WO1991004447A1 - Boden mit einer elektrischen widerstandsheizung - Google Patents

Boden mit einer elektrischen widerstandsheizung Download PDF

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WO1991004447A1
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Manfred Lehmann
Klaus Steppler
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Norina Bautechnik Gmbh
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    • F24D13/00—Electric heating systems
    • F24D13/02—Electric heating systems solely using resistance heating, e.g. underfloor heating
    • F24D13/022—Electric heating systems solely using resistance heating, e.g. underfloor heating resistances incorporated in construction elements
    • F24D13/024—Electric heating systems solely using resistance heating, e.g. underfloor heating resistances incorporated in construction elements in walls, floors, ceilings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the invention relates to a floor with an electrical resistance heater, wherein a coating of electrically conductive particles and a binder is provided on a sub-floor, and an upper layer is firmly adhered to the coating.
  • Such a floor is known, for example, from AT-PS 252 298.
  • the coating provided between the sub-floor and the top layer is e.g. a
  • the electrically conductive particles of the coating can also be metal particles in addition to conductive ore particles .
  • the electrically conductive particles are embedded in concrete as a binding agent for the coating. From DE-Z "Detail" 1966, Issue 6, page 1362, an electrical resistance heater is known, which is provided for painting on a wall.
  • the coating slip intended for this purpose consists of graphite particles which are embedded in a synthetic resin mixture. In this
  • Graphite particles were combined with a synthetic resin mixture, whereby these electrically conductive coatings, known per se from electronic screen printing technology, were either simply painted onto a bare wall without a protective cover layer or were arranged between two plastic films to protect the electrically conductive coating.
  • the upper layer requires the proportions of the electrically conductive particles and the concrete to be set very precisely, so that they are known per se for processing A suitable specialist must be selected from the coating of electrically conductive particles and concrete.
  • the invention has for its object to provide a floor of the type mentioned, which does not have the above-mentioned shortcomings, in which the upper layer can be made relatively thin without causing cracks or cracks in the upper layer, and the a good, ie has fast dynamic heating behavior.
  • Screen printing technology known material from a filled or mixed with the electrically conductive particles, the top layer with the underbody firmly bonding synthetic resin material as a binder, that the bottom and top layer consist of inorganic mineral material, and that the coating has a thickness between 0.1 and 2 mm and the top layer has a thickness between 2 and 15 mm.
  • a one-component, carbon-filled screen printing paste from Emerson and Cuming which is sold under the trade name AMICON C-230, can be used in the floor according to the invention.
  • the coating can also consist of a suitable other known electrically conductive screen printing material. It was surprisingly found that such a coating connects the top layer to the underbody in a very adhesive manner, so that it is possible to dimension the top layer comparatively thin. This has the further significant advantage that the floor heating has a fast dynamic heating behavior, which means that such a floor can be heated very quickly and appropriately.
  • the proportion of the electrically conductive particles in the coating can be 30 to 50% by weight, preferably 40 to 45% by weight.
  • the electrically conductive particles are preferably graphite particles and / or metal particles.
  • the metal particles are e.g. around nickel particles. Of course, particles of other metals or metal alloys can also be used
  • the electrically conductive particles preferably have an average size between 10 ⁇ m and 50 ⁇ m. This means that the electrically conductive particles can also have fractions that can be smaller than 10 ⁇ m or larger than 5 ⁇ m.
  • the synthetic resin material of the coating can be a thermosetting resin, preferably an epoxy resin dissolved in a solvent is used as the thermosetting resin.
  • the solvent is preferably a volatile solvent, so that after the volatilization of the solvent, which can already take place at normal ambient temperature, the coating hardens.
  • the top layer preferably consists of an anhydrite material.
  • an anhydrite material is described, for example, in the company prospectus by the applicant, "Cast Screed", 11.88, as a leveling screed.
  • the top layer can of course also be a leveling compound;
  • the sub-floor is preferably a concrete floor.
  • Resistance heating of the floor according to the invention is of the order of 100 to 300 W / m 2 .
  • a section of a floor 10 is shown in a section, the one on a sub-floor 12 Has coating 14 of electrically conductive particles and a binder.
  • An upper layer 16 is provided on the coating 14 and is firmly adhered to the underbody 12 by the coating 14.
  • the subfloor 12 can be made of concrete, screed or another mineral material.
  • the coating 14 made of electrically conductive particles and binder is present in the initial state in such a consistency that it is spread onto the sub-floor 12, brushed on, rolled on, sprayed on or the like. can be.
  • the coating 14 has such a composition that it dries in air.
  • the top layer 16 is applied to it.
  • the upper layer 16 is, for example, a leveling, leveling or leveling compound, a tile adhesive or the like.
  • the upper layer 16 simultaneously forms a protective layer against excessive tensions.
  • the coating 14 has such a composition that it has an electrical power consumption in the order of magnitude between 100 and 300 W / m 2 .
  • an electrical power consumption in the order of magnitude between 100 and 300 W / m 2 .
  • Coatings 14 with a power consumption of between 100 and 300 W / m 2 are very different from known conductive adhesives, such as those used in electrostatically charging floors dissipate electrostatic charges from the top of the floor. Such layers or conductive adhesives intended for dissipating electrostatic charges are not suitable for heating purposes.

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Abstract

Es wird ein Boden (10) mit einer elektrischen Widerstandsheizung beschrieben, wobei auf einem Unterboden (12) haftfest eine Beschichtung (14) aus elektrisch leitenden Partikeln und einem Bindemittel, und auf der Beschichtung (14) fest haftend eine Oberschicht (16) vorgesehen ist. Die Beschichtung (14) ist ein an sich aus der elektronischen Siebdrucktechnik bekanntes Material aus einem mit den elektrisch leitenden Partikeln gefüllten bzw. gemischten Kunstharzmaterial als Bindemittel. Unterboden (12) und Oberschicht (16) bestehen aus mineralischem Material. Die Beschichtung (14) weist eine Dicke zwischen 0,1 und 2 mm und die Oberschicht weist eine Dicke zwischen 2 und 15 mm auf.

Description

Boden mit einer elektrischen iderstandsheizunσ
Die Erfindung betrifft einen Boden mit einer elektrischen Widerstandsheizung, wobei auf einem Unterboden haftfest eine Beschichtung aus elektrisch leitenden Partikeln und einem Bindemittel, und auf der Beschichtung fest haftend eine Oberschicht vorgesehen ist.
Ein derartiger Boden ist bspw. aus der AT-PS 252 298 bekannt. Dort ist die zwischen dem Unterboden und der Oberschicht vorgesehene Beschichtung z.B. eine
Betonschicht, in die elektrisch leitende Erze eingelagert sind. Ein solcher Boden ist auch in der DE-OS 14 59 748 beschrieben, die auf denselben Erfinder zurückgeht wie die oben erwähnte AT-PS 252 298. Gemäss DE-OS 14 59 748 können die elektrisch leitenden Partikel der Beschichtung ausser leitenden Erzpartikeln auch Metallpartikel sein. Die elektrisch leitenden Partikel werden jedoch in jedem Fall in Beton als Bindemittel der Beschichtung eingelagert. Aus der DE-Z "Detail" 1966, Heft 6, Seite 1362, ist eine elektrische WiderStandsheizung bekannt, die zum Aufstreichen auf eine Wand vorgesehen ist. Die hierfür vorgesehene Streichmasse besteht aus Graphitpartikeln, die in ein Kunstharzgemisch eingelagert sind. In diesem
Zeitschriftenartikel ist ausgeführt, dass beabsichtigt ist, den aus den Graphitpartikeln und dem Kunstharzgemisch bestehenden Lack zwischen zwei isolierenden Kunststofflagen zu verarbeiten. Ein solches Flächenheizelement aus zwischen zwei Kunststofflagen vorgesehenem Lack aus
Graphitpartikeln, die in ein Kunstharzgemisch eingelagert sind, ist in der DE-Z "b+a", 26 (1975), Heft 1/2, Seiten 32 - 35 beschrieben.
Aus dem oben zitierten Stand der Technik ergibt sich also, dass einerseits die Entwicklung von elektrischen Widerstandsheizungen im Bauwesen in eine Richtung verliefen, in welcher elektrisch leitende Erze und/oder Metallpartikel mit Beton als Bindemittel kombiniert wurden (AT-PS 252 298 bzw. DE-OS 14 59 748), oder dass
Graphitpartikel mit einem Kunstharzgemisch kombiniert wurden, wobei diese an sich aus der elektronischen Siebdrucktechnik bekannten elektrisch leitenden Beschichtungen entweder ohne schützende Deckschicht einfach auf eine blanke Wand gestrichen wurden oder zwischen zwei Kunststoffolien zum Schutz der elektrisch leitenden Beschichtung angeordnet worden sind.
Bei der Anwendung von Beton als Bindemittel für die elektrisch leitende Beschichtung zwischen Unterboden und
Oberschicht ist es erforderlich, die Anteile der elektrisch leitenden Partikel und des Betons sehr genau einzustellen, so dass zur Verarbeitung dieser an sich bekannten Beschichtung aus elektrisch leitenden Partikeln und Beton ein geeignetes Fachpersonal ausgewählt werden muss.
Die Verwendung von zwischen zwei Kunststoffolien eingelagerten Beschichtungen aus Kohlenstoffpartikeln und Kunstharzgemisch weist den Mangel auf, dass durch diese unter der Bezeichnung "Hostatherm" bekannten Flächenheizleiter, wie sie in der oben erwähnten DE-Z "b+a" beschrieben sind, zwischen der Oberschicht und dem Unterboden keine mechanische Verbindung gegeben ist, so dass es erforderlich ist, die Oberschicht mit einer ausreichenden Dicke zu dimensionieren, um Bauschäden zu vermeiden. Eine derartige relativ dicke Oberschicht beeinträchtigt jedoch andererseits wiederum das dynamische Verhalten der Bodenheizung in nachteiliger Weise.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Boden der eingangs genannten Art zu schaffen, der die oben erwähnten Mängel nicht aufweist, bei dem die Oberschicht relativ dünn ausgebildet sein kann, ohne dass es hierdurch zu Rissen bzw. Sprüngen in der Oberschicht kommt, und der ein gutes, d.h. schnelles dynamisches Heizungsverhalten besitzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Beschichtung ein an sich aus der elektronischen
Siebdrucktechnik bekanntes Material aus einem mit den elektrisch leitenden Partikeln gefüllten bzw. gemischten, die Oberschicht mit dem Unterboden festhaftend verbindenden Kunstharzmaterial als Bindemittel ist, dass Unterboden und Oberschicht aus anorganischem mineralischem Material bestehen, und dass die Beschichtung eine Dicke zwischen 0,1 und 2 mm und die Oberschicht eine Dicke zwischen 2 und 15 mm aufweist. Dadurch, dass für die Beschichtung ein an sich in der elektronischen Siebdrucktechnik zur Anwendung gelangendes Material verwendet wird, ergibt sich der Vorteil, dass es nicht erforderlich ist, ein besonders geeignetes Fachpersonal einzusetzen, um passende Mischungsverhältnisse zwischen den elektrisch leitenden Partikeln und dem Bindemittel aus Kunstharzmaterial herzustellen; vielmehr kommen im Fachhandel zu erwerbende Beschichtungen ohne weitere spezielle Behandlung zum Einsatz. Beispielsweise kann beim erfindungsgemässen Boden eine einkomponentige, kohlenstoffgefüllte Siebdruckpaste der Fa. Emerson and Cuming zur Anwendung gelangen, welche unter dem Handelsnamen AMICON C-230 vertrieben wird. Selbstverständlich kann die Beschichtung auch aus einem geeigneten anderen an sich bekannten elektrisch leitenden Siebdruckmaterial bestehen. Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass durch eine solche Beschichtung die Oberschicht mit dem Unterboden sehr haftfest verbunden wird, so dass es möglich ist, die Oberschicht vergleichsweise dünn zu dimensionieren. Dadurch wird der weitere erhebliche Vorteil erzielt, dass die Bodenheizung ein schnelles dynamisches Heizungsverhalten besitzt, was bedeutet, dass ein solcher Boden sehr schnell geeignet erwärmt werden kann.
Der Anteil der elektrisch leitenden Partikel kann in der Beschichtung 30 bis 50 Gew.-%,vorzugsweise 40 bis 45 Gew.-% betragen. Bei den elektrisch leitenden Partikeln handelt es sich vorzugsweise um Graphitpartikel und/oder Metallpartikel. Bei den Metallpartikeln handelt es sich z.B. um Nickelpartikel. Selbstverständlich können auch Partikel anderer Metalle oder Metallegierungen zur
Anwendung gelangen. Desgleichen ist es möglich, Partikel aus Metalloxiden anzuwenden. Die elektrisch leitenden Partikel weisen vorzugsweise eine mittlere Grosse zwischen 10 μm und 50 μm auf. Das bedeutet dass die elektrisch leitenden Partikel auch Anteile aufweisen können, die kleiner als 10 μm oder grösser als 5 μm sein können.
Das Kunstharzmaterial der Beschichtung kann ein duroplastisches Harz sein, vorzugsweise kommt als duroplastisches Harz ein in einem Lösungsmittel gelöstes Epoxidharz zur Anwendung. Bei dem Lösungsmittel handelt es sich vorzugsweise um ein flüchtiges Lösungsmittel, so dass sich nach der Verflüchtigung des Lösungsmittels, die bereits bei normaler Umgebungstemperatur erfolgen kann, eine Aushärtung der Beschichtung ergibt.
Die Oberschicht besteht vorzugsweise aus einem Anhydritmaterial. Ein solches Anhydritmaterial ist beispielsweise im Firmenprospekt der Anmelderin "Gegossene Estriche", 11.88 als Nivellier-Estrich beschrieben. Die Oberschicht kann selbstverständlich auch eine Spachtelmass sein;-
Der Unterboden ist vorzugsweise ein Betonboden.
Die spezifische Leistungsaufnahme der elektrischen
Widerstandsheizung des erfindungsgemässen Bodens beträgt grössenordnungsmässig 100 bis 300 W/m2.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung geschnitten gezeichneten Bodenabschnittes.
In der Figur ist ein Abschnitt eines Bodens 10 in einem Schnitt dargestellt, der auf einem Unterboden 12 eine Beschichtung 14 aus elektrisch leitenden Partikeln und einem Bindemittel aufweist. Auf der Beschichtung 14 ist eine Oberschicht 16 vorgesehen, die durch die Beschichtung 14 mit dem Unterboden 12 fest haftend verbunden ist.
Der Unterboden 12 kann aus Beton, aus Estrich oder aus einem anderen mineralischen Material bestehen.
Die Beschichtung 14 aus elektrisch leitenden Partikeln und Bindemittel liegt im Ausgangszustand in einer solchen Konsistenz vor, dass sie auf den Unterboden 12 aufgestrichen, aufgepinselt, aufgewalzt, aufgesprüht o.dgl. werden kann. Die Beschichtung 14 weist eine solche Zusammensetzung auf, dass sie an Luft trocknet. Nach der Trocknung der Beschichtung 14 wird auf sie die Oberschicht 16 aufgebracht. Bei der Oberschicht 16 handelt es sich beispielsweise um eine Nivellier-, Spachtel- oder Ausgleichsmasse, um einen Fliesenkleber o.dgl. Die Oberschicht 16 bildet gleichzeitig eine Schutzschicht gegen zu hohe TrittSpannungen.
Die Beschichtung 14 weist eine derartige Zusammensetzung auf, dass in ihr eine elektrische Leistungsaufnahme in der Grössenordnung zwischen 100 und 300 W/m2 gegeben ist. In Abhängigkeit von der Dicke der Oberschicht 16 und den zur Anwendung gelcuigenden Materialien für den Boden 10 bzw. in Abhängigkeit von eventuell vorgesehenen Isolier- und/oder Reflexionslagen ist es mit einem solchen Boden 10 möglich, Temperaturen bis ca. 28°C in der Oberschicht 16 zu erzielen. Beschichtungen 14 mit einer Leistungsaufnahme zwischen grössenordnungsmässig 100 und 300 W/m2 unterscheiden sich ganz wesentlich von bekannten Leitklebern, wie sie z.B. bei sich elektrostatisch aufladenden Böden zur Anwendung gelangen, um elektrostatische Ladungen von der Oberseite des Bodens abzuleiten. Derartige zur Ableitung elektrostatischer Ladungen vorgesehene Schichten bzw. Leitkleber sind für Heizungszwecke nicht geeignet.

Claims

θA n s p r ü c h e
1. Boden mit einer elektrischen Widerstandsheizung, wobei auf einem Unterboden (12) haftfest eine Beschichtung (14) aus elektrisch leitenden Partikeln und einem Bindemittel, und auf der Beschichtung (14) fest haftend eine Oberschicht (16) vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Beschichtung (14) ein an sich aus der elektronischen Siebdrucktechnik bekanntes Material aus einem mit den elektrischen leitenden Partikeln gefüllten bzw. gemischten, die Oberschicht (16) mit dem Unterboden (12) festhaftend verbindenden Kunstharzmaterial als Bindemittel ist, dass Unterboden (12) und Oberschicht (16) aus anorganischem mineralischem Material bestehen, und dass die Beschichtung (14) eine Dicke zwischen 0,1 und 2 mm und die Oberschicht eine Dicke zwischen 2 und
15 mm aufweist.
2. Boden nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Anteil der elektrisch leitenden Partikel in der Beschichtung (14) 30 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 45 Gew.-%, beträgt.
3. Boden nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrisch leitenden Partikel Graphit- und/oder Metallpartikel sind.
4. Boden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrisch leitenden Partikel eine mittlere Grosse zwischen 10 und 50 μm aufweisen.
5. Boden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kunstharzmaterial der Beschichtung (14) ein duroplastisches Harz ist.
6. Boden nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das duroplastische Harz ein in einem Lösungsmittel gelöstes Epoxidharz ist.
7. Boden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Oberschicht (16) aus einem Anhydritmaterial besteht.
8. Boden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Unterboden (12) ein Betonboden ist.
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