DE102022112515A1

DE102022112515A1 - Verfahren zum herstellen eines plattenförmigen flächenheizelements und flächenheizelement hergestellt nach diesem verfahren, sowie wandabschnitt oder deckenabschnitt oder bodenabschnitt aufweisend das flächenheizelement

Info

Publication number: DE102022112515A1
Application number: DE102022112515.7A
Authority: DE
Inventors: Klaus Schmalbuch; Thomas Schilling
Original assignee: Saint Gobain Rigips GmbH
Current assignee: Saint Gobain Rigips GmbH
Priority date: 2022-05-18
Filing date: 2022-05-18
Publication date: 2023-11-23
Also published as: WO2023222777A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines plattenförmigen Flächenheizelements (1) mit den Schritten:a) Bereitstellen wenigstens einer ersten Papier-/Kartonlage (2);b) Aufbringen einer Gipsschlemme-Schicht (3) auf einer freien Seite der ersten Papier-/Kartonlage (2);c) Formen der Gipsschlemme-Schicht (3) zu einer Gipsschlemme-Schicht (3) mit einer gleichmäßigen Schichtdicke (t);d) Aufbringen wenigstens einer zweiten Papier-/Kartonlage (5) auf einer freien Oberfläche der Gipsschlemme-Schicht (4);e) Aushärten der Gipsschlemme-Schicht (3) zu einer Gipsschicht (30);f) Zuschneiden in Einzelplatten und Trocknen der Einzelplatten;g) wobei zur Ausbildung der wenigstens einen ersten und/oder der zweiten Papier-/Kartonlage (2; 5) ein wenigstens nach dem Aushärten der Gipsschlemme-Schicht (3) elektrisch leitfähiges Papier-/Kartongefüge (12) verwendet wird.Sie betrifft auch ein Flächenheizelement hergestellt nach dem Verfahren und einen Wandabschnitt oder Deckenabschnitt oder Bodenabschnitt aufweisend das Flächenheizelement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines plattenförmigen Flächenheizelements nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Flächenheizelement hergestellt nach diesem Verfahren, sowie einen Wandabschnitt oder Deckenabschnitt oder Bodenabschnitt aufweisend das Flächenheizelement.
Aus der europäischen Patentschrift EP 2 770 104 B1 ist ein elektrisch leitendes Papiergefüge bekannt geworden. Aus dieser Schrift ist ebenfalls bekannt, ein solches Papier zur Bildung von Flächenheizungen, zum Beispiel Wandheizungen zu verwenden. Zudem wird angegeben, dass ein solches Papier auf Stein, Textilien oder auf anderen Materialien aufkaschiert werden kann.
Aus der US 2020/0354955 A1 ist ein leitfähiges Papier zum Herstellen einer elektroaktiven Oberfläche, sowie ein Bauelement ausgestattet mit diesem Papier und ein Herstellverfahren zum Herstellen des Bauelements angegeben. Es wird vorgeschlagen, dass das elektrisch leitfähige Papier Kohlefasern enthält. Hinsichtlich des Verfahrens wird vorgeschlagen, zunächst das Papier herzustellen, das Papier zu trocknen und das getrocknete Papier auf eine oder mehrere Oberflächen des Bauelements aufzubringen. Es wird weiterhin vorgeschlagen, das so entstehende Bauelement zum Zwecke der elektromagnetischen Abschirmung eines Raumes oder als Elektrode für kapazitive Steuerungen zu verwenden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Verwendung für ein derartiges elektrisch leitendes Papiergefüge anzugeben. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein plattenförmiges Flächenheizelement kostengünstig und in großen Mengen hergestellt werden kann. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Flächenheizelement anzugeben. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen Wandabschnitt, einen Deckenabschnitt oder einen Bodenabschnitt aufweisend das mit diesem Verfahren hergestellte Flächenheizelement anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens, wird die obige Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Hinsichtlich des Flächenheizelements werden die obige Aufgabe mit einem Flächenheizelement mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
Hinsichtlich des Wandabschnitts, des Bodenabschnitts und des Deckenabschnitts wird die obige Aufgabe mit einem Wandabschnitt, einem Deckenabschnitt, einem Bodenabschnitt mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines plattenförmigen Flächenheizelements weist folgende Schritte auf:

a) Bereitstellen einer ersten Papier-/Kartonlage;
b) Aufbringen einer Gipsschlemme-Schicht auf einer freien Seite der ersten Papier-/Kartonlage;
c) Formen der Gipsschlemme-Schicht zu einer Gipsschlemme-Schicht mit einer gleichmäßigen Schichtdicke (t);
d) Aufbringen wenigstens einer zweiten Papier-/Kartonlage auf einer freien Oberfläche der Gipsschlemme-Schicht;
e) Aushärten der Gipsschlemme-Schicht zu einer Gipsschicht;
f) Zuschneiden in Einzelplatten und Trocknen der Einzelplatten;
g) dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der wenigstens einen ersten und/oder der zweiten Papier-/Kartonlage ein wenigstens nach dem Aushärten der Gipsschlemme-Schicht elektrisch leitfähiges Papier-/Kartongefüge verwendet wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, in einfacher Art und Weise ein plattenartiges Flächenheizelement herzustellen, welches direkt nach Art einer Gipskartonplatte als Bauplatte zum Errichten von Wänden, Wandabschnitten, Decken, Deckenabschnitten, Deckenverkleidungen oder Bodenabschnitten bzw. eines Bodenbelags verwendet werden kann. Übliche vorbekannte Befestigungstechniken oder Aufbautechniken solcher Trockenbaugebilde können ohne weiteres auch für das Flächenheizelement, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, Anwendung finden. Im Ergebnis können entsprechende Trockenbaugebilde erstellt werden, welche unmittelbar nach dem Errichten bereits eine elektrisch leitfähige Schicht besitzen, die für Heizzwecke, insbesondere zum Beispiel für Flächenheizzwecke verwendet werden kann. Ein zusätzliches oder nachträgliches Anbringen von Flächenheizeinrichtungen, wie zum Beispiel Drahtmatten oder elektrisch leitfähige flächige Gefüge anderer Art kann entfallen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere sehr leicht in eine bestehende Produktionslinie für Gipskartonplatten einbindbar, sodass in besonders einfacher Art und Weise durch Austausch wenigstens einer der Papier-/Kartonlagen mittels einer Lage aus einem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge eine bestehende Produktionslinie für die Herstellung herkömmlicher Gipskartonplatten für die Herstellung von erfindungsgemäßen Flächenheizelementen leicht umgerüstet oder erweitert werden kann.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als die wenigstens eine Papier-/Kartonlage aus dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge eine Papier-/Kartonlage verwendet, die wenigstens eines oder mehrere Merkmale ausgewählt aus den folgenden Merkmalen besitzt:

- das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge weist Kohlefasern und/oder Graphitbestandteile auf;
- das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge besitzt eine flächenbezogene Masse von 75-120 g/m², insbesondere von 75-80 g/m²;
- das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge besitzt eine Luftdurchlässigkeit von 90-100 l/m²s, insbesondere 95 l/m²s gemäß ISO 9237;
- das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge besitzt wenigstens vor einem direkten oder indirekten Inkontaktbringen mit der Gipsschlemme-Schicht einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10^-5 bis 10^-2 Om, bevorzugt von 10^-4 Om bis 10^-2 Ωm, insbesondere von 10^-3 bis 10^-2 Ωm.

Die Verwendung eines derartigen Papier-/Kartongefüges zur Ausbildung der wenigstens einen elektrisch leitfähigen Papier-/Kartonlage hat sich zur Einbindung in eine bestehende Produktionsanlage für Gipskartonplatten als besonders praktikabel herausgestellt. Im Rahmen der Erfindung wurde insbesondere erkannt, ein elektrisch leitfähiges Papier-/Kartongefüge zu verwenden, welches die oben angegebenen spezifischen elektrischen Widerstandswerte besitzt, wobei diese Werte insbesondere für das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge gelten bevor dieses in Form einer einlagigen Papier-/Kartonlage direkt oder in Form einer mehrlagigen Papier-/Kartonlage direkt oder indirekt mit der Gipsschlemme in Kontakt gerät. Es wurde weiterhin erkannt, dass sich der spezifische elektrische Widerstand des Ausgangs-Papier-/Kartongefüges vor dem Inkontaktbringen mit der Gipsschlemme-Schicht im weiteren Verlauf der Herstellung des Flächenheizelementes ändert, insbesondere erhöht. Eine mögliche Erklärung hierfür kann sein, dass beim Aushärten der Gipsschlemme-Schicht Gipskristalle in Poren des elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüges „hineinwachsen“ und so den spezifischen elektrischen Widerstand des Papier-/Kartongefüges, wie es nach dem Aushärten und dem anschließenden Trocknen vorliegt, verändern, insbesondere erhöhen. Hierbei ist beobachtet worden, dass der oben beschriebene Effekt der Erhöhung des spezifischen Widerstandes bei einem direkten Kontakt des elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüges mit der Gipsschlemme-Schicht größer ausfällt, als bei einem indirekten Kontakt des elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüges mit der Gipsschlemme-Schicht. Ein indirekter Kontakt liegt beispielsweise vor, wenn eine mehrlagige Papier-/Kartonlage verwendet wird und zwischen dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge der mehrlagigen Papier-/Kartonlage und der Gipsschlemme-Schicht noch eine zusätzliche, z.B. elektrisch nicht leitfähige Trägerschicht vorgesehen ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage einlagig aus dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge ausgebildet oder die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage ist mehrschichtig als Verbundlage mit wenigstens einer vorzugsweise nicht leitfähigen Trägerschicht und wenigstens einer Schicht aus dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge ausgebildet.
In der ersten Alternative dieser Ausführungsform ist ein besonders materialsparender Aufbau ermöglicht. In der zweiten Alternative dieser Ausführungsform gelingt es durch die Verwendung einer mehrschichtigen Verbundlage, die mechanische Belastbarkeit der elektrisch leitfähigen Papier-/Kartonlage zu erhöhen. Bei einer außenseitigen, von der Gipsschlämme wegweisenden Anordnung des elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüges verhindert eine Trägerschicht eine direkte Benetzung des elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüges mit noch flüssiger Gipsschlemme. Hierdurch kann ein nachteiliger Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften des elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüges durch Einkristallisieren von Gipskristallen in das Papier-/Kartongefüge während des Trocknungsvorganges wenigstens verringert, gegebenenfalls sogar verhindert werden. Im Fall der umgekehrten Anordnung des leitfähigen Papier-/Kartongefüges hin zu Gipsschlämme wird zwar dieser Effekt nicht unterbunden, vorteilhaft wird jedoch das leitfähige Papier-/Kartongefüge durch eine Trägerschicht vor eventuellen mechanischen Beschädigungen geschützt.
Zweckmäßigerweise steht die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage, insbesondere in der Ausgestaltung als Verbundlage auch randlich seitlich über die Gipsschlemme-Schicht über und wird vor, während oder nach dem Aushärtungsschritt (Schritt e)) um die freien Längsstirnkanten der Gipsschicht diese einfassend oder umfassend umgelegt.
Hierdurch kann es in einfacher Art und Weise gelingen, seitliche Längsstirnkanten der Flächenheizelemente, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sind, beispielsweise für Kontaktierungszwecke zu ertüchtigen. Gegebenenfalls kann hierdurch ein unerwünscht sichtbarer Kontaktierungsbereich auf einer Flachseite des Flächenheizelements vermieden werden. Insbesondere in der Ausgestaltung als Verbundlage gelingt es, gegebenenfalls die Einfassung oder Umfassung der Längskanten lediglich mit der Trägerschicht vorzunehmen, sodass das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge kein Umschlagen um Eckbereiche erfährt und somit mechanisch besonders geschont wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage Kontaktierungseinrichtungen oder Kontaktierungsareale, die dazu eingerichtet, ausgebildet und vorgesehen sind, auf der Seite des Flächenheizelements angeordnet zu werden, auf der die Papier-/Kartonlage angeordnet wird, oder auf einer Rückseite des Flächenheizelements angeordnet zu werden, die der Seite der Papier-/Kartonlage gegenüberliegt.
Eine derartige Anordnung ergibt nach dem Errichten von Trockenbaugebilden mittels solcher Flächenheizelemente eine gute Zugänglichkeit der Kontaktierungsbereiche, was den elektrischen Anschluss der Flächenheizelemente vereinfacht.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Rückseite des Flächenheizelements frei von elektrisch leitfähigem Papier-/Kartongefüge gehalten.
Hierdurch wird die Gefahr eines Kurzschlusses vermindert, wenn beispielsweise das Flächenheizelement auf eine herkömmliche Trockenbautragstruktur bestehend aus metallischen Träger-/Ständerelementen aufgebracht werden soll. Gegebenenfalls notwendiger zusätzlicher Aufwand zur elektrischen Isolierung kann hierdurch entfallen.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass die Papier-/Kartonlage sich lediglich über einen Teilbereich einer Längsstirnkante des Flächenheizelements, insbesondere der Gipsschicht in Dickenrichtung (DR) des Flächenheizelements gesehen erstreckend angeordnet wird.
Hierdurch kann einerseits eine Kontaktierungsmöglichkeit im Bereich der Längsstirnkanten des Flächenheizelements geschaffen werden und andererseits eine Kurzschlussgefahr durch eine rückseitige Anordnung des elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüges zuverlässig vermieden werden. Dieser Vorteil ist durch den erwähnten Teilumschlag der elektrisch leitfähigen Papier-/Kartonlage nur über einen Teil der Längsstirnkanten gewährleistet.
Zweckmäßig ist es außerdem, dass im Falle der Verwendung der Verbundlage die Trägerschicht aus einem elektrisch nicht leitfähigen Papier-/Kartongefüge ausgebildet ist.
Diese Maßnahme hilft einerseits, die mechanische Festigkeit des elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüges, insbesondere im Feucht-/Nasszustand während der Herstellung zu erhöhen. Andererseits kann durch das Vorsehen einer herkömmlichen, d.h. elektrisch nicht leitfähigen Papier-/Kartonschicht als Trägerschicht bisher bekanntes und bewährtes Anhaftverhalten der Papier-/Kartonschicht auf der Gipsschlemme-Schicht bzw. der Gipsschicht genutzt werden.
Außerdem kann es zweckmäßig sein, dass im Falle der Verwendung der Verbundlage nur die Trägerschicht im Bereich von Längsstirnkanten der Gipsschicht in einer Breitenrichtung (BR) senkrecht zur Laufrichtung (LR) der Papier-/Kartonlage seitlich ein Stück über das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge übersteht und nur die Trägerschicht die Längsstirnkanten der Gipsschicht einfassend umgelegt wird.
Diese Maßnahme sorgt dafür, dass die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage keinerlei Umbiegungen oder Umkantungen erfährt, was in unerwünschter Weise zu lokal höheren Widerständen und somit zu unerwünschter lokaler Überhitzung im Heizbetrieb führen könnte.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Flächenheizelement, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird.
Bevorzugt wird das plattenförmige Flächenheizelement (1) als Flächenheizelement-Fertigprodukt mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 5 10^-5 bis 2 10^-2 Ωm, bevorzugt von 10^-3 Om bis 2·10^-2 Ωm, insbesondere 9·10^-3 bis 2· 10^-2 Ωm erzeugt.
Ein solches Flächenheizelement-Fertigprodukt ist unter Berücksichtigung des oben erwähnten Effekts der Veränderung, insbesondere der Erhöhung des spezifischen elektrischen Widerstandes des elektrisch leitfähigen Ausgangs-Papier-/Kartongefüges beim Aushärten und Trocknen der Gipsschlemme-Schicht erzeugbar. Der oben erwähnte Effekt des „Hineinwachsens“ von Gipskristallen in die offenporige Struktur des elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüges wird hierdurch gezielt ausgenutzt, um ein erstrebenswertes Fertigprodukt mit erstrebenswerten Eigenschaften, insbesondere mit erstrebenswerten spezifischen elektrischen Widerstandswerten zu erhalten.
Die oben beschriebenen Vorteile hinsichtlich des Herstellverfahrens sind entsprechend auch durch ein derartiges Flächenheizelement erreichbar.
Weiterhin umfasst die Erfindung auch wenigstens einen Wandabschnitt oder einen Deckenabschnitt oder einen Bodenabschnitt aufweisend ein erfindungsgemäßes Flächenheizelement.
Die oben erwähnten Vorteile können sinngemäß entsprechend bei der Errichtung und/oder dem Betrieb eines derartigen erfindungsgemäßen Abschnittes genutzt werden.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1: eine perspektivische schematische Ansicht auf eine Produktionsanlage, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist;
2a bis 2d: perspektivische Ansichten auf unterschiedliche Ausführungsformen von Längsstirnkantenbereichen eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten oder herzustellenden Flächenheizelements.

1 zeigt schematisch eine an sich bekannte Produktionsanlage 100, mit der das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Flächenheizelements 1 durchführbar ist. Für die weitere Beschreibung sei eine Laufrichtung LR und eine Breitenrichtung BR definiert, wobei die Laufrichtung LR einer Längsrichtung des Flächenheizelements 1 entspricht. Die Breitenrichtung BR steht senkrecht auf der Laufrichtung LR in einer Ebene des Flächenheizelements 1.
Zunächst wird von einer Papierrolle 2a die erste Papier-/Kartonlage 2 zur Verfügung gestellt. In einer Vorformung wird eine trogförmige Querschnittsausgestaltung der ersten Papier-/Kartonlage 2 hergestellt, die zur Aufnahme der in Laufrichtung LR nachfolgend mittels einer nicht näher beschriebenen Aufbereitungsanlage 3a hergestellten Gipsschlemme 3b auf eine freie Oberseite der vorgeformten ersten Papier-/Kartonlage 2 aufgebrachten Gipsschlemme-Schicht 3 dient.
In einem sog. „Extruder“ 4 wird der Gips verteilt und die Platte geformt. Dabei werden die Kanten der ersten Papier-/Kartonlage umgelegt, und mit einer zweiten Papier-/Kartonlage 5 im Überlappungsbereich verklebt, welche von einer Papierrolle 5a abgerollt wird. In diesem Schritt wird die Platte ausgeformt, d.h. die Kanten werden ausgebildet und die gleichmäßige Dicke t in Dickenrichtung DR senkrecht zur Ebene der ersten Papier-/Kartonlage 2 eingestellt. Entlang einer Trocknungsstrecke 6 wird die feuchte Gipsschlemme-Schicht 3 ausgehärtet bzw. abgebunden. Im Anschluss an die Aushärtung/Abbindung kann in einer Schneidstation 7 ein Abtrennen einzelner Flächenheizelemente 1 erfolgen. Die abgetrennten Flächenheizelemente 1 werden über weitere Fördereinrichtungen 8 einer Mehrzonen-Trocknungsstation 9, 10 zugeführt. Daran anschließen können sich Verladestationen 11 zur Bildung von Stapeln 12 aus Flächenheizelementen 1.
Zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann entweder auf der Papierrolle 2a oder auf der Papierrolle 5a oder auf beiden Papierrollen 2a, 5a eine elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage 2, 5 bevorratet sein.
Die wenigstens eine elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage 2, 5 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge 12, welches zur Erzielung elektrischer Leitfähigkeit mit Graphitbestandteilen und oder leitenden Faserbestandteilen, zum Beispiel Kohlefaserbestandteilen versehen ist.
Ein solches Papier-/Kartongefüge 12 besitzt beispielsweise nachfolgend aufgelistete Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination:

- das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge 12 weist Kohlefasern und/oder Graphitbestandteile auf;
- das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge 12 ist einlagig ausgebildet;
- die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage 5 ist mehrschichtig als Verbundlage 13 mit wenigstens einer Trägerschicht 14 und wenigstens einer Papier-/Kartonlage 2, 5 aus dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge 12 ausgebildet;
- das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge 12 besitzt eine flächenbezogene Masse von 75-120 g/m², insbesondere 75-80 g/m²;
- das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge 12 besitzt eine Dicke von 200-350 µm, insbesondere von 200-250 µm;
- das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge (12) besitzt wenigstens vor einem direkten oder indirekten Inkontaktbringen mit der Gipsschlemme-Schicht einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10^-5 bis 10^-2 Ωm, bevorzugt von 10^-4 Om bis 10^-2 Om, insbesondere von 10^-3 bis 10^-2 Ωm

Im Folgenden wird anhand der 2a bis 2d eine Mehrzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen von Flächenheizelementen 1, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sind, beispielhaft näher erläutert. Die Ausführungsformen gemäß der 2a bis 2d weisen jeweils eine Gipsschicht 30, eine erste Papier-/Kartonlage 2 und eine zweite Papier-/Kartonlage 5 auf. Die zweite Papier-/Kartonlage 5 ist in den dargestellten Ausführungsformen aus einem elektrisch nicht leitenden Papier-/Kartongefüge ausgebildet. „Elektrisch nicht leitend“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass in einem ausgehärteten, insbesondere trockenen Zustand des Flächenheizelements 1, insbesondere der Gipsschicht 30, die elektrisch nicht leitfähige Papier-/Kartonlage keine nennenswerte elektrische Leitfähigkeit, insbesondere einen elektrischen Widerstand von mehr als 10 kOhm / 15 mm aufweist.
Die erste Papier-/Kartonlage 2 ist in den Ausführungsbeispielen gemäß 2a bis 2d als die elektrisch leitende Papier-/Kartonlage aus dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge 12 ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2a ist die zweite Papier-/Kartonlage 5 einlagig ausgebildet. In den Ausführungsformen gemäß der 2b bis 2d ist die elektrisch leitfähige erste Papier-/Kartonlage als Verbundlage 13 mit einer Trägerschicht 14 und einer Papier-/Kartonlage 2 aus dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge 12 ausgebildet.
Weiterhin verdeutlichen die Ausführungsformen gemäß der 2a bis 2d unterschiedliche Ausgestaltungen im Bereich von Längsstirnkanten 40 der Flächenheizelemente 1 bzw. der Gipsschicht 30.
Bei der Ausführungsform gemäß 2a umkantet die elektrisch leitfähige erste Papier-/Kartonlage 2 die Längsstirnkanten 40 und ist unter- bzw. rückseitig mit der zweiten Papier-/Kartonlage 5 in zwei Überlappungsbereichen 20a und 20b unter Verwendung eines nicht dargestellten Klebers verklebt. In dem nicht von der ersten Papier-/Kartonlage 2 abgedeckten Bereich 21 liegt die zweite Papier-/Kartonlage 5 direkt an der Gipsschicht 30 an. Selbstverständlich ist es in diesem Ausführungsbeispiel prinzipiell auch möglich, die erste Papier-/Kartonlage 2 nicht elektrisch leitend und statt dessen die zweite Papier-/Kartonlage 5 aus dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge 12 auszubilden.
In Abwandlung der Ausführungsformen gemäß 2a kann die zweite Papier-/Kartonlage 5 auch derart beschnitten sein, dass diese zweite Papier-/Kartonlage 5 bündig mit den Längsstirnkanten 40 abschließt. Diese Ausführungsform ist figürlich nicht dargestellt. Im Übrigen entspricht die vorbeschriebene Ausführungsform hinsichtlich des Schichtaufbaus der Ausführungsform gemäß 2a.
Die Ausführungsformen gemäß 2b bis 2d besitzen als Deckschicht auf der Gipsschicht 30 die Verbundlage 13, welche eine Trägerschicht 14 und eine Schicht aus dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge 12 also einer ersten Papier-/Kartonlage 2 besitzt. Die Trägerschicht 14 und die erste Papier-/Kartonlage 2 sind dabei bevorzugt im Verbund auf der Papierrolle 2a bevorratet, sodass das erfindungsgemäße Verfahren wahlweise mit einer einlagigen oder mit einer zweilagigen Ausführungsform der elektrisch leitfähigen Papier-/Kartonlage durchführbar ist, ohne dass aufwändige Umrüstungen auf der Anlage 100 durchzuführen sind mit Ausnahme des Bereitstellens einer geeignet bestückten Papierrolle 2a. Lediglich im Falle der „vertauschten“ einlagigen Ausgestaltung gemäß 2a ist die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage auf der Papierrolle 5a und die nicht leitfähige Papier-/Kartonlage auf der Papierrolle 2a bereitzustellen.
Die Verbundlage 13 ist in der Ausführungsform gemäß 2b derart ausgebildet, dass die Trägerschicht 14 die Längsstirnkante 40 der Gipsschicht 30 umkantet und die Schicht aus dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge 12 außenseitig angeordnet ist. Die Schicht aus elektrisch leitfähigem Papier-/Kartongefüge 12 ist dabei derart beschnitten, dass sie beidseitig nicht über die Längsstirnkanten 40 der Gipsschicht 30 übersteht, und im Wesentlichen flächengleich zu der Oberseite des Flächenheizelements 1 ist. Alternativ kann die Schicht aus elektrisch leitfähigem Papier-/Kartongefüge 12 dabei derart beschnitten sein, dass ein Randstreifen 15 vorzugsweise an beiden Längskanten 40 nicht abgedeckt wird.
Die Ausführungsform gemäß 2c unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 2b dahingehend, dass die Schicht aus elektrisch leitfähigem Papier-/Kartongefüge 12 derart beschnitten ist, dass diese um die Längskanten 40 gelegt ist und diese teilweise abdeckt. Damit werden Kontaktierungsmöglichkeiten im Bereich der Längsstirnkanten des Flächenheizelements geschaffen und es kann auf eine Kontaktierung im Bereich der Oberfläche 8 verzichtet werden.
2d zeigt eine Ausführungsform, in der die Verbundlage 13, also die Trägerschicht 14 und die darauf angeordnete elektrisch leitfähige Schicht aus elektrisch leitfähigem Papier-/Kartongefüge 12 im Vergleich zu der Ausführung nach 2b getauscht angeordnet sind. Die Schicht aus elektrisch leitfähigem Papier-/Kartongefüge 12 ist derart beschnitten, dass sie sich von einer Längskante 40 zu der gegenüberliegenden Längskante 40 erstreckt. Die Schicht aus elektrisch leitfähigem Papier-/Kartongefüge 12 liegt an die Gipsschicht 30 an und wird außenseitig von der Trägerschicht 14 abgedeckt, wodurch das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge 12 von der Trägerschicht 14 gegen mechanische Einflüsse geschützt wird. Selbstverständlich ist es möglich, in Analogie zu den in 2b und 2c dargestellten Ausführungsformen die Schicht aus elektrisch leitfähigem Papier-/Kartongefüge 12 derart zu beschneiden, dass ein vorzugsweise beidseitig nicht mit der Schicht 12 abgedeckter Randstreifen 15 oder eine teilweise innenseitige Überdeckung 16 der Längskanten 40 gebildet wird.
Insbesondere die Ausführungsformen gemäß den 2a und 2c sowie allgemein gesagt Ausführungsformen, bei denen eine Schicht aus elektrisch leitfähigem Papier-/Kartongefüge 12 auf der Längsstirnkante 40 aufliegend oder diese umfassend vorgesehen ist, können sich prinzipiell dazu eignen, dass benachbart angeordnete Flächenheizelemente 1, die beispielsweise einen Wandabschnitt und/oder einen Bodenabschnitt und/oder einen Deckenabschnitt bilden, untereinander durch Berührung über die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage in den Randbereichen der Längsstirnkanten 40 elektrisch kontaktiert werden können. Eine derartige Kontaktierung kann gegebenenfalls durch Zwischenlage von zusätzlichen Kontaktierungselementen (nicht gezeigt) im Bereich aneinandergrenzender Flächenheizelemente 1 gegebenenfalls noch hinsichtlich der Zuverlässigkeit verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1: Flächenheizelement
2: Erste Papier-/Kartonlage
2a: Papierrolle
3: Gipsschlemme-Schicht
3a: Aufbereitungsanlage
3b: Gipsschlemme
4: Extruder
5: Zweite Papier-/Kartonlage
5a: Papierrolle
6: Trocknungsstrecke
7: Schneidstation
8: Fördereinrichtungen
9,10: Mehrzonen-Trockner
11: Verladestation
12: Papier-/Kartongefüge
13: Verbundlage
14: Trägerschicht
15: Randstreifen
16: Überdeckung
20a, 20b: Überlappungsbereich
21: nicht überdeckter Bereich
30: Gipsschicht
40: Längsstirnkanten
100: Produktionsanlage
t: Schichtdicke
DR: Dickenrichtung
LR: Laufrichtung
BR: Breitenrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2770104 B1 [0002]
US 2020/0354955 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines plattenförmigen Flächenheizelements (1) mit den Schritten: a) Bereitstellen wenigstens einer ersten Papier-/Kartonlage (2); b) Aufbringen einer Gipsschlemme-Schicht (3) auf einer freien Seite der ersten Papier-/Kartonlage (2); c) Formen der Gipsschlemme-Schicht (3) zu einer Gipsschlemme-Schicht (3) mit einer gleichmäßigen Schichtdicke (t); d) Aufbringen wenigstens einer zweiten Papier-/Kartonlage (5) auf einer freien Oberfläche der Gipsschlemme-Schicht (4); e) Aushärten der Gipsschlemme-Schicht (3) zu einer Gipsschicht (30); f) Zuschneiden in Einzelplatten und Trocknen der Einzelplatten; g) dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der wenigstens einen ersten und/oder der zweiten Papier-/Kartonlage (2; 5) ein wenigstens nach dem Aushärten der Gipsschlemme-Schicht (3) elektrisch leitfähiges Papier-/Kartongefüge (12) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als die wenigstens eine Papier-/Kartonlage (2; 5) aus dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge (12) eine Papier-/Kartonlage (2; 5) verwendet wird, die wenigstens eines oder mehrere Merkmale ausgewählt aus den folgenden Merkmalen besitzt: - das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge (12) weist Kohlefasern und/oder Graphitbestandteile auf; - das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge (12) besitzt eine flächenbezogene Masse von 75-120 g/m², insbesondere 75-80 g/m²; - das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge (12) besitzt eine Luftdurchlässigkeit von 90-100 l/m²s, insbesondere 95 l/m²s gemäß ISO 9237; - das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge (12) besitzt wenigstens vor einem direkten oder indirekten Inkontaktbringen mit der Gipsschlemme-Schicht einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10^-5 bis 10^-2 Ωm, bevorzugt von 10^-4 Om bis 10^-2 Ωm, insbesondere von 10^-3 bis 10^-2 Ωm.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage (2; 5) einlagig aus dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge (12) ausgebildet ist oder dass die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage (2; 5) mehrschichtig als Verbundlage (13) mit wenigstens einer vorzugsweise nicht leitfähigen Trägerschicht (14) und wenigstens einer Schicht (14a) aus dem elektrisch leitfähigen Papier-/Kartongefüge (12) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage (2; 5), insbesondere in der Ausgestaltung als Verbundlage randlich seitlich über die Gipsschlemme-Schicht (3) übersteht und vor, während oder nach dem Aushärtungsschritt (Schritt e)) um die freien Längsstirnkanten (40) der Gipsschicht (30) diese einfassend oder umfassend umgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage (2; 5) Kontaktierungseinrichtungen oder Kontaktierungsareale besitzt, die dazu eingerichtet, ausgebildet und vorgesehen sind, auf der Seite des Flächenheizelements (1) angeordnet zu werden, auf der die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage (2; 5) angeordnet wird, oder auf einer Rückseite des Flächenheizelements (1) angeordnet zu werden, die der Seite der Papier-/Kartonlage (2; 5) gegenüberliegt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite des Flächenheizelements (1) frei von elektrisch leitfähigem Papier-/Kartongefüge (12) gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Papier-/Kartonlage (2; 5) sich lediglich über einen Teilbereich einer Längsstirnkante (40) des Flächenheizelements (1), insbesondere der Gipsschicht (30) in Dickenrichtung (DR) des Flächenheizelements (1) gesehen erstreckend angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Verwendung der Verbundlage (13) die Trägerschicht (14) aus einem elektrisch nicht leitfähigen Papier-/Kartongefüge ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Verwendung der Verbundlage (13) nur die Trägerschicht (14) im Bereich von Längsstirnkanten (40) der Verbundlage (13) in einer Breitenrichtung (BR) senkrecht zur Laufrichtung (LR) der Verbundlage (13) seitlich ein Stück über das elektrisch leitfähige Papier-/Kartongefüge (12) übersteht und nur die Trägerschicht (14) die Längsstirnkanten (40) der Gipsschicht (30) einfassend umgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Flächenheizelement (1) als Flächenheizelement-Fertigprodukt mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 5·10^-5 bis 2·10^-2 Ωm, bevorzugt von 10^-3 Ωm bis 2·10^-2 Ωm, insbesondere 9·10^-3 bis 2·10^-2 Om erzeugt wird.
Flächenheizelement, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1-10.
Flächenheizelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenförmige Flächenheizelement (1) als Flächenheizelement-Fertigprodukt einen spezifischen elektrischen Widerstand von 5·10^-5 bis 2·10^-2 Om, bevorzugt von 10^-3 Ωm bis 2·10^-2 Ωm, insbesondere 9·10^-3 bis 2·10^-2 Ωm aufweist.
Wandabschnitt oder Deckenabschnitt oder Bodenabschnitt wenigstens aufweisend ein Flächenheizelement (1) nach Anspruch 11.