DE102011007834A1

DE102011007834A1 - Mineralische Zusammensetzung zur Herstellung elektrischer Heizschichten

Info

Publication number: DE102011007834A1
Application number: DE201110007834
Authority: DE
Inventors: Wilhelm FÜTTERER; Marcin Molek; Wilhelm Hartmann; Uwe Eich
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2012-10-25
Also published as: WO2012143221A1

Abstract

Zusammensetzung, enthaltend – 5 bis 90 Gew.-% mindestens eines anorganischen Bindemittels, – 0,1 bis 10 Gew.-% Ruß und – 0,1 bis 15 Gew.-% Kohlenstofffasern, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmassen, enthaltend diese Zusammensetzung, sowie die Verwendung der Zusammensetzung bzw. daraus erhältlicher Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmassen zur Herstellung eines flächigen Heizelements, insbesondere zur elektrischen Beheizung einer Boden-, Wand- oder Deckenfläche.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der mineralischen Zusammensetzungen, die insbesondere als oder zur Herstellung von Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmassen geeignet sind. Sie betrifft Zusammensetzungen, enthaltend definierte Mengen mindestens eines anorganischen Bindemittels, Ruß und Kohlenstofffasern, sowie Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmassen, enthaltend diese Zusammensetzung, und die Verwendung der Zusammensetzung bzw. daraus erhältlicher Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmassen zur Herstellung eines flächigen Heizelements, insbesondere zur elektrischen Beheizung einer Boden-, Wand- oder Deckenfläche.
Im modernen Hausbau ist die Beheizung von Räumen mittels Fußbodenheizung wert verbreitet. Auch Wand- oder Deckenheizungen kommen aufgrund des angenehmen Raumklimas, das sich durch Beheizung eines Raums mit einer solchen Vorrichtung erzielen lässt, vermehrt zum Einsatz. Überwiegend werden dazu in die zu beheizende Fläche mäanderförmig verlegte flexible Rohre eingebracht, durch die zum eigentlichen Heizen warmes Wasser geleitet wird. Alternativ lassen sich auch vorgefertigte Matten nutzen, die einen in der Regel ebenfalls mäanderförmig verlegten Heizdraht enthalten, der sich elektrisch aufheizen lässt. Beides ist mit hohem konstruktivem Aufwand verbunden. Zudem ist eine mechanische Verletzung der Systeme äußerst problematisch. Wird etwa versehentlich das Heizrohr angebohrt, tritt das Heizwasser aus und kann zu großflächigen Schäden führen. Die Reparatur ist aufwändig. Der Boden-, Wand- oder Deckenaufbau muss aufgestemmt und das Rohr freigelegt werden, um die notwendigen Reparaturarbeiten ausführen zu können. Der Heizdraht ist vergleichsweise dünn. Wird dieser angebohrt oder anderweitig beschädigt, kann kein Strom mehr fließen und die komplette Heizmatte fällt aus. Wiederum ist die Reparatur aufwändig und erfordert das Freilegen der beschädigten Stelle. Es besteht also Bedarf an Heizelementen, die sich mit geringerem Aufwand installieren lassen und die gegenüber mechanischer Beschädigung unempfindlich sind.
DE 20 2009 011 565 U1 schlägt eine Fliesenkleberheizung vor. In einem herkömmlichen, mineralischen, flexiblen Fliesenkleber werden Kohlenstoff-Nanoröhrchen (carbon nanotubes) dispergiert. Die Dispersion kann zum Verkleben von Fliesen aller Art verwendet werden, wobei gleichzeitig eine Fliesenheizung entsteht, die mit Niedervolt betrieben werden kann.
Aus DE 20 2010 009 208 U1 ist ein flexibles, flächiges Heizelement bekannt. Dieses umfasst unter anderem ein Heizmittel, das mindestens ein elektrisch leitfähiges Material enthält, das zumindest Kohlenstoffpartikel umfasst, sowie am Randbereich des Heizmittels angeordnete, elektrische Kontaktmittel. Das Heizmittel kann ausschließlich aus Kohlenstoffpartikeln bestehen, wobei diese unterschiedlichste Morphologie, Verarbeitung und Konditionierung aufweisen können. Vorzugsweise kommt jedoch ein Heizmittel auf Kuststoffbasis zum Einsatz, in dem Kohlenstoffpartikel und gegebenenfalls weitere Leitfähigkeitsadditive enthalten sind. In diesem Fall enthält das Heizmittel also ein organisches Bindemittel. Die Zugabe anorganischer Bindemittel ist allgemein erwähnt, wobei jedoch keine konkreten Heizmittel auf Basis solcher Bindemittel beschrieben sind. Bevorzugte Kohlenstoffpartikel sind Graphit und Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Eine Kombination dieser Stoffe soll jede Kombination anderer Kohlenstoffpartikel bezüglich der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit und Verarbeitung übertreffen.
WO 01/22434 A1 , US 6,086,791 und WO 2005/036562 A1 offenbaren jeweils elektrisch leitfähige Beschichtungszusammensetzungen, die bei Anschluss an eine Spannungsquelle Wärme erzeugen und abgeben können. Die Zusammensetzungen enthalten jeweils ein Bindemittel, spezielle Russpartikel, spezielle Graphitpartikel und ein flüchtiges Lösemittel. Die Zugabe von Kohlenstofffasern ist nicht genannt. Als Bindemittel eignen sich alle bekannten Bindemittel, sofern sie bei den Temperaturen stabil sind, die der Betrieb der Beschichtung als Heizquelle mit sich bringt. Als Beispiele werden unter anderem eine Vielzahl organischer Polymere, aber auch Silicone, Silicate und anorganische Bindemittel wie Portlandzement und Gips genannt. In den konkret offenbarten Beispielen kommen Siliconharze zum Einsatz. Die Zusammensetzungen werden in Form eines Anstrichs mittels einer herkömmlichen Spritzpistole aufgebracht und bilden dünne Beschichtungen mit einer Dicke von etwa 25 Mikrometer aus.
Schließlich sind in EP 1 749 805 A1 Gipsbaustoffe mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit und Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlen beschrieben. Diese können zu Formteilen verarbeitet werden, die in Fußboden-, Decken- oder Wandheizungen zum Einsatz kommen können. Die Formteile dienen dabei der gleichmäßigen Verteilung anderweitig erzeugter Wärme, nicht der Erzeugung von Wärme selbst. Die Gipsbaustoffe enthalten gemahlenes, kompaktiertes Graphitexpandat und können zudem Naturgraphit, Kohlenstofffasern und weitere Zusatzstoffe enthalten. Die Zugabe von synthetischem Graphit, Russ und ähnlichem wird als nachteilig beschrieben. Einerseits sollen diese Zusätze die raumklimatisierende Wirkung der gipsbasierenden Baustoffe verschlechtern, andererseits führen sie zu unerwünschter Staubbildung bei der Bearbeitung von Formteilen aus diesen Baustoffen.
Obwohl die beschriebenen Zusammensetzungen prinzipiell zur Herstellung flächiger Heizelemente geeignet sind, haben Sie deutliche Nachteile, insbesondere wenn großflächige Heizflächen erzeugt werden sollen. Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind eine vergleichsweise neue Verbindungsklasse, deren Synthese aufwändig ist. Hinsichtlich damit verbundener Gesundheitsrisiken ist diese Verbindungsklasse noch nicht abschließend untersucht. Der Einsatz in großen Mengen sollte daher derzeit nach Möglichkeit unterbleiben. Zusammensetzungen gemäß WO 01/22434 A1 , US 6,086,791 und WO 2005/036562 A1 erlauben die Herstellung sehr dünner Beschichtungen. Zum großflächigen Beheizen von Gebäuden sind solch dünne Schichten nur schlecht geeignet. Aus Gipsbaustoffen gemäß EP 1 749 805 A1 werden Formteile erhalten, die nicht der Erzeugung von Wärme selbst dienen.
Es besteht also nach wie vor Bedarf an Heizelementen, die sich mit geringem Aufwand installieren lassen und die gegenüber mechanischer Beschädigung unempfindlich sind. Diese sollen insbesondere als Bestandteil einer großflächigen Fußboden-, Decken- oder Wandheizung geeignet sein, die das Beheizen kompletter Räume und Gebäude erlauben. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung Zusammensetzungen zur Herstellung solcher Heizelemente zur Verfügung zu stellen.
Es wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe durch Zusammensetzungen gelöst wird, die definierte Mengen mindestens eines anorganischen Bindemittels, Ruß und Kohlenstofffasern enthalten.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Zusammensetzung, enthaltend

– 5 bis 90 Gew.-% mindestens eines anorganischen Bindemittels,
– 0,1 bis 10 Gew.-% Ruß und
– 0,1 bis 15 Gew.-% Kohlenstofffasern,

Eine solche Zusammensetzung eignet sich zur Herstellung von Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmassen, insbesondere solchen mit selbstverlaufenden Eigenschaften. Da entsprechende Massen beim Neuaufbau einer Boden-, Wand- oder Deckenkonstruktion, sei es im Rahmen eines Neubaus oder einer grundlegenden Sanierung, ohnehin aufgebracht werden müssen, wird in einem Arbeitsgang beispielsweise ein Estrich oder eine Bodennivellierung aufgebracht und gleichzeitig eine elektrisch leitfähige Schicht ausgebildet, die nach geeignetem Anschluss an eine Strom-/Spannungsquelle als Heizschicht genutzt werden kann. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Zusammensetzung unabhängig von der Geometrie der zu beheizenden Flächen problemlos aufgebracht werden kann. So können etwa selbstverlaufende Bodenausgleichsmassen auf einen etwa durch Erker, Vorsprünge oder im Raum stehende Säulen komplex geformten Fußboden gegossen und mit den üblichen Techniken bis an die Ränder und in die Ecken verteilt werden. Bei klassischen Fußbodenheizungen auf Basis von Heizschlangen oder vorgefertigter Heizmatten ist dies nicht ohne weiteres möglich.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten 5 bis 90 Gew.-% mindestens eines anorganischen Bindemittels, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Als anorganische Bindemittel können im Rahmen der vorliegenden Erfindung hydraulische, latenthydraulische, puzzolanische oder nichthydraulische anorganische Bindemittel zum Einsatz kommen.
Unter hydraulischen Bindemitteln werden solche Bindemittel verstanden, die auch unter Wasser abbinden, d. h. aushärten. Dazu gehören insbesondere hydraulische Kalke und Zemente. Chemisch bestehen Zemente überwiegend aus Calciumsilicaten, Calciumaluminaten und Calciumferriten, welche beim ”Brennen” der Rohstoffe (z. B. Kalkstein, Ton, Kalkmergel, Tonmergel etc.) bei Temperaturen bis zu ca. 1.500°C im Klinker entstehen. Die wesentlichen Eigenschaften der Zemente sind abhängig von der Zusammensetzung der Rohstoffe, vom Mengenanteil der zu mahlenden Bestandteile und von der Mahlfeinheit.
Als Puzzolane werden erfindungsgemäß Komponenten bezeichnet, die in Anwesenheit von Ca(OH)₂ reagieren und hydraulisch abbinden. Hierzu zählen natürlich vorkommende Puzzolane wie Metakaolin, Trass oder Phonolith, ebenso wie künstlich hergestellte Puzzolane wie Silicastäube, beispielsweise Microsilica, oder Flugaschen oder reaktive Kieselsäuren. Natürliche Puzzolane werden in der Regel vor ihrer Verwendung auf Korngrößen kleiner 200 μm gemahlen, um die Reaktivität zu steigern.
Als latent-hydraulische Bindemittel werden Bindemittel bezeichnet, die in Anwesenheit eines Anregers hydraulisch abbinden. Der Kalkanteil bei latent-hydraulischen Bindemitteln ist dabei deutlich höher als der von puzzolanen Bindemitteln. Latent-hydraulische Bindemittel sind beispielsweise Hüttensande bzw. Hüttensandmehle.
Nichthydraulische Bindemittel erhärten nur an Luft, nicht unter Wasser. Dazu gehören unter anderem Caciumsulfate, wie Gips, Calciumsulfat-Hemihydrat und Anhydrit, und Calciumoxide, wie Weißkalk.
Vorzugsweise ist das anorganische Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe der Zemente, vorzugsweise Portlandzemente, Portlandkompositzemente, Calciumaluminatzemente, Calciumsulfoaluminatzemente, Hochofenzemente und Kompositzemente, der Calciumsulfate, vorzugsweise Calciumsulfat-Hemihydrat, der Puzzolane, der Calciumoxide und der Calciumhydroxide.
Selbstverständlich kann als anorganisches Bindemittel ein Gemisch von mindestens zwei verschiedenen anorganischen Bindemitteln, insbesondere Zementen und/oder Calciumsulfaten eingesetzt werden.
Besonders bevorzugt kommt Calciumaluminatzement, wie beispielsweise Tonerdeschmelzzement, Portlandzement, Calciumsulfat-Hemihydrat oder Gemische davon zum Einsatz.
Der Anteil an anorganischem Bindemittel liegt bevorzugt bei 6 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise bei 7 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt bei 8 bis 60 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt bei 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Enthält die Zusammensetzung mehrere anorganische Bindemittel, beispielsweise ein Gemisch aus zwei, drei, vier oder noch mehr anorganischen Bindemitteln, so beziehen sich die Mengenangaben auf die Gesamtmenge aller enthaltenen anorganischen Bindemittel.
Bevorzugt enthalten die Zusammensetzungen als anorganisches Bindemittel 0 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 30 Gew.-%, mindestens eines Zements und 0 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 40 Gew.-%, mindestens eines Calciumsulfats, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, wobei die Summe der Menge an Zement(en) und Calciumsulfat(en) mindestens 5 Gew.-% und höchstens 90 Gew.-%, bevorzugt 6 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 8 bis 60 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 10 bis 50 Gew.-%, beträgt.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten weiterhin 0,1 bis 10 Gew.-% Ruß, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Bevorzugt enthält die Zusammensetzung Ruß in einer Menge von 0,5 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 4 Gew.-% und besonders bevorzugt 1,5 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Ruß ist eine Kohlenstoffmodifikation, die sich bei unvollständiger Verbrennung oder thermischer Spaltung von dampfförmigen Kohlenstoff-haltigen Substanzen in Form eines schwarzen, pulverförmigen Feststoffs bildet. Ruß ist in verschiedensten Qualitäten kommerziell erhältlich.
Vorzugsweise kommt in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen amorpher, pulverförmiger Ruß zum Einsatz, insbesondere Ruß, der eine maximale Partikelgröße von höchstens 2000 μm, bestimmt mittels Siebanalyse nach DIN 66165-1: 1987-04 und DIN 66165-2: 1987-04, aufweist. Grobkörnigere Rußqualitäten haben sich als nachteilig erwiesen, da bei Einsatz solcher Ruße die elektrische Leitfähigkeit der Zusammensetzung bzw. daraus hergestellter Schichten leidet. Damit heizen sich solche Schichten schlechter auf. Vorzugsweise werden Ruße eingesetzt, die eine maximale Partikelgröße von höchstens 1500 μm, besonders bevorzugt höchstens 1000 μm und ganz besonders bevorzugt höchstens 500 μm, aufweisen. Beispielsweise können Ruße eingesetzt werden, die kommerziell von der Firma Evonik unter der Bezeichnung Printex erhältlich sind, wie Printex L, Printex L6, Printex 95 und Printex 260. Bevorzugt ist der Einsatz von Printex L6.
Selbstverständlich kann die Zusammensetzung ein Gemisch mehrerer, verschiedener Rußtypen enthalten, beispielsweise zwei, drei, vier oder noch mehr Rußtypen. In diesem Fall beziehen sich obige Mengenangaben auf die Gesamtmenge aller enthaltenen Rußtypen.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten weiterhin 0,1 bis 15 Gew.-% Kohlenstofffasern, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Bevorzugt enthält die Zusammensetzung Kohlenstofffasern in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt 1,5 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Es können übliche, kommerziell erhältliche Kohlenstofffasern eingesetzt werden. Vorzugsweise werden Kohlenstofffasern mit einer Faserlänge von 50 bis 8000 μm, vorzugsweise 100 bis 6000 μm eingesetzt. Bevorzugt sind insbesondere Kohlenstofffasern, die kommerziell unter der Bezeichnung Tenax A HAT M100 (100 μm), Tenax HT C124 (6000 μm) und STW Carbonfaserfüllstoff SFC 4,0 MFC erhältlich sind, oder deren Mischungen. In einer besonderen Ausführungsform wird ein Gemisch mindestens zweier unterschiedlicher Kohlenstofffasern eingesetzt, wobei mindestens eine Art Kohlenstofffaser eine Faserlänge von 50 bis 500 μm und mindestens eine andere Art Kohlenstofffaser eine Faserlänge von 5000 bis 8000 μm aufweist Die genannten Faserlängen können in üblicher Art und Weise mikroskopisch bestimmt werden.
Selbstverständlich kann die Zusammensetzung ein Gemisch mehrerer, verschiedener Kohlenstofffasern enthalten, beispielsweise zwei, drei, vier oder noch mehr Kohlenstofffasern. In diesem Fall beziehen sich obige Mengenangaben auf die Gesamtmenge aller enthaltenen Kohlenstofffasern.
Neben den genannten zwingenden Bestandteilen können die Zusammensetzungen weitere Inhaltsstoffe enthalten, die sich auf die Eigenschaften der Zusammensetzung oder daraus hergestellter Schichten und Heizelemente positiv auswirken.
Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung weiterhin Graphit und/oder ein Metall, besonders bevorzugt Graphit.
Graphit ist eine wert verbreitete Kohlenstoffmodifikation, die unter anderem natürlich vorkommt Graphit ist in verschiedensten Qualitäten kommerziell erhältlich. Es existiert ein breit gefächertes Sortiment mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie Partikelgrößen, spezifischen Oberflächen, Dichten und elektrischen Leitfähigkeiten. In den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen wird vorzugsweise vergleichsweise feinkörniger Graphit eingesetzt. Bevorzugt wird Graphit eingesetzt, der eine maximale Partikelgröße von höchstens 1000 μm, bestimmt mittels Siebanalyse nach DIN 66165-1: 1987-04 und DIN 66165-2: 1987-04, aufweist. Vorzugsweise wird Graphit eingesetzt, der eine maximale Partikelgröße von höchstens 500 μm, besonders bevorzugt höchstens 100 μm und ganz besonders bevorzugt höchstens 50 μm, aufweist. Beispielsweise können Graphite eingesetzt werden, die kommerziell von der Firma Luh unter der Bezeichnung Graphite GHL 2 und Graphite GHL 95/15 erhältlich sind. Bevorzugt ist der Einsatz von Graphite GHL 2. Dieser zeichnet sich neben einer geringen Partikelgröße auch durch hohe Reinheit (Kohlenstoffgehalt ca. 99,8%) und eine hohe Leitfähigkeit aus.
Als Metall kommen vorzugsweise Metalle zum Einsatz, die sich durch sehr hohe Leitfähigkeit und zudem Unempfindlichkeit gegenüber üblicher Umwelteinflüsse auszeichnen. Das Metall wird dabei vorzugsweise in Form eines Pulvers, von Fasern oder kleiner Kügelchen eingebracht. Als bevorzugte Metalle seien beispielsweise Kupfer und Silber genannt.
Graphit und/oder Metall werden vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,75 bis 4 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 1 bis 2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eingesetzt.
Selbstverständlich kann die Zusammensetzung ein Gemisch mehrerer, verschiedener Graphittypen und/oder Metalle enthalten, beispielsweise zwei, drei, vier oder noch mehr Graphittypen und/oder Metalle. In diesem Fall beziehen sich obige Mengenangaben auf die Gesamtmenge aller enthaltenen Graphittypen und/oder Metalle.
Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung weiterhin mindestens einen Füllstoff.
Als Füllstoff sind prinzipiell alle für den Einsatz in bauchemischen Produkten bekannten Füllstoffe geeignet, wobei vorzugsweise ausschließlich anorganische Füllstoffe eingesetzt werden. Bevorzugt kommen als Füllstoff Calciumcarbonat, insbesondere Kalksteinmehl, Quarz, insbesondere Quarzsand und Quarzkies, und Gemische davon zum Einsatz. Sollen sich die Zusammensetzungen durch ein besonders niedriges spezifisches Gewicht auszeichnen, empfiehlt sich der Zusatz von Leichtfüllstoffen. Diese weisen typischerweise Dichten von weniger als 2000 kg/m³, bevorzugt weniger als 1500 kg/m³, ganz besonders bevorzugt weniger als 1200 kg/m³ oder gar weniger als 1000 kg/m³ auf. Hierfür geeignet sind z. B. anorganische Mikrohohlkugeln, Blähglas, Blähglimmer, Blähperlite, Blähschiefer oder Blähton. Es können dabei auch zwei oder mehr dieser unterschiedlichen Leichtfüllstoffe miteinander kombiniert werden.
Der Anteil an Füllstoff beträgt beispielsweise 5 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bis 90 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 25 bis 85 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 50 bis 85 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Selbstverständlich kann die Zusammensetzung ein Gemisch mehrerer, verschiedener Füllstoffe enthalten, beispielsweise zwei, drei, vier oder noch mehr Füllstoffe. In diesem Fall beziehen sich obige Mengenangaben auf die Gesamtmenge aller enthaltenen Füllstoffe.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn es sich bei dem Füllstoff ganz oder teilweise um ein mit einer leitfähigen Schicht, insbesondere einer leitfähigen Kohlenstoffschicht beschichtetes Siliziumdioxid handelt. Entsprechende Füllstoffe sind kommerziell erhältlich und werden beispielsweise von der Firma Worlée unter der Bezeichnung Quartz AS 0104 (0,1–0,4 mm), Quartz AS 0408, Quartz AS 0712 und Quartz AS 1020 vertrieben. Erfindungsgemäß bevorzugt ist der Einsatz von Quartz AS 0104. Durch Einsatz dieser speziellen Füllstoffe werden Zusammensetzungen erhalten, die sich durch erhöhte Leitfähigkeit, sowie ausgezeichnete Verarbeitungseigenschaften auszeichnen.
Es ist daher bevorzugt, dass, bezogen auf die Gesamtmenge an Füllstoff, der Anteil an mit einer leitfähigen Kohlenstoffschicht beschichtetem Siliziumdioxid bei mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise bei mindestens 30 Gew.-% und besonders bevorzugt bei mindestens 50 Gew.-% liegt.
Die bislang genannten Komponenten, anorganisches Bindemittel, Ruß, Kohlenstofffaser, Graphit und/oder Metall und Füllstoff, machen vorzugsweise mindestens 85 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-% der erfindungsgemäßen Zusammensetzung aus, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Als weitere Inhaltsstoffe kommen insbesondere Hilfs- und Zusatzstoffe in Frage, die die Anwendungseigenschaften der Zusammensetzung, insbesondere der anwendungsfertigen, mit Wasser vermischten Zusammensetzung, wie beispielsweise deren Viskosität oder Abbindeverhalten beeinflussen. Die werteren Inhaltsstoffe sind beispielsweise in einer Menge von 0 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 7 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthalten.
Beispielhaft seien Thixotropierungs- und/oder Wasserretentionsmittel, Verflüssiger, Beschleuniger, Entschäumer, Stabilisierungsmittel, Luftporenbildner, Hydrophobierungsmittel, Sulfatträger, Verzögerer und Staubminderungsmittel genannt.
Als Thixotropierungs- und/oder Wasserretentionsmittel können beispielsweise Celluloseether oder Methylcelluloseether eingesetzt werden. Geeignet sind beispielsweise auch bestimmte Dispersionspulver, beispielsweise auf Basis eines in Wasser redispergierbaren Polymerbindemittels, vorzugsweise auf Basis von Vinylacetat und Ethylen (Ethylen/Vinylacetat-Copolymer). Thixotropierungs- und/oder Wasserretentionsmittel können insbesondere in Mengen von 1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eingesetzt werden.
Verflüssiger können insbesondere in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eingesetzt werden. Beispiele für erfindungsgemäß bevorzugte Verflüssiger sind Verflüssiger auf der Basis modifizierter Polycarboxylatether, sowie Caseine. Insbesondere werden die Verflüssiger derart ausgewählt, dass sie den Wasserbedarf beim Anmachen reduzieren und zudem vorteilhafterweise auch zu einer besonders guten Frühfestigkeitsentwicklung führen bzw. diese fördern.
Weiterhin kann es für die Optimierung der Anwendungseigenschaften förderlich sein, wenn die Zusammensetzung außerdem mindestens einen Beschleuniger, insbesondere einen Erhärtungsbeschleuniger, enthält, beispielsweise auf Basis von Alkali- oder Erdalkalicarbonaten, besonders bevorzugt Lithiumcarbonat, oder Aluminiumsulfat. Der Beschleuniger kann in Mengen von 0,001 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eingesetzt werden.
Weiterhin kann auch mindestens ein Entschäumer enthalten sein, beispielsweise eine feste Kombination von flüssigen Kohlenwasserstoffen, Polyglykolen und amorpher Kieselsäure. Ein solcher Entschäumer kann insbesondere in Mengen von 0,001 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eingesetzt werden.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung außerdem mindestens ein Stabilisierungsmittel enthalten. Solche Stabilisierungsmittel können beispielsweise ausgewählt sein aus Gummen, z. B. Diutan Gum, oder aber auf Basis von Cellulose oder Cellulosederivaten, z. B. Hydroxyethylcellulose, ausgebildet sein. Gleichermaßen können verschiedene Stabilisierungsmittel miteinander kombiniert werden, z. B. Gummen einerseits und Cellulose oder Cellulosederivate andererseits. Wenn als Stabilisierungsmittel Gummen eingesetzt werden, können diese in Mengen von 0,001 bis 0,2 Gew.-%, vorzugsweise 0,03 bis 0,08 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eingesetzt werden. Wenn als Stabilisierungsmittel Cellulose bzw. Cellulosederivate, z. B. Hydroxyethylcellulose, eingesetzt werden, können diese in Mengen von 0,001 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 0,15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eingesetzt werden.
Als geeignetes Hydrophobierungsmittel seien beispielsweise die Salze der Laurinsäure, insbesondere das Zinksalz, genannt, als Sulfatträger Eisensulfat.
Geeignete Verzögerer sind beispielsweise Erdalkalisalze, insbesondere Calciumsalze, von Aminosäuren, Natriumphosphonat und Hydroxypolycarbonsäuren, wie beispielsweise Dihydroxybernsteinsäure oder Citronensäure, und deren Salze.
In Abhängigkeit von den konkreten Inhaltsstoffen können die Zusammensetzungen im trockenen Zustand zu Staubbildung neigen. Insbesondere beim Umfüllen oder beim Anmischen mit Wasser kann es zu Staubentwicklung kommen. Der feine Staub setzt sich auf Kleidung und Haut des Anwenders fest und wird im schlimmsten Fall über die Atemwege aufgenommen. Es ist daher wünschenswert, dieser Staubentwicklung entgegen zu wirken.
Die Zusammensetzungen können daher weiterhin mindestens ein Additiv zur Verminderung des Staubens (synonym auch als ”Staubminderungsmittel”, ”Staubminderungsadditv” oder ”Entstaubungsadditiv” bezeichnet) enthalten. Vorzugsweise kommen dabei Entstaubungsadditive auf Basis von Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen oder Polyethylenglycolen zum Einsatz. Diese bewirken eine Langzeitentstaubung in Bezug auf die hiermit behandelten Zusammensetzungen, welche sowohl bei geschlossener Lagerung als auch bei offener Lagerung, insbesondere unter Luftsauerstoff, erhalten bleibt.
Vorteilhafterweise werden unter Normalbedingungen (d. h. 25°C und Atmosphärendruck) flüssige Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische oder Polyethylenglycole als Entstaubungsadditive eingesetzt. Dies hat zum einen den Vorteil, dass sich flüssige Anwendungsformen besser auf die zu entstaubenden Zusammensetzungen applizieren lassen und der Auftrag homogener ist als im Falle fester Entstaubungsadditive und man zudem mit geringeren Mengen als im Falle fester Entstaubungsadditive auskommt. Auch ist die Adhäsion bzw. Anfangshaftung flüssiger Additive oder Additivgemische im Vergleich zu festen Formen in Bezug auf die zu behandelnden Zusammensetzungen verbessert. Daher werden bevorzugt unter Normalbedingungen flüssige Kohlenwasserstoffe bzw. Kohlenwasserstoffgemische oder Polyethylenglycole als Entstaubungsadditive eingesetzt.
Als erfindungsgemäß einsetzbare Entstaubungsadditive auf Basis von Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen werden insbesondere aliphatische Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische, insbesondere lineare oder verzweigte, vorzugsweise lineare, gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische, vorzugsweise gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische, eingesetzt. Die bevorzugt eingesetzten aliphatischen Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische können jedoch gewisse aromatische Anteile, insbesondere aromatische Kohlenwasserstoffe, enthalten; dies ist insbesondere dann der Fall, wenn technische Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische zur Anwendung kommen, z. B. technische Mineralöle, die oftmals aromatische Anteile enthalten. In einem solchen Fall sollte der Aromatenanteil, bezogen auf die eingesetzten Gesamtkohlenwasserstoffe oder Gesamtkohlenwasserstoffgemische, vorteilhafterweise 30 Gew.-%, vorzugsweise 20 Gew.-%, bevorzugt 17,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 Gew.-%, nicht überschreiten.
Die als Entstaubungsadditive eingesetzten Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische, insbesondere aliphatische Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische (gegebenenfalls mit aromatischen Anteilen, wie zuvor definiert), weisen vorzugsweise Siedepunkte oder Siedebereiche in der Größenordnung von 100 bis 400°C, insbesondere 150 bis 350°C, vorzugsweise 200 bis 300°C, auf, jeweils bezogen auf Atmosphärendruck. Derartige Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische, insbesondere aliphatische Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische (gegebenenfalls mit aromatischen Anteilen, wie zuvor definiert), lassen sich als Entstaubungsadditive gut mit den bauchemischen Produkten verarbeiten und weisen eine nur äußerst geringe Flüchtigkeit auf, so dass eine Langzeitentstaubungswirkung erzielt wird und keine nennenswerten Mengen an Entstaubungsadditiv über eine gewisse Lagerzeit verflüchtigt werden. Die vorgenannten Siedepunkte oder Siedebereiche beziehen sich insbesondere auf die unter Normalbedingungen (25°C und Atmosphärendruck) flüssigen Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische in der als Entstaubungsadditiv eingesetzten Gesamtmischung.
Bei den in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eingesetzten Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen handelt es sich vorzugsweise um Kohlenwasserstoffe mit einer Kohlenstoffanzahl zwischen 10 und 40, bevorzugt zwischen 15 und 30.
Bevorzugt eingesetzte Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische weisen Dichten im Bereich von 800 bis 900 kg/m³, insbesondere 825 bis 875 kg/m³, auf.
Bevorzugt ist es zudem, wenn die als Entstaubungsadditive eingesetzten Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische bei einer Temperatur von 107°C einen Verdampfungsverlust über 24 Stunden von weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise von weniger als 2 Gew.-%, besonders bevorzugt von weniger als 1 Gew.-%, bezogen auf die Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische, aufweisen. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass einerseits eine Langzeitentstaubung in Bezug auf die Zusammensetzungen erreicht wird und andererseits die Zusammensetzungen zumindest im wesentlichen geruchsfrei bzw. geruchsarm sind, da Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische allenfalls in geringsten Mengen freigesetzt werden.
Die Entstaubungsadditive auf Basis von Kohlenwasserstoffen bzw. Kohlenwasserstoffgemischen können im allgemeinen in Mengen von 0,01 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,25 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, eingesetzt werden. Die vorstehenden Untergrenzen sind insbesondere dadurch begründet, dass ein nennenswerter Entstaubungseffekt erzielt werden soll, während die Obergrenzen einerseits durch die Verarbeitungs- bzw. Anwendungseigenschaften und andererseits durch ökonomische Erwägungen, auch im Hinblick auf eine technische Realisierbarkeit, bedingt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Zusammensetzung folgende Bestandteile auf, wobei die nachfolgenden Mengenangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen sind und sich auf 100 Gew.-% aufaddieren:

– 5 bis 90 Gew.-% mindestens eines anorganischen Bindemittels,
– 0,1 bis 10 Gew.-% Ruß,
– 0,1 bis 15 Gew.-% Kohlenstofffasern,
– 0,5 bis 5 Gew.-% Graphit und/oder Metall,
– 5 bis 90 Gew.-% Füllstoff und
– 0 bis 15 Gew.-% Hilfs- und Zusatzstoffe.

Besonders bevorzugt sind Zusammensetzungen, die die genannten Komponenten jeweils in einer Menge enthalten, wie sie oben als bevorzugt, besonders bevorzugt und ganz besonders bevorzugt definiert ist, wobei beliebige Kombinationen der im Einzelnen genannten Bereiche möglich sind. Je nach gewünschtem Einsatzzweck können sich die erfindungsgemäßen Zusammensetuzungen bezüglich der bevorzugten Zusammensetzung unterscheiden.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann auch als bauchemisches Produkt bezeichnet werden. Je nach konkreter Zusammensetzung kann sie beispielsweise als Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmasse Verwendung finden.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung um eine selbstverlaufende Bodenausgleichsmasse auf Gipsbasis, die folgende Bestandteile aufweist, wobei die nachfolgenden Mengenangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen sind und sich jeweils auf 100 Gew.-% aufaddieren:

– 0 bis 10 Gew.-% mindestens eines Zements,
– 20 bis 35 Gew.-% mindestens eines Calciumsulfats,
– 1 bis 4 Gew.-% Ruß,
– 1 bis 5 Gew.-% Kohlenstofffasern,
– 0,75 bis 4 Gew.-% Graphit,
– 40 bis 77,25 Gew.-% Füllstoff und
– 0 bis 15 Gew.-% Hilfs- und Zusatzstoffe.

In einer werteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung um eine selbstverlaufende Bodenausgleichsmasse auf Zementbasis, die folgende Bestandteile aufweist, wobei die nachfolgenden Mengenangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen sind und sich jeweils auf 100 Gew.-% aufaddieren:

– 10 bis 19 Gew.-% mindestens eines Zements,
– 0 bis 15 Gew.-% mindestens eines Calciumsulfats und/oder Calciumhydroxids,
– 1 bis 4 Gew.-% Ruß,
– 1 bis 5 Gew.-% Kohlenstofffasern,
– 0,75 bis 4 Gew.-% Graphit,
– 40 bis 87,25 Gew.-% Füllstoff und
– 0 bis 15 Gew.-% Hilfs- und Zusatzstoffe.

In einer werteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung um eine standfeste Spachtelmasse auf Gipsbasis, die folgende Bestandteile aufweist, wobei die nachfolgenden Mengenangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen sind und sich jeweils auf 100 Gew.-% aufaddieren:

– 0 bis 10 Gew.-% mindestens eines Zements,
– 36 bis 50 Gew.-% mindestens eines Calciumsulfats,
– 1 bis 4 Gew.-% Ruß,
– 1 bis 5 Gew.-% Kohlenstofffasern,
– 0,75 bis 4 Gew.-% Graphit,
– 40 bis 61,25 Gew.-% Füllstoff und
– 0 bis 15 Gew.-% Hilfs- und Zusatzstoffe.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung um eine standfeste Spachtelmasse auf Zementbasis, die folgende Bestandteile aufweist, wobei die nachfolgenden Mengenangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen sind und sich jeweils auf 100 Gew.-% aufaddieren:

– 20 bis 50 Gew.-% mindestens eines Zements,
– 0 bis 15 Gew.-% mindestens eines Calciumsulfats und/oder Calciumhydroxids,
– 1 bis 4 Gew.-% Ruß,
– 1 bis 5 Gew.-% Kohlenstofffasern,
– 0,75 bis 4 Gew.-% Graphit,
– 40 bis 77,25 Gew.-% Füllstoff und
– 0 bis 15 Gew.-% Hilfs- und Zusatzstoffe.

In einer werteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung um eine Estrichmasse auf Zementbasis, die folgende Bestandteile aufweist, wobei die nachfolgenden Mengenangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen sind und sich jeweils auf 100 Gew.-% aufaddieren:

– 5 bis 50 Gew.-% mindestens eines Zements,
– 0 bis 15 Gew.-% mindestens eines Calciumsulfats und/oder Calciumhydroxids,
– 0,5 bis 15 Gew.-% mindestens eines weiteren anorganischen Bindemittels, vorzugsweise ausgewählt aus pyrogenen Kieselsäuren, Flugaschen und Mischungen daraus,
– 1 bis 4 Gew.-% Ruß,
– 1 bis 5 Gew.-% Kohlenstofffasern,
– 0,75 bis 4 Gew.-% Graphit,
– 40 bis 91,75 Gew.-% Füllstoff und
– 0 bis 15 Gew.-% Hilfs- und Zusatzstoffe.

Hinsichtlich der bevorzugten und besonders bevorzugten Vertreter der einzelnen Inhaltsstoffe und deren Mengen gilt in allen Fallen das oben Gesagte analog. Beispielsweise ist es bevorzugt, dass es sich bei mindestens einem Teil des Füllstoffs um mit einer leitfähigen Kohlenstoffschicht beschichtetes Siliziumdioxid handelt und dessen Anteil, bezogen auf die Gesamtmenge an Füllstoff, bei mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise bei mindestens 30 Gew.-% und besonders bevorzugt bei mindestens 50 Gew.-% liegt.
Die Anwendung der Zusammensetzungen erfolgt in üblicher Art und Weise. Da es sich bei der Zusammensetzung in der Regel um eine pulverförmige Trockenmischung handelt, muss diese vor der Anwendung mit Wasser oder einer wässrigen Dispersion vermischt werden, wobei das Mengenverhältnis so gewählt wird, dass eine streichfähige Suspension entsteht. Die Viskosität kann durch Änderung des Mengenverhältnisses an den konkreten Anwendungsfall angepasst werden. Die anwendungsfertige Mischung wird mittels geeigneter Gerätschaften, beispielsweise einer Spachtel oder Kelle, auf die zu behandelnde Fläche aufgetragen und aushärten gelassen.
Sowohl die Trockenmischung, als auch die mit Wasser oder einer wässrigen Dispersion angemachte anwendungsfertige Mischung wird je nach konkreter Zusammensetzung und gewünschtem Anwendungsbereich als Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmasse bezeichnet. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind daher Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmassen, die eine erfindungsgemäße Zusammensetzung und Wasser enthalten. Hinsichtlich der bevorzugten und besonders bevorzugten Ausführungsformen der enthaltenen Zusammensetzungen gilt das oben Gesagte entsprechend.
Die Menge an zugesetztem Wasser wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass der Wasseranteil in der Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmasse bei 10 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise bei 15 bis 30 Gew.-% und besonders bevorzugt bei 20 bis 30 Gew.-% liegt. Aus den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen lassen sich auf sehr einfache Weise leitfähige Schichten nahezu beliebiger Geometrie herstellen, die als Heizschicht eines flächigen Heizelements genutzt werden können.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung oder einer anwendungsfertigen, erfindungsgemäßen Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmasse zur Herstellung eines flächigen Heizelements.
Dazu wird die Zusammensetzung mit Wasser vermischt, d. h. angemacht, und die resultierende, anwendungsfertige Mischung auf eine Fläche aufgebracht, auf der das Heizelement ausgebildet werden soll. Selbstverständlich kann dazu auch eine erfindungsgemäße Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmasse genutzt werden, die bereits die Zusammensetzung im Gemisch mit Wasser enthält. Es entsteht eine leitfähige Schicht, die mit geeigneten elektrischen Kontaktmitteln versehen wird, die einen Anschluss an eine Spannungsquelle erlauben. Wird das entstehende Heizelement nun mit Strom beaufschlagt, heizt sich die leitfähige Schicht, im Folgenden auch als Heizmittel bezeichnet, auf und gibt die entstehende Wärme an die Umgebung ab.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen Heizelements, insbesondere zur elektrischen Beheizung einer Boden-, Wand- oder Deckenfläche, umfassend mindestens die Schritte

– Anmachen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung mit Wasser und Aufbringen des Gemischs auf eine zu beheizende Fläche,
– In Kontaktbringen des gegebenenfalls zuvor getrockneten Gemischs mit elektrischen Kontaktmitteln, und
– Verbinden der elektrischen Kontaktmittel mit einer Spannungsquelle.

Das In Kontaktbringen mit elektrischen Kontaktmitteln kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Beispielsweise lässt sich das Heizelement nach dem Kondensatorprinzip aufbauen. Dazu wird auf die zu beheizende Fläche zunächst eine dünne, d. h. maximal 1 mm, vorzugsweise maximal 100 μm dicke, hochleitfähige Schicht aufgebracht. Dies kann beispielsweise eine dünne Metallfolie oder elektrisch leitfähige, temperaturstabile Kunststofffolie sein, die auf der Fläche, beispielsweise durch Verkleben, befestigt wird. Weniger aufwändig und daher bevorzugt ist es jedoch, einen leitfähigen Lack aufzubringen, beispielsweise aufzusprühen oder aufzustreichen. Geeignete Lacke sind kommerziell erhältlich. Die Schicht wird mit einem Bauteil kontaktiert, über das sich eine Spannungsquelle anschließen lässt. Im einfachsten Fall kann es sich bei dem Bauteil um einen einfachen Kupferdraht oder eine Kupferfahne handeln. Auf die hochleitfähige Schicht wird anschließend die mit Wasser angemachte erfindungsgemäße Zusammensetzung aufgebracht und, sofern erforderlich, gleichmäßig über die komplette Fläche verteilt. Die Masse wird dabei vorzugsweise in einer solchen Menge eingesetzt, dass nach dem Aushärten eine Schicht mit einer Dicke von 1 bis 20 mm, vorzugsweise von 2 bis 10 mm und besonders bevorzugt von 3 bis 5 mm resultiert. Auf die ausgehärtete Schicht wird schließlich eine zweite dünne, hochleitfähige Schicht aufgebracht, die wiederum mit einem Bauteil kontaktiert wird, über das sich eine Spannungsquelle anschließen lässt. Die beiden Bauteile werden mit den beiden Polen der Spannungsquelle verbunden. Beim Einschalten der Spannungsquelle fließt Strom von der unteren leitfähigen Schicht zur oberen oder umgekehrt und durchdringt dabei in senkrechter Richtung das Heizmittel.
Alternativ kann auf das großflächige Aufbringen hochleitfähiger Schichten verzichtet werden. Es ist beispielsweise ebenso möglich, die mit Wasser angemachte erfindungsgemäße Zusammensetzung direkt auf die zu beheizende Fläche aufzubringen und an der ausgehärteten Schicht, d. h. dem Heizmittel, zwei Kontaktmittel vorzusehen, die ausschließlich zumindest einen Teil gegenüberliegender Randbereiche des Heizelements bedecken. Dabei können beide Kontaktmittel auf der Oberseite des Heizmittels angebracht sein. Es ist jedoch auch möglich, ein oder beide Kontaktmittel auf der Unterseite oder in der Heizmittelschicht zu platzieren. Die beiden Kontaktmittel werden wiederum mit den beiden Polen einer Spannungsquelle verbunden. Beim Einschalten der Spannungsquelle fließt Strom von einem Kontaktmittel zum anderen durch das Heizmittel und durchdringt in diesem Fall das Heizmittel im Wesentlichen parallel zur Schichtrichtung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert, wobei die Beispiele lediglich der Illustration der Erfindung dienen und keine Einschränkung des Erfindungsgedankens darstellen.
Beispiele:
Bei den im Folgenden angegebenen Mengenangaben handelt es sich – soweit nichts anderes vermerkt ist – um Gewichtsprozent.
Beispiele 1 und 2:

Durch Vermischen der in Tabelle 1 aufgeführten Rohstoffe wurden selbstverlaufende Bodenausgleichsmassen auf Gipsbasis (Beispiel 1) bzw. Zementbasis (Beispiel 2) hergestellt: Tabelle 1:

Rohstoffe	B1	B2
Portlandzement	1,3	5,7
Tonerdeschmelzzement	-	8,9
Calciumsulfat-Hemihydrat	27,2	4,4
Calciumhydroxid	-	0,6
Printex L6 (Ruß)	1,9	1,9
Kohlenstofffasern	1,9	1,9
Graphit GHL 2	1,3	1,3
Kalksteinmehl	12,7	16,5
Quarzsand	20,6	24,1
Leitfähig beschichtetes Siliziumdioxid	31,6	31,6
Vinylacetat/Ethylen Copolymer	1,3	1,9
Casein	-	0,3
Weitere Hilfs- und Zusatzstoffe	Ad 100	Ad 100

Zur Herstellung anwendungsfertiger Bodenausgleichsmassen wurden jeweils 100 g der Zusammensetzungen gemäß Beispiel 1 bzw. 2 mit ca. 22 g bzw. ca. 28 g Wasser vermischt. Die Massen weisen selbstverlaufende Eigenschaften auf. Daraus hergestellte Schichten sind nach dem Aushärten elektrisch leitfähig und heizen sich bei der Beaufschlagung mit Strom auf.
Beispiele 3 und 4:

Durch Vermischen der in Tabelle 2 aufgeführten Rohstoffe wurden standfeste Spachtelmassen für Wand und Boden auf Gipsbasis (Beispiel 3) bzw. Zementbasis (Beispiel 4) hergestellt: Tabelle 2:

Rohstoffe	B3	B4
Portlandzement	-	6,6
Tonerdeschmelzzement	-	14,6
Calciumsulfat-Hemihydrat	38,0	3,8
Printex L6 (Ruß)	1,9	1,9
Kohlenstofffasern	1,9	1,9
Graphit GHL 2	1,3	1,3
Kalksteinmehl	23,7	1,9
Quarzsand	-	24,6
Leitfähig beschichtetes Siliziumdioxid	31,6	31,6
Omegasperes (keramische Mikrohohlkugeln)	-	8,2
Poraver (Blähglas)	-	1,3
Vinylacetat/Ethylen Copolymer	1,3	1,9
Weitere Hilfs- und Zusatzstoffe	Ad 100	Ad 100

Zur Herstellung anwendungsfertiger Spachtelmassen wurden jeweils 100 g der Zusammensetzungen gemäß Beispiel 3 bzw. 4 mit ca. 24 g bzw. ca. 26 g Wasser vermischt. Die Massen lassen sich als Spachtelmassen einsetzten. Daraus hergestellte Schichten sind nach dem Aushärten elektrisch leitfähig und heizen sich bei der Beaufschlagung mit Strom auf.
Beispiel 5:

Durch Vermischen der in Tabelle 3 aufgeführten Rohstoffe wurde ein zementbasierter Estroich-Mörtel hergestellt: Tabelle 3:

Rohstoffe	B5
Portlandzement	8,8
Tonerdeschmelzzement	3,8
Pyrogene Kieselsäure	0,9
Flugasche	0,15
Calciumhydroxid	0,01
Printex 16 (Ruß)	1,9
Kohlenstofffasern	1,9
Graphit GHL 2	1,3
Kalksteinmehl	0,1
Quarzkies 2–4 mm	16,4
Quarzkies 1–2 mm	7,0
Quarzgemisch 0,2–1 mm	12,2
Quarzsand	13,9
Leitfähig beschichtetes Siliziumdioxid	31,6
Weitere Hilfs- und Zusatzstoffe	Ad 100

Zur Herstellung eines anwendungsfertigen Estrichmörtels wurden jeweils 100 g der Zusammensetzung gemäß Beispiel 5 mit ca. 16 g Wasser vermischt. Die Masse kann auf einen Boden aufgebracht werden. Die resultierende Schicht ist nach dem Aushärten elektrisch leitfähig und heizt sich bei der Beaufschlagung mit Strom auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202009011565 U1 [0003]
DE 202010009208 U1 [0004]
WO 01/22434 A1 [0005, 0007]
US 6086791 [0005, 0007]
WO 2005/036562 A1 [0005, 0007]
EP 1749805 A1 [0006, 0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 66165-1: 1987-04 [0026]
DIN 66165-2: 1987-04 [0026]
DIN 66165-1: 1987-04 [0034]
DIN 66165-2: 1987-04 [0034]

Claims

Zusammensetzung, enthaltend – 5 bis 90 Gew.-% mindestens eines anorganischen Bindemittels, – 0,1 bis 10 Gew.-% Ruß und – 0,1 bis 15 Gew.-% Kohlenstofffasern, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie das mindestens eine anorganische Bindemittel in einer Menge von 6 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 8 bis 60 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe der Zemente, vorzugsweise Portlandzemente, Calciumaluminatzemente, Calciumsulfoaluminatzemente, Hochofenzemente, Portlandkompositzemente und Kompositzemente, der Calciumsulfate, vorzugsweise Calciumsulfat-Hemihydrat, der Puzzolane, der Calciumoxide und der Calciumhydroxide.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung als anorganisches Bindemittel 0 bis 50 Gew.-% mindestens eines Zements und 0 bis 60 Gew.-% mindestens eines Calciumsulfats, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält, wobei die Summe der Menge an Zement(en) und Calciumsulfat(en) mindestens 5 Gew.-% und höchstens 90 Gew.-% beträgt.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,5 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 4 Gew.-% und besonders bevorzugt 1,5 bis 3 Gew.-% Ruß, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ruß um einen amorphen, pulverförmigen Ruß handelt.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt 1,5 bis 3 Gew.-% Kohlenstofffasern, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin 0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,75 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 2 Gew.-% Graphit und/oder Metall, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, enthält.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin mindestens einen Füllstoff enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Füllstoff ganz oder teilweise um ein mit einer leitfähigen Kohlenstoffschicht beschichtetes Siliziumdioxid handelt.
Zusammensetzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass, bezogen auf die Gesamtmenge an Füllstoff, der Anteil an mit einer leitfähigen Kohlenstoffschicht beschichtetem Siliziumdioxid bei mindestens 20 Gew.-%, vorzugsweise bei mindestens 30 Gew.-% und besonders bevorzugt bei mindestens 50 Gew.-% liegt.
Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung folgende Bestandteile aufweist, wobei die nachfolgenden Mengenangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen sind und sich auf 100 Gew.-% aufaddieren: – 5 bis 90 Gew.-% mindestens eines anorganischen Bindemittels, – 0,1 bis 10 Gew.-% Ruß, – 0,1 bis 15 Gew.-% Kohlenstofffasern, – 0,5 bis 5 Gew.-% Graphit und/oder Metall, – 5 bis 90 Gew.-% Füllstoff und – 0 bis 15 Gew.-% Hilfs- und Zusatzstoffe.
Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmasse, enthaltend eine Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 und Wasser.
Verwendung einer Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 oder einer Spachtel-, Estrich- oder Bodenausgleichsmasse gemäß Anspruch 13 zur Herstellung eines flächigen Heizelements.
Verfahren zur Herstellung eines flächigen Heizelements, insbesondere zur elektrischen Beheizung einer Boden-, Wand- oder Deckenfläche, umfassend mindestens die Schritte – Anmachen einer Zusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 mit Wasser und Aufbringen des Gemischs auf eine zu beheizende Fläche, – In Kontaktbringen des gegebenenfalls zuvor getrockneten Gemischs mit elektrischen Kontaktmitteln, und – Verbinden der elektrischen Kontaktmittel mit einer Spannungsquelle.