DE202007002766U1 - Dünnstein-Heizung - Google Patents
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Abstract
Anordnung
einer dünnen
Platte aus Stein, Naturstein, Steingut, Kunststein, Beton, Keramik, Porcellan,
glashaltigem Material, Glas oder ähnlich sprödem Material (im folgenden
generell "Dünnsteinplatte"
genannt), die durch ein faserhaltiges Binder-Matrix-System mechanisch
stabilisiert ist (im folgenden Träger genannt), dadurch gekennzeichnet,
daß der
Träger
eine beheizbare Schicht enthält.
Description
- Die Erfindung der Dünnstein-Heizung ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den – unter anderem in dem Patent
EP 106 20 92 beschrieben – zur Stabilisierung von Steinplatten mit Carbonfaser- oder anderen Faserschichten, in der Folge als "Dünnsteinplatten" bezeichnet, eine zusätzliche Schicht zum elektrischen Beheizen von mechanisch stabilisierten Dünnsteinplatten eingefügt wird. - Stand der Technik
- Stabilisierte Dünnsteinplatten aus Naturstein, Beton, Steingut, Porzellan, Glas und ähnlichen Stoffen, wie z.B. auch Keramiken – im folgenden Stein genannt – können mit Hilfe von zugstabilen Fasern, wie insbesondere Carbon- und Basaltfasern, unter anderem ggfls. auch mit Hilfe von Glasfasern in Gemischwerken der genannten Fasertypen großflächig stabilisiert werden. In der Regel werden dafür Fasermatten, textile Gewirke, Gestricke oder ähnliche Textilverfahren mit Hilfe von Verbundmaterialien, wie Epoxidharzen, Wasserglas und anderen Verfahren auch auf Basis von Keramik-Klebstoff auf eine der Steinseiten aufgebracht. Im folgenden wird die mit dem Verbundwerkstoff auf den Stein aufgebrachte Fasermatte als Träger bezeichnet. Diese Träger-Beschichtung stabilisiert den Stein nachhaltig genug vor Bruch und auch insbesondere vor kleinsten Haarrissen, die unweigerlich die Zerstörung des Steins über die Zeit zur Folge haben. Wichtig ist, dass der Stein nicht den winzigsten Verletzungen preisgegeben wird, wenn er im Millimeter-Bereich dünn gemacht werden soll. Die bewirken insbesondere Carbonfasern und Steinfasern, wie die zugstabile Basaltfaser. Der Stein soll im Sinne dieser Erfindung besonders dünn ausgeführt werden, damit die auf der Rückseite des Steins erzeugte Wärme möglichst schnell an die Oberfläche gelangt, da der Stein Wärme schlecht bzw. nur langsam leitet.
- Technische Neuerung
- Neu an der Erfindung ist die Kombination von Carbonfaser- bzw. Basaltfaser-verstärkten Steinplatten mit einer elektrischen oder thermischen Heizung. Zum Beispiel ist die Integration einer elektrisch beheizbaren Folie oder Faserschicht in die möglichen Verbundstrukturen zum Zwecke der partiellen oder flächendeckenden Beheizung der Dünnsteinplatten, bzw. Beheizung von Räumlichkeiten, Gegenständen oder Orten durch diese beheizbaren Dünnsteinplatten gut geeignet, die Steinoberfläche in Sekunden auf Körpertemperatur zu bringen, um damit ein Badezimmer zu beheizen.
- Insbesondere kann durch die Wahl einer geeigneten, ebenfalls dem Stand der Technik entsprechenden, elektrisch beheizbaren Schicht oder Folie, in Verbindung mit einer geeigneten Stromquelle sowohl die Geschwindigkeit der Aufheizung als auch die erreichbare Temperatur der Dünnsteinplatten beeinflusst werden, insbesondere auch deshalb, weil durch die zum Beispiel in der
EP 106 20 92 beschriebenen, erreichbaren minimalen Dicken der Dünnsteinplatten eine schnelle Aufheizung der eigentlich temperatur-isolierenden Materialien erreicht werden kann. - Beschreibung
- Die Erfindung bedient sich nachhaltig genug stabilisierten Steinplatten, die mit Hilfe von Carbonfaser- oder Basaltfaser-Beschichtung zum Beispiel so stabilisiert sind, dass sie gerade bleiben, auch wenn sie sehr dünn ausgeführt werden und im Unterschied zu bisher bekannten Stabilisierungsmethoden, bei denen der Dünnstein bei Erwärmung gemäß dem Bi-Metalleffekt schüsseln würde, auch im thermischen Lastfall absolut gerade bleiben. Im Gegenteil zu bisherigen Qualitäten sieht der Betrachter eine gerade Oberfläche. Geschüsselten Steinfolien zieht man an, dass der Stein dünn ist. Die Optik davon ist hässlich und hinterlässt beim Betrachter den Eindruck, dass möglichst billig gearbeitet wurde.
- Dieser mangelhaften Optik wird durch die Stabilisierung der beheizten Steinplatte mit Carbonfasern oder Basaltfasern sicher vorgebeugt.
- In den meisten Fällen ist eine ausreichende Stabilisierung bereits mit einem dünnen Film von Carbonfasermaterial erreicht, die sowohl eine Stabilisierung im thermischen, als auch im mechanischen Lastfall gewährleistet.
- Das Trägermaterial, im folgenden Träger genannt, besteht aus einer faserverstärkten Matrix, die ein Kunstharz oder gegebenenfalls selbst ein Keramikmaterial ist. Es kommen dabei als Fasermaterial Carbonfasern, Steinfasern, insbesondere Basaltfasern, zum Einsatz, die hohe Zugbelastungen standhalten und sich unter Wärmeeinwirkung nur minimal ausdehnen, also einen sehr kleinen Temperaturausdehnungskoeffizienten besitzen, der in der Regel kleiner ist, als der des zu stabilisierenden Steinmaterials.
- Dadurch werden Steinplatten insbesondere gegen Risse durch Ausdehnung und Wärmeeinwirkung geschützt, sowie dem Bruch durch mechanische Belastung senkrecht auf das Steingut entgegengewirkt.
- Es ist jedoch von Vorteil durch eine druckausgleichende Schicht Bewegungen des Materials in gewissen Grenzen zuzulassen. Hierfür kann eine Kunststoffwabe als Unterlage verwendet werden, die mechanische Belastungen ausgleicht. Ebenso ist es im Nassbereich notwendig, eine wasserhemmende Schicht als Dampfsperre einzubauen.
- Mit Hilfe des Einsatzes von zum Beispiel temperaturstabilen Epoxidharzen, Polyesterharzen, Harzen auf Phenol-, Polyimid-, Cyanatester-, Melamin-, Polyurethan- oder Silikonbasis, sowie anorganische Bindersysteme, wie Wasserglas, genannt Matrix, in Kombination mit Carbonfasern oder Steinfasern, die einen kleineren als oder ähnlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten wie Stein haben, wird eine sichere Stabilisierung von Steinplatten möglich, die selbst als Heizung dienen können und durch eine Heizfolie beheizt werden.
- Die Erfindung wird realisiert durch die einseitige teil- oder ganzflächige Beschichtung einer mehr oder weniger dünnen, typischerweise aber 1 bis 3 mm starken Steinplatte mit einem Carbonfaser- oder Steinfaserlaminat, wobei das Mischungsverhältnis von Faser und Harz so eingestellt werden kann, dass die Ausdehnungskoeffizienten von zu stabilisierendem Stein und dem Steinfaserlaminat kleiner oder mindestens praktisch identisch sind.
- Auf die Faser-Matrixschicht wird eine elektrische Heizfolie oder elektrisch beheizbare Faserschicht aufgebracht, die den Stein an der Steinoberfläche innerhalb kurzer Zeit aufheizen kann. Damit die Heizleistung in Richtung des Steins und nicht in Richtung der Rückwand abgegeben wird, wird vorzugsweise eine weitere isolierende oder reflektierende Materialschicht auf die Heizfolie aufgetragen.
- Eine der vielen möglichen Ausführungen der Erfindung beschreibt eine 3 mm starke Platte aus Steingut (
1 ), die einseitig mit einem Carbonfaserroving (2 ) stabilisiert wird (1 ). Die Verbindung zwischen Stein und Faser wird z. B. durch eine temperaturstabile Epoxidharzmatrix hergestellt, welche sich je nach Einsatzgebiet entsprechend thermisch stabil belasten lässt und deren Gesamt-Ausdehnungskoeffizent von Faser und Matrix ähnlich dem der zu stabilisierenden Steinplatte sein sollte. Auf diese Matrix ist eine Heizfolien-Schicht oder elektrisch beheizbare Faserschicht (3 ) aufgebracht bzw. aufgetragen und mit einer wärmeübertragenden Haftschicht mit der Carbonfaser fest verbunden. Auf der Heizfolie ist eine weitere wasserabweisende Schicht (4 ) und wärmeisolierende und/oder reflektierende Schicht (6 ) mehr oder weniger fest mit der Heizfolie verbunden angebracht. Zwischen der Wasserabweisenden Schicht (4 ) und der waermeisolierenden Schicht (6 ) kann eine weitere Schicht (5 ) angebracht werden, die ggfls. mechanische Druckkraefte auffaengt bzw. abfedert. - In die Schichten werden Kontaktfächen (
7 ) mit entsprechenden Zuleitungen (8 ) zum Einbringen des zur Beheizung der elektrischen Folie oder Faserschicht notwendigen elektrischen Stroms (I) eingebracht, der von einer Spannungsquelle (U) eingespeist wird. Dafür können Gleichspannungs- (=) oder Wechselspannungsquellen (~) verwendet werden. - Durch die Wahl geeigneter Heizfolien oder elektrisch beheizbarer Faserschichten können die gewünschten oder notwendigen Temperaturbereiche und/oder die Geschwindigkeit der Aufheizung festgelegt werden.
- Die Binder-Faser-Matrix-Systeme zur mechnanischen Stabilisierung und Beheizung der sogenannten Dünnsteinplatten werden so gewählt, dass eine gute Wärmeleitfähigkeit in Richtung der Nutzfläche gewährleistet ist.
Claims (17)
- Anordnung einer dünnen Platte aus Stein, Naturstein, Steingut, Kunststein, Beton, Keramik, Porcellan, glashaltigem Material, Glas oder ähnlich sprödem Material (im folgenden generell "Dünnsteinplatte" genannt), die durch ein faserhaltiges Binder-Matrix-System mechanisch stabilisiert ist (im folgenden Träger genannt), dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine beheizbare Schicht enthält.
- Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf den Träger aufgebrachte Heizschicht elektrisch beheizt wird.
- Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger Carbonfasern enthält.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger Steinfasern, insbesondere Basaltfasern, enthält.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix des Trägers eine Epoxidharz-, Polyesterharz-, Phenolharz-, Polyimidharz-, Cyanatesterharz-, Melaminharz-, Polyurethanharz- oder Silikonharzbasis hat.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Heizfolie eine weitere Schicht mit einer die Druckkräfte ausgleichenden Wabe angebracht ist.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Heizfolie bzw. der druckausgleichenden Wabe eine weitere Schicht mit einer wasserisolierenden Wirkung als Dampfsperre angebracht ist.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Heizfolie bzw. der druckausgleichenden Wabe oder wasserisolierenden Schicht eine weitere Schicht mit einem thermischen Isolator angebracht ist.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Gemisch unterschiedlicher zusätzlicher Fasermaterialien, z.B. Glasfasern oder Aramidfasern, ist oder aus mehreren unterschiedlichen dieser Faserschichten besteht oder auch ein Gemisch von Carbon- und Steinfasern mit anderen Fasermaterialien ist.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Matrix und Fasern einen Gesamt-Ausdehungskoeffizieten ähnlich dem des zu stabilisierenden Steins haben.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdehungskoeffizent der Fasermatrix kleiner oder gleich dem des zu stabilisierenden Steins ist.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die faserstabilisierte Platte als heizendes Wand- oder Bodenelement Anwendung findet.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte als Wand- oder Bodenelement von Badezimmern in Häusern, Hotels, Schiffen und Flugzeugen Verwendung findet.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß diese Platten zur räumlich und zeitlich begrenzten Erwärmung von Zonen oder Gegenständen verwendet werden können, beipielsweise zur Erwärmung von Pflanzenkübeln im Aussenbereich.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß temperaturempfindliche Gegenstände, wie z.B. Mess-Einrichtungen, mit diesen Platten automatisch und/oder geregelt beheizt werden können.
- Anordnung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch betriebene Heizchicht aus Carbonfasern besteht.
- Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung dadurch erzeugt wird, dass die stabilisierende Carbonfaserschicht selbst von elektrischem Strom durchflossen erwärmt wird.
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Cited By (3)
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| WO2010046135A3 (de) * | 2008-10-25 | 2010-08-05 | Mera Kuse | Steinverkleidung |
| CN104234303A (zh) * | 2014-09-03 | 2014-12-24 | 石河子大学 | 玄武岩纤维陶粒轻质混凝土板材 |
| CN111372341A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-07-03 | 江苏蕴石灵实业有限公司 | 一种碳纤维发热的地暖石材的制作方法 |
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2007
- 2007-02-26 DE DE200720002766 patent/DE202007002766U1/de not_active Expired - Lifetime
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