ES2553479T3 - Papel enriquecido con carbono elemental - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un papel o cartón enriquecido con carbono elemental, con los pasos: - Mezclado de al menos un material fibroso habitual en la fabricación de papel y al menos un agente de carga que contiene carbono elemental en agua como disolvente para dar una pasta; - adición de almidón y/o látex a la pasta para preparar una pasta aglutinada; - elaboración de un papel y/o cartón a partir de la pasta aglutinada, ascendiendo el contenido de carbono elemental como mínimo al 40% en volumen, respecto al volumen de sólidos del papel o cartón, y ascendiendo el contenido total de agentes de carga de todos los agentes de carga presentes a entre 40 y 90% en volumen, respecto al volumen de sólidos del papel o cartón.

Description

DESCRIPCION

Papel enriquecido con carbono elemental

5 [0001] La presente invencion se refiere a un procedimiento para la fabrication de un papel o carton

enriquecido con carbono elemental, a un papel o carton fabricado segun el procedimiento, a un procedimiento para recubrir o infiltrar un papel o carton de este tipo, a un procedimiento para la pirolisis de un papel o carton de este tipo, a un papel o carton pirolizado, al uso de un papel o carton pirolizado, as! como a un cuerpo ceramico.

10 [0002] Una forma elegante de fabricar una ceramica estructural de pared fina y forma compleja que no se

puede obtener con procedimientos de conformation convencionales tales como, por ejemplo, extrusion o moldeo por inyeccion consiste en usar estructuras de papel como instrumento de conformacion. En primer lugar, se sumergen estructuras de papel en engobes de ceramica y, a continuation, se convierten en piezas moldeadas de ceramica por oxidation o pirolisis y coccion de sinterizacion. El inconveniente en este contexto reside en que suelen ser 15 necesarias inmersiones repetidas para enriquecer las estructuras de papel con suficientes agentes de carga ceramicos. Esto hace que el proceso de fabricacion resulte muy costoso. Ademas, no siempre se puede garantizar una distribution homogenea de los agentes de carga ceramicos.

[0003] Los procedimientos de CVI (chemical vapour infiltration, infiltration qulmica en fase vapor) constituyen 20 otra option para transformar estructuras de celulosa en estructuras ceramicas. Las estructuras de celulosa

pirolizadas se recubren con ceramica y a continuacion se convierten, por oxidacion, en ceramicas porosas como, por ejemplo, ceramicas de SiC, TiC o TiO2. Este proceso, sin embargo, es muy costoso y caro.

[0004] Desde hace algun tiempo los materiales pirolizados de origen biogeno tambien se utilizan de otra 25 manera para la fabricacion de ceramicas de carburo de silicio. El mezclado de carbono y/o grafito en polvo con un

aglutinante con alto contenido en carbono, como soluciones con contenido en brea, resina o celulosa, la compresion siguiente en un molde y el endurecimiento por tratamiento termico presentan el inconveniente de que el coste en equipo es elevado y se requiere la preparation de polvo y aglutinante reproducible de buena calidad. Las tasas de perdidas en este tipo de procedimientos son correspondientemente altas.

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[0005] El documento DE10161108 describe un procedimiento en el que se fabrica un elemento de construccion ceramico basado en carbono usando piezas moldeadas semiacabadas con contenido en celulosa. El elemento de construccion preceramico, generado en forma de pieza moldeada semiacabada, se piroliza en una atmosfera gaseosa no oxidante y a continuacion se transforma en un elemento compuesto con contenido en SiC,

35 por ejemplo mediante silicacion en fase llquida o en fase gaseosa. Un inconveniente de este procedimiento reside en que se produce una gran perdida de masa que conlleva una importante contraction del elemento pirolizado o del cuerpo ceramico con respecto a la pieza en verde.

[0006] Para compensar este inconveniente y aumentar el contenido de carbono en el cuerpo pirolizado 40 definitivo el documento DE 19947731 A1 propone que el cuerpo ya pirolizado, obtenido a partir de un producto

semiacabado de material con contenido en celulosa y aglutinante pirolizable, se vuelva a impregnar con aglutinante y a continuacion se pirolice. Mediante esta incorporation adicional de material con contenido en carbono y la pirolisis siguiente se aumenta el contenido de carbono en el cuerpo, pero la contraccion de la pieza en verde original provocada por la pirolisis no se evita ni se reduce. Por consiguiente, no es posible elaborar un cuerpo ceramico 45 proximo a su forma final a partir de una pieza en verde.

[0007] En el documento DE 10329822 A1 se propone otra manera de reducir durante la pirolisis la contraccion de una pieza en verde que contiene celulosa. El contenido en carbono se pretende aumentar, entre otras cosas, con la adicion de negro de humo. Sin embargo, el inconveniente de este procedimiento reside en que

50 se comprimen en seco virutas de madera con negro de humo y un aglutinante como, por ejemplo, resina fenolica. Este procedimiento permite fabricar unicamente cuerpos moldeados de mayor tamano. No se pueden fabricar estructuras mas finas, concretamente inferiores a 2 mm.

[0008] La patente de Estados Unidos 4,737,421 se refiere a procedimientos para la fabricacion de hojas con 55 contenido en carbono basadas en fibras de celulosa, resinas termoendurecibles y grafito en polvo.

[0009] El documento WO 02/32558 se refiere a procedimientos para la fabricacion de membranas flexibles segun los procedimientos de production de papel, en los que, en un primer paso, se prepara una matriz basica basada en materiales fibrosos y un agente de carga, tal como negro de humo, y a continuacion se dota la superficie

de la matriz basica de un aditivo polimerico y se piroliza.

[0010] Un objetivo de la presente invencion es proporcionar un papel o carton que presente un alto contenido

en carbono y sufra una contraccion reducida durante la pirolisis. Otro objetivo de la presente invencion consiste en

5 proporcionar un procedimiento para la fabricacion de un papel o carton de este tipo. Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un procedimiento para el recubrimiento de un papel o carton de este tipo enriquecido con carbono, un procedimiento para la pirolisis de un papel o carton de este tipo, as! como un papel o carton pirolizado con un alto contenido en carbono. Por ultimo, es un objetivo de la presente invencion proporcionar un procedimiento para la fabricacion de un cuerpo ceramico a partir del papel o carton pirolizado y un cuerpo ceramico, as! como el 10 uso del papel pirolizado y del papel en su estado verde.

[0011] Los objetivos se alcanzan mediante las reivindicaciones independientes.

[0012] De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion se proporciona un procedimiento para la

15 fabricacion de un papel enriquecido con carbono o de un carton enriquecido con carbono. El procedimiento

comprende el mezclado de al menos un material fibroso habitual en la fabricacion de papel, en particular un material con contenido en celulosa, con al menos un agente de carga y almidon y/o latex, comprendiendo al menos un agente de carga carbono elemental, en agua como disolvente para dar una pasta y la elaboracion siguiente de un papel y/o carton a partir de la pasta aglutinada mediante procedimientos papeleros, ascendiendo el contenido en 20 carbono elemental a al menos 40% en volumen, respecto al volumen de solidos del papel o carton, y ascendiendo el contenido total de agentes de carga de todos los agentes de carga presentes a entre 40 y 90% en volumen, respecto al volumen de solidos del papel o carton. En otro aspecto se proporciona de acuerdo con la invencion un papel o carton enriquecido con carbono elemental y fabricado segun el procedimiento de acuerdo con el primer aspecto. El papel o carton contiene al menos un material fibroso, al menos un agente de carga y almidon y/o latex, estando 25 presente como agente de carga al menos carbono elemental. El contenido en carbono elemental asciende como mlnimo al 40% en volumen, respecto al volumen de solidos del papel, y el contenido total de agente de carga de todos los agentes de carga presentes, a entre 40 y 90% en volumen, respecto al volumen de solidos del papel.

[0013] La ventaja del papel o carton enriquecido con carbono elemental radica en que el contenido de 30 carbono es notablemente mayor en comparacion con los papeles convencionales. De este modo se puede reducir la

contraccion durante la pirolisis de un papel de este tipo. En los experimentos se ha observado que la contraccion del papel durante la pirolisis no se puede reducir lo suficiente si el contenido de carbono en el papel es inferior al 15% en volumen. El papel de la presente invencion presenta, en particular, una alta proporcion de agente de carga. Este alto contenido en agente de carga se alcanza mediante el uso de agentes de retencion especiales.

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[0014] El carbono elemental es un material no polar. Los materiales no polares no se humectan facilmente, o no se humectan en absoluto, con el disolvente agua usado habitualmente en la fabricacion de papel. Solo el uso de dispersantes permite dispersar el carbono en una solucion con fibras de celulosa. Sin embargo, resulta desventajoso que en el procedimiento habitual de fabricacion de papel queden grandes cantidades de carbono en el disolvente,

40 que normalmente es agua. La aglutinacion del carbono elemental con las fibras de celulosa es la condicion previa para que el papel absorba el carbono, sobre todo si se desean obtener altas proporciones de carbono en el papel. El enriquecimiento de carbono en un papel solo se puede efectuar mediante la eleccion de dispersantes, agentes humectantes y agentes de retencion adecuados. El uso de los procedimientos habituales de fabricacion de papel permite fabricar, en particular, papeles finos con un alto contenido en carbono.

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[0015] El papel o carton contiene como componente esencial almidon y/o latex. Si no se indica expresamente, ambos componentes, almidon y/o latex, se usan indistintamente. Por almidon se entiende el polisacarido de formula (C6Hi0O5)n compuesto por unidades de a-D-glucosa y perteneciente al grupo de los carbohidratos. Por latex se entiende en lo sucesivo una dispersion de aglutinante. La dispersion de aglutinante se

50 compone preferentemente de copollmeros sinteticos. Con especial preferencia se pueden usar monomeros seleccionados entre estireno, butadieno, acido acrllico y acrilonitrilo. No obstante, la dispersion de aglutinante no esta limitada a ellos y los monomeros antes indicados se mencionan unicamente a modo de ejemplo.

[0016] Tanto el almidon como el latex pueden servir para aglutinar el carbono elemental con las fibras de 55 celulosa durante el procedimiento de fabricacion del papel. Por lo tanto, ambos materiales pueden servir tanto de

aglutinante como de agente de retencion en la fabricacion. Confieren al papel una buena resistencia y moldeabilidad y son responsables de la mayor retencion de agente de carga. Ademas, confieren al papel acabado una mayor flexibilidad en comparacion con otros papeles que llevan agente de carga.

[0017] Gracias a la mayor flexibilidad del papel reticulado con latex y/o almidon, el papel cargado tambien se

puede usar, por ejemplo, para la fabricacion de carton ondulado, donde el papel normalmente tiene que ser sometido a radios de curvatura pequenos.

5 [0018] Asimismo se describe el uso de un papel o carton enriquecido con carbono elemental como filtro de

aire, medio de absorcion para gases y llquidos, electrodo, en particular como electrodo de baterla, o en la proteccion NBQ.

[0019] El uso de papel o carton como medio portador de carbono, en particular de carbono altamente poroso, 10 permite fabricar filtros de aire y medios de absorcion de forma sencilla y economica. La elaboration ulterior de, por

ejemplo, un filtro de aire y/o un electrodo a partir de un papel de acuerdo con la presente invention se puede efectuar, por ejemplo, cortandolo simplemente a medida.

[0020] Otro aspecto de la presente invencion se refiere al recubrimiento de un papel enriquecido con carbono 15 o de un carton enriquecido con carbono con un engobe, comprendiendo el engobe aglutinantes organicos y/o

aditivos con contenido en carbono y/o ceramicos y/o metalicos y/o con contenido en lignocelulosa en forma de polvos y/o fibras.

[0021] De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, el papel enriquecido con carbono o el carton 20 enriquecido con carbono elemental presente en forma de pieza en verde se somete a una pirolisis, realizandose la

pirolisis en una atmosfera de gas inerte a una temperatura de hasta 1200°C, preferentemente de hasta 800°C. En la pirolisis de un papel de acuerdo con la presente invencion se reduce la contraction o se reduce la perdida de peso en comparacion con un papel no enriquecido con carbono.

25 [0022] Otro aspecto de la presente invencion se refiere a un papel pirolizado fabricado segun el

procedimiento antes descrito o a un carton pirolizado fabricado a partir de un papel enriquecido con carbono elemental o un carton enriquecido con carbono elemental.

[0023] De acuerdo con otro aspecto mas de la presente invencion, se proporciona un uso de un papel 30 pirolizado o carton pirolizado como filtro de aire, medio de absorcion para gases y/o llquidos, electrodo, en particular

como electrodo de baterla, en la proteccion NBQ, como material de construction de pared fina o para una pila de combustible.

[0024] Asimismo se describe la sinterizacion a una temperatura superior a 1200°C, preferentemente superior 35 a 1400°C, de un papel o carton de acuerdo con la invencion o de un papel pirolizado o carton pirolizado que

presenta como agente de carga adicional, ademas de carbono, un agente de carga ceramico sinterizable.

[0025] Otro aspecto de la presente invencion se refiere a la infiltration de un papel enriquecido con carbono elemental o de un carton enriquecido con carbono elemental o de un papel pirolizado o carton pirolizado con un

40 metal llquido, siendo el metal preferentemente silicio, aluminio o cobre y realizandose la infiltracion en una atmosfera de gas inerte y/o a una temperatura de hasta 1800°C.

[0026] Otro aspecto mas de la presente invencion se refiere a un cuerpo ceramico que se puede fabricar por infiltracion de un papel enriquecido con carbono o de un papel pirolizado con un metal llquido.

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[0027] Asimismo se describe el uso de un cuerpo ceramico fabricado en forma de cuerpo preceramico a partir de un papel o carton enriquecido con carbono elemental en la micro-, ultra- o nanofiltracion, para quemadores porosos ceramicos, como elementos de construccion ceramicos, en particular para intercambiadores de calor ceramicos, y para celulas solares de capa fina.

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[0028] Cuando en lo sucesivo se haga referencia a papel y/o carton, estos terminos deberan comprender papel y carton. Los terminos papel y carton se usan como sinonimos en esta solicitud. Por el termino papel o carton se entiende un producto con contenido en celulosa producido en humedo mediante procedimientos de fabricacion papeleros.

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[0029] Las reivindicaciones dependientes muestran variantes y perfeccionamientos ventajosos del objeto correspondiente de la invencion.

[0030] El contenido de carbono en el papel o carton asciende como mlnimo al 40% en volumen. El contenido

total de agente de carga en el papel o carton es del 40 al 90% en volumen. Los datos en porcentaje se refieren al volumen de solidos del papel o carton. Los espacios huecos, como los poros, presentes, dado el caso, en el papel o el carton no contribuyen al volumen de solidos del papel o carton. El volumen de solidos no depende, por tanto, del grado de compresion del papel o carton. El grado de compresion de un papel se puede ajustar, si se desea, por 5 calandrado. De este modo, los espacios huecos en el papel se reducen y el papel se compacta. La composicion del papel, sin embargo, permanece inalterada. Por consiguiente, la composicion del papel tambien debera ser independiente del grado de compactacion del papel.

[0031] De acuerdo con otra variante preferida de la presente invencion, el carbono elemental se incorpora en 10 forma de grafito, carbon activado, negro de humo, diamante, polvo fino de diamante, fulerenos, nanotubos de

carbono, fibras de carbono o carbono amorfo. Se puede usar cualquier modificacion imaginable del carbono.

[0032] Se denominan fulerenos a las moleculas esfericas de atomos de carbono que constituyen una modificacion elemental del carbono (ademas del diamante y del grafito). Las fibras de carbono, o fibras de carbon,

15 son fibras industriales elaboradas a partir de materiales de partida con contenido en carbono que, por pirolisis, se convierten en carbono dispuesto en forma de grafito. Los nanotubos de carbono son estructuras tubulares microscopicas (nanotubos moleculares) de carbono. Sus paredes, al igual que las de los fulerenos o como los planos del grafito, se componen exclusivamente de carbono, adoptando los atomos de carbono una estructura alveolar con hexagonos y tres parejas de union cada uno. El carbon activado es un carbon de grano fino con una 20 gran superficie interior que se utiliza como medio de adsorcion. El carbon activado se compone predominantemente de carbono (normalmente > 90%) con una estructura muy porosa. Los poros estan conectados entre si como en una esponja. En el carbono amorfo los atomos no presentan, como en las modificaciones conocidas, una estructura ordenada sino un patron irregular. Unicamente se pueden observar pequenas zonas con un orden de corto alcance. El carbono amorfo no presenta una estructura cristalina.

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[0033] En la presente solicitud concretamente, el termino carbono se usa para el elemento qulmico puro carbono en su estado de oxidacion 0, es decir para carbono elemental. El carbono podra estar presente en su forma fijada solo cuando se indique expresamente. Por ejemplo, las resinas fenolicas o las fibras de celulosa se pueden denominar materiales que contienen carbono. La estructura de estos materiales contiene carbono en otros estados

30 de oxidacion distintos del estado de oxidacion 0. Durante la pirolisis, estos materiales forman carbono elemental. Sin embargo, los materiales de este tipo que contienen carbono no se denominan, por ejemplo, material enriquecido en carbono. Por lo tanto, en esta invencion, el termino carbono se usara siempre para el carbono elemental puro en su estado de oxidacion 0, salvo que se indique expresamente lo contrario o del contexto se desprenda claramente otra cosa.

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[0034] De acuerdo con otra variante preferida de la presente invencion, el papel o carton puede contener otros agentes de carga ademas del carbono. Estos agentes de carga pueden ser, por ejemplo, agentes de carga metalicos, preferentemente metales como, por ejemplo, aluminio, cobre y/o silicio. El silicio se considera un metal en este contexto. No obstante, tambien pueden estar presentes agentes de carga ceramicos, con preferencia en forma

40 de carburos, oxidos, nitruros y/o boruros. Los agentes de carga ceramicos especialmente preferidos incluyen carburo de silicio, carburo de boro, carburo de titanio, oxido de aluminio, oxido de circonio, dioxido de titanio, nitruro de silicio, nitruro de aluminio, nitruro de boro y carburo de boro. La invencion tambien comprende el uso de agentes de carga con contenido en lignocelulosa y/o agentes de carga organicos como, por ejemplo, resinas fenolicas.

45 [0035] De acuerdo con otra variante preferida de la presente invencion, el carbono y/o los demas agentes de

carga estan presentes en forma de polvo y/o fibras. Los tamanos de partlcula o diametros de fibra preferidos comprenden menos de 50 pm, en particular menos de 30 pm.

[0036] En otra configuracion, el papel o carton de acuerdo con la presente invencion puede comprender 50 adicionalmente aglutinantes organicos. Los aglutinantes organicos son en este caso aquellos aglutinantes organicos

que son conocidos para el experto en la fabricacion de papel y/o carton y pueden comprender, por ejemplo, resinas fenolicas.

[0037] De acuerdo con otra configuracion preferida de la presente invencion se usan como material fibroso 55 para el papel o carton los materiales fibrosos usados habitualmente en la fabricacion de papel, como, por ejemplo,

celulosa al sulfato, celulosa al sulfito, celulosa preparada segun procedimientos termomecanicos (TMP), celulosa preparada segun procedimientos quimiotermomecanicos (CTMP), algodon, llnters y/o pasta de madera mecanica.

[0038] El papel o carton fabricado de acuerdo con otra configuracion preferida de la presente invencion

presenta un grosor de 50 a 20.000 pm, preferentemente de 100 a 1.500 pm.

[0039] El papel o carton puede contener aditivos adicionales. Los aditivos preferidos son, por ejemplo, agentes humectantes y/o dispersantes. Estos agentes humectantes y/o dispersantes permiten dispersar los

5 diferentes materiales en el disolvente. Los agentes humectantes y/o dispersantes pueden ser agentes estabilizadores de cationes y/o aniones, como, por ejemplo, poliacrilatos u otros pollmeros. Un dispersante preferido como agente estabilizador de aniones es, por ejemplo, un poliacrilato sodico, en particular la polisal-S (BASF AG, Ludwigshafen). Un agente humectante usado con preferencia incluye Lumiten P-F (BASF AG), un copollmero de bloques de propileno-etileno. Los agentes humectantes y/o dispersantes se utilizan en las cantidades habituales 10 para el experto. Por ejemplo, el agente humectante y/o dispersante se puede usar en una cantidad del 0,05 al 5% en peso, preferentemente en una cantidad del 0,1 al 3% en peso.

[0040] De acuerdo con la presente invencion, se usa latex y/o almidon como agente de retencion y aglutinante. Con especial preferencia se usa latex cargado y/o almidon cargado, preferentemente en una proporcion

15 del 0,2 al 15% en peso y con especial preferencia en una proporcion del 1 al 10% en peso, respecto a la masa seca del papel o carton (anhidro). Con muy especial preferencia, el latex y/o el almidon se utiliza en una proporcion del 1,5 al 5% en peso. La proporcion reducida de latex y/o almidon como aglutinante permite configurar el papel o carton de forma porosa, pudiendose alcanzar o mantener una elevada permeabilidad al aire.

20 [0041] Con preferencia se usan, ademas, agentes de retencion para retener los agentes de carga durante la

fabrication del papel. De acuerdo con la invencion se pueden usar todos los agentes de retencion conocidos en el estado de la tecnica. Los agentes de retencion preferidos son los pollmeros conocidos en la fabricacion de papel, en particular polivinilaminas, poliacrilamidas, poliamidoaminas, as! como agentes de retencion inorganicos como sulfato de aluminio y/o bentonita. Los pollmeros o los agentes de retencion inorganicos se usan preferentemente en una 25 cantidad del 0,01 al 7% en peso y con especial preferencia del 0,1 al 2% en peso, respecto al peso seco total del papel o carton.

[0042] Siempre que se definan proporciones en esta solicitud, las partes en peso se refieren, salvo que se defina lo contrario, al peso seco del material en cuestion en relation con el peso seco total.

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[0043] De acuerdo con otra configuration preferida de la presente invencion, el papel o carton muestra, tras una pirolisis completa, una perdida de peso inferior al 50% en peso, preferentemente inferior al 40% en peso, con especial preferencia inferior al 30% en peso y con muy especial preferencia inferior al 20% en peso, respecto al peso seco total del papel o carton.

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[0044] El papel o carton puede estar conformado preferentemente de acuerdo con la tecnica papelera, por ejemplo en forma de carton ondulado o con una estructura alveolar, tubular o en forma de cano.

[0045] El objetivo de la presente invencion consiste en proporcionar un papel enriquecido con carbono 40 elemental o un carton enriquecido con carbono elemental. Es especialmente importante que el carbono este

distribuido de forma homogenea en el papel o carton y que el cuerpo pirolizado presente una porosidad suficiente para que el carbono se pueda transformar en un cuerpo ceramico.

[0046] El carbono incorporado en un cuerpo pirolizado puede provenir de diferentes fuentes. Por una parte, el 45 carbono se puede incorporar directamente durante la fabricacion del papel. Igualmente, las fibras de celulosa del

papel contribuyen durante la pirolisis al contenido de carbono en el papel pirolizado. Finalmente, tambien pueden contribuir al contenido de carbono otros aditivos en forma pirolizada, como, por ejemplo, aglutinantes, en particular resina fenolica, o tambien agentes de retencion, tales como latex o almidon, as! como aditivos con contenido en lignocelulosa. Tanto el contenido en carbono como la estructura del cuerpo pirolizado, especialmente la 50 microestructura y la estructura porosa, se pueden regular por medio de las proporciones de estos materiales. Por ejemplo, los polvos finos con contenido en lignocelulosa dan lugar, tras la pirolisis, a una microestructura de carbono homogenea con una distribution espacial homogenea de los poros que permite obtener una infiltration uniforme con, por ejemplo, silicio llquido y una buena conversion del carbono en carburo de silicio.

55 [0047] Asimismo es importante que la pieza en verde experimente una contraction o una perdida de peso tan

solo reducida durante la pirolisis. El papel convencional experimenta durante una pirolisis una perdida de peso de aproximadamente el 70% en peso. Por el contrario, los compuestos especialmente ricos en carbono, como, por ejemplo, una resina fenolica, experimentan una perdida de peso reducida durante la pirolisis. Mediante el uso de carbono elemental en el papel se puede reducir aun mas la perdida de peso durante la pirolisis, pues el carbono

elemental no experimenta ninguna o practicamente ninguna perdida de peso durante la pirolisis. Una perdida de peso reducida permite configurar la pieza en verde proxima a su forma final.

[0048] La cantidad maxima de agentes de carga que se puede incorporar en un papel o carton esta limitada 5 por la perdida de la integridad del papel o carton cuando el contenido en agentes de carga es demasiado alto. Por lo

tanto, el contenido maximo de agentes de carga se limita al 90% en volumen, respecto al volumen de solidos del papel o carton. La relacion entre un contenido de agentes de carga medido en porcentaje en volumen y un contenido de agentes de carga medido en porcentaje en peso se establece a traves de la densidad de los agentes de carga. Si se usa unicamente carbono como agente de carga, una proporcion del 15% en volumen de carbono equivale a una 10 proporcion en peso del 20% en peso. Una proporcion del 20% en volumen equivale a una proporcion del 25% en peso. Si se usan adicionalmente agentes de carga mas pesados, como, por ejemplo, agentes de carga ceramicos, la proporcion en peso de la fraccion de carbono disminuye. La proporcion maxima de agentes de carga que puede admitir un papel depende, sin embargo, basicamente del volumen de los agentes de carga. Por esta razon, la proporcion de agentes de carga se indica preferentemente como proporcion en volumen.

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[0049] El papel o carton se puede recubrir despues de la fabricacion, es decir en forma de pieza en verde, y/o despues de la pirolisis. Este recubrimiento se realiza preferentemente con un material que posea una contraction y una perdida de peso similares a las del papel. De este modo se evitan tensiones entre el recubrimiento y el papel durante la pirolisis. El material de recubrimiento se mezcla, por tanto, con materiales similares a los que presenta el

20 propio papel. Las proporciones de la composition preferentemente tambien son similares a las del papel. En lugar de fibras de celulosa se puede anadir, por ejemplo, harina de madera.

[0050] Asl, se pueden anadir a un engobe para recubrimiento fibras de celulosa, carbono y otros aditivos como, por ejemplo, aglutinantes, dispersantes, agentes de retention y agentes humectantes. El engobe de

25 recubrimiento tambien se puede mezclar con agentes de carga ceramicos u otros agentes de carga.

[0051] Para la fabricacion de un papel o carton de acuerdo con la presente invention se mezclan los materiales fibrosos y los agentes de carga en un disolvente. Como disolvente se utiliza preferentemente agua. Los materiales fibrosos deben formar una pasta homogenea junto con los agentes de carga. Sin embargo, cuando se

30 utiliza carbono elemental, por ejemplo negro de humo, no resulta facil obtener una distribucion y agregacion homogeneas del carbono a los materiales fibrosos. Si el carbono no se une a las fibras, la incorporation de carbono en el papel final sera muy reducida puesto que una gran parte del carbono no es retenida por el tamiz de papel en el proceso de fabricacion de papel y, por lo tanto, no esta disponible para el papel final. Por ello, para obtener una proporcion elevada de carbono en el papel o carton final, resulta ventajoso que las partlculas o fibras de carbono se 35 puedan unir al material fibroso.

[0052] La union de las partlculas de carbono al material fibroso se puede efectuar, por ejemplo, a traves de fuerzas de atraccion electrostaticas. Para obtener una union de este tipo se pueden anadir los denominados agentes de retencion. La combination de los agentes de retencion puede influir de forma decisiva en la union de las

40 partlculas de carbono al material fibroso y, de este modo, en la retencion del carbono en el papel o carton.

[0053] En este caso se prefieren el latex y el almidon, que tambien pueden estar cargados. El latex y/o el almidon se anade preferentemente en una proporcion del 0,2 al 15% en peso, con especial preferencia del 1 al 10% en peso, respecto al peso seco total (anhidro) del papel o carton. Como agentes de retencion tambien se pueden

45 usar otros agentes de retencion, en particular pollmeros, como, por ejemplo, polivinilamina, poliacrilamida y poliamidoamina, o agentes de retencion inorganicos, tales como sulfato de aluminio y/o bentonita. Estos se utilizan preferentemente en una cantidad del 0,01 al 7% en peso, con especial preferencia del 0,1 al 2% en peso, respecto al peso seco total del papel o carton. Tambien se puede usar una combinacion de varios agentes de retencion. Se prefiere especialmente una combinacion de latex cargado o almidon cargado con un agente de retencion polimerico. 50 Mediante esta combinacion de agentes de retencion se obtiene un alto contenido de agentes de carga en el papel final.

[0054] Una vez unidos los agentes de carga, en particular el carbono, a las fibras, la pasta se puede procesar con procedimientos papeleros convencionales para proporcionar un papel o un carton. A continuation, el papel o

55 carton se puede moldear mediante tecnicas papeleras para dar carton ondulado o estructuras alveolares o tubulares.

[0055] En los procedimientos de fabricacion de acuerdo con la presente invencion se usan procedimientos y equipos de fabricacion de papel habituales y conocidos para el experto. El papel enriquecido con carbono elemental se fabrica, pues, mediante procedimientos de fabricacion de papel convencionales ligeramente modificados. A

continuacion se trataran concretamente las innovaciones del proceso de fabricacion haciendo referenda a la figura 3.

[0056] En primer lugar, se anade a la celulosa (2) un disolvente (3), por ejemplo agua, en una trituradora (1) y

5 se tritura para preparar una pulpa. La trituradora puede presentar, por ejemplo, un volumen de 100 l. No obstante, tambien se puede usar una trituradora con un volumen mayor o menor. La pulpa posee un contenido en solidos de, por ejemplo, aproximadamente 5% en peso si se ha triturado en una trituradora. Sin embargo, tambien es posible que la pulpa presente un contenido de solidos de celulosa mayor o menor.

10 [0057] A continuacion, la pulpa as! preparada se transfiere a una tina para material espeso (4) que puede

presentar un volumen de, por ejemplo, 1.000 l. La celulosa se diluye mediante la adicion de mas disolvente, por ejemplo agua, hasta alcanzar, por ejemplo, un contenido en solidos del 0,5% en peso, y a continuacion se transfiere a una tina de mezclado (7).

15 [0058] Opcionalmente, la pulpa se puede moler en un refinador (6) para poder ajustar con mayor precision el

tamano de la celulosa. Las fibras de celulosa se desfibrilan y se refinan. Este paso puede seguir directamente a la dilucion en la tina para material espeso (4) o se puede realizar tambien durante la dilucion, cuando la pulpa procesada en el refinador (6) se vuelve a llevar a la tina para material espeso (4).

20 [0059] Para el almacenamiento, la pasta de celulosa se transfiere a una tina de mezclado (7). All!, la pasta de

celulosa se puede diluir opcionalmente con mas disolvente (8), por ejemplo con agua.

[0060] Para el procesamiento de la pasta de celulosa, esta se introduce, opcionalmente a traves de un

clasificador plano (9), en una tina mecanica (11). En el clasificador plano (9) la pasta de celulosa se puede 25 desprender mecanicamente de las partlculas mas grandes. Estas se pueden eliminar de la pasta de celulosa a traves de un conducto de evacuacion (10). De este modo se pueden eliminar, por ejemplo, partlculas con un tamano superior a 1,5 mm. Estas partlculas podrlan tener un efecto negativo sobre el procesamiento de la pasta de celulosa en una maquina de papel (16).

30 [0061] En un recipiente mezclador (15) separado se prepara una lechada o suspension que contiene

carbono. Para ello se mezcla un disolvente, por ejemplo agua, con carbono. Opcionalmente tambien se pueden anadir a la suspension uno o varios agentes de carga adicionales, ademas del carbono. En una forma de realizacion preferida de la invencion, la suspension que contiene carbono presenta un contenido en solidos de aproximadamente 40 a 60% en peso, preferentemente de aproximadamente 45 a 55% en peso y con especial 35 preferencia de aproximadamente 50% en peso.

[0062] Antes aplicar la pasta de celulosa sobre un tamiz de papel en una maquina de papel (16) se anade a la pasta de celulosa un agente de retencion, la suspension que contiene carbono y el almidon y/o latex. En un ejemplo de realizacion preferido se anade a la pasta de celulosa primero un agente de retencion (12). Este proceso

40 se puede realizar, por ejemplo, anadiendo el agente de retencion (12) al conducto de transferencia (17).

[0063] Tras mezclar bien el agente de retencion (12) y la pasta de celulosa, por ejemplo al cabo de unos 30 segundos, se puede anadir la suspension (13) que contiene carbono. Tras mezclarlo de forma correspondiente, por ejemplo al cabo de unos 30 segundos, se anade por ultimo el almidon y/o el latex (14).

45

[0064] Por aplicacion de una pasta de celulosa as! preparada con contenido en carbono sobre un tamiz de papel en una maquina de papel (16) se puede fabricar un papel que contiene carbono mediante procedimientos de fabricacion de papel habituales. Una elevada proporcion de la suspension anadida se une a las fibras de celulosa del papel, integrandose de este modo en el papel.

50

[0065] El alto grado de retencion del carbono y, opcionalmente, de los agentes de carga adicionales se obtiene preferentemente mediante un sistema de retencion de dos componentes. En un ejemplo de realizacion preferido, la carga superficial negativa de las fibras de celulosa se invierte por adicion de un agente de retencion positivo, como, por ejemplo, un pollmero cationico. El agente de retencion positivo se puede anadir en exceso con

55 respecto a las fibras de celulosa.

[0066] Los terminos celulosa cargada y/o agente de carga cargado mencionados en lo sucesivo hacen referencia a la carga superficial efectiva que actua en el exterior. La celulosa propiamente dicha o el agente de carga propiamente dicho no tiene que estar cargado. La humectacion de la celulosa o del agente de carga confiere una

carga a estos materiales.

[0067] Mediante la adicion siguiente de la suspension que contiene carbono el agente de retencion positivo

anadido en exceso tambien puede cargar positivamente las partlculas de carbono, que en un principio presentan 5 una carga superficial negativa debido a un agente humectante, preferentemente polisal S, y, opcionalmente, los agentes de carga adicionales. Las fibras de celulosa y las partlculas de carbono se repelen debido a la carga positiva tanto de las fibras de celulosa como de las partlculas de carbono y, opcionalmente, de los agentes de carga adicionales. As! pues, la lechada contiene fibras de celulosa de carga positiva y agentes de carga de carga positiva.

10 [0068] Las fibras de celulosa de carga positiva y el agente de carga de carga positiva no se pueden unir

debido a la repulsion de las cargas positivas.

[0069] Por lo tanto, se produce una adhesion insuficiente, o ninguna adhesion, de los agentes de carga, en particular del carbono, a las fibras de celulosa.

15

[0070] A continuacion, por medio de la adicion de un segundo agente de retencion en forma de almidon de carga negativa y/o latex de carga negativa, se puede producir un efecto de union del segundo agente de retencion. De este modo, las fibras de celulosa de carga positiva y el agente de carga de carga positiva se unen entre si a traves del segundo agente de retencion de carga negativa. Se produce una union o adhesion del agente de carga,

20 en particular del carbono, a la fibra de celulosa.

[0071] El almidon y/o el latex actuan de aglutinantes y unen el agente de carga al material de celulosa. Este sistema se denomina generalmente sistema de retencion de dos componentes. Se anade un primer agente de retencion que confiere, por ejemplo, una carga positiva tanto a la celulosa como al agente de carga. No obstante,

25 tambien es posible conferir una carga negativa mediante el primer agente de retencion.

[0072] Mediante la adicion de un segundo agente de retencion, que normalmente posee una carga opuesta, se unen, por ejemplo, las partlculas de celulosa con una carga inicial positiva y los agentes de carga con una carga positiva.

30

[0073] En una forma de realizacion preferida de la presente invencion, tanto las fibras de celulosa como los agentes de carga se dotan de cargas iguales, por ejemplo positivas, mediante un agente de retencion correspondiente. En un paso posterior, las fibras y los agentes de carga se pueden unir entre si mediante un agente de retencion y/o aglutinante de carga opuesta, por ejemplo de carga negativa. De este modo se puede obtener un

35 elevado grado de retencion del agente de carga durante el procesamiento papelero.

[0074] En una variante especialmente preferida, el almidon y/o el latex son almidon de carga negativa y/o latex de carga negativa.

40 [0075] Segun otra forma de realizacion preferida de la invencion se puede fabricar un papel con contenido en

carbono mediante un sistema de retencion de tres componentes. Se pueden usar, por ejemplo, un almidon cationico, un almidon anionico y un tercer agente de retencion conocido para el experto.

[0076] En un sistema de retencion de tres componentes la celulosa de carga negativa, por ejemplo, se puede 45 dotar de una carga positiva mediante un almidon cationico, o de carga positiva. Por la adicion de un exceso del

almidon cationico, el almidon cationico tambien puede dotar el agente de carga de una carga positiva. A continuacion se puede efectuar una union de la celulosa y el agente de carga mediante la adicion de un almidon anionico, o de carga negativa. Por ultimo, se puede realizar una fijacion mediante un agente de fijacion y/o de retencion cationico, o de carga positiva, como, por ejemplo, un pollmero cationico, o de carga positiva.

50

[0077] Segun una variante preferida de la invencion se anade un almidon cationico a un material fibroso. Con especial preferencia se anade un exceso del almidon cationico de manera que tambien se cargue cationicamente el agente de carga anadido a continuacion. En el paso siguiente, el agente de carga se une a la fibra por adicion de un almidon anionico, quedando as! retenido. El grado de retencion se puede aumentar adicionalmente anadiendo, en

55 un ultimo paso, un agente de fijacion cationico, preferentemente un pollmero cationico. Mediante la combinacion de tres agentes de retencion/fijacion diferentes se puede obtener un grado de retencion especialmente elevado.

[0078] En las realizaciones de la solicitud, las expresiones cationico y de carga positiva, as! como anionico y de carga negativa, se consideran sinonimas. Por ejemplo, un almidon cationico equivale a un almidon de carga

positiva y un latex cationico, a un latex de carga positiva.

[0079] De acuerdo con la invention, al menos uno de los agentes de retention usados es un almidon y/o un latex. En una forma de realization preferida, uno de los agentes de retencion en un sistema de retencion de dos

5 componentes es un almidon y/o un latex y el otro agente de retencion no es almidon y/o latex. La funcion de los agentes de retencion es dotar la superficie de la celulosa o del agente de carga de una carga. Combinando los agentes de retencion adecuados el experto podra elegir un sistema que permita retener en gran medida los agentes de carga, en particular el carbono. El experto podra determinar la cantidad de los agentes de retencion que se han de anadir mediante experimentos sencillos.

10

[0080] La fabrication del papel se lleva a cabo en un medio muy diluido. Antes de la fabrication del papel, el contenido total de solidos en la lechada se encuentra preferentemente en el intervalo del 0,1 al 15% en peso, con especial preferencia en el intervalo del 0,5 al 3% en peso. Solo el uso de latex y/o almidon como agente de retencion hace posible que, pese al alto grado de dilution, se retenga en el papel una gran proportion de carbono elemental

15 como agente de carga. En estos sistemas tan diluidos generalmente no se obtiene una retencion suficiente del carbono en el papel o carton final.

[0081] En el procedimiento descrito se retiene al menos un 50% del carbono en polvo o del carbono en polvo combinado con otros agentes de carga, es decir de todos los agentes de carga. La retencion de los agentes de

20 carga asciende preferentemente como mlnimo al 60% y con especial preferencia como mlnimo al 80%. En una variante especialmente preferida se retiene al menos el 85% de los agentes de carga. El grado de retencion, o la retencion, indica la proporcion del agente de carga anadido que permanece en la estructura de papel despues de la production de hojas.

25 [0082] De acuerdo con una variante preferida se pueden fabricar papeles muy voluminosos anadiendo

microesferas de material plastico rellenas de gas. Es especialmente adecuada la adicion de Expancel® (Akzo Nobel). La adicion de las microesferas permite fabricar un papel muy voluminoso sin aumentar sustancialmente el peso del papel.

30 [0083] Los cuerpos preceramicos tambien se pueden fabricar segun el procedimiento de fabricacion por corte

y laminado (LOM). El procedimiento LOM es un procedimiento similar al procedimiento de prototipado rapido. Se obtiene una preforma pegando muchas capas de papel unas sobre otras.

[0084] El recubrimiento de un papel o carton se efectua igualmente segun procedimientos papeleros 35 conocidos. El engobe se puede, por ejemplo, extender sobre el papel. No obstante, tambien es posible infiltrar un

engobe en el papel mediante un proceso de inmersion.

[0085] Durante la pirolisis de un papel o carton as! fabricado y enriquecido con carbono, los compuestos qulmicos que contienen carbono fijado se transforman en carbono amorfo. Esta pirolisis se lleva a cabo

40 preferentemente en una atmosfera de gas inerte, por ejemplo en una atmosfera de nitrogeno o de argon, o al vaclo.

[0086] Durante la pirolisis es preferible atravesar lentamente el intervalo de temperaturas hasta los 500°C para alcanzar una pirolisis completa. La pirolisis se realiza hasta los 1200°C, preferentemente hasta los 800°C.

45 [0087] En la pirolisis se genera un cuerpo que proyecta la estructura original de las fibras de celulosa, de los

aglutinantes, dispersantes y agentes de retencion y de los agentes de carga fijados en ellos en una estructura de carbono. Los agentes de carga ceramicos y/o metalicos preferentemente permanecen inalterados durante la pirolisis. De este modo, las fibras de celulosa confieren al cuerpo pirolizado una porosidad natural. La estructura porosa es biogena. La estructura porosa se puede ajustar selectivamente mediante el uso de diferentes materiales y 50 diferentes proporciones de los materiales. La estructura porosa se puede proyectar en un procedimiento siguiente para la transformation del papel pirolizado en un cuerpo ceramico. Gracias a la porosidad del papel pirolizado es posible, por ejemplo en el caso de una infiltration de silicio, que el silicio llquido penetre en el papel pirolizado e infiltre todas las zonas del papel pirolizado.

55 [0088] En el papel se puede incorporar un agente de carga ceramico o metalico. Este agente de carga

ceramico o metalico normalmente permanece inalterado durante la pirolisis. Los agentes de carga ceramicos se pueden sinterizar preferentemente a temperaturas superiores a 1200°C, con especial preferencia superiores a 1400°C. Los agentes de carga ceramicos se pegan entre si durante la sinterizacion de estos cuerpos. De este modo, la estructura se consolida de forma permanente. El cuerpo se puede convertir en un cuerpo ceramico incorporando

metales como agentes de carga o sumergiendo un papel pirolizado en metal llquido. A continuacion se explica este proceso en el ejemplo del silicio. No obstante, tambien es posible usar otros metales que formen carburos.

[0089] Si el silicio se incorpora directamente en el papel en forma de agentes de carga de silicio o si el papel 5 pirolizado se sumerge en silicio llquido, el carbono elemental reacciona con el silicio elemental para dar carburo de

silicio. Por la transformacion del carbono en carburo de silicio se proyecta la estructura original del carbono, en particular la estructura porosa, en el carburo de silicio. Despues de la transformacion pueden estar presentes adicionalmente zonas con silicio puro o zonas con carbono puro. Las zonas de carbono elemental pueden presentarse, por ejemplo, en forma de grafito y servir de lubricante, en particular cuando estas ceramicas se usen en 10 aplicaciones en las que se prevea la abrasion de las ceramicas, por ejemplo en discos de freno. Las zonas con carbono elemental tambien pueden ser, por ejemplo, fibras de carbono que, por su compacticidad o la naturaleza de su superficie, no se convierten en carburo de silicio durante el proceso de silicacion y que, por tanto, siguen estando presentes en forma de fibras de carbono tambien despues de la silicacion. Pueden constituir un refuerzo de fibras en el material compuesto ceramico resultante.

15

[0090] La proporcion de carburo de silicio formado se puede controlar regulando la compactacion del papel. La cantidad de carbono por unidad de volumen presente despues de la pirolisis y que puede reaccionar con silicio para dar carburo de silicio aumenta a medida que aumenta la compactacion. Una compactacion demasiado intensa reduce la capacidad de infiltracion del cuerpo de carbono y aumenta la cantidad de carbono que permanece sin

20 reaccionar en el material compuesto ceramico resultante.

[0091] Otra manera de incrementar la proporcion de carburo de silicio en el material compuesto ceramico resultante consiste en usar carburo de silicio en polvo como agente de carga adicional en la fabricacion del papel. Este agente de carga complementa el carburo de silicio formado en el material resultante por reaccion del silicio con

25 el carbono del papel pirolizado. La infiltracion se efectua preferentemente en una atmosfera de gas inerte a una temperatura superior al punto de fusion del metal y con preferencia hasta una temperatura de 1800°C. Debido a la infiltracion de silicio el cuerpo tambien puede presentar zonas con silicio puro. De este modo se obtiene el denominado cuerpo MMC (compuesto de matriz metalica), en particular una ceramica de Si-SiC.

30 [0092] Los diferente papeles de la presente invencion tienen multiples aplicaciones. A continuacion se citan

algunos usos sin que la invencion este limitada a ellos.

[0093] En el estado verde, el papel enriquecido con carbono se puede usar, por ejemplo, como material compuesto fino y plano flsica/qulmicamente activo. Estos usos incluyen el uso como filtro de aire, medio de

35 absorcion para gases y/o llquidos y en la proteccion NBQ. Puesto que el carbono tambien se puede incorporar como modification electroconductora, los papeles tambien se pueden usar como electrodos de baterlas.

[0094] Despues de la pirolisis, las estructuras de carbono generadas se pueden usar igualmente como filtro de aire, medio de absorcion para gases y/o llquidos, as! como en la proteccion NBQ. El uso como electrodo de

40 baterla tambien sigue siendo posible. Los papeles pirolizados se pueden usar ademas como materiales de construction de pared fina, as! como para pilas de combustible.

[0095] Despues de la infiltracion o la ceramizacion, las membranas ceramicas se pueden usar con preferencia en la filtration de gases y/o llquidos, en particular en la micro-, ultra- y/o nanofiltracion. Mediante los

45 procedimientos de fabricacion papeleros se pueden realizar disenos de filtros que no se pueden realizar con procedimientos conservadores tales como, por ejemplo, la extrusion. Se pueden fabricar sustratos ceramicos finos, en particular con un grosor inferior a 500 pm, y de gran superficie. Estos tambien se pueden realizar como sistemas de multiples capas mediante procedimientos de extension papeleros. As! pues, se pueden realizar diferentes propiedades en un unico filtro ceramico.

50

[0096] Los papeles ceramizados tambien se pueden utilizar ventajosamente como quemadores porosos. En particular, los papeles de este tipo son inertes a temperaturas elevadas, por ejemplo a temperaturas de 2000°C. Los sistemas de quemadores deben presentar un tamano de poro comprendido en el intervalo de 2 a 6 mm. Estos tamanos de poro son faciles de realizar mediante estructuras onduladas tales como las que se pueden obtener de

55 forma eficaz mediante el moldeo segun tecnicas papeleras. Por esta razon, se prefieren especialmente cartones ceramicos para el uso en el ambito de los quemadores porosos.

[0097] Los papeles ceramicos tambien pueden servir para fabricar elementos ceramicos compactos de pared fina. Este tipo de elementos de construccion son de gran interes, por ejemplo, para intercambiadores de calor

ceramicos. Asimismo se pueden usar papeles ceramicos en el ambito de las celulas solares de capa fina.

[0098] La presente invencion se describe a continuacion mediante ejemplos de realization preferidos y las

figuras adjuntas. Estos ejemplos, sin embargo, no deben limitar el ambito de aplicacion de la presente invencion; el 5 ambito de aplicacion viene definido unicamente por las reivindicaciones adjuntas. En las figuras muestran:

La fig. 1 una imagen obtenida con el microscopio electronico de barrido de un papel enriquecido con grafito; y

la fig. 2 una imagen obtenida con el microscopio electronico de barrido de un papel enriquecido con negro de humo;

10

la fig. 3 el proceso de fabrication de un papel de acuerdo con un ejemplo de realizacion.

Ejemplos

15 1. Papel grafitado, no recubierto:

[0099] Fabricacion de una hoja de laboratorio circular con un diametro de 20 cm y un peso por metro

cuadrado de 320 g/m2 en un aparato para tirar hojas de laboratorio segun el procedimiento Rapid-Kothen:

20 A 900 g de una suspension de celulosa (contenido en solidos 0,5% en peso) se anaden 13,5 g de pollmero cationico (Catiofast VFH, contenido en solidos 0,2% en peso), 14,4 g de lechada de grafito (4,5 g de agua + 4,5 g de grafito en polvo + 4,5 g de agente humectante (contenido en solidos 0,2% en peso) + 0,9 g de dispersante (contenido en solidos 0,2% en peso)) y 24 g de emulsion de latex (contenido en solidos 4% en peso). A partir de la mezcla de materiales resultante se elabora una hoja mediante un tamiz de papel. A continuacion se seca la hoja generada. Se 25 obtiene un papel con la siguiente composition:

Componentes:

Celulosa: celulosa de madera de conlferas sin blanquear Grafito en polvo (< 10 pm)

Latex, Hycar 1562X117, Noveon (anionico)

Catiofast VFH (pollmero cationico)

Agente humectante Lumiten P-F, BASF (para grafito) Dispersante Polisal S, BASF (para grafito)

Proporcion respecto al papel total (anhidro):

44,99% en peso 44,99% en peso 9,60% en peso 0,30% en peso 0,10% en peso 0,02% en peso

[0100] En la figura 1 se muestra una imagen obtenida con el microscopio electronico de barrido de un corte

de la hoja. Se aprecian claramente las zonas de celulosa de madera de conlferas (2) y las zonas de grafito (1).

30

2. Papel con negro de humo, no recubierto:

[0101] Fabricacion de una hoja de laboratorio circular con un diametro de 20 cm y un peso por metro

cuadrado de 255 g/m2 en un aparato para tirar hojas de laboratorio segun el procedimiento Rapid-Kothen:

35

A 950 g de una suspension de celulosa (contenido en solidos 0,5% en peso) se anaden 14,25 g de pollmero cationico (Catiofast VFH, contenido en solidos 0,2% en peso), 10,55 g de pasta de negro de humo (contenido en solidos 45% en peso) y 12,5 g de emulsion de latex (contenido en solidos 4% en peso). A partir de la pasta resultante se elabora una hoja. A continuacion se seca la hoja generada. Se obtiene un papel con la siguiente 40 composicion:

Componentes:

Celulosa: celulosa de madera de conlferas sin blanquear Negro de humo (pasta de negro de humo, Derussol 345, Degussa)

Latex, Hycar 1562X117, Noveon (anionico)

Catiofast VFH, BASF (pollmero cationico)

Proporcion respecto al papel total (anhidro)

48,15% en peso 46,65% en peso

4,91% en peso 0,29% en peso

[0102] En la figura 2 se muestra una imagen obtenida con el microscopio electronico de barrido de un corte

de la hoja. Se aprecian claramente las zonas de celulosa de madera de conlferas (2) y las zonas de negro de humo 45 (3)

3. Papel con negro de humo/SiC, recubierto por ambas caras para la pirolisis e infiltracion siguiente con Si

[0103] Fabrication de una hoja de laboratorio circular con un diametro de 20 cm y un peso por metro

cuadrado de 382 g/m2 en un aparato para tirar hojas de laboratorio segun el procedimiento Rapid-Kothen:

5

A 547 g de una suspension de celulosa (contenido en solidos 0,5% en peso) se anaden 12 g de pollmero cationico (Catiofast VFH, contenido en solidos 0,2% en peso), 8 g de pasta de negro de humo (contenido en solidos 45% en peso), 7,2 g de lechada de SiC (contenido en solidos 50% en peso), 2,4 g de lechada de serrln de haya (contenido en solidos 50% en peso) y 21 g de emulsion de latex (contenido en solidos 4% en peso). A continuation se seca la 10 hoja generada. Se obtiene un papel con la siguiente composition:

Componentes:

Celulosa: celulosa de madera de conlferas sin blanquear Negro de humo pasta de negro de humo, Derussol 345, Degussa)

SiC en polvo (F1200, ESK-SIC GmbH, 0 < 5pm)

Serrln de haya (HW630 PU, JRS, 0 < 50 pm)

Latex, Hycar 1562X117, Noveon (anionico)

Catiofast VFH, BASF (pollmero cationico)

Proporcion respecto al papel total (anhidro):

22,7% en peso 30% en peso

30% en peso 10% en peso 7% en peso 0,2% en peso

[0104] A continuacion se recubre el papel con un engobe que presenta la siguiente composicion:

Negro de humo pasta de negro de humo, Derussol 345, Degussa) 30% en peso (anhidro)

SiC en polvo (F1200, ESK-SIC GmbH, 0 < 5pm) 30% en peso (anhidro)

Serrln de haya (HW630 PU, JRS, 0 < 50 pm) 28% en peso (anhidro)

Latex, Aconal 360 D, BASF 12% en peso (anhidro)

15

[0105] El contenido de solidos en la pasta de negro de humo asciende al 48% en peso, el contenido de

solidos en la lechada de SiC en polvo al 70% en peso, el contenido de solidos en la lechada de serrln al 50% en peso y el contenido de solidos en la emulsion de latex al 4% en peso. El contenido de solidos en la lechada o el engobe de recubrimiento resultante asciende al 50%. La lechada de recubrimiento se aplica mediante una rasqueta 20 en un grosor de capa de 100 pm. El papel recubierto mostro una perdida de peso del 28% despues de la pirolisis. Por infiltracion siguiente con silicio llquido a 1400°C se fabrica una ceramica de Si-SiC.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para la fabricacion de un papel o carton enriquecido con carbono elemental, con los pasos:

   5

   - Mezclado de al menos un material fibroso habitual en la fabricacion de papel y al menos un agente de carga que contiene carbono elemental en agua como disolvente para dar una pasta;

   - adicion de almidon y/o latex a la pasta para preparar una pasta aglutinada;

   10

   - elaboracion de un papel y/o carton a partir de la pasta aglutinada, ascendiendo el contenido de carbono elemental como mlnimo al 40% en volumen, respecto al volumen de solidos del papel o carton, y ascendiendo el contenido total de agentes de carga de todos los agentes de carga presentes a entre 40 y 90% en volumen, respecto al volumen de solidos del papel o carton.

   15
2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque durante el mezclado del material fibroso con el agente de carga se anaden aditivos adicionales, preferentemente agentes humectantes y/o dispersantes y/o de retencion.

   20 3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque durante el mezclado

   del material fibroso con al menos un agente de carga se anade, antes de anadir el agente de carga, un agente de retencion, preferentemente un agente de retencion cationico, con especial preferencia un pollmero cationico, a una solucion del material fibroso en un disolvente.

   25 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el contenido total de solidos en la

   pasta se encuentra en el intervalo del 0,1 al 15% en peso, preferentemente del 0,5 al 3% en peso.
3. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el almidon y/o el latex es almidon cargado y/o latex cargado, con preferencia almidon de carga negativa y/o latex de carga negativa.

   30
4. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque antes de anadir el agente de carga se anade a un material fibroso un agente de retencion de carga positiva, preferentemente en exceso con respecto al material fibroso, para preparar una pasta, anadiendose tras la adicion del agente de retencion de carga positiva y del agente de carga preferentemente un latex de carga negativa y/o un almidon de

   35 carga negativa.
5. 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque antes de anadir el agente de carga se anade a un material fibroso un almidon de carga positiva, preferentemente en exceso con respecto al material fibroso, para preparar una pasta, el paso de adicion de almidon y/o latex comprende la adicion

   40 de un almidon de carga negativa y antes del procesamiento de la pasta aglutinada se anade adicionalmente un agente de retencion de carga positiva, preferentemente un pollmero de carga positiva.
6. 8. Procedimiento para el recubrimiento de un papel o carton de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el papel o carton se recubre con un engobe, comprendiendo el engobe aglutinantes

   45 organicos y/o aditivos con contenido en carbono y/o ceramicos y/o metalicos y/o con contenido en lignocelulosa en forma de polvos y/o fibras.
7. 9. Procedimiento segun una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el carbono elemental esta presente en forma de grafito, carbon activado, negro de humo, diamante, polvo de diamante,

   50 fulerenos, nanotubos de carbono o fibras de carbono.
8. 10. Procedimiento segun una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el papel o carton presenta otros agentes de carga adicionales ademas del carbono elemental como agente de carga, seleccionandose los agentes de carga adicionales ademas del carbono elemental preferentemente de agentes de

   55 carga metalicos, preferentemente metales, con especial preferencia aluminio, cobre, silicio, y/o agentes de carga ceramicos, preferentemente carburos, oxidos, nitruros y boruros, con especial preferencia carburo de silicio, carburo de boro, carburo de titanio, oxido de aluminio, oxido de circonio, dioxido de titanio, nitruro de silicio, nitruro de aluminio, nitruro de boro y boruro de titanio, y/o agentes de carga con contenido en lignocelulosa y/o agentes de carga organicos, preferentemente resinas fenolicas, o porque el papel o carton contiene como material fibroso

   celulosa al sulfato, celulosa al sulfito, celulosa preparada segun procedimientos termomecanicos (TMP), celulosa preparada segun procedimientos quimiotermomecanicos (CTMP), algodon, llnters y/o pasta de madera mecanica y sus mezclas.

   5 11. Procedimiento para la pirolisis de un papel o carton de acuerdo con una o varias de las

   reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el papel o carton fabricado en forma de una pieza en verde se somete a una pirolisis, realizandose la pirolisis en una atmosfera de gas inerte a una temperatura de hasta 1200°C, preferentemente de hasta 800°C.

   10 12. Papel o carton fabricado segun un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10 o

   papel o carton pirolizado fabricado de acuerdo con la reivindicacion 11.
9. 13. Uso de un papel pirolizado o un carton pirolizado de acuerdo con la reivindicacion 12 como filtro de aire, medio de absorcion para gases o llquidos, electrodo, en particular como electrodo de baterla, material de

   15 construccion de pared fina o para una pila de combustible.
10. 14. Procedimiento para la infiltracion de un papel o carton enriquecido con carbono elemental o de un papel pirolizado o un carton pirolizado de acuerdo con la reivindicacion 12, caracterizado porque el papel o carton se infiltra con un metal llquido, siendo el metal preferentemente silicio, aluminio o cobre y realizandose la infiltracion

    20 en una atmosfera de gas inerte y/o a una temperatura de hasta 1800°C.
11. 15. Cuerpo ceramico fabricado segun un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 14.