DE4447408A1

DE4447408A1 - Flexible, load-bearing, wear-resistant laminated sheet prodn.

Info

Publication number: DE4447408A1
Application number: DE4447408A
Authority: DE
Inventors: Manfred Kopf; Dietmar Helbig
Original assignee: Debolon Dessauer Bodenbelaege GmbH and Co KG
Current assignee: Debolon Dessauer Bodenbelaege GmbH and Co KG
Priority date: 1994-12-24
Filing date: 1994-12-24
Publication date: 1996-06-27

Abstract

The flexible, load bearing composite sheet, with an integral heater, and a wear-resistant plastic surface, has a newly-developed structure. It is a laminar bond, including a layer of load bearing fibres. The heater is a layer of non-load bearing, predominantly electrically conductive, non-metallic fibre, e.g. carbon fibre, embedded in layers of a plastisol(PVC paste), or a high solids system (PUR system), or a polymer melt applied in the molten state. Sufficient pressure is applied to bond the layers, causing some of the applied PVC. Also claimed is the sheet with conductive fibres, in the form of non-woven fleece, or alternatively in an ordered state e.g. woven or knitted fabric, with ohmic resistance.

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. The invention relates to a flexible, web-shaped and mechanically resilient Flat structures with an integrated, electrical energy in thermal energy converting low-voltage surface heating, mainly with one wear-resistant and optionally patterned surface, its surfaces temperature only slightly, d. H. is about 20 K above the ambient temperature and the heating and warming of rooms, containers, pipes and the like like also for the direct heating of people in buildings and Animals is provided.

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.The known heating systems converting electrical energy into thermal energy are designed as electrical resistance heaters, whose in metallic conductors generated thermal energy mainly surfaces of radiators or air or liquid heated as a heat transfer medium. When converting electronic energy into Thermal energy heats up the material of the resistance heater, on a in Comparison to the desired room temperature high temperature and this causes, unless the heat generated is otherwise given to heat transfer is a radiation emitted by the resistance heater by a heated to a few 100 K above the ambient temperature, acting as a radiator Resistance heating. Experience has shown that these heating systems are used for Er warming of the environment mainly by forced or free convection. The heat radiation, moreover, from a radiator with a high temperature experience, is experienced as unpleasant and is suppressed or not used for room heating. The efficiency of electrical Resistance heating systems are therefore unsatisfactory.

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. When using non-electric heating systems are by lowering the Temperatures of the heat transfer medium, d. H. through the introduction of Low-temperature heating systems with a corresponding increase in heating surfaces considerable reductions in the energy requirements of the heaters have been achieved. As effective heating systems have been developed for low temperature air heaters. Heating systems with convection based heat transfer or those that based on the circulation of heated air, but have the disadvantage considerable dust pollution for the rooms heated with it. Increased Dust concentration in connection with low air humidity, as with relative high air temperatures in rooms heated in this way lead to physiologically uncomfortable and negative conditions Effects on the human respiratory tract.

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.Disadvantages of this kind are largely avoided by radiant heating, provided the heat is supplied to the rooms to be heated or to warming body is done mainly by heat radiation and only to a small part by convection and / or by heat conduction, i.e. H. through the Heating bodies in space via radiation-free heat transfer and Heat conduction.

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.There are a number of proposed solutions for this. Use this as electrical resistance heating predominantly strip or wire-shaped resistance floor heating elements. To convert the heat initially generated into Radiant energy z. T. flat radiating bodies, for example films or layers of carbon (soot, graphite), electrically conductive ores, ceramics u. a. used. Achieving high conversion efficiency electrical energy in infrared radiation energy stands for the too high electrical energy supply per area (greater than 300 W / m²) and the absence of Conditions for a loss-free delivery of the energy in Form of radiant energy. Other solutions go out too To avoid excessive temperatures and therefore ignition flammable materials in the area of heating, from an insufficient energy supply, for example at 80 W / m², which is an increase in the required Radiant heating surfaces required and very good thermal insulation Building.

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.According to DE-PS 39 22 465 is a heater embedded in a floor covering device known from an electrical resistance heater exists and is embedded in a radiation body layer. This becomes one Film formed, which consists of a mixture that is granular and powdery Coal, granular and powdered electrically conductive ores, granular and powder shaped, semiconducting ceramic materials, resins, metal oxides, zinc earth and the like contains. The thermal energy generated by the electrical resistance heating is after this solution in the radiation body layer with the aforementioned Zu composition converted into long-wave infrared radiation. The after this Teaching for a radiant heater trained heater can only in plate-shaped radiant heaters, d. H. in rigid fabrics with one considerable plate thickness can be used. In addition, the manufacture is very costly and use is limited to new cases, being a large one on-site installation work has an adverse effect.

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.Due to the published patent application DE-OS 26 19 466 an areal, Prefabricated space heating element powered by electrical energy is known has become essentially the same at all points of its area Amount of electrical energy is converted into heat, this one Has surface heating conductor. This surface heating conductor has after Request for protection of this published patent application is a film form. The Power is supplied to the surface heating conductor on the opposite one Sides of the same, each along an extended line across ribbons Metal, preferably copper braid tapes, which by sewing or tacking on Edge of the surface heating conductor for making electrical contact with the Resistance layer of the surface heating conductor are attached. The surface heating element has a carrier fabric made of an insulating material, for. B. glass fibers on that impregnated with a dispersion of electrical resistance material and for electrical insulation on both sides with a non-conductive, mechanically strong film is surrounded airtight and watertight. According to this teaching, the base fabric forms that Strength structure for an electrically conductive film. The leading, from electrical Resistance material existing film is created by impregnation of the support fabric. This impregnation by means of a on the fibers of the support Fabric applied dispersion are fibers with either an electrical Layer encased or between the fibers of the support fabric is an electrical one conductive resistance substance embedded like a film, the fibers of the Support fabric itself maintain the character of a non-conductive support fabric.

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.This solution has the disadvantage that the in this disclosure task-related information in the request for protection as a condition for the expected advantages that essentially at all points of the surface heater the same amount of electrical energy is converted into heat, does not occur. The The reason for this defect lies in the solution disclosed itself. That with one conductive dispersion impregnated electrically non-conductive support fabrics, d. H. of the the resulting electrically conductive film has no constant Resistance over the surface distribution. The failure of the solution goes to one Dispersion sensitivity to moisture, a different amount of application of conductive material on the support fabric and too little elasticity Coating back. It is also used for electrical insulation of the heating conductor this on both sides with a non-conductive, mechanically strong film air and surrounded waterproof. Herein lies u. a. the poor elasticity justifies.

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.Furthermore, an electrical surface heating element is offered on the market consists of webs and below a floor wear layer, e.g. B. be standing made of textile flooring. These sheet-like Heating elements have the same structure as that according to the aforementioned solution from the published patent application. The shortcomings that surface this adhering heating element are the same. This is particularly evident in this Surface heating element that this is inelastic and the film-like layers, d. H. the impregnated glass fiber fabric embedded in two cover layers does not Form composite, have different thermal expansion and thereby cannot have a defined surface heating output.

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.It is all two previously described surface heating conductors in addition to those described Defects inherent that laying is very expensive and the areas heating elements are very susceptible to faults because they cannot be loaded at certain points.

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.To remedy this deficiency of the surface heating elements proposed is one Solution has become known in which the coated carrier fabric that the represents actual heat conductor, replaced by an electrically conductive plastic has been. Hostaflon, which emerged from spatial research as a is known to be heat-resistant. In addition to the advantages of this material points a surface heating element made of this plastic has the disadvantage that it has a has a certain strength and the size has a limited area of about 1 m². Laying it as underfloor heating is therefore costly complex and very limited.

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.Furthermore, it has become known from the literature that because of the electrical and Thermal properties of carbon fiber materials, this as a heating layer reinforced plastic components attached. The principle of Resistance heating applied. The exploitation of the above Properties led just a demonstration model made from a rigid plastic plate Glass fiber reinforced polyester resin existed, which was designed as a heating plate. For this purpose, a carbon fiber fleece was placed between two plastic layers seen with the carbon fiber layer on both ends with two brass electrodes was electrically connected. Try with such a hot plate gave a warming of the same to a temperature of approx. 150 ° C. By this application of carbon fiber nonwovens as an ohmic resistor for Heating purposes did not go beyond a suggestion for other uses, because, for example, the use of carbon fibers in flexible plastic sheets because of the transfer of electrical energy to the fibers of the carbon fiber fleece over brass electrodes has failed and with larger fabrics has led to excessive heating of the contact electrodes.

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. That in this reference ("Plastverarbeiter" magazine, 1988, p. 18 ff) Designated demonstration model of a heating plate takes into account the construction Properties of the carbon fiber fleece, namely that the carbon fiber fleece is not mechanically resilient. Unless these fibers are on rigid panels are embedded in a solid dielectric or in such and thereby the Carbon fibers are fixed in their arrangement to each other within the fleece, The carbon fiber fleece loses the positive properties of an ohmic Resistance. Experiments have shown that especially in the case of changeable mechanical stress on the individual carbon fibers due to friction individual fibers disintegrate with each other within the nonwoven and that Nonwoven has changed into a powder form. This sensitivity of the Carbon fiber fleece against mechanical stresses closes the Using the same as an ohmic resistance in mechanically high loaded flexible fabrics initially.

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.The purpose of the invention is for large-area, flexible webs composite fabrics with an integrated surface heating on the one hand the overall efficiency in the conversion of electrical energy in heat radiation energy and thus increase the operating costs for the Lower operators and on the other hand the cost of an installation of large flat, flexible fabrics with integrated radiant heating lower, as well as the use of such with an integrated radiant heating provided fabrics on many areas of application, e.g. B. as a foot floor covering, wall heating, container heating, etc. to expand.

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.The invention is based, for heating rooms and in the task existing bodies by converting by means of panel radiators transferred and or generated in panel radiators thermal energy in Strah a large-area radiant heating, which acts as a flexible floor covering is trained to develop in which the heat energy supplied or in the radiant heating energy converted into heat with a high we Degree of conversion is converted into infrared radiation energy and at the same time only weak heating of the floor covering designed as a radiator itself does not occur more than 20 K above the ambient temperature.

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.This object has been achieved in that a method for producing a flexible, sheet-like and mechanically resilient fabric with a integrated surface heating using a plastic with a ver wear-resistant surface was developed with the invention on a Layered composite consisting of at least one mechanically resilient Fiber web and a mechanically not resilient, mainly made of electrical conductive, non-metallic fibers existing fiber web, in several layers either a plastisol (PVC paste), a high-solid system (PUR system) or in thermoplastic state applied a polymer melt and with a Plastic component pre-impregnated layer composite using a Joining force with the application of plastic to a heterogeneous fabric is combined, with part of the applied PVC paste, the PUR system or the polymer melt penetrates into the carbon fiber fleece. After another Design of this method is the electrically conductive, made of non-metallic Fibers existing fiber web before classification in a layer composite by means of a filled or unfilled compact or foamed, from before preferably existing polymer composition for fixing the position of the Fibers in their crossing or contact points while maintaining the electrical contact between the fibers and the flexibility of the fiber surface or partially impregnated. This after this procedure manufactured flexible sheet-like and mechanically resilient fabrics with an integrated surface heating, in particular consisting of a plastic with a wear-resistant surface, has a heterogeneous structure and consists of several, at least one homogeneous wear layer and one Layer composite consisting of at least one serving as a carrier layer dielectric fiber layer and made of a non-metallic, predominantly made of electrically conductive fibers with a disordered arrangement of the fibers visibly their longitudinal and transverse orientation in the form of a nonwoven or in an ordered state in the form of a fabric, knitted fabric or Knitted composite fiber forming an ohmic resistance web consists, the fibrous web made of carbon fibers or a mixture consists of these and electrically non-conductive fibers and forms a non-woven fabric. Furthermore, according to the invention, the nonwoven fabric consisting of carbon fibers has the fiber web has a defined fleece thickness and a microporous structure Fleece-thick extending cavities. The homogeneous wear layer is included added inorganic fillers that have a high convertibility of heat energy transferred into the plastic layer by heat conduction into the plastic layer power. CaCO₃ is preferably used as a filler with an under different modification used. The homogeneous plastic layer, which as Intermediate layer between wear layer and heating element in the herterogenic Layer structure, also contains inorganic fillers with a high Conversion capacity from through heat conduction into the plastic layer carried thermal energy in radiation energy, preferably CaCO₃ in under different modifications.

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.The wear layer, the filler preferably calcium carbonate variations contains, consists of a polyolefin, or of its copolymers, of one Acrylic polymer or its copolymers, soft PVC, polyurethanes or Mixtures of these types of polymer. The wear layer has a pattern on or is provided with a relief embossing. The coating mass of the Wear layer extends from 50 to 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.The fabric is on its opposite sides with a power supply provided elements. To arrange them on the fabric either the wear layer in the surface along with it along the sides stretching recesses or the carrier layer in the lower surface with it along the sides extending recesses for receiving the Stromver care elements provided in their dimensions to those of Stromver care elements correspond.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. ln der nachfolgenden Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment will. The following drawing shows:

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. 1 a according to the invention constructed mechanically resilient, flexible web-shaped sheetlike structure which is designed as a floor covering and provided with an integrated flexible heat radiating surface heating, is converted into the electric energy into heat energy, in section,

Fig. 2 einen erfindungsgemäß aufgebauten und aus flexilben bahnenförmigen Flächengebilden bestehenden Fußbodenbelag mit einer elektrischen Kontaktanordnung in einer Schnittdarstellung, Fig. 2 is a constructed according to the invention and consisting of flexilben web-like fabrics flooring with an electrical contact arrangement in a sectional view,

Fig. 3 eine erfindungsgemäß vorteilhaft gestaltete, in den Fußbodenbelag integrierte Kontaktanordnung nach Fig. 2. Fig. 3 is a according to the invention advantageously designed, integrated in the floor covering contact arrangement according to 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.A mechanically resilient, flexible sheet-like fabric constructed in accordance with the invention, which is designed in particular as a single-color or multi-color patterned or unpatterned floor covering, has a heterogeneous multilayer structure with an integrated flexible, heat-radiating low-voltage surface heating system, in which electrical energy is converted into thermal energy. This multi-layer structure of the flexible sheet-like structure consists predominantly of a flexible plastic sheet designed as a transparent wear layer 1 on a plastic layer 2 predominantly filled with CaCO₃, for example made of PVC, which is also a support layer for a colored and patterned design, and of a sheet-like, flexible, heat radiating heating element 3 ; 4th This, in turn, consists of a mechanically resilient sheet-like composite of layers between an electrically conductive, non-metallic fiber web 3 that is not mechanically resilient or within defined limits, and of at least one mechanically resilient, dielectric textile backing layer 4 , which mainly consists of a textile fabric or nonwoven web. The layered composite produced in a separate operation by so-called needling of the electrically conductive fiber web 3 with the textile carrier layer 4 according to the principle of the manufacture of needle felt is mechanically resilient. To increase the resilience, according to the invention, the fibers of the fiber web 3 have been partially or completely pre-impregnated with a plastic prior to further processing to fix the position of the carbon fibers in their crossing or contact points and with a subsequent partial impregnation or coating of the fiber web 3 and the carrier layer 4 existing and created by needling layer composite with a filled or filler-free compact or foamed polymer, the resilience of the fabric formed according to the invention has been further increased. The pre-impregnation or the one- or both-sided coating of the carbon, electrically conductive, fibers of the electrically conductive fiber web 3 has the effect that the fibers in the nonwoven fabric are no longer freely displaceable by one another but also not electrically displaceable by incorporating a plastisol have been isolated. In this way, a so-called "internal friction" of the fibers as a result of a mechanical loading and thus a dissolution of the fiber structure of the carbon fibers is only purposefully restricted. After further processing in and into a flexible, sheet-like sheet-like structure designed in accordance with the invention, this layer composite itself assumes a supporting function in combination with other materials of this heterogeneous multilayer structure. The within this fabric between the wear layer 1 and the layer composite 3 ; 4 provided intermediate layer 4 can perform several functions depending on the plastic used for the wear layer 1 . For example, this plastic layer 2 , which can be used as an intermediate layer, can serve as a color and pattern support as a separate layer in the fabric formed according to the invention or with the layer composite 3 ; 4 be a mechanically integrated component of the heterogeneous multilayer structure. In addition, the CaCO₃ as a filler is actively involved in the conversion of thermal energy into thermal radiation due to the material properties.

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.The electrically conductive fiber web 3 is on opposite sides 5 ; 6 with low-voltage power supply elements 7 ; 8 provided, which are connected to a power supply device, not shown, for applying a voltage to the electrically conductive fiber web. Each of the low voltage power supply elements 7 ; 8 consists of a designed as a supply line dielectric contact carrier with a defined number of therein arranged and fastened in this needle-shaped contact pins with a defined length, which ensures penetration into the electrically conductive fiber web 2 . According to a particularly advantageous embodiment, the fabric formed according to the invention has recesses 9 in the area of contact either in the wear layer 1 on the surface 10 of the fabric according to the invention or on the lower surface 11 in the fiber layer 3 . These recesses 9 extend over the entire length of the fabric and are for receiving the low-voltage supply elements 7 ; 8 provided.

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.The advantages of the inventive solution are that, on the one hand, a flexible fabric with an integrated heating element has been developed, in which a high degree of conversion of electrical energy fed into heat radiation when the surface of the fiber web is heated by using a fiber fleece predominantly made of carbon fibers as a radiant fiber web 3 and thus that of the flexible fabric does not exist above a permissible temperature limit of 28 ° C, because this nonwoven fabric comes very close to that of an ideal black body. On the other hand, it is achieved by the inventive formation of the fabric that the fiber web used can be subjected to mechanical loads, whereby the carbon fiber fleece in the present embodiment can be used as a heating element in heat-radiating flexible fabrics and thus the production of such is only possible .

Claims

1. A method for producing a flexible, sheet-like and mechanically resilient sheet with an integrated surface heating using a plastic with a wear-resistant surface, characterized in that be on a layer composite be made up of at least one mechanically resilient fiber web and a mechanically non-resilient, mainly from electrical Conductive, non-metallic fibers existing fiber web in several layers either a plastisol (PVC paste), a high-solid system (PUR system) or in the thermoplastic state a polymer melt applied and the layer composite pre-impregnated with a plastic component using a joining force the application of plastic is combined to form a heterogeneous fabric, whereby part of the applied PVC paste, the PUR system or the polymer melt penetrates into the carbon fiber fleece.

2. The method according to claim 1, characterized in that the electrically conductive, consisting of non-metallic fibers fiber web ( 3 ) prior to classification in a layer composite by means of a filled or unfilled compact or foamed, preferably made of poly mers existing plastic composition for fixing the position the fibers in their crossing or contact points while maintaining the electrical contact between the fibers and the flexibility of the fiber web ( 3 ) is surface or partially impregnated.

3. Flexible sheet-like and mechanically resilient sheet with an integrated surface heating, in particular consisting of a plastic with a wear-resistant surface, characterized in that the sheet has a heterogeneous structure and consists of several, at least one homogeneous wear-resistant plastic layer ( 1 ) and a layer composite ( 3 ; 4 ) from at least one dielectric fiber layer ( 4 ) serving as a carrier layer and from one of non-metallic, predominantly made of electrically conductive fibers with a disordered arrangement of the fibers with respect to their longitudinal and transverse orientation in the form of a nonwoven fabric or in an orderly state in the form of a woven fabric, a knitted fabric or a knitted fabric which forms an ohmic resistance fiber web ( 3 ).

4. Flexible sheet-like and mechanically resilient sheetlike structure according to claim 3, characterized in that the fibrous web ( 3 ) consists of carbon fibers or a mixture of these and electrically non-conductive fibers, these fibers lying in unordered directions with respect to their longitudinal and transverse orientation and a Form fiber fleece.

5. Flexible sheet-like and mechanically resilient sheetlike structure according to claim 3 and 4, characterized in that the fiber fleece of the fibrous web ( 3 ) consisting of carbon fibers has a defined fleece thickness and a microporous structure with cavities stretching into the fleece thickness.

6. Flexible sheet-like and mechanically resilient sheetlike structure according to claim 3 to 5, characterized in that the homogeneous wear layer ( 1 ) contains inorganic fillers with a high convertibility of thermal energy transferred into the plastic layer by radiation into radiation energy, preferably CaCO₃ different modification.

7. Flexible sheet-like and mechanically resilient sheetlike structure according to claim 3 to S, characterized in that the homogeneous plastic layer ( 2 ) contains inorganic fillers with a high convertibility of thermal energy transferred into the plastic layer ( 2 ) in radiation energy, preferably CaCO₃ different modification.

8. Flexible sheet-like and mechanically resilient fabric according to claim 2 and 6, characterized in that the United wear layer ( 1 ) made of polyolefins, and / or their copolymers, acrylic polymers or their copolymers, soft PVC, polyurethanes or mixtures of these polymer types which preferably contain calcium carbonate variations as filler.

9. Flexible sheet-like and mechanically resilient fabric according to claim 1 and 4, characterized in that the United wear layer ( 1 ) has a pattern or a relief embossing and a coating mass of 50 to 2500 g / m².

10. Flexible sheet-like and mechanically resilient sheet according to claim 1 and 5, characterized in that the sheet on its opposite sides ( 5 ; 6 ) with Stromver supply elements ( 7 ; 8 ) is provided.

11. Flexible sheet-like and mechanically resilient flat structure according to claim 1 and 6, characterized in that the flat structure either in the wear layer ( 1 ) in the surface ( 10 ) with along the sides ( 5 ; 6 ) extending recesses ( 9 ) or Carrier layer ( 4 ) in the lower surface ( 11 ) with along the sides ( 5 ; 6 ) extending recess ( 9 ) is provided for receiving the power supply elements.