DE202017002725U1 - Heating panel with printed heating - Google Patents

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Abstract

Heizpanel mit gedruckter Heizung, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckte Heizung eine oberseitig sichtbare Heiz-Schicht umfasst, wobei besagte Heizschicht im Wesentlichen aus einem bei Raumtemperatur aufgedruckten und bei Raumtemperatur ausgehärteten Gemisch aus Kieselsäure, Silikat, mindestens einem zumindest teilweise angelösten Metall und Kohlenstoff besteht und wobei weiterhin besagtes Heizpanel von einer allseitig geschlossenen, oberseitig zumindest für Wärmestrahlung im Wesentlichen transparenten, elektrisch leitenden Hülle umschlossen ist.Heating panel with printed heating, characterized in that the printed heater comprises a heating layer visible on the upper side, wherein said heating layer consists essentially of a room temperature and cured at room temperature cured mixture of silica, silicate, at least one at least partially dissolved metal and carbon, and wherein said heating panel is further enclosed by an electrically conductive sleeve which is closed on all sides and which is substantially transparent on the upper side at least for heat radiation.

Description

TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL PART

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein gedrucktes, elektrotechnisches Produkt. Konkret handelt es sich um eine bei Raumtemperatur ohne thermischen Sinter-Prozess gedruckte, flächige Heizung auf Glas-Kohlenstoffbasis gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Schutzansprüche.The present invention generally relates to a printed electro-technical product. Specifically, it is a surface-mounted without thermal sintering process printed, surface glass-carbon based heating according to the preamble of the independent claims.

Der allgemeine, technische Bereich kann mit „gedruckten, elektrotechnischen Vorrichtungen”, hier insbesondere gedruckten Heizungen, umrissen werden. Die Anmelderin ist seit längerem in diesem Bereich tätig und hat grundlegende Konzepte, Maßnahmen, Produkte und Merkmale in den Anmeldungen WO 2014 019 560 A1 , WO 2016 134 706 A1 , WO 2016 134 705 A1 , WO 2014 134 704 A1 und WO 2016 134 703 A1 beschrieben. 'Heizungen' sind ebenso schon lange Gegenstand technischer Entwicklungen und weisen eine breite Basis an etablierten Merkmalen und gängigen Maßnahmen auf. So schlägt z. B. Die GB 589 752 A bereits im Jahre 1945 eine Bauplatte für den Trocken- und/oder Innenausbau vor, welche innenseitig mit mindestens einer elektrischen Heizdraht-Flächenheizung gemäß GB 584 067 A ausgerüstet werden soll. Ein alternatives Komposit-Heizelement ist 1956 in der GB 747 257 A beschrieben; Fortbildungen dieses Prinzips finden sich in der EP 0 171 670 B . Wie eine Glasscheibe mit einem organischen Polymer-Heizelement versehen werden könnte, ist 1961 in der DE 1 103 419 B beschrieben. Die US 3 539 767 sieht 1962 ergänzend vor, Heizfolien als flächige, bestrombare Niedervolt-Wärmequellen zu verwenden; das Flächenverhältnis von Heizfolie zur Gesamtfläche bestimmt hier die verfügbare Heizleistung.The general technical area can be outlined with "printed electrical equipment", in particular printed heaters. The Applicant has been working in this field for a long time and has basic concepts, measures, products and features in the applications WO 2014 019 560 A1 . WO 2016 134 706 A1 . WO 2016 134 705 A1 . WO 2014 134 704 A1 and WO 2016 134 703 A1 described. 'Heaters' have also long been the subject of technical developments and have a broad base of established characteristics and common measures. So z. B. The GB 589 752 A Already in 1945, a building board for dry and / or interior work before, which inside with at least one electric heating element heating according to GB 584 067 A to be equipped. An alternative composite heating element is in 1956 in the GB 747 257 A described; Training of this principle can be found in the EP 0 171 670 B , How a glass pane could be provided with an organic polymer heating element is in 1961 in the DE 1 103 419 B described. The U.S. 3,539,767 envisages in 1962 to use heating foils as areal, energizable low-voltage heat sources; the area ratio of heating foil to the total area determines the available heating capacity.

Für die Leistungsdichte flächiger Heizungen schlägt die DE 24 45 334 A1 vor, ein Gewebe je nach Bedarf mit erhöhtem oder verringertem Anteil an leitenden Kontaktfäden und/oder heizenden Widerstandsfäden zu versehen. Die GB 2 061 079 A schlägt hier ergänzende Maßnahmen für den Bereich solcher Heizungen auf Basis gewebter oder arrangierter Widerstands-Heizfäden sowie Heizadern vor.For the power density of surface heating beats the DE 24 45 334 A1 To provide a fabric as needed with increased or reduced proportion of conductive contact filaments and / or heating resistive filaments. The GB 2 061 079 A proposes complementary measures in the field of such heaters based on woven or arranged resistance filaments and heating wires.

Die US 4 485 297 A schlägt 1984 vor, ein Halbleiter-Muster flächig als Heizung auf einen flexiblen Träger aufzudrucken. Ausnehmungen innerhalb der Fläche erlauben es, die verfügbare Heizfläche und somit die verfügbare Heizleistung an verschiedene Nutzungsszenarien anzupassen. Gleichsinnig veranschaulichen die Dokumente WO 82/00935 A1 , WO 85/03832 A1 , WO 89/06480 A1 , WO 92/19081 A1 und EP 811 892 A1 , wie durch Variation von gedruckten Elektrodengeometrien und/oder Heizleiter-Geometrien eine Heizleistung pro Fläche eingestellt werden kann.The US 4,485,297 A. proposes in 1984 to print a semiconductor pattern flat on a flexible support as a heater. Recesses within the surface make it possible to adapt the available heating surface and thus the available heating power to different usage scenarios. The documents illustrate in the same way WO 82/00935 A1 . WO 85/03832 A1 . WO 89/06480 A1 . WO 92/19081 A1 and EP 811 892 A1 in how a heating power per area can be set by varying printed electrode geometries and / or heating conductor geometries.

Eine verbesserte Regulierung und auch Steuerung entsprechender Heizleistungen und damit verknüpfter Felder für solche flächigen Heizschichten und Heizfolien werden zum Beispiel in den Dokumenten EP 268 362 A1 , US 4 998 006 A , US 5 410 127 A und US 5 908 573 A diskutiert.An improved regulation and also control of corresponding heating powers and associated fields for such sheet-like heating layers and heating films are, for example, in the documents EP 268 362 A1 . US 4 998 006 A . US 5 410 127 A and US 5 908 573 A discussed.

Mithin finden sich im technischen Bereich etablierte Erzeugnisse, Verfahren, Vorrichtungen und Verwendungen, die hiermit zusammen mit den in den vorgenannten Dokumenten recherchierten und zitierten Dokumenten als technischer Hintergrund und Basis möglicher, vorteilhafter Fortbildungen des vorliegend Beanspruchten benannt sind. 'Gedruckt' bezeichnet dabei eine durch übliche Maßnahmen der Druckverfahren wie Siebdruck, Laserdruck, Offset-Druck oder auch Airbrush-Verfahren und Rakel-Verfahren maschinell auf einen Träger aufgebrachte, flächig erstreckte Schichten. Vorliegend wird dabei in der aufzubringenden Paste vorbereitend ein Metall zumindest angelöst und ein Teil der dabei entstehenden Reaktionsprodukte in einem Kohlenstoff-basierten Bestandteil der Paste metastabil gespeichert. Darauf führen die Erfinder zurück, dass die so eingestellte, anorganische Druckpaste in kurzer Zeit ohne zusätzliche Wärme auf einer Flexodruck-Druckmaschine eine Heizschicht, bevorzugt in Kombination mit einer Leitschicht, bereitstellen kann, die aufwändig ausgehärteten Schichten mit organischem Polymer-Anteil oder bei höherer Temperatur von 80°C und mehr mit mehrfachem Zeitaufwand eingebrannten Heizschichten mindestens ebenbürtig ist.Accordingly, there are in the technical field established products, processes, devices and uses, which are hereby named together with the documents mentioned in the aforementioned documents and cited as the technical background and basis of possible, advantageous further developments of the present claimed. 'Printed' refers to a by conventional measures of the printing process such as screen printing, laser printing, offset printing or airbrush method and doctor blade method mechanically applied to a support, flat-extending layers. In the present case, a metal is at least partially dissolved in the paste to be applied and a portion of the resulting reaction products is stored metastable in a carbon-based constituent of the paste. The inventors then conclude that the inorganic printing paste thus adjusted can provide a heating layer, preferably in combination with a conductive layer, in a short time without additional heat on a flexographic printing press, the extensively cured layers with organic polymer content or at a higher temperature of 80 ° C and more with multiple times burned-in heating layers is at least equal.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIKDESCRIPTION OF THE PRIOR ART

Gattungsgemäße Heizpanele weisen eine gedruckte Heizung auf. Solche Vorrichtungen sind mithin aus zwei Komponenten zusammengesetzt: Einem flächig erstreckten, steiferen Träger, welcher konkret zum Beispiel als Platte, Fliese oder Kachel unter den Begriff Panel gelesen werden kann und einer gedruckten Heizung, welche auf dem Träger angeordnet ist. Häufig ist die Heizung stoffschlüssig mit dem Träger verbunden, mindestens aber mit diesem mechanisch gekoppelt. So können gedruckte Heizung und Panel als mindestens zweikomponentige, einheitliche Baugruppe gemeinsam gehandhabt werden. Wesentlich ist hierbei, dass die Heizung im nicht mehr sichtbaren IR-Bereich Energie abstrahlt.Generic heating panels have a printed heater. Such devices are thus composed of two components: a flat, stiffer support, which can be read, for example, as a plate, tile or tile under the term panel and a printed heater, which is arranged on the support. Often the heater is materially connected to the carrier, but at least mechanically coupled with this. For example, the printed heater and panel can be handled together as a two-component, uniform assembly. It is essential here that the heater emits energy in the no longer visible IR range.

Eine gattungsgemäße Heizung ist als mögliche, gedruckte Ausführung zum Beispiel in der US 7,142,779 B2 beschrieben; in diesem Dokument werden Heizung und versteifter Träger mit einer oberseitigen Rippenstruktur kombiniert, um eine direkte Berührung einer heißen, abstrahlenden Oberfläche wirksam zu verhindern. Analog zu alternativen Produkten wie sie in den Dokumenten US 5 410 127 A oder auch US 2007/014 5041 A1 beschrieben sind, wird intensiv diskutiert, wie man potentiell schädliche, elektromagnetische Felder vermeiden kann. Wie eine Absenkung der Betriebstemperatur erreicht werden könnte, wird nicht diskutiert.A generic heater is as possible, printed version, for example in the US 7,142,779 B2 described; In this document, heating and stiffened beams are combined with a topside rib structure to effectively prevent direct contact of a hot, radiating surface. Analogous to alternative Products like those in the documents US 5 410 127 A or US 2007/014 5041 A1 are discussed intensively, how to avoid potentially harmful electromagnetic fields. How a lowering of the operating temperature could be achieved is not discussed.

Die Erfinder gehen davon aus, dass das Problem von unregelmäßigen, elektromagnetischen Feldern bei den etabliert komplex miteinander verschraubten Komponenten so erheblich wird, dass ergänzende, energetische Optimierungen zunächst nicht mehr relevant sind. Die Nachteile der neueren Generation von gedruckten Heizungen liegen somit nach wie vor in einer zu hohen Oberflächentemperatur um 100°C und einer suboptimalen Energieausbeute.The inventors assume that the problem of irregular, electromagnetic fields in the well-established, complexly bolted components becomes so significant that complementary, energetic optimizations are no longer relevant at first. The disadvantages of the newer generation of printed heaters are therefore still in a too high surface temperature around 100 ° C and a suboptimal energy yield.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Heizpanel mit gedruckter Heizung bereitzustellen, welches trotz konstruktiv vermiedener, elektromagnetischer Felder eine bessere Effizienz und weniger gefährliche Betriebstemperatur bietet.The object of the present invention was therefore to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a heating panel with printed heating, which despite better design, electromagnetic fields offers better efficiency and less dangerous operating temperature.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Merkmale der unabhängigen Schutzansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.The solution of this task is carried out according to the features of the independent claims. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the following description.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Erfindungsgemäß umfasst das Heizpanel eine gedruckte Heizung mit oberseitig sichtbarer Heiz-Schicht. ,Oberseite' bezeichnet hierbei die auf einen zu beheizenden Bereich ausgerichtete Fläche. In einem Bodenelement verbaut wäre somit eine in den Raum abstrahlende Fläche dieser Terminologie folgend die ,Oberseite', während bei einem Wandelement die in den Raum weisende, vertikale Fläche als ,Oberseite' anzusehen wäre. Ein Deckenstrahler, welcher den Raum bestrahlt, hätte entsprechend eine in den Raum ausgerichtete ,Oberseite'.According to the invention the heating panel comprises a printed heater with heating layer visible on the upper side. 'Top' here refers to the area aligned with a heated area. Thus, in a floor element, a surface of this terminology radiating into the room would follow the 'top', while in a wall element the vertical surface facing the room would be considered 'top'. A ceiling spotlight, which irradiates the room, would have a "top side" aligned in the room.

Die Heizschicht besteht im Wesentlichen aus einem bei Raumtemperatur aufgedruckten und bei Raumtemperatur ausgehärteten Gemisch aus Kieselsäure, Silikat, mindestens einem zumindest teilweise angelösten Metall und Kohlenstoff. Hierbei sind Kieselsäure, Silikat und Kohlenstoff Hauptbestandteile mit jeweils mindestens 10 Gewichtsprozent Anteil, während das zumindest angelöste Metall sowie übliche Stell- und Hilfsstoffe jeweils mit mindestens 0,1 Gewichtsprozent und in Summe nicht mehr als 10 Gewichtsprozent enthalten sind, Rest von nicht mehr als 5 Gewichtsprozent unvermeidbare Begleitstoffe und übliche Verunreinigungen. Durch die Verarbeitung bei Raumtemperatur zeigt die Heizung während der Aushärtung so gut wie keine Neigung zur Kristallisation und bildet amorphe, energetisch gleichwertige und innig vermischte Teilstrukturen aus, die mikroskopisch nachweisbar sind. Auf die innig vermischten, amorphen Teilstrukturen führen die Erfinder die hohe, elektrotechnische Homogenität der so erhaltenen Heizfläche zurück.The heating layer consists essentially of a mixture of silicic acid, silicate, at least one at least partially dissolved metal and carbon, printed at room temperature and cured at room temperature. In this case, silicic acid, silicate and carbon are main constituents, each with at least 10 percent by weight, while the at least dissolved metal and customary adjuvants and auxiliaries are each contained with at least 0.1 percent by weight and in total not more than 10 percent by weight, balance of not more than 5 Weight percent unavoidable impurities and common impurities. By processing at room temperature, the heating during curing shows virtually no tendency to crystallize and forms amorphous, energetically equivalent and intimately mixed substructures, which are microscopically detectable. On the intimately mixed, amorphous substructures, the inventors carry the high, electrotechnical homogeneity of the heating surface thus obtained back.

Weiterhin ist das Heizpanel von einer allseitig geschlossenen, oberseitig zumindest für Wärmestrahlung im Wesentlichen transparenten, elektrisch leitenden Hülle umschlossen. Die Hülle ist an eine Erdung anschließbar und isoliert den Innenraum elektromagnetisch gegen die Umgebung. Die Heizung ist dadurch wirksam abgeschirmt und elektromagnetische Felder können im Gegensatz zu der IR-Strahlung nicht mehr nach Außen dringen.Furthermore, the heating panel is enclosed by an electrically conductive sleeve, which is closed on all sides and is substantially transparent on the upper side, at least for heat radiation. The shell is connectable to a ground and isolates the interior electromagnetically against the environment. The heater is thus effectively shielded and electromagnetic fields can not penetrate to the outside, in contrast to the IR radiation.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILHAFTER MERKMALEDESCRIPTION OF THE INVENTION AND ADVANTAGEOUS CHARACTERISTICS

Eine erfindungsgemäßes Heizpanel mit gedruckter Heizung umfasst somit eine gedruckte Heizung mit oberseitig sichtbarer Heiz-Schicht, wobei besagte Heizschicht im Wesentlichen aus einem bei Raumtemperatur aufgedruckten und bei Raumtemperatur ausgehärteten Gemisch aus Kieselsäure, Silikat, mindestens einem zumindest teilweise angelösten Metall und Kohlenstoff besteht und wobei weiterhin besagtes Heizpanel von einer allseitig geschlossenen, oberseitig zumindest für Wärmestrahlung im Wesentlichen transparenten, elektrisch leitenden Hülle umschlossen ist.A heating panel according to the invention with printed heating thus comprises a printed heater with heating layer visible on the top side, wherein said heating layer consists essentially of a mixture of silicic acid, silicate, at least one at least partially dissolved metal and carbon printed at room temperature and cured at room temperature, and furthermore said heating panel is enclosed by an all-round, on the upper side at least for heat radiation substantially transparent, electrically conductive sheath.

Bevorzugt ist das Heizpanel dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht mit einer gepulsten Spannungsquelle verbunden ist. Eine gepulste Bestromung erlaubt das kurzfristige Beaufschlagen einer Heizschicht mit erhöhter, elektrischer Leistung. Experimente hierzu ergaben, dass bei Leistungsabgabe unter einer Sekunde selbst bei Papierträgern eine dreifach höhere Leistungsabgabe überwiegend in IR-Strahlung umgewandelt wurde. Dies bildete sich in einem IR-Bild mit 30°C bis 50°C höherer, scheinbarer Oberflächentemperatur ab. Sobald der Stromkreis unterbrochen wurde, sank die Temperatur im IR-Bild schlagartig um diesen Betrag wieder ab. In Kombination mit einer IR-reflektierenden Rückseite wie zum Beispiel eifern Aluminium-Blech oder Aluminium-Silber-Lack kann so eine zusätzlich gesteigerte Strahlungsausbeute erzielt werden.Preferably, the heating panel is characterized in that the heating layer is connected to a pulsed voltage source. A pulsed energization allows the short-term application of a heating layer with increased electrical power. Experiments showed that at power output less than a second even with paper carriers a threefold higher power output was mainly converted into IR radiation. This evolved in an IR image with 30 ° C to 50 ° C higher apparent surface temperature. As soon as the circuit was interrupted, the temperature in the IR image suddenly dropped again by this amount. In combination with an IR-reflecting backside, such as an aluminum sheet or aluminum-silver-lacquer, an additionally increased radiation yield can be achieved.

Bevorzugt ist das Heizpanel dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht oberseitig mit eifern IR-transparenten Polymer, bevorzugt siloxanverstärkten Polymer, elektrisch isolierend versehen ist.Preferably, the heating panel is characterized in that the heating layer is provided on the upper side with an IR-transparent polymer, preferably siloxane-reinforced polymer, in an electrically insulating manner.

Bevorzugt ist das Heizpanel dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht mit einer steuerbaren und/oder regelbaren Stromquelle verbunden ist. Preferably, the heating panel is characterized in that the heating layer is connected to a controllable and / or controllable current source.

Bevorzugt ist das Heizpanel dadurch gekennzeichnet, dass das Heizpanel unterseitig zur Heizschicht mindestens eine Trägerschicht mit metallischer Leitfähigkeit aufweist.The heating panel is preferably characterized in that the heating panel has at least one carrier layer with metallic conductivity on the underside of the heating layer.

Bevorzugt ist das Heizpanel dadurch gekennzeichnet, dass das Heizpanel mehrere Streifen einer oberseitig sichtbaren Heizschicht aufweist, wobei wiederum die Streifen an eine Spannungsquelle mit steuer- und/oder regelbarer Lauflicht-Regelung angeschlossen sind. Eine Lauflicht-Steuerung erlaubt besonders vorteilhaft, eine Kaskade von Heizstreifen nacheinander mit überstarker Leistung gepulst zu beaufschlagen; in vorteilhafter Kombination mit einer Wärme ausleitenden Rückseitenschicht kann so selbst eine anteilige Erwärmung bei überstarker, elektrischer Leistung aus- und abgeleitet werden, während die elektrische Last auf die nachfolgenden, parallel angeordneten, gedruckten Heizstreifen per Lauflichtschaltung umgelegt wird.The heating panel is preferably characterized in that the heating panel has a plurality of strips of a heating layer visible on the upper side, the strips in turn being connected to a voltage source with controllable and / or controllable running light regulation. A running light control allows particularly advantageous pulsed to act on a cascade of heating strips in succession with excessive power; in an advantageous combination with a heat-conducting backsheet so even a proportionate heating in excess of electrical power can be discharged and discharged, while the electrical load is applied to the subsequent, arranged in parallel, printed heating strips per running light circuit.

Bevorzugt ist das Heizpanel dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Heizschicht und einem unterseitig dazu angeordneten Träger eine haftvermittelnde Schicht, bevorzugt eine Schicht Ettikettenpapier mit unterseitiger Klebeschicht, angeordnet ist.The heating panel is preferably characterized in that an adhesion-promoting layer, preferably a layer of label paper with underside adhesive layer, is arranged between the heating layer and a carrier arranged on the underside.

Bevorzugt ist das Heizpanel dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus einem Bauplattenmaterial, bevorzugt einem Bauplattenmaterial mit rückseitiger Metallfolienkaschierung, besteht.Preferably, the heating panel is characterized in that the carrier consists of a building board material, preferably a building board material with back Metallfolienkaschierung.

Bevorzugt ist das Heizpanel dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle kantenseitige Steckverbinder aufweist, wobei die Steckverbinder gleichzeitig als elektrische Steckverbinder ausgebildet sind.Preferably, the heating panel is characterized in that the sheath has edge-side connector, wherein the connector are simultaneously formed as electrical connectors.

Weitere Vorteile ergeben sich auch aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Es versteht sich, dass die vorbeschriebenen, bevorzugten Merkmale, Vorteile und nachfolgenden Ausführungsbeispiele nicht beschränkend aufzufassen sind. Vorteilhafte oder bevorzugte, zusätzliche Merkmale und zusätzliche Merkmalskombinationen, wie sie in der Beschreibung erläutert sind, können im Rahmen der unabhängigen Ansprüche im beanspruchten Gegenstand sowohl einzeln als auch abweichend kombiniert verwirklicht werden, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen würde.Further advantages also result from the following embodiments. It is understood that the above-described, preferred features, advantages and subsequent embodiments are not restrictive. Advantageous or preferred additional features and additional combinations of features, as explained in the description, can be realized within the scope of the independent claims in the claimed subject matter both individually and deviatingly combined without departing from the scope of the invention.

DETAILLIERTE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG AN HAND VON AUSFÜHRUNGBEISPIELENDETAILED EXPLANATION OF THE INVENTION BY HAND OF EXAMPLES

In vorteilhafter Ausführungsform weist ein Heizpanel mit gedruckter Heizung eine gedruckte Heizung auf, welche eine oberseitig sichtbare Heiz-Schicht umfasst. Die Heizschicht besteht im Wesentlichen aus einem bei Raumtemperatur aufgedruckten und bei Raumtemperatur ausgehärteten Gemisch aus den Hauptbestandteilen Kieselsäure, Silikat, und Kohlenstoff in Form von Graphit sowie den Nebenbestandteilen umfassend ein zumindest teilweise angelöstes Metall, Stell- und Hilfsstoffe und unvermeidbare Verunreinigungen. Die Hauptbestandteile sind mit jeweils mindestens 10 Gewichtsprozent enthalten, während die Nebenbestandteile mit jeweils mindestens 0,1 Gewichtsprozent und in Summe nicht mehr als 10 Gewichtsprozent umfassend unvermeidbare Begleitstoffe und Verunreinigungen, enthalten sind. Das Heizpanel ist von einer allseitig geschlossenen, elektrisch leitenden Hülle umschlossen. Die Hülle weist oberseitig zur Heizschicht eine im Wesentlichen offene Metall-Netz-Struktur auf, wobei die Oberseite der hier beschriebenen Vorrichtung in Benutzungslage die Seite bezeichnet, welche auf einen zu beheizenden Bereich ausgerichtet ist. Die Heizschicht ist mit einer gepulsten Spannungsquelle verbunden. Die Heizschicht ist weiterhin oberseitig mit einem elektrisch isolierenden, IR-transparenten, siloxanverstärkten Acryl-Polymer versehen. Die Stromquelle ist über ein innerhalb der Hülle angeordnetes Thermoelement steuerbar und/oder regelbar. Bevorzugt kann eine maximale Innentemperatur als Regelparameter zum Ein- und Ausschalten der Stromzufuhr nutzerseitig eingestellt werden. Das Panel weist unterseitig zur Heizschicht mindestens eine Trägerschicht mit metallischer Wärmeleitfähigkeit aus Metallblech, bevorzugt 2 mm dickem Aluminiumblech, auf. Die Heizschicht besteht aus mehreren, gleichmäßig auf dem Panel verteilten Streifen, wobei wiederum die Streifen an eine Spannungsquelle angeschlossen sind, bevorzugt eine Spannungsquelle mit steuer- und/oder regelbarer, aktivierbarer Lauflicht-Regelung. Zwischen Heizschicht und einem unterseitig dazu angeordneten Träger ist bevorzugt eine Schicht Ettikettenpapier mit unterseitiger Klebeschicht angeordnet, besonders bevorzugt eine Schicht Glasfaserpapier mit unterseitiger Klebeschicht. Die Träger-Schicht umfasst bevorzugt neben einem Metallblech, bevorzugt Aluminiumblech, zumindest Segmente aus einem Bauplattenmaterial.In an advantageous embodiment, a heating panel with printed heating on a printed heater, which comprises a heating layer visible on the upper side. The heating layer consists essentially of a room temperature printed and cured at room temperature mixture of the main components silicic acid, silicate, and carbon in the form of graphite and the minor components comprising an at least partially dissolved metal, stabilizers and auxiliaries and unavoidable impurities. The main components are each contained at least 10 weight percent, while the minor components are each contained at least 0.1 percent by weight and in total not more than 10 weight percent comprising unavoidable impurities and impurities. The heating panel is enclosed by an electrically conductive sleeve which is closed on all sides. The shell has on the upper side to the heating layer on a substantially open metal mesh structure, wherein the upper side of the device described here in use position refers to the side which is aligned with a region to be heated. The heating layer is connected to a pulsed voltage source. The heating layer is further provided on the upper side with an electrically insulating, IR-transparent, siloxane-reinforced acrylic polymer. The current source can be controlled and / or regulated via a thermocouple arranged inside the envelope. Preferably, a maximum internal temperature can be set as the control parameter for switching the power supply on and off on the user side. On the underside of the heating layer, the panel has at least one carrier layer with metallic thermal conductivity made of sheet metal, preferably 2 mm thick aluminum sheet. The heating layer consists of several, evenly distributed on the panel strips, again the strips are connected to a voltage source, preferably a voltage source with controllable and / or adjustable, activatable running light control. Between the heating layer and a support arranged on the underside there is preferably arranged a layer of label paper with an adhesive layer on the underside, particularly preferably a layer of glass fiber paper with an adhesive layer on the underside. The carrier layer preferably comprises, in addition to a metal sheet, preferably aluminum sheet, at least segments of a structural panel material.

In weiterer, bevorzugter Ausführungsform umfasst die Heizschicht eine unterseitig zur Heizschicht angeordnete Flamm-Schutz-Ausrüstung mit Intumeszenz-Zusatz. Solche Flamm-Schutz-Ausrüstungen werden bei Erreichen einer Übertemperatur zumindest teilflüssig und schäumen auf. In Kombination mit einer umschließenden, geerdeten Hülle wird eine solche Schicht bei Auftreten einer Überlast oder eines Hotspots, also einer allgemeinen oder lokalen Überhitzung, aufschäumen und die Heizschicht in Kontakt mit der umschließenden Hülle bringen. Ist der isolierende Acryl-Lack auf eine Zerfallstemperatur unterhalb der Überlast eingestellt, so wird bei Überlast sowohl die Isolation zerstört als auch durch das Aufschäumen und Andrücken an die Hülle ein elektrischer Kontakt zwischen Heizschicht und Hülle erzeugt. Die Hülle ist mit der Erdung verbunden und kann so ein FI-Schutzelement auslösen. In bevorzugter Ausführungsform umfasst eine Anschlussleitung des hier beschriebenen Panels sowohl eine FI-Schutzschaltung als auch eine passend dimensionierte Sicherung, welche bei grundsätzlicher Überlast in Form eines überstarken Stromes den Anschluss unterbricht.In a further preferred embodiment, the heating layer comprises a flame-protection equipment with intumescent additive arranged on the underside of the heating layer. Such flameproofing equipment becomes at least partially liquid and foams when an excess temperature is reached. In combination with an enclosing grounded sheath, such a layer will foam on occurrence of an overload or hot spot, ie, general or local overheating, and bring the heating layer into contact with the enclosing sheath. If the insulating acrylic lacquer is set to a decomposition temperature below the overload, overload will both destroy the insulation and generate electrical contact between the heating layer and the shell due to foaming and pressing against the shell. The shell is connected to ground and can thus trigger an FI protection element. In a preferred embodiment, a connection lead of the panel described here comprises both an FI-protection circuit and a suitably dimensioned fuse, which interrupts the connection in the event of a fundamental overload in the form of an excess current.

In vorteilhafter Ausführungsform umfasst die umschließende, zumindest überwiegend IR-transparente Hülle, Einrichtungen zur zusätzlichen, außenseitigen Fixierung einer Stoff-Bespannung. Stoffe sind hierbei Textilien, deren Maschenweite und/oder Materialstärke und/oder Fadenmaterial auf die abzustrahlende Wärme anpassbar ist. Wesentlich ist hierbei, dass Stoffe mit etablierten Verfahren mit nutzerseitig auswählbaren Farben und/oder Motiven bedruckbar sind. Vor diesem Hintergrund offenbart die vorliegende Innovation auch technische Maßnahmen, welche eine Anpassung des Designs ermöglichen.In an advantageous embodiment, the enclosing, at least predominantly IR-transparent shell comprises means for additional, external fixing of a fabric covering. Substances here are textiles whose mesh size and / or material thickness and / or thread material can be adapted to the heat to be radiated. It is essential here that substances can be printed using established methods with user-selectable colors and / or motifs. Against this background, the present innovation also discloses technical measures that allow an adaptation of the design.

In vorteilhafter Ausführungsform ist die Heizschicht als Verbundwerkstoff ausgeführt, welcher von einem Rahmen-Träger gehalten und kantenseitig elektrisch angeschlossen ist. Dadurch kann die Heizschicht in zwei Richtungen gleichzeitig Wärme abstrahlen. Besonders vorteilhaft ist eine solche Ausführungsform auf beiden Seiten mit einem engmaschigen Drahtnetz nach Außen hin abgeschirmt und kann – besonders vorteilhaft im Gastronomiebereich – als Raumteiler und Heizung fungieren. In bevorzugter Ausführungsform kann über IR-reflektierende, eingebaute Rollos eine rasterartig mit solchen Raumteilern in Parzellen aufgeteilte Fläche parzellenweise gezielt beheizt werden. Letztere Bauweise eignet sich ergänzend als besonders vorteilhaft zur parzellierten Beheizung von Großraumbüros.In an advantageous embodiment, the heating layer is designed as a composite material which is held by a frame carrier and is electrically connected on the edge side. This allows the heating layer to radiate heat in two directions simultaneously. Such an embodiment is particularly advantageously shielded on both sides with a close-meshed wire net to the outside and can - particularly advantageous in the gastronomy sector - act as a room divider and heater. In a preferred embodiment, a grid-like pattern with such room dividers divided into parcels can be heated in a targeted way by means of IR-reflecting built-in blinds. The latter construction is additionally suitable as a particularly advantageous for the parceled heating of open-plan offices.

In weiterer, vorteilhafter Ausführungsform ist ein durchgehender Aluminium-Blech-Träger auf einer Oberseite mit der Heizschicht versehen, gegen die Heizschicht isoliert und elektrisch leitend direkt mit der umschließenden Hülle verbunden. Dadurch wird die umschließende, Felder abschirmende Hülle nur im Bereich oberseitig zur Heizschicht ein ergänzendes, IR-transparentes Segment benötigen.In a further advantageous embodiment, a continuous aluminum-sheet carrier is provided on an upper side with the heating layer, insulated against the heating layer and electrically conductively connected directly to the enclosing sheath. As a result, the enclosing, shielding sheathing envelope only in the area above the heating layer need a complementary, IR-transparent segment.

Besonders bevorzugt ist die Rückseite eines Trägers mit einer designtechnischen Beschichtung wie zum Beispiel einer Naturstein-Optik-Lackbeschichtung versehen.Particularly preferably, the back side of a carrier is provided with a design-technical coating, such as, for example, a natural-stone-finish lacquer coating.

In vorteilhafter Ausführungsform ist die vorbenannte Optik-Fläche mit einer Rahmenhalterung kombiniert, welche das Ausdrehen einer flächenfüllenden Panel-Grundform um 180° erlaubt; so kann ein Panel für kurzfristige Bestrahlung in normaler Ausrichtung betrieben werden; ist die Zieltemperatur erreicht, kann das Panel um 180° gedreht werden; die sichtbare Fläche oder Wandfläche weist nun Natursteinoptik auf und strahlt in den nachfolgenden Minuten noch Restwärme ab. So kann eine Raumtemperatur oder ein Heizbereich in einem ersten Modus bestrahlt und schnell aufgewärmt und in einem zweiten Modus mit deutlich geringerer Strahlung auf Temperatur gehalten werden. Letzteres eignet sich vor allem bei der Verwendung des Panels als Deckenstrahler: Nach der grundsätzlichen Aufheizung kann eine Konvektion zur Decke hin auch bei gedrehtem Panel mit einem deutlich niedrigeren Reststrom wirksam unterbunden werden: Das rückseitig Wärme anteilig ausleitende Blech hält die Deckentemperatur hoch und unterbindet Konvektionsströme der Luft.In an advantageous embodiment, the aforementioned optical surface is combined with a frame holder, which allows the turning out of a panel-filling panel basic shape by 180 °; Thus, a panel for short-term radiation can be operated in normal orientation; when the target temperature is reached, the panel can be turned through 180 °; The visible surface or wall surface now has natural stone look and emits residual heat in the following minutes. Thus, a room temperature or a heating area can be irradiated in a first mode and warmed up quickly and kept in temperature in a second mode with significantly lower radiation. The latter is particularly suitable when using the panel as a ceiling spotlights: After the fundamental heating convection to the ceiling even with rotated panel with a significantly lower residual current can be effectively prevented: the heat dissipating heat on the back panel keeps the ceiling temperature high and prevents convection currents Air.

In vorteilhafter Ausführungsform umfasst die umschließende Hülle und/oder eine oberseitige Isolation der Heizschicht eine silikonverstärkte Kunststoff-Schicht, bei der Siloxane und/oder Kieselsäure in eine Kunststoffmatrix mit eingearbeitet sind. Wie gattungsgemäße Rezepturen solcher Kunststoffe aussehen können, ist aus dem Bereich der Overhead-Folien bekannt. So offenbart zum Beispiel die EP 37 86 255 T2 silikonmodifizierte Kunststoffe, welche als Trägerschicht für Overhead-Folien bekannt sind. Eine Überprüfung solcher Systeme ergab überraschender Weise, dass so ausgerüstete Kunststofffolien eine hohe IR-Transparenz aufweisen: Mit einem siloxan-Haftvermittler wie zum Beispiel Glycidoxypropyltrimethoxysilan konnte eine isolierende Acrlyat-Lackschicht auf die Heizschicht aufgezogen werden, die in IR-Prüfbildern nahezu keine Beeinträchtigung der Wärmestrahlung bei ausreichender, elektrischer Isolation der Oberfläche bereitstellen konnte. Somit eignen sich solche Folien sowohl als Isolator-Schicht als auch als IR-transparente Deckschicht und ihre Verwendung für Heizpanele sei vorliegend explizit offenbart, um ggf. mögliche Weiterbildungen auf Basis dieses Dokuments in Fortbildungen sinnvoll bereitstellen und beanspruchen zu können.In an advantageous embodiment, the enclosing casing and / or an upper-side insulation of the heating layer comprises a silicone-reinforced plastic layer, in which siloxanes and / or silica are incorporated in a plastic matrix. How generic recipes of such plastics can look is known in the field of overhead transparencies. For example, the EP 37 86 255 T2 silicone-modified plastics, which are known as a carrier layer for overhead transparencies. Surprisingly, a review of such systems revealed that plastic films finished in this way have a high IR transparency. An insulating acrylate coating layer could be applied to the heating layer using a siloxane coupling agent, such as glycidoxypropyltrimethoxysilane, which would have virtually no effect on thermal radiation in IR test images could provide sufficient surface electrical insulation. Thus, such films are suitable both as an insulator layer and as an IR-transparent cover layer, and their use for heating panels is explicitly disclosed herein, in order to be able to provide and claim possible further developments on the basis of this document in further education.

In vorteilhafter Ausführungsform umfasst das Panel Rahmenstrukturen, welche elektrische Anschlussmöglichkeiten der Panele miteinander umfassen. Geeignete, kantenseitige Anschluss-Verbinder elektrotechnischer Module sind zum Beispiel in den Dokumenten DE 1 892 432 U sowie US 4,173,035 A beschrieben, deren analoge Verwendung im Bereich von/mit Heizpanelen hiermit offenbart sei. Sowohl Heiz- als auch Leucht- sowie Schaltflächen sind in Kombination dieser Dokumente mit dem vorliegend Beanspruchten sinnvoll zugänglich.In an advantageous embodiment, the panel comprises frame structures which comprise electrical connection possibilities of the panels to one another. Suitable edge-side terminal connectors of electrical engineering modules are, for example, in the documents DE 1 892 432 U such as US 4,173,035 A whose analogous use in the area of / with Heizpanelen is hereby disclosed. Both heating, lighting and buttons are meaningfully accessible in combination with these documents.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEITINDUSTRIAL APPLICABILITY

Etablierte Heizpanele mit gedruckter Heizung weisen das Problem auf, dass zwar die elektromagnetischen Felder durch gegenläufige Bestromung eliminiert werden, aber eine effiziente Umwandlung von Energie in IR-Strahlung häufig unberücksichtigt bleibt und durch überhohe, gefährliche Lokaltemperaturen um 100°C ausreichende Wärmestrahlung erzielt werden muss.Established heating panels with printed heaters have the problem that although the electromagnetic fields are eliminated by opposing energization, but an efficient conversion Of energy in IR radiation is often disregarded and due to excessive, dangerous local temperatures around 100 ° C sufficient heat radiation must be achieved.

Aufgabe war es daher, eine gedruckte Heizung vorzuschlagen, welche trotz wirksam unterbundener EM-Felder eine verbesserte Energieeffizienz bieten kann.It was therefore the task to propose a printed heating system, which can offer improved energy efficiency despite effectively inhibited EM fields.

Die Lösung erfolgt mit einer umschließenden, elektrisch leitenden und geerdeten Hülle, welche oberseitig zu einer Heizschicht im Wesentlichen durchlässig für Wärmestrahlung ist. Damit bietet das Heizpanel trotz einer niedrigeren Lokaltemperatur eine vergleichbare IR-Strahlungsleistung und ist im häuslichen Bereich als Heizungssystem sinnvoll und energiesparend anwendbar.The solution is carried out with an enclosing, electrically conductive and grounded shell, which is the upper side to a heating layer substantially transparent to thermal radiation. Thus, the heating panel, despite a lower local temperature, a comparable IR radiation performance and is useful in the domestic sector as a heating system and energy-saving applicable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Heizpanel mit gedruckter Heizung, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckte Heizung eine oberseitig sichtbare Heiz-Schicht umfasst, wobei besagte Heizschicht im Wesentlichen aus einem bei Raumtemperatur aufgedruckten und bei Raumtemperatur ausgehärteten Gemisch aus Kieselsäure, Silikat, mindestens einem zumindest teilweise angelösten Metall und Kohlenstoff besteht und wobei weiterhin besagtes Heizpanel von einer allseitig geschlossenen, oberseitig zumindest für Wärmestrahlung im Wesentlichen transparenten, elektrisch leitenden Hülle umschlossen ist.Heating panel with printed heating, characterized in that the printed heater comprises a heating layer visible on the upper side, said heating layer consists essentially of a room temperature and cured at room temperature cured mixture of silica, silicate, at least one at least partially dissolved metal and carbon, and wherein said heating panel is further enclosed by an electrically conductive sleeve which is closed on all sides and which is substantially transparent on the upper side at least for heat radiation. Heizpanel nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht mit einer gepulsten Spannungsquelle verbunden ist.Heating panel according to the preceding claim, characterized in that the heating layer is connected to a pulsed voltage source. Heizpanel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht oberseitig mit einem IR-transparenten Polymer, bevorzugt Siloxanverstärkten Polymer, besonders bevorzugt in elektrisch isolierend, versehen ist.Heating panel according to one of the preceding claims, characterized in that the heating layer is provided on the upper side with an IR-transparent polymer, preferably siloxane-reinforced polymer, particularly preferably in electrically insulating. Heizpanel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht mit einer steuerbaren und/oder regelbaren Stromquelle verbunden ist.Heating panel according to one of the preceding claims, characterized in that the heating layer is connected to a controllable and / or controllable current source. Heizpanel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizpanel unterseitig zur Heizschicht mindestens eine Trägerschicht mit metallischer Leitfähigkeit aufweist.Heating panel according to one of the preceding claims, characterized in that the heating panel has at least one carrier layer with metallic conductivity on the underside of the heating layer. Heizpanel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizpanel mehrere Streifen einer oberseitig sichtbaren Heizschicht aufweist, wobei wiederum die Streifen an eine Spannungsquelle mit steuer- und/oder regelbarer Lauflicht-Regelung angeschlossen sind.Heating panel according to one of the preceding claims, characterized in that the heating panel has a plurality of strips of a top side visible heating layer, in turn, the strips are connected to a voltage source with controllable and / or adjustable running light control. Heizpanel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Heizschicht und einem unterseitig dazu angeordneten Träger eine haftvermittelnde Schicht, bevorzugt eine Schicht Ettikettenpapier mit unterseitiger Klebeschicht, angeordnet ist.Heating panel according to one of the preceding claims, characterized in that between the heating layer and a support arranged on the underside there is arranged an adhesion-promoting layer, preferably a layer of label paper with an underside adhesive layer. Heizpanel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus einem Bauplattenmaterial, bevorzugt einem Bauplattenmaterial mit rückseitiger Metallfolienkaschierung, besteht.Heating panel according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier consists of a building board material, preferably a building board material with back Metallfolienkaschierung exists. Heizpanel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle kantenseitige Steckverbinder aufweist, wobei die Steckverbinder gleichzeitig als elektrische Steckverbinder ausgebildet sind.Heating panel according to one of the preceding claims, characterized in that the sheath has edge-side connector, wherein the connector are simultaneously formed as electrical connectors. Heizpanel mit gedruckter Heizung, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckte Heizung eine oberseitig sichtbare Heiz-Schicht umfasst, wobei die Heizschicht im Wesentlichen aus einem bei Raumtemperatur aufgedruckten und bei Raumtemperatur ausgehärteten Gemisch aus Kieselsäure, Silikat, mindestens einem zumindest teilweise angelösten Metall und Kohlenstoff in Form von Graphit besteht, und wobei weiterhin besagtes Heizpanel von einer allseitig geschlossenen, elektrisch leitenden Hülle umschlossen ist, die Hülle oberseitig eine im Wesentlichen offene Metall-Netz-Struktur aufweist, die Heizschicht mit einer gepulsten Spannungsquelle verbunden ist, die Heizschicht oberseitig mit einem elektrisch isolierenden, IR-transparenten, Siloxanverstärkten Acryl-Polymer versehen ist, die Stromquelle über ein innerhalb der Hülle angeordnetes Thermoelement steuerbar und/oder regelbar ist, das Panel unterseitig zur Heizschicht mindestens eine Trägerschicht mit metallischer Wärmeleitfähigkeit aus Metallblech, bevorzugt 2 mm dickem Aluminiumblech, aufweist, die Heizschicht aus mehreren Streifen besteht, wobei wiederum die Streifen an eine Spannungsquelle, bevorzugt mit steuer- und/oder regelbarer, aktivierbarer Lauflicht-Regelung, angeschlossen sind, zwischen Heizschicht und einem unterseitig dazu angeordneten Träger eine Schicht Ettikettenpapier mit unterseitiger Klebeschicht angeordnet ist, eine Träger-Schicht neben einem Metallblech, bevorzugt Aluminiumblech, zumindest Segmente aus einem Bauplattenmaterial umfasst.Heating panel with printed heating, characterized in that the printed heater comprises a heating layer visible on the upper side, wherein the heating layer consists essentially of a room temperature and cured at room temperature cured mixture of silica, silicate, at least one at least partially dissolved metal and carbon in the form consists of graphite, and further wherein said heating panel is enclosed by an all-round, electrically conductive shell, the shell has on top a substantially open metal mesh structure, the heating layer is connected to a pulsed voltage source, the heating layer on top with an electrically insulating , IR-transparent, siloxane-reinforced acrylic polymer is provided, the current source is controllable and / or regulated via a thermocouple disposed within the shell, the panel on the underside to the heating layer of at least one carrier layer with metallic thermal conductivity Metal sheet, preferably 2 mm thick aluminum sheet, comprising, the heating layer consists of several strips, again the strips to a voltage source, preferably with controllable and / or adjustable, activatable running light control, are connected between the heating layer and a carrier arranged on the underside a layer of label paper is arranged with underside adhesive layer, a carrier layer next to a metal sheet, preferably aluminum sheet, at least comprises segments of a structural panel material.
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