CN102159895A - 加热系统 - Google Patents

Abstract

一种加热系统，其可以包括：具有可透水薄层的结合膜、基于导电油墨的辐射加热器和第一粘合剂，该第一粘合剂适于粘附于该基于导电油墨的辐射加热器和所述结合膜二者。加热系统可以结合到包括基底、加热系统和装饰性地板表面的地板中。加热系统也可以是具有结合膜和基于导电油墨的辐射加热器的多层面板的形式，该基于导电油墨的辐射加热器包括印制在第一聚合物片上、通过导电母线连接的多个电阻带和从母线延伸到至少面板边缘的导电体。

Description

加热系统

技术领域

本发明涉及能够安装在楼宇中(例如安装在传统的装饰性地板材料下方)的加热器。进一步，本发明涉及一种能够用于潮湿环境(例如厨房和浴室)中的地板加热系统。

背景技术

在地板材料(flooring)中使用加热元件既美观又舒适。位于楼宇的凉爽区域中的加热地板能够为均匀分布的空间补充热量。在家里，尤其是在寒冷的冬天早晨，浴室中温暖的地板对居住者的脚是有益的。

已知有几项制造加热地板的技术。在一些应用中，将加热元件安装在底层地板下方、地板托梁之间。使用这一技术，加热元件对底层地板、底层地板和装饰性地板下方的大气空间、以及可能存在的任何胶泥、水泥或衬垫进行加热。相对小比例的用于产生热的能量实际到达房间居住者享有的装饰性地板的上表面。除非房屋所有者愿意更换底层地板或天花板，否则这一技术也不能在改建工程中使用，而更换底层地板或天花板是昂贵的工程。

电热丝可以嵌入砂浆层中。涂敷第二砂浆层以在适当的位置固定陶瓷砖。在常规结构中，将电线放置在底层地板上。砂浆必须足够厚以覆盖电线，这改变了地板厚度。最后，敷料工在涂敷第二层砂浆时必须特别留意以不划破或割破电线。这种类型系统的安装是费时且昂贵的。

制作不具有母线的编织电线网加热器，从而将细电线编入网垫中。可以将垫放置在复合地板下方或底层地板下方。但是，这些垫必须是定制的以适合非标准尺寸的空间并且不能在施工现场更改。这使得加热器和安装的成本增加，并且明显使在安装期间改变加热器布局的工序变得更加困难。

使用电阻塑料(electrically resistive plastic)制作基于聚合物的加热器(Polymer-based heater)。电阻加热器每一侧的导电母线形成电路。结果形成可切割的加热表面；但是现有的可用产品呈现出非常大的厚度。

基于导电油墨的加热器(Conductive ink-based heater)是由印制在塑料片上的电阻油墨制成的。电阻加热器每一侧的导电母线形成电路。接着在电路上方放置第二塑料片以保护加热元件。结果形成薄的、柔性的、可切割的加热表面。已知基于导电油墨的加热器用在复合地板下方，它们以不附着方式位于地板板材(floor board)和底层地板(或者在改建情况下为旧地板)之间的空间内。保护器件的塑料片具有对于粘附陶瓷砖而言的劣质表面。

因此，如果能设计出在加热器和瓷砖之间适当粘合的系统，那么能够在陶瓷砖下方利用基于聚合物的加热器是有利的。地板材料系统应该是对水不敏感的，以用在潮湿环境、例如厨房或浴室中。此外，系统应该是在现场可切割的，使得能够在安装时改变加热器的精确形状并且使成本最小化。

发明内容

提供了一种加热系统，在实施例中，该加热系统包括具有可透水薄层的结合膜，基于导电油墨的辐射加热器；和第一粘合剂，适于粘附于基于导电油墨的辐射加热器和结合膜二者。加热系统可以并入薄且柔性的面板中。

结合膜可以包括底垫和涂层。在实施例中，涂层包括至少55％的液压组分，例如粉煤灰和硅粉。粉煤灰可以是C类粉煤灰。涂层还可以是可溶于水的成膜聚合物。液压组分可以为晶体基质。可溶于水的成膜聚合物可以为膜束基质(matrix of film strand)。晶体基质可以与膜束基质连结并且可以分布在整个膜束基质上。涂层还可以是填充物，例如珍珠岩、沙子、滑石、云母、碳酸钙、粘土、浮岩、火山灰、谷壳灰、硅藻土、熔渣、偏高岭土、火山灰材料、膨胀珍珠岩、玻璃微珠、陶瓷微珠、塑料微珠或其组合。底垫可以是夹在两个纺粘薄层之间的熔喷薄层。

基于导电油墨的辐射加热元件还可以包括聚酯板，在聚酯板上已经以导电油墨印制了电阻带(resistive strips)。导电油墨可以以碳和银中的至少一种形成。

在实施例中，设置至少两根母线以向电阻带提供电流或从电阻带去除电流。在一些实施例中，设置至少三根母线以向电阻带提供电流或从电阻带去除电流。母线可以由任意具有良好导电性的材料(例如铜箔带)制成。

在实施例中，可以在电阻带和母线之间设置导电材料。

在实施例中，使用第二粘合剂将多功能层粘附于辐射加热器。多功能层可以是低密度泡棉、聚合板、橡胶板及其组合中的至少一种。

在实施例中，本发明是包括基底、加热系统和装饰性地板表面的地板。加热系统可包括具有可透水薄层的结合膜、基于导电油墨的辐射加热器、和适于粘附于基于导电油墨的辐射加热器和结合膜二者的第一粘合剂。

在实施例中，装饰性地板表面可以是复合地板材料或木地板材料。在另一实施例中，装饰性地板表面可以是陶瓷砖。在陶瓷转的情况下，地板还可以包括位于底层地板与加热系统之间的粘合剂以及位于加热系统与陶瓷砖之间的砂浆。

在实施例中，基底可以是木材、水泥、油毡、陶瓷砖或其组合。

在实施例中，结合膜包括底垫和涂层。涂层可以为至少55％的液压组分，例如粉煤灰、硅粉或其组合。

在实施例中，本发明提供多层面板形式的加热系统。面板可以包括结合膜、基于导电油墨的加热器和导电体，该基于导电油墨的加热器包括印制在第一聚合物片上、通过导电母线连接的多个电阻带，该导电体从母线延伸到至少面板的边缘，以接受与另一导体(例如电线)的连接，或者导电体本身可以延伸到面板的边缘之外，例如在电线束中。

在实施例中，多个电阻带可以相互平行排列并且在与所述聚合物片的外围边缘相间隔的端部终止。

在实施例中，设置两根母线，一根位于所述电阻带的每一端。母线可以是在与聚合物片的外围边缘相间隔的端部终止的铜带。

在实施例中，第一聚合物片可以是聚酯板。在实施例中，电阻带可以是碳基油墨。

在实施例中，导电材料(例如导电聚合物)可以位于电阻带和母线之间，以确保它们之间良好的连接。

在实施例中，设置第二聚合物片以覆在电阻带和母线上。此外，可以设置两个附加的塑料片以封装第一、第二聚合物片、电阻带和母线。在一些实施例中，可以仅设置一个附加的塑料片以覆在第一或第二聚合板上。在一些实施例中，塑料片可以是不可透水的。

在实施例中，结合膜可以是底垫和由液压组分、聚合物和水的混合物形成的涂层。液压组分可以是至少55％的粉煤灰。聚合物可以是可溶于水的成膜聚合物。

在实施例中，底垫可以是第一纺粘薄层、第二纺粘薄层和位于第一和第二纺粘薄层之间的熔喷薄层。

在实施例中，多功能层可以包含在使用第二粘合剂粘附于辐射加热器的多功能面板中。多功能层可以是热绝缘、声抑制材料、防水材料、电绝缘或裂缝隔离材料。多功能层可以是低密度泡棉、聚合板、橡胶板或其组合中的一种。

在实施例中，面板包括位于一个外表面上的粘合材料层。

在实施例中，导电体包括延伸至面板边缘的母线的一部分。

在实施例中，可以将粘合剂布置于结合膜和基于导电油墨的加热器的聚合物片之间。

附图说明

图1是本发明的加热系统的俯视图，其一部分结合膜被切掉以便于查看；

图2是沿线II-II所取的图1的加热系统的剖面图；

图3是基于导电油墨的加热元件的分解图；

图4是使用本发明的加热系统的加热地板的剖面图；

图5是包含本发明加热系统的电路的示意图；

图6是加热器的平面示意图，其例示了用于削减加热器的位置；

图7是具有加热带布局的替代实施例的加热器的平面示意图；

图8是本发明的加热器的替代实施例的剖面图；以及

图9是本发明的加热器的另一实施例的剖面图。

具体实施方式

在本发明的实施例中，以多层面板22的形式设置加热系统20。面板22可以是薄且柔性的，每一层都不厚于1至200密耳。加热系统20可以用在各种不同的位置，以向该位置提供热量。一个这样的位置是在为了地板中使用加热系统20。虽然本发明不限于这一位置，并且还可以用在墙壁中、天花板中和其他位置，但是为了描述本发明的实施例，将以这个位置来描述本发明。

面板22多层中的一层是结合膜24(部分在图1中示出)。另一层是导电电阻加热器26。适于粘附于结合膜24和加热器26二者的第一粘合剂27可以位于结合膜与加热器之间。在实施例中，粘合剂27可以是与循环温度、湿度相匹配的任何粘合剂并且具有合适的结合强度。合适的粘合剂包括3M的转移带，例如300LSE转移膜、468MP/200MP粘合转移膜和467MP/200MP粘合转移膜。可以设想其他的合适的热固化粘合剂或液体粘合剂。

在一些实施例中，加热器26可以是基于导电油墨的辐射加热器，其包括印制在第一聚合物片30上的多个基于电阻油墨的带28，所述带28可以通过导电母线32连接。使用各个带使得加热器26能够维持相对高的电阻，这是因为对于任意给定油墨，带越宽(最宽至聚合物片30的整个宽度)，电阻越低。导电体33(例如电线)可以从母线32延伸到至少面板22的外围边缘34或外围边缘34之外。导体33也可以是母线32的延伸或者除电线或母线之外的导体。

如图1所示，可以以矩形外围形成面板22，或者根据需要，面板22可以具有其他形状。如果以矩形形状形成，面板22可以根据面板的应用而具有各种不同尺寸中的一种。例如，可以提供具有12英寸或18英寸、或者12英寸的倍数或18英寸的倍数的宽度的面板，或者可以提供具有25厘米或25厘米的倍数的宽度的面板。此外，可以提供具有12英寸或18英寸、或者12英寸的倍数或18英寸的倍数的长度的面板22，或者可以提供具有25厘米或25厘米的倍数的长度的面板。

参见图1和图2，加热系统(通常是35)包括导电加热器26和结合膜24。加热系统35由底层地板100支撑(图4)，底层地板例如是胶合板、水泥等等。在一些实施例中，可选地由在前地板(previous floor)102支撑加热系统，只要在前地板足够坚固以向加热器提供稳定的平台。不建议将地毯作为在前地板102。能够支撑加热系统的在前地板102的例子包括瓷砖，例如陶瓷砖104或片状油毡产品(sheet linoleum product)。

将待加温的新的装饰性地板106放置在加热系统35的上面。任何地板材料都可以用作装饰性地板，包括坚硬木材、卷材地板、油毡片或者瓷砖、地毯、复合地板、陶瓷砖104等等。陶瓷砖104通过位于瓷砖下面的砂浆108和位于瓷砖之间的水泥浆110保持在适当的位置不动。

将加热器26放置在底层地板100和新的装饰性地板106之间。在一些应用中，以可选的粘合剂112将加热器26粘附于底层地板(图2)。

结合膜24可以包括底垫36和由液压组分、聚合物和水的混合物形成的涂层38。

2008年3月23日发布的、名称为“柔性液压组分(Flexible Hydraulic Compositions)”的第7,347,895号美国专利和欧洲专利EP179179，以及2006年3月16日公布的、名称为“柔性且可卷曲的胶凝膜及其制造方法(Flexible and Rollable Cementitious Membrane and Method of Manufacturing It)”的美国专利申请US2006/0054059中描述了优选的结合膜24，为了所有的目的，它们的全部内容通过引用的方式并入于此。通过使用这种柔性的胶凝膜，加热器26可以处于直径非常小(～≥1英寸)的卷的形式。此外，这种膜是非常轻质的，每千平方英尺的重量小于500磅，甚至轻达每千平方英尺小于200磅。

至少包括55％粉煤灰的任意液压组分都可以用于涂层38中。最优选的液压组分是C类液压粉煤灰或其等效物。这种类型的粉煤灰是通过处理某些煤炭得到的石灰含量高的粉煤灰。通过引用的方式并入于此的ASTM标示C-618描述了C类粉煤灰(由洛杉矶Big Cajun，II的Bayou Ash有限公司生产)的特性。当与水混合时，粉煤灰类似地成为水泥或石膏。预期使用其他液压组分与粉煤灰组合，包括水泥(包括高铝水泥)、硫酸钙(包括无水硫酸钙、半水硫酸钙、或二水硫酸钙)、其他液压组分及其组合。还预期使用粉煤灰的混合物。硅粉(由加拿大魁北克省St.Laurent的SKW Silicium Becancour生产)是另一种优选的材料。全部组合物优选包括重量占大约25％至大约92.5％的液压组分。

聚合物是可溶于水的成膜聚合物，优选是乳胶聚合物。可以以液体形式使用聚合物，或者将聚合物用作可再分散的粉末。特别优选的乳胶聚合物是丙烯酸和乙酸丁酯的甲基丙烯酸甲酯共聚物(由伊利诺伊Marengo的EPS有限公司生产的Forton VF 774聚合物)。虽然聚合物以任意的有用的量进行添加，但是优选在干燥固体基础上以大约5％到35％的量进行添加。

为了形成两个连结基质结构(interlocking matrix structure)，必须有水来形成这种组合物。当向系统添加水时，必须考虑组合物中的总水量。如果以水性悬浮液的形式提供乳胶聚合物，组合物水中应该包括用于使聚合物散开的水。可以使用任意量的水以产生可流动的混合物。优选地，在组合物中使用的水的重量占大约5％到大约35％。

为了特定的应用目的，可以将水泥或聚合物水泥的任意公知的添加剂用于即时组合物的任一实施例中，以对其进行修改。基于各种原因，添加填充物。如果添加了轻质的填充物，例如膨胀珍珠岩、其他膨胀材料或者玻璃微珠、陶瓷微珠、塑料微珠，则可以使组合物或者完成的产品重量更轻。微珠通过将气体材料封装到包含在组合物中的微小气泡中，减轻了整体产品的重量，从而减小了其密度。以常规量使用发泡剂对于减小产品密度也是有用的。

常规的无机填充物和骨料(aggregate)也可用于减少成本并且减少收缩裂缝。典型的填充物包括沙子、滑石、云母、碳酸钙、焙烧粘土、浮岩、碎的或膨胀的珍珠岩、火山灰、谷壳灰、硅藻土、熔渣、偏高岭土和其他火山灰材料。这些材料的量不应超过对例如强度的特性产生不利影响的点。当制备非常薄的膜或者底衬(underlayment)时，优选使用非常小的填充物，例如沙或微珠。

可选地添加着色剂来改变组合物或者已完成的底垫36的颜色。粉煤灰通常是灰色的，C类粉煤灰通常比F类粉煤灰轻。可以使用与组合物相容的任意染料或颜料。可选地，使用二氧化钛作为增白剂。优选的着色剂是肯塔基辛西亚那的Solution Dispersions公司生产的Ajack Black。

预期在这些组合物中使用加快或减缓液压组分设定时间的设定控制添加剂(set control additive)。确切的添加剂将取决于所使用的液压组分和设定时间被修改到什么程度。

可以使用加强材料来增加底垫36的强度。可选地，添加纤维或网状物有助于将组合物保持在一起。推荐钢纤维、塑料纤维(例如聚丙烯和聚乙烯醇)以及玻璃纤维，但是加强材料的范围不限于此。

已知超增塑剂添加剂用于改善液压泥浆的流动性。它们使溶液中的分子散开，以使得它们更容易地相对彼此移动，从而改善整个泥浆的流动性。聚羧酸盐、磺化三聚氰胺和磺化萘是已知的超增塑剂。优选的超增塑剂包括由马萨诸塞剑桥的Grace Construction Products生产的ADVA Cast和由乔治亚州锡达敦的Geo Specialty Chemicals生产的Dilflo GW超增塑剂。添加这些材料使得用户能够将泥浆的流动性调整到适于特别的应用。

减缩剂有助于减少随着涂层38变干而产生的塑料收缩裂缝。它们通常起到改变表面张力的作用，以使得泥浆随着变干流动到一起。乙二醇是优选的减缩剂。

虽然是优选的，但是也可以不必涂布底垫36，并且可以使用用于固定陶瓷砖的传统砂浆在工作现场涂布底垫36。

用于地板加热器系统35的优选底垫36可以包括至少第一纺粘薄层40。第一纺粘薄层40可选地直接结合于导电加热器26。在其他实施例中，可选的熔喷薄层42阻挡液体移动穿过底垫36，增加水或其他液体流过结合膜24的阻力。将第一纺粘薄层40放置在熔喷薄层42的上侧以在结合膜24的至少一个表面上提供高孔隙率。纺粘材料的多孔性容许砂浆108的良好渗透和吸收。砂浆108的晶体基质中变得包含大纤维，形成坚固的结合。

可选地，第二纺粘薄层44位于熔喷薄层42与朝向第一纺粘薄层40的表面相反的表面上。在本实施例中，熔喷薄层42夹在第一纺粘薄层40和第二纺粘薄层44之间。本实施例的优点在于其两侧具有相同的表面，并且可以将任一表面涂敷(apply)在基于导电油墨的辐射加热器26上且任一表面都可以朝向新的装饰性地板106。

通过任意适当的方式将薄层40、42、44相互结合。三层合成物或这种类型的合成物是市场上有售的，例如由乔治亚州罗斯韦尔的Kimberly-Clark公司制造的S-M-S薄层。这一产品由聚丙烯纤维制成。虽然设置了对液体的阻挡层(barrier)，但材料还是透气的，允许水蒸气通过该材料。根据最后的应用和性能要求，其他的薄层可能更适合于特殊的应用。通过引用的方式并入于此的第4,041,203号美国专利完整地描述了S-M-S薄层及其制造方法。

在商业规模生产线中，优选以从卷轴解开底垫36并且将其延伸到混合区域开始的工序来制造底垫36。如果底垫36是可以渗透泥浆的，则在底垫下方使用可选的隔离纸以遏制泥浆的溢出。通过不可渗透的底垫36和涂布站(coating station)的适当设计，可以不需要使用隔离纸。底垫36与一表面对齐并设置在该表面上以供给到用于涂敷泥浆的涂布装备。

通过将聚合物和液压组分在水中混合来制备涂层38。优选在高剪切混合器中完成混合。根据所准备的投料量(batch)的多少，可使用连续混合器或分批混合器。

设置底垫36并将涂层38涂敷在底垫36上。任何涂布设备都适于与涂布泥浆一起使用，以涂布底垫36并形成片，涂布设备包括棒式涂料器、幕帘式涂料器、喷雾器、喷液器、挤压器(extrusion)、拉挤器(pultrusion)、辊涂器、刮刀涂料器、刮棒涂料器等等。摊开泥浆的一个优选方法是利用刮杆(screed bar)。刮杆可以是金属、塑料、橡胶或从底垫36刮掉多余涂层的任意材料。通过使刮杆与底垫36保持接触得到薄的涂层。随着泥浆头在刮杆的前面逐渐形成，泥浆摊开并且均匀覆盖底垫36的表面。

当摊开泥浆时，使刮杆位于柔性的表面上方或不位于任何表面上方是有利的。对刮杆施加压力以逐渐形成头并且获得薄的泥浆涂层。在测试时，当以位于坚固表面上方的底垫36施加压力时，底垫停止移动并开始分裂开。涂布操作移动至由柔性带支撑底垫36的一部分线，使得能够将足够的压力施加给垫以获得薄的涂层，而底垫不会聚成一堆或分裂开。还可以在没有表面直接位于底垫下方的情况下涂布底垫36。在此情况下，刮杆或其他涂布器件位于悬浮的底垫36上方。获得多余的涂敷材料并对其进行回收利用的器件优选位于底垫36下方，但不与底垫36接触。

通过多次重复涂布工序，可以得到泥浆的较厚涂层38。优选地，给出两个匀泥站(screed station)用于两个大体类似的涂层38的涂敷。如果想要得到无方向的片，则将粘性泥浆涂敷到底垫36的两侧。

在已经将泥浆38涂敷到底垫36以后，允许泥浆变干、定型并变硬。使用任意方法使泥浆变干，包括在室温下空气干燥、烘炉干燥或窑干、或者在微波炉中干燥。当允许在室温下干燥时，准备好膜以在几小时内使用、包装或存储。更优选地，将经过涂布的垫或经过涂布的纸送到快速干燥并定型的烘炉中。在175℉(80℃)的烘炉中，薄薄地涂敷在底垫36上的泥浆38在不到10分钟的时间内变干。聚合物也可以是使用光(尤其是紫外线波长范围内的光)固化的。如果用热聚合物制作涂层38，则固化时间缩短，但是也减少了适用期。确切的干燥时间取决于所选择的确切组合物、泥浆厚度和干燥温度。当组合物定型时，通过常规的方法去除隔离纸(如果有的话)。

本发明预期使用多种类型的加热器。单独使用电缆或将电缆放置在网状物或平纹棉麻织物上来制作适当的辐射加热器。在此应用中，可以使用任何薄且可切割的电辐射加热器垫。优选的加热器利用导电油墨来形成加热器。这项技术制造非常薄的加热系统，这种加热系统不显著增加在下方安装有该加热系统的地板的高度。

商业上出售几种不同类型的基于导电油墨的辐射加热器26。以具有各种电阻的碳基油墨印制一种类型的基于导电油墨的辐射加热器26。以具有各种电阻的含银油墨印制另一种类型的基于导电油墨的辐射加热器26。还有另一种基于导电油墨的辐射加热器是印制在聚合物膜上的电路。

现参见图3，优选的基于导电油墨的辐射加热器26与Calesco Norrels(伊利诺伊，埃尔金)销售的相似。通过第一聚合物片30上印制的油墨电阻带28提供热量。使用任意已知方法将电阻带28放置在聚合物片30上。一项铺设电阻带28的技术是以碳基油墨印制电阻带28的。选择导电油墨以在干燥时形成电阻材料并且粘附于第一聚合物片30从而使其不剥落，或者相反地，当基于导电油墨的辐射加热器26弯曲时使其分离。在实施例中，聚合物片30由聚酯制成。

加热器26的电阻带28可以相互平行排列，并且可以在与聚合物片30的外围边缘50相间隔的端部46、48终止。在其他实施例中(参见图7)，带28可以相互交错，或者也可以具有蜿蜒的或者其它非线性的形状。

如图5所示，使用至少两根母线32将电阻带28接入电路51。一根母线32放置在或接近电阻带与聚合物片30相对的一侧、电阻带28的每一端部46、48。根据需要，可以添加例如连接电阻带28的中点的附加母线32。当在如下所述的安装期间切掉母线32的一部分时，以此方式使用附加母线使得板30不提供热量的区域最小化。优选的母线32的举例是铜箔带或其他导电材料。母线32的铜带可以在与聚合物片30的外围边缘50相间隔的端部52、54终止。在其他实施例中，母线32的一个端部52可以一直延伸至聚合物片30的边缘50以作为如上所述的导体33使用。

如果需要，将薄的导电材料56放置在电阻带28与母线32之间它们交叉的位置，以增强它们之间的导电性。优选地，导电材料56是导电聚合物。有机导电聚合物的常见类别包括：聚(乙炔)类、聚(吡咯)类、聚(噻吩)类、聚(苯胺)类、聚(芴)类、聚(3-烷基噻吩)类、聚四硫富瓦烯类(polytetrathiafulvalenes)、聚萘类(polynaphthalenes)、聚(对亚苯硫醚)类和聚(对苯亚乙烯)类。在任意情况下，优选以防水方式连接母线32与带28。

可以将母线32和导电材料56与第二聚合物片58结合。当装配基于导电油墨的辐射加热器26时，将第二聚合物片58布置为使导电材料56与第一聚合物片30上的电阻带28相邻，从而使第二聚合物片覆在电阻带28和母线32上。当聚合物片30、58由防水材料制成时，聚合物片30、58将会使母线32和电阻带28之间的连接防水。

为了保护电路材料在安装期间不被损坏或划坏，在实施例中，聚合物片30、58、电阻带26、母线32和导电材料36可以被一个附加塑料片60覆盖或者封装在两个附加塑料片60之间。优选地，塑料片60和聚合物片30、56层压在一起。聚乙烯膜片是合适的塑料片60的举例。为了提供包含塑料片60的面板22的不透水性措施，塑料片可以是不可透水的。将母线32和电阻带26密封到塑料片60内也使得基于导电油墨的加热器能够用于潮湿环境并且延长寿命。附着在每根母线32的电线33延伸至塑料片60的外部。这些电线33用于使加热系统20已完成的面板22相互电连接并且将其电连接于提供电流的电路62，例如内部电路(house circuit)。

电路62包括电压源64以提供电流。加热器26相互并联连接在电路中，以使对电路附加加热器26不会减少任意经过加热器的压降，从而维持通过每个加热器的电流并且维持每个加热器产生的热通量。当需要将加热器放在地板的期望部分下方并且向地板所在的房间提供期望水平的热量时，可以以此方式给电路加入任意数量的加热器26(如果电路所允许的总电流负荷是允许的)。下面讨论电路62的其他组件。

加热器26可以以如下方式构建来提供预定的热通量：通过选择合适的导电油墨并且选择带26的宽度、厚度和长度。可以选择具有不同表面电阻的油墨并且可以选择带26的宽度和厚度以产生期望的电阻，期望的电阻将转化为每个带的期望热量输出。可以在其间以所选的间隔排列带26以产生面板22的期望的热量输出。如果利用中心母线32(如图6中的幻象电源)，则调节带26的宽度和厚度以适应在母线之间缩短了的带长度。此外，在这种布置下，外部母线将与相同的电源连接件连接，而中心母线将与相反的电源连接件连接。

参见图4，使用地板加热系统20制造加热地板(通常是114)。加热系统20放置于底层地板100和装饰性地板106之间。根据所选择的装饰性地板106，可能不需要使用粘合剂112将加热系统20结合到底层地板100。这里，例如选择复合地板(例如PREGO)作为装饰性地板106，地板加热系统20可以位于底层地板100和复合地板106之间而不与底层地板100和复合地板106结合。在此情况下，加热器26相对于装饰性地板106或底层地板100的移动不会造成损害。

但是，在选择陶瓷砖104作为装饰性地板的情况下，使瓷砖下方的所有材料稳固是重要的。在此情况下，如上所述在底层地板100和加热系统20之间存在粘合剂112是重要的。当加热系统20在陶瓷砖104下方使用时也是有利的，这是因为结合膜24是用于粘附将陶瓷砖104保持在适当位置的砂浆108的非常好的表面。

为了制备加热地板114，以本领域任意已知的方法将加热系统20放置在装饰性地板106下方。在一些实施例中，将加热系统20的片布置在底层地板100或在前的地板102上并且切割至适当长度。面板24中的电阻带28和母线32与面板的外围边缘34间隔开，以使这些组件电绝缘和隔离。在带相互间隔开并且相互平行的这些实施例中，如果需要切割面板24以满足特殊的安装要求，则沿着与电阻带28平行的线(例如图6中的线69)切割面板。这将产生母线32的两个外露部分，需要以诸如绝缘胶带、液体非导电聚合物、或者其他已知的电绝缘方法使这两个外露部分与面板的切割边缘绝缘和隔离。如果安装尺寸需要沿面板24的长度方向切割面板24(切过所有的电阻带28)，则优选获得较窄的预制面板，或者限制设置有加热器26的地板下方的区域，以避免必须使切割带的大量外露的端部电绝缘。由于面板将在具有平行的连接件的电路中连接在一起，因此可以根据需要添加额外的面板。

然后，可选地用粘合剂112将地板加热系统20与底层地板100结合。如果需要，也可以使用诸如钉子或螺丝钉的机械固定件(未示出)。将热敏电阻71放置在地板100、102上以监测并且自调节加热器26。将新的装饰性地板106放置在地板加热系统20的片30或60的上方。就陶瓷砖104而言，在地板加热系统20的片和用水泥浆110安装的陶瓷砖104上方摊开砂浆108。附接于母线32的电线33挂接到电结点66和接地故障电路断电器68以使电路完整。优选地，电路包括用于易于使加热系统20工作或停用的开关70。电线33可以是电线束的一部分，可以对其标以颜色以便让地板安装者容易地安装地板。

此外，安装恒温器72来监测地板所处空间的温度。此恒温器72控制加热系统20的开和关情况。用于控制地板加热器的组件商业上可以从Honeywell公司(新泽西，莫里斯顿)获得。

图8中例示了加热系统的可替换实施例。在此实施例中，有如上所述的多个层，包括柔性的胶凝涂层38、单层或多层底垫36、粘合剂层27、电辐射热垫26、可选的粘合剂层112和可选的释放衬底74。提供新的功能层76并经由粘合剂层78将新的功能层76粘附于热垫26，其中新的功能层76可以提供单个功能或多个功能。

例如，层76可以具有声抑制特性并且可以包括热绝缘、可以包括电绝缘，层76可以提供防水、可以提供增强的裂缝隔离。此外，借助各组成层，该层76可以提供上述特性中一种以上的特性，或者可以由单个层提供这些特性中一种以上的特性。此外，粘合剂层78和112(以及释放衬底74)与功能层76可以组合成将要粘附于辐射热垫26的单个复合层压板80。

作为包括功能层76的可能组件的举例，可以以低密度泡棉层、橡胶层或塑料层实现声抑制特性，特别是用于影响噪声。使功能层76固定在电辐射热垫26以及底层地板100(如果使用了)的粘合剂层78和112可以是压敏粘合剂转移带或者压敏双面粘合带，或者甚至是喷雾或液体粘合剂。当需要增强裂缝隔离和防水特性时，优选使用双面粘合带。也可以提供热绝缘和/或电绝缘的低密度泡棉可以包括聚乙烯泡棉(例如3M公司的聚乙烯泡棉带4462或4466)、聚氨酯泡棉(例如3M公司的尿烷泡棉带4004或4008)、聚乙烯化合物泡棉(例如3M公司的聚乙烯化合物泡棉带4408或4416)、乙烯醋酸乙烯酯泡棉(例如International tape公司的聚乙烯泡棉带316或332)、丙烯酸泡棉(例如3M公司的VHB 4941闭孔丙烯酸泡棉带族)以及EPDM(乙烯丙烯二烃单体)泡棉(例如Permacel公司的EE1010闭孔EPDM泡棉带)。硅胶泡棉包括Saint Gobain公司的512AV.062和512AF.094泡棉带。橡胶泡棉包括3M公司的500碰撞剥离带(Impact stripping tape)和510模板带(Stencil tape)。弹性泡棉包括3M公司的4921弹性泡棉带和Avery Dennison公司的XHA 9500泡棉带。可以从Amorim Industrial Solutions公司或IRP Industrial Rubber公司获得橡胶或再生橡胶片。

使用粘合剂层112和释放片74让面板自粘附到期望的基底表面，具有剥离和粘贴布置的性质。这使得安装者快速将面板放置在他们期望的位置而无需混合或涂敷粘合剂材料，并且确保粘合剂充分覆盖面板并以正确的量进行涂敷。

图9中例示了本发明的另一实施例，该实施例具有关于图8描述的所有层(除了防粘板74)。此外，该实施例包括刚性面板复合层82，借助该刚性面板复合层82将加热系统20设置在可以结合到地板、墙壁、天花板以及建筑物的其他结构组件的建筑面板中。刚性面板复合层82可包括网增强水泥板、纤维增强水泥板、石膏板、石膏纤维板、胶合板、定向刨花板或其他类型的木基板、塑料板以及其他类型的刚性复合板。板的厚度可以介于0.125至10英寸之间，优选介于0.250至2英寸之间，更优选介于0.250至1英寸之间。

通过已经示出和描述的加热系统和加热地板的特定实施例，本领域技术人员会理解在不脱离本发明的范围下在其更广的方面可以对本发明做出修改和变型。

本申请要求于2008年9月16日提交的序列号为61/097,323和2009年5月8日提交的序列号为61/176,787的临时申请的优先权，并且，为了所有的目的其全部内容通过引用的方式并入于此。

Claims (10)

1.一种加热系统，包括：

结合膜，包括可透水薄层；

基于导电油墨的辐射加热器；以及

第一粘合剂，适于粘附于所述基于导电油墨的辐射加热器和所述结合膜。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述结合膜包括底垫和涂层。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述底垫包括夹在两个纺粘薄层之间的熔喷薄层。

4.如权利要求2所述的系统，其中，所述涂层包括至少55％的、选自由粉煤灰和硅粉组成的组的液压组分。

5.如权利要求4所述的系统，其中，所述涂层还包括可溶于水的成膜聚合物。

6.如权利要求1所述的系统，其中，所述基于导电油墨的辐射加热元件还包括聚合物片，在该聚合物片上已经以导电油墨印制了电阻带。

7.如权利要求6所述的系统，还包括至少两根母线，用于向所述电阻带提供电流或者将电流从所述电阻带去除。

8.如权利要求7所述的系统，还包括位于所述电阻带和所述母线之间的导电材料。

9.如权利要求1所述的系统，还包括使用第二粘合剂粘附于该辐射加热器的多功能层。

10.如权利要求9所述的系统，其中，所述多功能层包括由低密度泡棉、聚合物片、橡胶片及其组合所构成的组中的一种。

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