DE4447408A1 - Flexibles bahnenförmiges und mechanisch belastbares Flächengebilde mit einer integrierten, im Niederspannungsbereich betreibbaren Flächenheizung und Verfahrenzur Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein flexibles, bahnenförmiges und mechanisch belastbares Flächengebilde mit einer integrierten, elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelnden Niederspannungs-Flächenheizung, vorwiegend mit einer verschleißfesten und wahlweise gemusterten Oberfläche, dessen Oberflächen­ temperatur nur geringfügig, d. h. ca. 20 K über die Umgebungstemperatur liegt und der Beheizung und Erwärmung von Räumen, Behältern, Rohrleitungen u. ä., wie auch zur direkten Erwärmung von sich in Baukörpern aufhaltenden Menschen und Tieren vorgesehen ist.

Die bekannten, Elektroenergie in Wärmeenergie umwandelnden Heizsysteme sind als elektrische Widerstandsheizungen ausgebildet, deren in metallischen Leitern erzeugte Wärmeergie vorwiegend Flächen von Heizkörpern oder Luft oder Flüssig­ keiten als Wärmeträger erwärmt. Bei der Umsetzung von Elektronergie in Wärmeenergie erwärmt sich das Material der Widerstandsheizung, auf eine im Vergleich zu den angestrebten Raumtemperaturen hohe Temperatur und diese bewirkt, sofern die erzeugte Wärme nicht anderweitig an Wärmeträger abgegeben wird eine von der Widerstandsheizung ausgehende Wärmestrahlung durch eine auf einige 100 K über der Umgebungstemperatur erhitzte, als Strahler wirkende Widerstandsheizung. Bei diesen Heizsystemen erfolgt erfahrungsgemäß die Er­ wärmung der Umgebung vorwiegend durch eine erzwungene oder freie Konvektion. Die Wärmestrahlung, die außerdem von einem Strahler mit einer hohen Temperatur ausgeht, wird erfahrungsgemäß als unangenehm empfunden und wird unterdrückt bzw. nicht zur Raumerwärmung herahgezogen. Der Wirkungsgrad von elektrischen Widerstandsheizsystemen ist aus diesem Grunde unbefriedigend.

Bei der Nutzung nichtelektrischer Heizsysteme sind durch Absenkung der Temperaturen des Wärmeträgermediums, d. h. durch die Einführung von Niedertemperaturheizsystemen bei entsprechender Vergrößerung der Heizflächen erhebliche Senkungen des Energiebedarfs der Heizungen erreicht worden. Als effektive Heizsysteme wurden Niedertemperaturluftheizungen entwickelt. Heiz­ systeme mit einer auf Konvektion beruhenden Wärmeübertragung oder solche, die auf Basis der Umwälzung von erwärmter Luft beruhen, haben jedoch den Nachteil einer erheblichen Staubbelastung für die hiermit beheizten Räume. Erhöhte Staubkonzentration in Verbindung mit geringer Luftfeuchtigkeit, wie sie bei relativ hohen Lufttemperaturen in so beheizten Räumen üblich sind, führen zu physiologisch als unangenehm empfundenen Bedingungen und zu negativen Auswirkungen auf den menschlichen Atemtrakt.

Nachteile dieser Art werden weitgehend durch Strahlungsheizungen vermieden, vorausgesetzt, die Wärmezufuhr in die zu beheizenden Räume bzw. den zu erwärmenden Körper erfolgt überwiegend durch Wärme-Strahlung und nur zu einem geringen Teil durch Konvektion undloder durch Wärmleitung, d. h. durch die Erwärmung von Körpern im Raum über strahlungsfreie Wärmeübertragung und Wärmeleitung.

Hierfür liegt eine Vielzahl von Lösungsvorschlägen vor. Diese nutzen als elektrische Widerstandsheizung vorwiegend streifen- oder drahfförmige Wider­ stands-Heizelemente. Zur Wandlung der zunächst erzeugten Wärme in Strahlungsenergie werden z. T. flächige Strahlungskörper, beispielsweise Filme oder Schichten aus Kohlenstoff (Ruß, Graphit), elektrisch leitenden Erzen, Keramik u. a. genutzt. Der Erzielung eines hohen Wirkungsgrades für die Umwandlung elektrischer Energie in Infrarot-Strahlungsenergie steht die zu hohe Elektro­ energiezufuhr je Flächeninhalt (größer als 300 W/m²) und das Fehlen von Bedingungen für eine möglichst verlusffreie Abgabe der zugeführten Energie in Form von Strahlungsenergie entgegen. Andere Lösungen gehen, auch aus Gründen der Vermeidung zu hoher Temperaturen und damit der Entzündung brennbarer Stoffe im Bereich der Heizung, von einer zu geringen Energiezufuhr, beispielsweise bei 80 W/m², aus, was eine Vergrößerung der erforderlichen Strahlungsheizflächen erforderlich macht und eine sehr gute Wärmedämmung eines Gebäudes voraussetzt.

Nach der DE-PS 39 22 465 ist eine in einen Bodenbelag eingebettete Heiz­ vorrichtung bekannt geworden, die aus einer elektrischen Widerstandsheizung besteht und in eine Strahlungskörperschicht eingebettet ist. Diese wird aus einem Film gebildet, der aus einem Gemisch besteht, das körnige und pulverförmige Kohle, körnige und pulverförmige elektrisch leitende Erze, körnige und pulver­ förmige, halbleitende keramische Stoffe, Harze, Metall-oxide, Zinkonerde und dgl. enthält. Die durch die elektrische Widerstandsheizung erzeugte Wärmeenergie wird nach dieser Lösung in der Strahlungskörperschicht mit vorgenannter Zu­ sammensetzung in langwellige Infrarot-Strahlung umgewandelt. Die nach dieser Lehre für eine Strahlungsheizung ausgebildete Heizvorrichtung kann ausschließlich in plattenförmigen Strahlungsheizungen, d. h. in starren Flächengebilden mit einer erheblichen Plattendicke eingesetzt werden. Außerdem ist die Herstellung sehr kostenaufwendig und der Einsatz ist auf Neubaufälle beschränkt, wobei ein großer bauseitiger Installationsaufwand sich nachteilig auswirkt.

Durch die offengelegte Patentanmeldung DE-OS 26 19 466 ist ein flächenhaftes, mit elektrischer Energie gespeistes Raumheizungs-Fertigbauelement bekannt geworden, bei dem an allen Stellen seiner Fläche im wesentlichen die gleiche Menge elektrischer Energie in Wärme umgesetzt wird, wobei dieses einen Flächenheizleiter aufweist. Dieser Flächenheizleiter besitzt nach dem Schutzbegehren dieser offengelegten Patentanmeldung eine Folienform. Die Stromzuführung zu dem Flächenheizleiter erfolgt an den gegenüberliegenden Seiten desselben, entlang jeweils einer ausgedehnten Linie über Bänder aus Metall, vorzugsweise Kupferlitzenbänder, die durch Aufnähen oder Aufheften am Rand des Flächenheizleiters zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit der Widerstandsschicht des Flächenheizleiters befestigt sind. Der Flächenheizleiter weist ein Trägergewebe aus einem isolierenden Material, z. B. Glasfasern auf, das mit einer Dispersion aus elektrischem Widerstandsmaterial imprägniert und zur elektrischen lsolierung beiderseitig mit einer nichtleitenden, mechanisch festen Folie luft- und wasserdicht umgeben ist. Nach dieser Lehre bildet das Trägergewebe das Festigkeitsgerüst für einen elektrisch leitenden Film. Der leitende, aus elektrischem Widerstandsmaterial bestehende Film entsteht durch Imprägnierung des Stütz­ gewebes. Durch diese Imprägnierung mittels einer auf die Fasern des Stütz­ gewebes aufgetragen Dispersion sind die Fasern entweder mit einer elektrischen Schicht umhüllt oder zwischen den Fasern des Stützgewebes ist eine elektrisch leitende Widerstandssubstanz filmartig eingelagert, wobei die Fasern des Stüzgewebes selbst den Charakter eines nichtleitenden Stützgewebes beibehalten.

Dieser Lösung haftet der Nachteil an, daß die in dieser Offenlegungsschrift aufgabenhaft formulierte Angabe im Schutzbegehren als Bedingung für die zu erwartenden Vorteile, daß im wesentlichen an allen Stellen des Flächenheizers die gleiche Menge elektrischer Energie in Wärme umgesetzt wird, nicht eintritt. Die Ursache für diesen Mangel liegt in der offenbarten Lösung selbst. Das mit einer leitenden Dispersion imprägnierte elektrisch nichtleitende Stützgewebe, d. h. der hierdurch entstande elektrisch leitende Filmauftrag weist keinen konstanten Widerstand über die Flächenverteilung auf. Das Versagen der Lösung geht auf eine Feuchtigkeitsempfindlichkeit der Dispersion, einen unterschiedlich starken Auftrag von leitendem Material auf das Stützgewebe und auf eine zu geringe Elastizität der Beschichtung zurück. Weiterhin ist zur elektrischen lsolierung des Heizleiters dieser beiderseitig mit einer nichtleitenden, mechanisch festen Folie luft- und wasserdicht umgeben. Hierin liegt u. a. die mangelhafte Elastizität begründet.

Weiterhin wird auf dem Markt ein elektrisches Flächenheizelement angeboten, das aus Bahnen besteht und unterhalb einer Fußbodenverschleißschicht, z. B. be­ stehend aus textilem Fußbodenbelag, angeordnet wird. Diese flächenförmigen Heizelemente weisen den gleichen Aufbau wie die nach der vorgenannten Lösung aus der offengelegten Patentanmeldung auf. Die Mängel, die diesem Flächen­ heizelement anhaften sind die gleichen. lnsbesondere zeigt sich an diesem Flächenheizelement, daß dieses unelastisch ist und die folienhaften Schichten, d. h. das in zwei Deckschichten eingebettete imprägniertes Glasfasergewebe keinen Verbund bilden, eine unterschiedliche Wärmeausdehnung aufweisen und dadurch über keine definierte Flächenheizleistung verfügen können.

Allen zwei zuvor beschiebenen Flächenheizleitern ist es neben den beschriebenen Mängeln eigen, daß eine Verlegung sehr kostenaufwendig ist und die Flächen­ heizelemente sehr störanfällig sind, da diese nicht punktweise belastbar sind.

Zur Behebung dieses Mangels der vorbeschiebenen Flächenheizelemente ist eine Lösung bekannt geworden, bei der das beschichtete Trägergewebe, das den eigentlichen Heizleiter darstellt, durch einen elektrisch leitenden Kunststoff ersetzt worden ist. Als Kunststoff wurde Hostaflon, das aus der Raumforschung als hitzebeständig bekannt ist, eingesetzt. Neben den Vorteilen dieses Materials weist ein Flächenheizelement aus diesem Kunststoff den Nachteil auf, daß es über eine gewisse Stärke verfügt und die Größe eine eingeschränkte Flächenausdehnung von ca 1 m² aufweist. Die Verlegung als Fußbodenheizung ist hierdurch kosten­ aufwendig und sehr eingeschränkt.

Weiterhin ist aus der Literatur bekannt geworden, daß wegen der elektrischen und thermischen Eigenschaften von Kohlenstoffaserstoffen sich diese als Heizschicht an verstärkten Kunststoffkomponenten angebracht, eignen. Dabei wird das Prinzip der Widerstandsheizung angewendet. Die Ausnutzung der o.g. Eigenschaften führte lediglich zu einem Demonstrationsmodell, das aus einer starren Kunststoffplatte aus glasfaserverstärkten Polyesterharz bestand, die als Heizplatte ausgebildet wurde. Hierzu wurde zwischen zwei Kunststoffschichten ein Kohlenstoffaservlies vor­ gesehen, wobei die Kohlenstofffaserschicht an beiden Enden mit zwei Messing­ elektroden elektrisch verbunden war. Versuche mit einer solchen Heizplatte er­ gaben eine Erwärmung derselben auf eine Temperatur von ca. 150°C. Die durch diese Anwendung von Kohlenstoffaservliesen als ein ohmschen Widerstand für Heizzwecke ging über eine Anregung für andere Einsatzmöglichkeiten nicht hinaus, da beispielsweise ein Einsatz von Kohlenstoffasern in flexilben Kunststoffbahnen wegen der Übertragung von Elektroenergie auf die Fasern des Kohlenstoff­ faservlieses über Messingelektroden versagt hat und bei größeren Flächengebilden zu unzulässig hohen Erwärmungen der Kontaktelektroden geführt hat.

Das in dieser Literaturstelle (Zeitschrift "Plastverarbeiter" 1988, S. 18 ff) aus­ gewiesene Demonstrationsmodell einer Heizplatte berücksichtigt im Aufbau die Eigenschaften des Kohlenstoffaservlieses, nämlich, daß das Kohlenstoffaservlies für sich mechanisch nicht belastbar ist. Sofern diese Fasern nicht auf starre Platten aus einem Feststoffdielektrikum bzw. in solche eingebettet sind und dadurch die Kohlenstoffasern in ihrer Anordnung zueinander innerhalb des Vlieses fixiert sind, verliert das Kohlenstoffaservlies die positiven Eigenschaften eines ohmschen Widerstandes. Versuche haben ergeben, daß insbesondere bei wechselhafter mechanischer Beanspruchung die einzelnen Kohlenstoffasern durch Reibung der einzelnen Fasern untereinander innerhalb des Faservlieses zerfallen und das Faservlies in eine Pulverform übergegangen ist. Diese Empfindlichkeit des Kohlenstoffaservlieses gegenüber mechanischen Beanspruchungen schließt die Verwendung desselben als einen ohmschen Widerstand in mechanisch hoch belasteten flexiblen Flächengebilden zunächst aus.

Mit der Erfindung wird bezweckt, bei großflächigen, flexiblen, aus Bahnen zusammengesetzten Flächengebilden mit einer intergrierten Flächenheizung einerseits den Gesamtwirkungsgrad bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Wärme-Strahlungsenergie zu erhöhen und damit die Betriebskosten für den Betreiber zu senken und andererseits die Kosten für eine Installation von groß­ flächigen, flexiblen Flächengebilden mit einer integrierten Strahlungsheizung zu senken, sowie einen Einsatz von solchen mit einer integrierten Strahlungsheizung versehenen Flächengebilden auf viele Anwendungsgebiete, z. B. als Fuß­ bodenbelag, Wandflächenheizung, Behälterheizung usw. zu auszudehnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Erwärmung von Räumen und darin sich befindenden Körpern mittels Umwandlung von vermittels Flächenheizkörpern übertragener und oder in Flächenheizkörpern erzeugter Wärmeenergie in Strah­ lungsenergie eine großflächige Strahlungsheizung, die als flexibler Bodenbelag ausgebildet ist, zu entwickeln, bei der die zugeführte Wärmeenergie oder die in der Strahlungsheizung in Wärme umgewandelte Energie mit einem hohen Wir­ kungsgrad in Infrarot-Strahlungsenergie′umwandelt wird und dabei gleichzeitig nur eine schwache Erwärmung des als Strahler ausgebildeten Bodenbelages selbst um nicht mehr als 20 K über die Umgebungstemperatur eintritt.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen , bahnenförmigen und mechanisch belastbaren Flächengebildes mit einer integrierten Flächenheizung unter Verwendung eines Kunststoffes mit einer ver­ schleißfesten Oberfläche entwickelt wurde, mit dem erfindungsgemäß auf einen Schichtverbund, bestehend aus mindestens einer mechanisch belastbaren Faserbahn und einer mechanisch nicht belastbaren, vorwiegend aus elektrisch leitenden, nicht-metallischen Fasern bestehenden Faserbahn, in mehren Schichten wahlweise ein Plastisol (PVC-Paste), ein High-Solid-System (PUR-System) oder im thermoplastischen Zustand eine Polymerschmelze aufgetragen und der mit einer Kunststoffkomponente vorimprägnierte Schichtverbund unter Aufwendung einer Fügekraft mit dem Auftrag aus Kunststoff zu einem heterogenen Flächengebilde vereint wird, wobei ein Teil der aufgetragenen PVC-Paste, des PUR-Systems oder der Polymerschmelze in das Kohlenstoffaservlies eindringt. Nach einer weiteren Ausgestaltung dieses Verfahrens wird die elektrisch leitende, aus nicht-metallischen Fasern bestehende Faserbahn vor einer Einordnung in einen Schichtverbund mittels einer gefüllten oder ungefüllten kompakten oder geschäumten, aus vor­ zugsweise Polymeren bestehenden Kunststoffkomposition zur Lagefixierung der Fasern in ihren Kreuzungs- bzw. Berührungspunkten unter Aufrechterhaltung der elektrischen Kontaktierung der Fasern untereinander und der Flexibilität der Faser­ bahn oberflächig belegt oder partiell imprägniert. Das nach diesem Verfahren hergestellte flexible bahnenförmige und mechanisch belastbare Flächengebilde mit einer integrierten Flächenheizung, insbesondere bestehend aus einem Kunststoff mit einer verschleißfesten Oberfläche, weist einen heterogenen Aufbau auf und besteht aus mehreren, mindestens einer homogenen Verschleißschicht und einem Schichtverbund, der aus mindestens einer als Trägerschicht dienenden dielekrischen Faserschicht und aus einer aus nicht-metallischen, vorwiegend aus elektrisch leitenden Fasern mit einer ungeordneten Anordnung der Fasern hin­ sichtlich ihrer Längs- und Querorientierung in Form eines Faservlieses oder in einem geordneten Zustand in Form eines Gewebes, Gewirkes oder eines Gestrickes zusammengesetzten, einen ohmschen Widerstand bildenden Faser­ bahn besteht, wobei die Faserbahn aus Kohlenstoffasern oder aus einem Gemisch von diesen und elektrisch nichtleitenden Fasern besteht und ein Faservlies bildet. Weiterhin hat erflndungsgemäß das aus Kohlenstoffasern bestehende Faservlies der Faserbahn eine definierte Vliesdicke und eine mikroporöse Struktur mit in die Vliesdicke sich erstreckenden Hohlräumen. Die homogene Verschleißschicht ist mit anorganischen Füllstoffen versetzt, die über ein hohes Umwandlungsvermögen von durch Wärmeleitung in die Kunststoffschicht übertragenen Wärmeenergie in Strah­ lungsenergie verfügen. Vorzugsweise wird als Füllstoff CaCO₃ mit einer unter­ schiedlichen Modifikation verwendet. Die homogene Kunststoffschicht, die als Zwischenschicht zwischen Verschleißschicht und Heizelement im herterogenen Schichtaufbau liegt, enthält gleichfalls anorganische Füllstoffe mit einem hohen Umwandlungsvermögen von durch Wärmeleitung in die Kunststoffschicht über­ tragener Wärmeenergie in Strahlungsenergie, vorzugsweise CaCO₃ in unter­ schiedlichen Modifikationen.

Die Verschleißschicht, die als Füllstoff vorzugsweise Calciumcarbonat-Variationen enthält, besteht aus einem Polyolefin, oder aus seinen Copolymeren, aus einem Acrylpolymer oder seinen Copolymeren, Weich-PVC, Polyurethanen oder Gemischen dieser Polymergattungen. Die Verschleißschicht weist eine Musterung auf oder ist mit einer Reliefprägung versehen. Die Beschichtungsmasse der Verschleißschicht erstreckt sich von 50 bis 2500 g/m².

Das Flächengebilde ist an seinen gegenüberliegenden Seiten mit Stromversor­ gungselementen versehen. Zur Anordnung derselben an dem Flächengebilde ist entweder die Verschleißschicht in der Oberfläche mit sich längs der Seiten er­ streckenden Ausnehmungen oder die Trägerschicht in der unteren Fläche mit sich längs der Seiten erstreckenden Ausnehmungen zur Aufnahme der Stromver­ sorgungselemente versehen, die in ihren Abmessungen denen der Stromver­ sorgungselemente entsprechen.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. ln der nachfolgenden Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäß aufgebautes mechanisch belastbares, flexibles bahnenförmiges Flächengebilde, das als Fußbodenbelag ausgebildet und mit einer integrierten flexiblen, wärmestrahlenden Flächenheizung versehen ist, in dem Elektroenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird, im Schnitt,

Fig. 2 einen erfindungsgemäß aufgebauten und aus flexilben bahnenförmigen Flächengebilden bestehenden Fußbodenbelag mit einer elektrischen Kontaktanordnung in einer Schnittdarstellung,

Fig. 3 eine erfindungsgemäß vorteilhaft gestaltete, in den Fußbodenbelag integrierte Kontaktanordnung nach Fig. 2.

Ein erfindungsgemäß aufgebautes mechanisch belastbares, flexibles bahnen­ förmiges Flächengebilde, das insbesondere als ein einfarbiger oder mehrfarbig gemusterter oder ungemusterter Fußbodenbelag ausgebildet ist, weist einen heterogenen Mehrschichtaufbau mit einer integrierten flexiblen, wärmestrahlenden Niederspannungs-Flächenheizung, in der Elektroenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird, auf. Dieser Mehrschichtaufbau des flexiblen bahnenförmigen Flächengebildes besteht vorwiegend aus einer, als transparente Verschleißschicht 1 ausgebildeten flexiblen Kunststoffbahn auf einer vorwiegend mit CaCO₃ gefüllten Kunststoffschicht 2, beispielsweise aus PVC, die auch gleichzeitig Trägerschicht für eine farbliche und gemusterte Gestaltung ist, und aus einem flächenförmigen, flexiblen, wärmestrahlenden Heizelement 3; 4. Dieses wiederum besteht aus einem mechanisch belastbaren flächenförmigen Schichtverbund zwischen einer mechanisch nicht bzw. in definierten Grenzen belastbaren, elektrisch leitenden, nichtmetallischen Faserbahn 3 und aus mindestens einer mechanisch belast­ baren, dielektrischen textilen Trägerschicht 4, die vorwiegend aus einer textilen Gewebe- oder Faservliesbahn besteht. Der in einem getrennten Arbeitsgang durch ein sogenanntes Vernadeln der elektrisch leitenden Faserbahn 3 mit der textilen Trägerschicht 4 nach dem Prinzip der Herstellung von Nadelfilz hergestellte Schichtverbund ist mechanisch belastbar. Zur Erhöhung der Belastbarkeit ist erfindungsgemäß durch eine teilweise oder vollständige Vor-Imprägnierung der Fasern der Faserbahn 3 mit einem Kunststoff vor einer Weiterverarbeitung eine Lagefixierung der Kohlenstoffasern in ihren Kreuzungs- bzw. Berührungspunkten vorgenommen worden und mit einer anschließenden partiellen Imprägnierung oder Beschichtung des aus der Faserbahn 3 und der Trägerschicht 4 bestehenden und durch Vernadeln entstandenen Schichtverbundes mit einem gefüllten oder füll­ stoffreien kompakten oder geschäumten Polymer ist die Belastbarkeit des er­ findungsgemäß ausgebildeten Flächengebildes weiter gesteigert worden. Durch die Vor-Imprägnierung bzw. durch die ein- oder beiderseitige Beschichtung der aus Kohlenstoff bestehenden, elektrisch leitenden, Fasern der elektrisch leitenden Faserbahn 3 wird bewirkt, daß die Fasern im Faservlies durch Einlagerung eines Plastisols untereinander nicht mehr frei verschiebbar aber auch nicht elektrisch voneinander isoliert worden sind. Hierdurch wird lediglich aber gezielt bezweckt eine sogenannte "innere Reibung" der Fasern infolge einer mechanischen Be­ lastung und damit eine Auflösung der Faserstruktur der Kohlenstoffasern stark einschränkt. Nach einer Weiterverarbeitung in und zu einem erfindungsgemäß ausgebildeten flexiblen, bahnenförmigen Flächengebilde übernimmt dieser Schichtverbund in diesem selbst eine stützende Funktion im Verbund mit anderen Materialien dieses heterogenen Mehrschichtaufbaues. Die innerhalb dieses Flächengebildes zwischen der Verschleißschicht 1 und dem die Flächenheizung bildenden Schichtverbund 3; 4 vorgesehene Zwischenschicht 4 kann je nach dem zum Einsatz kommenden Kunststoff für die Verschleißschicht 1 mehrere Funktionen übernehmen. So kann diese als Zwischenschicht einsetzbare Kuststoffschicht 2 als Farb- und Musterträger als getrennte Schicht im erflndungsgemäß ausgebildeten Flächengebilde oder mit in den Schichtverbund 3; 4 mechanisch eingebundener Bestandteil des heterogenen Mehrschichtaufbaues sein. Außerdem ist das CaCO₃ als Füllstoff auf Grund der Stoffeigenschaften aktiv an der Umwandlung von Wärmeenergie in Wärmestrahlung beteiligt.

Die elektrisch leitende Faserbahn 3 ist an jeweils gegenüberliegenden Seiten 5; 6 mit Niederspannungs-Stromversorgungselementen 7; 8 versehen, die mit einer nicht dargestellten Stromversorgungseinrichtung zum Anlegen einer Spannung an die elektrisch leitende Faserbahn in Verbindung stehen. Jedes der Nieder­ spannungs-Stromversorgungselemente 7; 8 besteht aus einem als Zuleitung ge­ stalteten dielektrischen Kontaktträger mit einer definierten Anzahl von darin an­ geordneten und in diesem befestigten nadelförmigen Kontaktstiften mit einer definierten Länge, die ein Eindringen bis in die elektrisch leitende Faserbahn 2 gewährleistet. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung verfügt das erfindungsgemäß ausgebildete Flächengebilde über Ausnehmungen 9 im Bereich der Kontaktierung entweder in der Verschleißschicht 1 auf der Oberfläche 10 des erflndungsgemäßen Flächengebildes oder an der unteren Fläche 11 in der Faserschicht 3. Diese Ausnehmungen 9 erstrecken sich über die gesamte Länge des Flächengebildes und sind zur Aufnahme der Niederspannungs-Versor­ gungselemente 7; 8 vorgesehen.

Die Vorteile der erfinderischen Lösung bestehen darin, daß einerseits ein flexibles Flächengebilde mit einem integrierten Heizelement entwickelt wurde, in dem durch den Einsatz eines Faservlieses vorwiegend aus Kohlenstoffasern als eine strah­ lende Faserbahn ein hoher Umsetzungsgrad von eingespeister Elektroenergie in Wärmestrahlung bei einer Erwärmung der Oberfläche der Faserbahn 3 und damit der des flexiblen Flächengebildes nicht über eine zulässige Temperaturgrenze von 28°C vorliegt, weil dieses Faservlies mit seinem Aufbau dem eines idealen schwarzen Körpers sehr nahe kommt. Andererseits wird durch die erfin­ dungsgemäße Ausbildung des Flächengebildes erreicht, daß die eingesetzte, aus Kohlenstoffasern bestehende Faserbahn mechanischen Belastungen ausgesetzt werden kann, wodurch das Kohlenstoffaservlies in der vorliegenden Ausführung als Heizelement in wärmestrahlende flexible Flächengebilde eingesetzt werden kann und damit die Herstellung eines solchen erst möglich wird.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung eines flexiblen, bahnenförmigen und mechanisch belastbaren Flächengebildes mit einer integrierten Flächenheizung unter Verwendung eines Kunststoffes mit einer verschleißfesten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen Schichtverbund be­ stehend aus mindestens einer mechanisch belastbaren Faserbahn und einer mechanisch nicht belastbaren, vorwiegend aus elektrisch leitenden, nicht-metallischen Fasern bestehenden Faserbahn in mehren Schichten wahlweise ein Plastisol (PVC-Paste), ein High-Solid-System (PUR-System) oder im thermoplastischen Zustand eine Polymerschmelze aufgetragen und der mit einer Kunststoffkomponente vorimprägnierte Schichtverbund unter Aufwendung einer Fügekraft mit dem Auftrag aus Kunststoff zu einem heterogenen Flächengebilde vereint wird, wobei ein Teil der aufgetragenen PVC-Paste, des PUR-Systems oder der Polymerschmelze in das Kohlen­ stoffaservlies eindringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende, aus nicht-metallischen Fasern bestehende Faser­ bahn (3) vor einer Einordnung in einen Schichtverbund mittels einer gefüll­ ten oder ungefüllten kompakten oder geschäumten, aus vorzugsweise Poly­ meren bestehenden Kunststoffkomposition zur Lagefixierung der Fasern in ihren Kreuzungs- bzw. Berührungspunkten unter Aufrechterhaltung der elek­ trischen Kontaktierung der Fasern untereinander und der Flexibilität der Faserbahn (3) oberflächig belegt oder partiell imprägniert wird.

3. Flexibles bahnenförmiges und mechanisch belastbares Flächengebilde mit einer integrierten Flächenheizung, insbesondere bestehend aus einem Kunststoff mit einer verschleißfesten Oberfläche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Flächengebilde einen heterogenen Aufbau aufweist und aus mehreren, mindestens einer homogenen verschleißfesten Kunststoffschicht (1) und einem Schichtverbund (3; 4) aus mindestens einer als Trägerschicht dienenden dielekrischen Faserschicht (4) und aus einer aus nicht-metallischen, vorwiegend aus elektrisch leitenden Fasern mit einer ungeordneten Anordnung der Fasern hinsichtlich ihrer Längs- und Quer­ orientierung in Form eines Faservlieses oder in einem geordneten Zustand in Form eines Gewebes, Gewirkes oder eines Gestrickes bestehende, einen ohmschen Widerstand bildende Faserbahn (3) besteht.

4. Flexible bahnenförmiges und mechanisch belastbares Flächengebilde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbahn (3) aus Kohlenstoffasern oder aus einem Gemisch von diesen und elektrisch nichtleitenden Fasern besteht, wobei diese Fasern hinsichtlich ihrer Längs- und Querorientierung in ungeordneten Richtungen liegen und ein Faservlies bilden.

5. Flexible bahnenförmiges und mechanisch belastbares Flächengebilde nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Kohlenstoffasern bestehende Faservlies der Faserbahn (3) eine definierte Vliesdicke und eine mikroporöse Struktur mit in die Vliesdicke sich er­ streckenden Hohlräumen aufweist.

6. Flexible bahnenförmiges und mechanisch belastbares Flächengebilde nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die homogene Verschleißschicht (1) anorganische Füllstoffe mit einem hohen Umwandlungsvermögen von durch Wärmeleitung in die Kunststoffschicht übertragene Wärmeenergie in Strahlungsenergie, vorzugsweise CaCO₃ unterschiedlicher Modifikation enthält.

7. Flexible bahnenförmiges und mechanisch belastbares Flächengebilde nach Anspruch 3 bisS, dadurch gekennzeichnet, daß die homogene Kunststoffschicht (2) anorganische Füllstoffe mit einem hohen Umwandlungsvermögen von durch Wärmeleitung in die Kunststoffschicht (2) übertragene Wärmeenergie in Strahlungsenergie, vorzugsweise CaCO₃ unterschiedlicher Modifikation enthält.

8. Flexible bahnenförmiges und mechanisch belastbares Flächengebilde nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ schleißschicht (1) aus Polyolefinen, und/oder ihren Copolymeren, Acryl­ polymere oder ihren Copolymeren, Weich-PVC, Polyurethane oder Ge­ mischen diesen Polymergattungen besteht, die als Füllstoff vorzugsweise Calciumcarbonat-Variationen enthalten.

9. Flexible bahnenförmiges und mechanisch belastbares Flächengebilde nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ schleißschicht (1) eine Musterung oder eine Reliefprägung und eine Be­ schichtungsmasse von 50 bis 2500 g/m² aufweist.

10. Flexible bahnenförmiges und mechanisch belastbares Flächengebilde nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengebilde an seinen gegenüberliegenden Seiten (5; 6) mit Stromver­ sorgungselementen (7; 8) versehen ist.

11. Flexible bahnenförmiges und mechanisch belastbares Flächengebilde nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengebilde entweder in der Verschleißschicht (1) in der Oberfläche (10) mit sich längs der Seiten (5; 6) erstreckenden Ausnehmungen (9) oder die Trägerschicht (4) in der unteren Fläche (11) mit sich längs der Seiten (5; 6) erstreckenden Ausnehmung (9) zur Aufnahme der Stromversorgungs­ elemente versehen ist.