EN ISO 536 auf, welches in einem Bereich von 15 g/m2 bis 1000 g/m2, vorzugsweise in einem Bereich von 20 g/m2 bis 300 g/m2, liegt.
  • Das erfindungsgemäße Papiergefüge weist ferner z.B. eine Leistungsaufnahme auf, welche im Bereich von 20 W/m2 bis 5000 W/m2 liegt. Hierbei ist auf der Oberfläche des Papiergefüges z.B. eine Temperatur im Bereich von 15 °C bis 130 °C erzielbar.
  • Das erfindungsgemäße, elektrisch leitende Papiergefüge kann zur Steuerung der gewünschten Eigenschaften mit zusätzlichen Armierungsfasern versehen werden. Zusätzlich ist eine Oberflächenleimung oder eine Oberflächenimprägnierung möglich.
  • Mit Bezug auf die Kontaktfäden sind unterschiedliche Ausführungen denkbar. 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 kann als Kontaktfaden ein metallischer Faden, z.B. aus gewalztem Metall, ein Metallband oder ein Metalldraht verwendet werden, wobei das Metall insbesondere von einem gut leitfähigen Metall wie etwa Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Wolfram, Eisen 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 oder dergleichen metallisierten Fadens. Als Kunststoffträgerfolie kann insbesondere Polyethylenterephthalat (PET) verwendet werden. Des Weiteren kann als Kontaktfaden eine metallisierte Folie oder ein Laminat aus Folien und gewalzten Metallfolien verwendet werden. Eine besonders zuverlässige Kontaktierung mittels Crimp-Kontakten oder ZIF-Steckverbindern (ZIF = Zero Insertion Force) ist mit rein metallischen Fäden, die als Metallband, z.B. mit einer Breite in einem Bereich von 2 mm bis 7 mm, ausgeführt sind, denkbar. Eine erhöhte Metalldicke führt zu einem niedrigeren Widerstand und damit zu einer höheren Leistungsaufnahme. Metallisierte Fäden dieser Art können zur besseren Fixierung des Kontaktfadens im elektrisch leitenden Papiergefüge zusätzlich, zumindest einseitig, mit einem Klebstoff ausgestattet sein, der mit Vorteil ein leitfähiger Klebstoff ist. Weiterhin ist es möglich, dass der im elektrisch leitenden Papiergefüge eingebettete Kontaktfaden im Bereich der Kontaktierungsstelle partiell freiliegt, wie es im Banknotenbereich bei sogenannten Fensterfäden der Fall ist.
  • Weiterhin können die Kontaktfäden zusätzlich an der Oberseite mit einer Schutzschicht oder Schutzfolie versehen sein, die nach Bedarf im Kontaktierungsbereich, d.h. im Fensterbereich, entfernt wird.
  • Der Begriff Kontaktfaden ist nicht zwangsläufig auf die 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 Kontaktfaden ein einfacher leitfähiger Metalldraht oder ein Metallgeflecht verwendet wird. Auch Ausführungsvarianten wie z.B. Flachlitzen, Zopfgeflechte, Gestricke, Lahnbänder und dergleichen sind möglich. Die Dicke des Kontaktfadens kann z.B. in einem Bereich von 10 bis 300 µm, bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 200 µm, weiter bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 100 µm und insbesondere bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 50 µm gewählt werden.
  • Das erfindungsgemäße elektrisch leitende Papiergefüge kann zusätzlich mit einem leitfähigen Muster aus Leiterbahnen bedruckt werden, um auf diese Weise die Distanzen zwischen zwei (oder eine Mehrzahl größer als zwei) als Elektroden dienenden Kontaktfäden zu verringern. Das Bedrucken, d.h. das Bereitstellen der gedruckten Leiterbahnen, kann zum Beispiel mittels eines Siebdruckverfahrens erfolgen. Als leifähige Lacke, die das leitfähige Muster erzeugen, können z.B. wässrige Siebdruckfarben auf Basis von Rußpartikeln, Silberpartikeln oder anderen die Leitfähigkeit herstellenden Partikeln verwendet werden. Das leitfähige Muster aus gedruckten Leiterbahnen wird zweckmäßigerweise in einem solchen Muster erzeugt, dass die Distanzen zwischen zwei den beiden Elektroden in allen Bereichen annähernd ähnlich ist. Die Kontaktierung des leitfähigen Musters zu den im Substrat eingebetteten Kontaktfäden kann gemäß einer bevorzugten Variante so erfolgen, dass die Kontaktierung über die Stellen (sogenannte Fadenfenster) erfolgt, an denen die Kontaktfäden partiell freiliegen. Die Maßnahme des zusätzlichen Bedruckens mit einem leitfähigen Muster bewirkt, dass das Erzeugnis als ein leitfähiges Flächenelement mit relativ niedrigen Spannungen betrieben werden kann. Durch den verringerten Abstand zweier Elektroden kann schon bei geringerer Anzahl an leitfähigen Fasern im Substrat ein für die jeweilige Anwendung, z.B. eine Heizung, nötiger Strom erreicht werden. Alternativ kann bei der gleichen Anzahl an leitfähigen Fasern im Substrat ein gewünschter Strom bereits mit einer niedrigeren Spannung erreicht werden. Durch eine geeignete Anpassung der Dimension der leitfähigen Fasern und des aufgedruckten, leitfähigen Musters kann sogar die Perkolationsschwelle herabgesetzt werden. Letztere beschreibt den Mindestanteil an Leitfasern, die nötig sind, um ein durchgängig leitfähiges Fasernetzwerk zwischen zwei als Elektroden dienenden Kontaktfäden und somit einen relevanten Stromfluss zu erreichen. Somit ergibt sich eine Kostenersparnis hinsichtlich der kostenintensiven leitfähigen Fasern. Eine geringere Betriebsspannung bewirkt darüber hinaus die Senkung des Aufwands, z.B. für die Ansteuerelektronik, und die Erhöhung der Arbeitssicherheit.
  • Der Kontaktfaden kann bei Bedarf vollständig in das Papiergefüge eingebettet werden. Der Kontaktfaden kann aber auch so eingebettet werden, dass er nach dem Einbetten in das Papiergefüge auf einer Seite frei zugänglich vorliegt. Dies ist z.B. durch mechanisches Entfernen, insbesondere durch Absaugen, der sich auf einer Seite des Kontaktfadens abgelagerten Papierschicht möglich. Die Bildung frei zugänglicher Bereich auf zumindest einer Seite des eingebetteten Kontaktfadens kann aber auch dadurch erfolgen, dass die Breite das Kontaktfadens genügend hoch gewählt wird, siehe z.B. die EP 0 625 431 A1 . Des Weiteren kann der Kontaktfaden so in das Papiergefüge eingebettet werden, dass der Kontaktfaden zumindest an einer Stelle des Papiergefüges an dessen Oberfläche freiliegt, um einen sogenannten Fensterfaden zu bilden. Die Herstellung von Fenstersicherheitsfäden ist im Bereich der Herstellung von Banknotenpapier bekannt, siehe z.B. die EP 0 059 056 A1 . Der Kontaktfaden wird dabei außerhalb der Pulpe so an das Papiersieb herangeführt, dass der Kontaktfaden auf erhabenen Stellen (bzw. Höcker), die auf dem Papiersieb aufgebracht sind, zu liegen kommt. An den Stellen, an denen der Kontaktfaden auf den Höckern aufliegt, kann sich auf der dem Sieb zugewandten Seite kein Papier bilden, sodass der Kontaktfaden genau an diesen Stellen in dem später fertigen Papier frei zugänglich ist.
  • Die Erfindung umfasst ferner die Verwendung des elektrisch leitenden Papiergefüges als Heizelement, insbesondere als Heizelement in Böden, Wänden, Tapeten, Behältnissen, Stoffen, Kleidung, Tischplatten, Heizplatten, Heizmatten, Auto-Innenheizungen, insbesondere Tür-, Sitz- oder Armaturenbrettheizungen, die Verwendung für die elektromagnetische Abschirmung sowie die Verwendung als Element für die Signaldetektion.
  • Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figur erläutert, bei deren Darstellung auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde, um die Anschaulichkeit zu erhöhen.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, elektrisch leitenden Papiergefüges.
  • Die Fig. 1 zeigt in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, elektrisch leitenden Papiergefüges 1 mit zwei separaten, vollständig im Papiergefüge eingebetteten Kontaktfäden 3. Die elektrisch leitende Papierlage 2 beruht auf einem Papierfaserstoff und Carbonfasern enthaltenden Gemisch. Die Kontaktfäden 3 wurden mittels einer Rundsiebpapiermaschine vollständig in die Papierlage 2 eingebettet. Anhand der Fig. 1 ist erkennbar, dass die Kontaktfäden 3 das elektrisch leitende Papiergefüge 1 von einem Ende bis zum gegenüberliegenden Ende durchziehen. Das elektrisch leitende Papiergefüge 1 weist somit an seinen beiden Enden eine ausgezeichnete Kontaktierung auf. Das elektrisch leitende Papiergefüge 1 ist zusätzlich mit durchgehenden Öffnungen 4 versehen, die im vorliegenden Beispiel eine kreisrunde Form mit einem Durchmesser von 10 mm aufweisen. Die durchgehenden Öffnungen 4 sind gleichmäßig über die Papierlage 2 hinweg verteilt und ermöglichen, dass sich das elektrisch leitende Papiergefüge 1 in effizienter Weise durch Verputzen an Wänden, Decken und Fußböden einbringen und dauerhaft fixieren lässt. Die durchgehenden Öffnungen 4 verbessern in vorteilhaftem Ausmaß die Haftung des befestigten Papiergefüges 1. Darüber hinaus verbessern die durchgehenden Öffnungen 4 die Schalldämmung, aber auch die Atmung, d.h. den Luft- und Feuchtigkeitsaustauch.
  • Die durchgehenden Öffnungen 4 werden im Zuge der Herstellung der Papierbahn in einer Rundsiebpapiermaschine mittels eines Entwässerungssiebs erzeugt, wobei das Entwässerungssieb mit für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge geeigneten Einsätzen versehen ist. Als Einsätze werden ausreichend hohe Stege verwendet, siehe das im Stand der Technik bekannte Entwässerungssieb in der Figur 2 der WO 00/39391 A1 .

Claims (8)

  1. Verfahren zum Herstellen eines mit durchgehenden Öffnungen versehenen, cellulosehaltige Faserstoffe und elektrisch leitfähige Fasern enthaltenden, elektrisch leitenden Papiergefüges, umfassend
    a) das Bereitstellen einer ein Entwässerungssieb für die Herstellung eines Papiergefüges aufweisenden Papiermaschine, wobei das Entwässerungssieb Einsätze für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge aufweist;
    b) das Bereitstellen einer cellulosehaltige Faserstoffe, elektrisch leitfähige Fasern und Wasser enthaltenden Stoffsuspension;
    c) das Heranführen der Stoffsuspension an das Entwässerungssieb, um cellulosehaltige Faserstoffe und elektrisch leitfähige Fasern auf dem Entwässerungssieb anzulagern und auf diese Weise eine Papierbahn zu bilden;
    d) das Entwässern der Papierbahn.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bereitstellen der Stoffsuspension im Schritt b) so erfolgt, dass zunächst eine cellulosehaltige Faserstoffe und Wasser enthaltende Stoffsuspension bereitgestellt wird, ggf. wenigstens ein chemisches Additiv zugegeben wird, und darauffolgend elektrisch leitfähige Fasern zugegeben werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Papiermaschine eine Rundsiebpapiermaschine ist und zusätzlich zumindest ein kontinuierlicher, elektrisch leitfähiger Faden in die in der Rundsiebpapiermaschine befindliche Stoffsuspension eingeführt wird, wobei der Faden so an das Entwässerungssieb, nämlich ein Rundsieb, herangeführt wird, dass während der Bildung der Papierbahn eine Einbettung des Fadens in den Faseraufbau erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einsätze für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge jeweils in Form eines Motivs, insbesondere in runder Form oder in Form eines Vielecks, gebildet sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Einsätze für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge auf Kunststoff oder Metall basieren.
  6. Elektrisch leitendes Papiergefüge mit cellulosehaltigen Faserstoffen und elektrisch leitfähigen Fasern, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitende Papiergefüge mit durchgehenden Öffnungen versehen ist, wobei die durchgehenden Öffnungen im Zuge des Erzeugens des Papiergefüges in Form einer Papierbahn mittels einer Papiermaschine erhältlich sind und die Papiermaschine ein mit Einsätzen für die Erzeugung durchgehender Öffnungen im Papiergefüge versehenes Entwässerungssieb aufweist.
  7. Elektrisch leitendes Papiergefüge nach Anspruch 6, wobei das Papiergefüge nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 erhältlich ist.
  8. Verwendung des elektrisch leitenden Papiergefüge nach Anspruch 6 oder 7 als Heizelement, als Element für die elektromagnetische Abschirmung oder als Element für die Signaldetektion.
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