JP2012503163A - ヒーティングシステム - Google Patents

Abstract

水浸透性の薄片でなる接合膜、導電性インク−ベース輻射ヒーター、および導電性インク−ベース輻射ヒーターと接合膜の両方に接着された第１接着材とを有するヒーティングシステムである。このヒーティングシステムは、下張り床、ヒーティングシステムおよび装飾床表面をもつ床に組込むことができる。このヒーティングシステムは、接合膜と導電性インク−ベースのヒーターでなる多層パネル形状であり、導電性インク−ベースのヒーターは、導電バスが結合された第１ポリマーシート上にプリントされた複数の抵抗帯と、バスからパネルの少なくとも１つの周縁に延びる電気導線でなっている。
【選択図】図１

Description

この出願は、２００８年９月１６日に出願された米国仮出願番号６１／０９７，３２３、および２００９年５月８日に出願された米国仮出願番号６１／１７６，７８７で優先権を主張し、全ての目的のために参考としてここに示す。

本発明は、建物内の、従来の装飾床材下に装着することができるヒーターに関するものである。さらに、本発明は、キッチンやバスルームのようなウエットな環境下でも使用できる床ヒーティングシステムに関するものである。

床材にヒーティングエレメントを使用することにより、美しさと快適さの両方が実現できる。寒冷地域の建物での暖房床は、空間に補足的な熱を均等に分散させて供給することができる。家の中で、特に寒い冬の朝では、バスルームの暖かい床は、居住者の足にやさしいものである。

暖房床を作るには、いくつかの技術が知られている。ある使用態様では、下張り床の下の床梁間にヒーティングエレメントが装着される。この技術を使用したとき、ヒーティングエレメントは、下張り床の下の空間、下張り床と装飾床、および存在することがある漆喰、グラウトあるいは下張り部を暖めている。実際に装飾床の表面に届いて部屋居住者を快適にさせているのは、熱を発生させるに使用された電力の比較的小さな割合である。この技術は、住宅所有者が高価な工事となる下張り床や天井を交換しない限り、改修工事では実施できない。

ヒーティングワイヤーは、モルタル層に埋め込むことができる。セラミックタイルを所定位置に保持するために、別の第２モルタル層が使用される。ワイヤーは、使用状況に合せて下張り床に置かれる。モルタルは、ワイヤーを覆うために充分厚くしなければならず、床の厚さを変えている。最後に、施工者は、第２モルタル層を施すときに、ワイヤーを引掻いたり傷つけたりしないように特別の注意を払わなければならない。この種のシステムを設置するのは、面倒で経費を伴うものである。

細いワイヤーを金網マットに織って、バスのない金網ヒーターが作製されている。この金網マットは、ラミネート床の下あるいは下張り床の下に取付けられる。しかしながら、このマットは、半端な形状の空間に合わせ、かつ現地で形を変えることができないので、注文仕様でなくてはならない。このことで、ヒーターとその設置に経費が嵩み、設置時にヒーターレイアウトを変えるのを非常に難しくしている。

ポリマー−ベースのヒーターが、電気抵抗性プラスチックを使用して作製される。この抵抗ヒーターのどちらか一方の面に導電バスを設けて回路が出来上がる。これで、切断可能なヒーティング面ができる。しかしながら、現在入手できる製品は、非常に厚くなっている。

導電性インク−ベースのヒーターは、プラスチックシート上に抵抗性インクをプリントして作られ、この抵抗ヒーターのどちらか一方の面に導電バスを設けて回路が出来上がる。次いで、ヒーティングエレメントを保護するために、回路上に第２プラスチックシートを置く。これで、薄く、フレキシブルで、切断可能なヒーティング面となる。

導電性インク−ベースのヒーターは、ラミネート床の下に使用されることが知られており、この場合、ラミネート床は、床板と下張り床の間の空間、あるいは改修の際には古い床に接触していない。この装置を保護するプラスチックシートの面は、セラミックタイルとの接着性が悪い。

そこで、ヒーターとセラミックタイルの間に適切な接着ができるようなシステムが開発されれば、セラミックタイルの下にポリマー−ベースのヒーターが使用できて有益である。

床張りシステムは、キッチンやバスルームのようなウエットな環境で使用されるときに水の浸透がないようにしなくてはならない。さらに、このシステムは、現地で切断でき、装着できるようにヒーター形状を変えられ、コストをできるだけ低くするようにしなければならない。

実施形態で、ヒーティングシステムは、水浸透性の薄片でなる接合膜と、導電性インク−ベース輻射ヒーターと、および導電性インク−ベース輻射ヒーターと接合膜の両方に接着された第１接着材とを有している。このヒーティングシステムは、薄くフレキシブルなパネルに組み込むことができる。

接合膜は、基材とコーティング材とでなっている。実施形態では、コーティング材は、フライアッシュやシリカヒュームなどの水硬性成分を少なくとも５５％含んでいる。フライアッシュは、クラスＣのフライアッシュであることができる。コーティング材は、さらに水溶性でフィルム形成性のポリマーがある。

水硬性成分は、硬質マトリックスとして存在する。水溶性でフィルム形成性のポリマーは、フィルム帯マトリックスとして存在する。硬質マトリックスは、フィルム帯マトリックスと一緒になり、フィルム帯マトリックスの中に分散されている。コーティング材は、さらに、パーライト、砂、タルク、雲母、炭酸カルシウム、クレイ、軽石、火山灰、稲藁灰、珪藻土、スラグ、メタカオリン、ポゾラン材、拡張パーライト、ガラスミクロスフェア、セラミックミクロスフェア、プラスチックミクロスフェア、およびこれらからの組合せなどのフィラーを含んでいる。基材は、２つのスパンボンド薄片（ｓｐｕｎｂｏｎｄ ｌａｍｉｎａｅ）の間に挟まれた溶融成型薄片（ｍｅｌｔｂｌｏｗｎ ｌａｍｉｎａ）である。

導電性インク−ベースの輻射ヒーティングエレメントは、さらに導電性インクで抵抗帯がプリントされたポリエステルシートを有している。導電性インクは、炭素と銀の少なくとも１つで形成される。

実施形態では、抵抗帯に電流を送り、また抵抗帯から電流を出すために、少なくとも２つのバスが設けられている。別の実施形態では、抵抗帯に電流を送り、また抵抗帯から電流を出すために、少なくとも３つのバスが設けられている。バスは、銅箔などの高導電性の材料で作られる。

実施形態では、導電性材料は、抵抗帯とバスの間に置かれる。

実施形態では、第２接着材を用いて多機能材層が輻射ヒーターに接着される。多機能材層は、低密度フォーム、ポリマーシート、ラバーシート、およびこれらからの組み合わせがある。

実施形態では、本発明は、基板、ヒーティングシステム、および装飾床表面を含む床である。このヒーティングシステムは、水浸透性の薄片、導電性インク−ベースの輻射ヒーター、および導電性インク−ベースの輻射ヒーターと接合膜の両方に接着できる第１接着材を有している。

実施形態では、装飾床表面は、ラミネート床張りあるいは木材床張りである。別の実施形態では、装飾床表面は、セラミックタイルである。 セラミックタイルのとき、床は、さらに下張り床とヒーティングシステムの間に位置する接着材、およびヒーティングシステムとセラミックタイルの間に位置するモルタルを有している。

実施形態では、基板は、木材、セメント、リノリウム、セラミックタイル、あるいはこれらからの組合せである。

実施形態では、接合膜は、基材とコーティング材を有している。コーティング材は、フライアッシュ、シリカヒューム、あるいはこれらの組合せの水硬性成分を少なくとも５５％含んでいる。

実施形態では、本発明は、多層パネルの形状をしたヒーティングシステムを提供する。パネルは、接合膜、導電性インク−ベースのヒーターを有していて、導電性インク−ベースのヒーターは、導電バスが結合された第１ポリマーシート上にプリントされた複数の抵抗帯と、バスからパネルの少なくとも１つの周縁に延び、ワイヤーなどの別の導線の接続を受ける電気導線、あるいはそれ自身ワイヤー取付け具におけるようにパネルの周縁を超えて延びた電気導線とを有している。

実施形態では、複数の抵抗帯は、互に平行に並べられ、ポリマーシートの周縁から間隔を置いている。

実施形態では、抵抗帯のそれぞれに端部に２つのバスが設けられている。このバスは、その端部がポリマーシート周縁から間隔を置いている銅帯であることができる。

実施形態では、第１ポリマーシートがポリエステルシートである。また、実施形態では、抵抗帯が炭素−ベースのインクである。

実施形態では、導電性ポリマーなどの導電性材料が、抵抗帯とバスの間に位置して、それらの間を良好な接続にしている。

実施形態では、第２ポリマーシートが、抵抗帯とバスに重なるように設けられている。さらに、２つの追加のプラスチックシートが、第１ポリマーシート、第２ポリマーシート、抵抗帯およびバスを包み込むように設けられている。

実施形態では、１つの追加のプラスチックシートが、第１ポリマーシートあるいは第２ポリマーシートのいずれかに重なるように設けられる。実施形態では、プラスチックシートは、水不透過性である。

実施形態では、接合膜が、基材と、水硬性成分、ポリマー、および水の混合物から形成されたコーティング材である。水硬性成分は、その少なくとも５５％がフライアッシュである。ポリマーは、水溶性、かつフィルム形成性ポリマーである。

実施形態では、基材が、第１スパンボンド薄片、第２スパンボンド薄片、および第１スパンボンド薄片と第２スパンボンド薄片の間の溶融成型薄片である。

実施形態では、多機能材層が、第２接着材を用いて輻射ヒーターに接着された多層パネルである。多機能材層は、断熱材料、音抑制材料、防水材料、電気絶縁材料、耐クラック剥離材料である。多機能材層は、低密度フォーム、ポリマーシート、ラバーシート、およびこれらからの組み合わせの１つである。

実施形態では、パネルは、その１つの外表面に接着材層を有している。

実施形態では、電気導線が、パネルの周縁まで延びるバスの一部を含んでいる。

実施形態では、接着材が、接合膜と導電性インク−ベースのヒーターのポリマーシートと間に配置される。

本発明のヒーティングシステムの平面図であり、内部が見れるように接合膜の一部を切り取っている。 図１のヒーティングシステムにおけるラインＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。 導電性インク−ベースのヒーティングエレメントの分解図である。 本発明のヒーティングシステムを用いた暖房床の断面図である。 本発明のヒーティングシステムを組込んだ電気回路の概念図である。 ヒーターを切り落す場所を説明するヒーターの平面概念図である。 ヒーティング帯レイアウトの別の実施形態であるヒーターの平面概念図である。 本発明の別の実施形態であるヒーターの断面図である。 本発明のさらに別の実施形態であるヒーターの断面図である。

本発明の実施形態では、ヒーティングシステム２０は、多層パネル２２の形状で提供される。パネル２２は、それぞれの層が１〜２００ミルスより大きくない厚さで、薄く、フレキシブルである。

ヒーティングシステム２０は、種々の場所で使用され、その場所に熱を供給することができる。そのような場所の１つは、床でヒーティングシステム２０を使用することである。本発明は、そのような場所に制限されず、壁、天井およびその他の場所で使用することができるが、本発明の実施形態の記載のために、床で説明する。

パネル２２の層の１つは、接合膜２４である（図１に部分的に示している）。もう１つの層は、導電抵抗ヒーター２６である。接合膜２４と導電抵抗ヒーター２６の両方に接着する第１接着材２７は、接合膜とヒーターの間に位置する。実施形態では、接着材２７は、繰り返しの温度、湿気に耐えるもので、適切な接着強度を有している。

適切な接着材には、３Ｍ社からの３００ＬＳＥトランスファーフィルム、４６８ＭＰ／２００ＭＰ接着性トランスファーフィルム、および４６７ ＭＰ／２００ＭＰ接着性トランスファーフィルムなどトランスファーテープがある。その他適切な硬化型あるいは液体接着材が考えられる。

ある実施形態中のヒーター２６は、導電性インク−ベースの輻射ヒーターであり、導電バス３２を結合した第１ポリマーシート３０上に、複数の電気抵抗インク−ベースの抵抗帯２８をプリントしている。

導電性インクは、帯の幅を広くする（ポリマーシート３０の全幅まで）程抵抗が低くなるので、独立した導電性インク−ベース帯にすることで、ヒーター２６を比較的高抵抗にすることができる。

ワイヤーのような電気導線３３が、バス３２からパネル２２の少なくとも１つの周縁３４迄、あるいはそれを超えて延びている。電気導線３３は、バス３２、あるいはワイヤーやバス以外の電気導線からの延長部である。

パネル２２は、図１に示したような長方形、あるいはその他所望の形状の周縁で形成される。長方形に形成するとき、パネルを使用する状況に応じて、種々の寸法にすることができる。 例えば、パネルは、幅が１２インチあるいは１８インチ、あるいは１２インチあるいは１８インチの倍数で、あるいは、パネルは、幅２５センチメートル、あるいは２５センチメートルの倍数で提供される。

図１および２を参照すると、ヒーティングシステムは、一般に３５で表され、導電ヒーター２６と接合膜２４でなっている。ヒーティングシステム３５は、合板、セメントなどの下張り床１００（図４）によって支持されている。

ある実施形態では、ヒーティングシステムは、既設の床がヒーターの安定な土台として充分強度があるものである限り、任意に既設の床１０２で支持することもできる。カーペットは、既設の床１０２としては推奨できない。ヒーティングシステムを支持できる既設の床１０２の例としては、セラミックタイル１０４のようなタイル、あるいはシート状リノリウム製品がある。

暖められる新しい装飾床１０６を、ヒーティングシステム３５の上に置く。装飾床として、堅い木材、シート床張り材、リノリウムシートあるいはタイル、カーペット、ラミネート床、セラミックタイル１０４、および類似のものなど如何なる床材も使用できる。セラミックタイル１０４は、タイルの下にモルタル１０８と、タイルの間のグラウト１１０で支持される。

ヒーター２６は、下張り床１００と新しい装飾床１０６の間に置かれる。ある使用態様では、オプションの接着材１１２（図２）を用いて下張り床に接着される。

接合膜２４は、基材３６と、水硬性成分、ポリマーおよび水の混合物でなるコーティング材３８とでなっている。

好ましい接合膜２４は、２００８年３月２３日に発行された米国特許７，３４７，８９５号“フレキシブル水硬性組成物”、ヨーロッパの特許１７９１７９号、および２００６年３月１６日に公開された米国特許出願２００６／００５４０５９号“フレキシブルおよび巻取り可能なセメント質膜およびその製造方法”に記載され、ここに全ての目的のために参考として挙げる。

このフレキシブルセメント質膜を使用することで、ヒーター２６は、非常に小さな径（〜≧１インチ）のロール形状にできる。さらに、この膜は、非常に軽量で、１０００の平方フィートあたり５００ポンド以下の重量であり、１０００の平方フィートあたり２００ポンド以下に迄することができる。

フライアッシュを少なくとも５５％含む如何なる水硬性成分も、コーティング材３８に有用である。 クラスＣの水硬性フライアッシュ、あるいはその等価物は、最も好ましい水硬性成分である。このタイプのフライアッシュは、石灰濃度の高いフライアッシュで、ある種の石炭加工工程から得られる。

ここに参考で挙げるＡＳＴＭ番号Ｃ−６１８は、クラスＣフライアッシュ〔ベイヨウ・アッシュ社（Ｂａｙｏｕ Ａｓｈ Ｉｎｃ．）、ルイジニア州ビッグケイジャン（Ｂｉｇ Ｃａｊｕｎ）〕の特性が記載されている。このフライアッシュは、水と混合すると、セメントあるいは石膏と同様に硬化する。

高アルミナセメントを含むセメント、無水硫酸カルシウム、硫酸カルシウム半水化物あるいは硫酸カルシウム二水和物を含む硫酸カルシウム、その他水硬性成分、およびそれらからの組合わせなど他の水硬性の成分を、フライアッシュと組合わせて使用することも考えられる。フライアッシュの混合物も、その使用が考えられる。シリカヒューム〔ＳＫＷ・シリシウム・ベカンクー（ＳＫＷ Ｓｉｌｉｃｉｕｍ Ｂｅｃａｎｃｏｕｒ）、カナダ、ケベック州サンローラン（Ｓｔ． Ｌａｕｒｅｎｔ）〕は、別の好ましい材料である。全組成物は、重量で約２５％から約９２．５％で水硬性成分を含むのが好ましい。

ポリマーは、水溶性で、フィルム形成性のポリマーであり、好ましくはラテックスポリマーである。このポリマーは、液体形状でも、あるいは再分散可能な粉体としても使用することができる。特に好ましいラテックスポリマーは、アクリル酸のメチルメタクリレートコポリマー〔フォルトン・ＶＦ−７７４ポリマー（Ｆｏｒｔｏｎ ＶＦ ７７４ Ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＥＰＳ社（ＥＰＳ Ｉｎｃ．）、イリノイ州メレンゴ（Ｍａｒｅｎｇｏ）〕と酢酸ブチルである。このポリマーは、任意の量で加えられるが、好ましくは乾燥固体ベースで約５％から３５％である。

２つの連結マトリックス構造を形成するには、この組成物に水が存在しなければならない。組成物中の水は、水をシステムに加える時に考慮されなくてはならない。ラテックスポリマーが、水性懸濁液の形状で供給される場合には、ポリマーを分散するのに使用されている水は、組成物中の水に包含されなければならない。混合物を流動性にするのに水は如何なる量であってもよいが、好ましくは、組成物中に約５から約３５％の水が使用される。

特定の使用目的に合わせて改善するために、セメントあるいはポリマーセメント用の周知の添加物は、この組成物の実施形態において有用である。種々の理由から、フィラーが加えられる。

拡張パーライト、その他拡張材料、ガラス、セラミック、プラスチックミクロスフェアなどの軽量フィラーが加えられると、この組成物および最終製品をより軽量にすることができる。ミクロスフェアは、組成物中に入れられるとガスを小さな泡状にカプセル化することでその密度を下げ、全製品の重量を減らす。発泡剤は、従来からの量で使用して、製品の密度を下げるに有用である。

従来からの無機フィラーおよび骨材は、コストを下げ、収縮クラッキングを少なくするに有用である。典型的なフィラーは、砂、タルク、雲母、炭酸カルシウム、焼成クレイ、軽石、粉砕あるいは拡張パーライト、火山灰、稲藁灰、珪藻土、スラグ、メタカオリン、およびその他ポゾラン材がある。これら材料の量は、強度などの性状が損なわれる点を超えないようにすべきである。非常に薄い膜あるいは下塗りで適用するときには、砂やミクロスフェアのような非常に小さいフィラーが好ましい。

組成物あるいは最終基材３６の色を変えるために、着色剤が任意に加えられる。フライアッシュは典型的に灰色であり、クラスＣのフライアッシュは、クラスＦのフライアッシュより通常軽い。組成物と一緒にできる如何なる染料あるいは顔料も使用し得る。二酸化チタンは、任意に白くするのに使用される。好ましい着色剤は、ケンタッキー州シンチアナ（Ｃｙｎｔｈｉａｎａ）のソリューションディスパージョン社（Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ）から市販されているアジャック・ブラック（Ａｊａｃｋ Ｂｌａｃｋ）がある。

水硬性成分の硬化時間を加速あるいは遅延させる硬化コントロール剤は、これら組成物において使用が考えられる。硬化コントロール剤の正確な量は、使用される水硬性成分と、硬化時間を変える程度に依る。

補強材は、基材３６に加えられて強度を高めることができる。任意に、組成物にファイバーまたはメッシュを加えることができる。鋼ファイバー、ポリプロピレン、ポリビニルアルコールなどのプラスチックファイバー、およびガラスファイバーが推奨されるが、補強材の範囲はここで限定されない。

高流動化剤は、水硬性スラリーの流動性を改善することが知られている。高流動化剤は、溶液中の分子を分散して互いに動き易くし、スラリー全体の流動性を改善する。ポリカルボキシレート、スルホン化メラミン、スルホン化ナフタリンが、高流動化剤として知られている。

好ましい高流動化剤は、マサチューセッツ州ケンブリッジ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ）のグレース・コンストラクション・プロダクツ社（Ｇｒａｃｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）からのＡＤＶＡ・キャスト（ＡＤＶＡ Ｃａｓｔ）、ジョージア州セダータウン（Ｃｅｄａｒｔｏｗｎ）のゲオ・スペシャリティ・ケミカルス社（Ｇｅｏ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）のＧＷ・スーパープラスチサイザー（ＧＷ Ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ）がある。これらの材料を添加することで、施工者が、特別の適用に対してスラリーの流動性を調整できる。

収縮減少剤は、コーティング材３８が乾燥したときに、プラスチック収縮クラッキングを減らすようにする。収縮減少剤は、一般に、スラリーが乾燥する時に、スラリーの表面張力を変えて流れるように機能する。グリコール類は、好ましい収縮減少剤である。

好ましいが、基材３６は、コーティングされる必要はなく、セラミックタイルを硬化するとき使用される従来のモルタルを使用して現地でコーティングできる。

床ヒーターシステム３５用の好ましい基材３６は、少なくとも第１スパンボンド薄片４０を有している。第１スパンボンド薄片４０は、任意に導電性ヒーター２６に直接接合できる。

別の実施形態では、接合膜２４の水あるいは他の液体の透過抑制に加え、任意に使用する溶融成型薄片４２が、基材３６の液体透過を抑えている。接合膜２４の少なくとも１つ面の孔隙率を高くするために、第１スパンボンド薄片４０を溶融成型薄片４２の上面に置く。

スパンボンド材料の孔隙率を高くすることで、モルタル１０８を良好な浸透性および吸収性にできる。大きなファイバーを、モルタル１０８の硬質マトリックスに組み入れられ、強い接合を作る。

任意に、第２スパンボンド薄片４４を、第１スパンボンド薄片４０とは反対面の溶融成型薄片４２に面して置かれる。この実施形態では、溶融成型薄片４２が、第１スパンボンド薄片４０と第２スパンボンド薄片４４の間に挟まれている。この実施形態は、両側に同じ面を持っているという長所があり、どちらの面が導電性インク−ベースの輻射ヒーター２６に適用され、どちらの表面が新しい装飾床１０６に面しているかは重要ではない。

第１スパンボンド薄片４０、溶融成型薄片４２および第２スパンボンド薄片４４の薄片は、任意に適切な手段によって互いに接合される。三層合板あるいはこのタイプは、ジョージア州ロスウェル（Ｒｏｓｗｅｌｌ）のキンバリー・クラーク社（Ｋｉｍｂｅｒｌｙ−Ｃｌａｒｋ）によるＳ−Ｍ−Ｓラミネート（Ｓ−Ｍ−Ｓ ｌａｍｉｎａｔｅ）として商業的に入手できる。この製品はポリプロピレンファイバーで作られている。液体の障な壁を設けているが、通気性であり、水蒸気が通り抜けることができる。

最終の適用とその達成目的上の必要により、特別の適用に対して、その他の薄片がよりふさわしいことがある。ここに参考に挙げる米国特許４，０４１，２０３号では、Ｓ−Ｍ−Ｓラミネートと、その作成方法を充分に記載している。

商業規模の生産ラインでは、基材３６は、スプールから巻きを解くプロセスから始め、それを混合エリアに移動して作られる。基材３６がスラリー浸透性の場合には、任意に基材の下に剥離紙を置いて、スラリーが過剰になるのを抑えるのがよい。

浸透性でない基材３６を用い、コーティング工程を適切に設計することで、剥離紙の必要性をなくすことができる。基材３６を並べ、その１つの面にコーティング装置でスラリーを供給していく。

コーティング材３８は、ポリマーと水硬性成分を水中で混合して製造される。好ましくは、この混合を高剪断力ミキサーで行う。製造するバッチサイズに依り、連続あるいはバッチミキサーのいずれかが有用である。

基材３６が提供され、そこにコーティング材３８が施される。コーティングスラリーを使用するのには、ロッドコーター、カーテンコーター、スプレー、スプレッダー、エクストルーション、プルトルーション、ローラーコーター、ナイフコーター、バーコーターなど如何なるコーティング装置も使用でき、基材３６をコーティングし、シートを形成することができる。スラリーを拡げる好ましい１つの方法は、スクリードバー（ｓｃｒｅｅｄ ｂａｒ）を用いることである。

スクリードバーは、金属、プラスチック、ラバー、あるいは任意の材料が可能で、基材 ３６から過剰のコーティング材をこすり落す。スクリードバーを基材 ３６に接して保持することで、薄いコーティングができる。スクリードバーの前面スラリーの溜めを作り、スラリーが拡がり、基材 ３６の面を均一に覆っていく。

スラリーを拡げるとき、スクリードバーを、フレキシブル表面の上方あるいは表面が全くない上方に位置させるのが有利である。スクリードバーを押し付けて、スラリーの溜めを作り、スラリーの薄いコーティングができる。

テストでは、基材３６を硬い表面上に置いて圧力を加えた時、基材の移動が止まり、基材が裂け始めた。基材３６をフレキシブルベルトで保持して基材に充分な圧力がかかるラインでコーティング操作をすると、基材に襞や裂け目がない薄いコーティングができる。

基材の下に支持表面なしで直接に基材３６をコーティングことも可能である。この場合、スクリードバーあるいはその他のコーティング装置は、吊した基材 ３６の上に位置している。 過剰のコーティング材料を捕集してリサイクルする装置は、好ましくはその下に、基材３６と接触しない位置に置く。

スラリーの厚いコーティング材３８は、コーティング操作を複数回繰り返すことにより可能である。 好ましくは、２つのスクリードステーションを設けて、実質的に同じ２つのコーティング材３８を作って行く。方向性のないシートが望ましい場合、基材３６の両面にセメント質スラリーを適用する。

基材３６にスラリー３８が適用された後、乾燥し、硬化させる。室温での空気乾燥、炉あるいはキルンでの乾燥あるいは電子レンジでの乾燥など、スラリーの乾燥には如何なる方法も有用である。室温で乾燥させて、膜を生成してから数時間でパッケージあるいは貯蔵できる。

より好ましくは、コーティングした基材あるいはコーティングした紙を炉に入れて乾燥し、硬化させる。基材３６に薄く適用されたスラリー３８は、１７５°Ｆ（８０°Ｃ）の炉で１０分以下で乾燥する。また、ポリマーは、光、特に紫外線波長領域の光を用いて硬化させることも可能である。コーティング材３８を加熱したポリマーで作製した場合には、硬化時間を短くできるが、ポットライフも減少する。正確な乾燥時間は、用いた正確な組成物、スラリーの厚さ、および乾燥温度に依り変わってくる。組成物が硬化されると、剥離紙がある場合には、剥離紙を従来からの方法によって除く。

本発明では、多くのタイプのヒーターの使用が考えられる。適切な輻射ヒーターは、電線をそれ単独あるいはメッシュやスクリム上に置いて作製される。薄く、切断できる電気輻射ヒーターマットも、この適用で使用できる。

好ましいヒーターは、ヒーターの形成に導電性インクを使用する。この技術により、非常に薄いヒーティングシステムにすることができるので、施工される床の高さを殆ど増加させない。

いくつかの異なるタイプの導電性インク−ベースの輻射ヒーター２６が市販されている。１つのタイプの導電性インク−ベースの輻射ヒーター２６は、種々の抵抗をもつ炭素−ベースのインクでプリントされている。

別のタイプの導電性インク−ベースの輻射ヒーター２６は、種々の抵抗をもつ銀含有インクでプリントされている。また、さらに別の導電性インク−ベースの輻射ヒーター２６は、ポリエステルフィルム上にプリントされた回路である。

図３を参照すると、好ましい導電性インク−ベースの輻射ヒーター２６は、コレスコ・ノレス（Ｃａｌｅｓｃｏ Ｎｏｒｒｅｌｓ）〔イリノイ州エルギン（Ｅｌｇｉｎ）〕から市販されているものに近似している。ヒーティングは、第１ポリマーシート３０上にプリントされたインクの抵抗帯２８によりもたされる。抵抗帯２８は、公知の方法によりポリマーシート３０上に配置されている。

抵抗帯２８を作る１つの技術は、炭素−ベースのインクでプリントすることである。導電性インクは、乾燥しているときに抵抗性材料となり、第１ポリマーシート３０に接着するものが選択され、導電性インク−ベース輻射ヒーター２６が曲げられるときに、導電性インクが剥げ落ちない、あるいは脱離しない。実施形態では、ポリマーシート３０は、ポリエステルで作られている。

ヒーター２６の電気抵抗帯２８は、互いに平行に並べられ、その端部４６、４８は、ポリマーシート３０の周縁５０から離れている。別の実施形態（図７）では、抵抗帯２８は、互いに交わっている、あるいは曲がりくねったあるいは直線でない形状をしている。

抵抗帯２８は、図５に示したように少なくとも２つのバス３２を使用した電気回路５１に組込まれている。ポリマーシート３０とは反対側で、かつ抵抗帯２８それぞれの端部４８ ４６あるいはその近くに、１つのバス３２が置かれる。この追加のバス３２が、例えば、抵抗帯２８の中央部を結合するなど、所望するように加えられる。この方法で追加のバス３２を使用することで、以下に述べるように使用場所に合わせるためにバス３２の一部を切り取るときに、シート３０の熱を提供しない領域を小さくすることができる。

好ましいバス３２の例は、銅箔あるいはその他導電性材料である。銅帯のバス３２は、その端部５２、５４が、ポリマーシート３０の周縁５０から離れている。別の実施形態では、上に記載したように電気導線３３として機能するように、バス３２の１方の端部５２がポリマーシート３０の周縁５０まで延びている。

必要により、抵抗帯２８とバス３２の間に薄い導電性材料５６を置いて、両者が互いに接して導電性を良くさせる。この導電性材料は、好ましくは導電性ポリマーである。有機の導電性ポリマーの一般的なものは、ポリ（アセチレン）、ポリ（ピロール）、ポリ（チオフェン）、ポリ（アニリン）、ポリ（フルオレン）、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリテトラチアフルバレン、ポリナフタレン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）、およびポリ（ｐ−フェニレンビニレン）である。いずれにしても、バス３２と抵抗帯２８の接合は、防水性にするのが好ましい。

バス３２と導電性材料５６は、第２ポリマーシート５８に接合させることができる。導電性インク−ベースの輻射ヒーター２６を組み立てるとき、導電性材料５６が、第１ポリマーシート３０上の抵抗帯２８と隣り合せ、第２ポリマーシートが、抵抗帯２８とバス３２に重なるようにする。第１ポリマーシート３０と第２ポリマーシート５８が防水材料で作られていると、バス３２と抵抗帯２８との間の接合を防水性にする。

設置作業中に回路材料を損傷あるいは引掻けから保護するために、実施形態では、第１ポリマーシート３０、第２ポリマーシート５８、抵抗帯２８、バス３２および導電性材料３６は、１つの追加のプラスチックシート６０で覆う、あるいは２つの追加のプラスチックシート６０の間に包み込んでいる。

好ましくは、プラスチックシート６０およびポリマーシート３０、５６は、互いにラミネートする。適切なプラスチックシート６０の例は、ポリエチレンフィルムである。 プラスチックシート６０を組込んだパネル２２を水不透過性にするためには、プラスチックシートを水不透過性にする。

バス３２と抵抗帯２６をプラスチックシート６０内に密閉することで、導電性インク−ベースのヒーターをウエットな環境でも使用できるようにし、寿命を延ばすことができる。 それぞれのバス３２に取り付けられたワイヤー３３は、プラスチックシート６０の外に延びている。このワイヤー３３は、ヒーティングシステム２０の最終出来上がりパネル２２を互いに電気的に接続し、家庭内回路などの電流を流す回路に電気的に接続するに用いられる。

回路６２は、電源６４を有して、電流を送る。ヒーター２６は互いに並列に接続され、回路へのヒーター２６の追加が、ヒーターのいずれにも電圧低下が起きない。これにより、各ヒーターを通る電流を一定にし、各ヒーターによるヒートフラックスを一定にしている。この方法で、必要により如何なる数のヒーター２６も回路に加えられて（合計電流負荷が、回路に許された）、床の所望部分の下に置き、その床がある部屋に所望の熱を供給できる。回路６２のその他の成分を、以下に述べる。

ヒーター２６は、適切な導電性インクを選び、抵抗帯２６の幅、厚さ、および長さを選んで、所定のヒートフラックスが得られる方法で構築される。種々の表面抵抗を有するインクを選択し、抵抗帯２６の幅および厚さを選ぶことで、それぞれの抵抗帯を、所望の熱出力にすることができる。

抵抗帯２６は、それぞれの間にスペースを置くことで、パネル２２を所望の熱出力にすることができる。中央バス３２を用いたとき（図６の点線で示したように）、抵抗帯２６の幅および厚さを調節して、バス間の抵抗帯長さを短くできる。また、そのような配置では、外側バスは共通の電源接点に接続し、中央バスは反対の電源接点に接続する。

図４を参照すると、暖房床は、一般に１１４で表され、床ヒーティングシステム２０を使用して作られる。ヒーティングシステム２０は、下張り床１００と装飾床１０６の間に置かれる。選択された装飾床１０６によって、ヒーティングシステム２０を下張り床１００に接合するための接着材１１２を使用する必要はないかもしれない。例えば、ＰＥＲＧＯのようなラミネート床が装飾床１０６として選ばれると、床ヒーティングシステム２０は、接合なしで下張り床１００とラミネート床１０６の間に置くことができる。この場合、装飾床１０６あるいは下張り床１００に対してヒーター２６が動くのは、実害がない。

しかしながら、セラミックタイル１０４が装飾床材として選ばれたとき、タイル下の全ての材料を安定にするのは重要である。この場合では、上記したように、下張り床１００とヒーティングシステム２０の間に接着材１１２を置くことが重要である。また、セラミックタイル１０４の下に接合膜２４を使用すると、セラミックタイル１０４を所定位置に保持するモルタル１０８の接着に都合よい表面となり、ヒーティングシステム２０にとって有利である。

暖房床１１４を作成するには、周知の方法で装飾床１０６の下にヒーティングシステム２０を設置する。実施形態では、ヒーティングシステム２０のシートを、下張り床１００あるいは既存の床１０２の上に敷き、所望長さに切断する。パネル２４中の抵抗帯２８およびバス３２は、パネルの周縁３４から離して、これらの部分を電気的に絶縁し、隔離する。特別の設置要求に適合するようにパネル２４を切断する必要があるとき、抵抗帯が互いに離れ、平行である実施形態の場合では、パネルは抵抗帯２８と平行な線（図６のライン６９のような）に沿って切断される。

これで、バス３２の２つの部分が露出されるので、絶縁テープ、液体の非導電性ポリマーあるいは電気的な絶縁の他の既知の方法でパネルの切断面から絶縁、隔離させる必要がある。設置サイズにより、パネル２４の長さ方向に切断（抵抗帯２８の全てを切断）するとき、狭い幅のパネルを入手し、あるいはヒーター２６を設ける床下の領域を限定して、切断抵抗帯の露出端部の電気的絶縁を少なくするのがよい。パネルは、並列で回路に接続するので、必要によりパネルは追加できる。

次いで、床ヒーティングシステム２０は、任意に接着材１１２で下張り床１００に接合する。必要であれれば、爪またはネジなどの機械的な留め具（図示していない）も使用できる。床１００、１０２の上にサーミスター７１を置いて、ヒーター２６をモニターし、自己制御する。新しい装飾床１０６を、床ヒーティングシステム２０のポリマーシート３０あるいは６０上に置く。セラミックタイル１０４の場合、モルタル１０８を床ヒーティングシステム２０のシート上に拡げ、セラミックタイル１０４をグラウト１１０で固定する。バス３２に接続されたワイヤー３３を、電気接点６６および漏電遮断器６８と結んで回路が完成する。好ましくは、回路には、ヒーティングシステム２０の活性化と不活性化を容易に行うスイッチ７０を設ける。 ワイヤー３３は、床の施工者が設置容易にするために、ワイヤー取付け具の一部を色分けしておく。

さらに、その床のある空間の温度をモニターするためのサーモスタット７２を設置する。 このサーモスタット７２は、ヒーティングシステム２０の条件をオン／オフしてコントロールする。 床ヒーターをコントロールする部品は、ハネウェル社（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ Ｃｏｒｐ．）〔ニュージャージ州〕モリスタウン（Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ））から商業的に入手できる。

ヒーティングシステムの別の実施形態を図８に示している。この実施形態では、セメント質コーティング材３８、単一または多層基材３６、接着材２７、電気輻射ヒーティングマット２６、オプションの接着材１１２、およびオプションの剥離ライナー７４など多層でなっている。単一機能あるいは多機能の新しい機能材層７６が設けられ、接着材７８によってヒーティングマット２６に接着されている。

例えば、機能材層７６は、音抑制特性を持つことができる。また、断熱特性、電気絶縁特性、防水特性、耐クラック剥離の特性をもつことができる。さらに、この機能材層７６は、それぞれ独立した成分の層で１つ以上の上記特性をだしてもよく、あるいは単一の層によって１つ以上のこれら特性をだしてもよい。さらに、接着材７８、１１２、（および剥離ライナー７４）、そして機能材層７６は、単一の複合ラミネート８０に組合わせて、輻射ヒーティングマット２６に接着される。

機能材層７６となり得る成分の例として、音、特に衝撃音を抑える特性は、低密度フォーム、ラバーあるいはプラスチックの層で達成できる。機能材層７６を電気輻射ヒーティングマット２６および下張り床１００（使用されたとき）に保持する接着材７８、および１１２は、感圧性接着トランスファーテープ、感圧性両面接着テープ、あるいはスプレーまたは液体接着材がある。

耐クラック剥離性および防水性を高めようとするには、両面接着テープの使用が好ましい。断熱性および／または電気絶縁性にする低密度発泡体には、３Ｍポリエチレンフォームテープ４４６２あるいは４４６６などのポリエチレンフォーム、３Ｍウレタンフォームテープ４００４あるいは４００８などのポリウレタンフォーム、３Ｍポリビニルフォームテープ４４０８あるいは４４１６などのポリビニルフォーム、インターナショナル・テープ社（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔａｐｅ Ｃｏｍｐａｎｙ）のポリエチレンフォームテープ３１６あるいは３３２などのエチレン−酢酸ビニルフォーム、３Ｍ ＶＨＢ ４９４１閉鎖セルアクリルフォーム群などのアクリルフォームテープ、パーマセル（Ｐｅｒｍａｃｅｌ）ＥＥ１０１０閉鎖セルＥＰＤＭフォームテープなどのＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン・モノマー）フォーム、サン・ゴバン（Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ）５１２ＡＶ．０６２および５１２ＡＦ．０９４フォームテープなどのシリコーンフォーム、がある。

ラバーフォームには、３Ｍ５００インパクトストリッピングテープと５１０ステンシルテープがある。エラストマーフォームには、３Ｍ４９２１エラストメリックテープとエイブリー・デニスン（Ａｖｅｒｙ Ｄｅｎｎｉｓｏｎ）ＸＨＡ ９５００フォームテープがある。ラバーあるいはリサイクルラバーシートは、アモリウム・インダストリー・ソリューションズ社（Ａｍｏｒｉｍ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）あるいはＩＲＰインダストリー・ラバー（ＩＲＰ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｒｕｂｂｅｒ）社から入手できる。

接着材１１２と剥離シート７４の使用で、パネルを、剥がしてくっ付けるという性状で所望の基板表面に自己接着できるようにしている。これにより、施工者は、接着材を混合して適用することなしに速やかに所定の場所にパネルを置き、接着材がパネルを充分に覆い、正しい量で適用することができるようになる。

本発明のさらに別の実施形態を、図９に示している。図９では、図８で記載した（剥離シート７４以外の）全ての層を有している。さらに、この実施形態は、硬いパネル複合材８２を有している。これによりヒーティングシステム２０は、床、壁、天井および建物の他の構造成分と組合わせることができる。この硬いパネル複合材８２は、メッシュで補強されたセメントボード、ファイバー強化セメントボード、石膏パネル、石膏ファイバーパネル、合板、配向性ストランドボード、あるいはその他タイプの木材ベースパネル、およびその他硬質パネル複合物がある。このパネルは、厚さが０．１２５〜１０インチ、好ましくは０．２５０〜２インチ、そして最も好ましくは０．２５０〜１インチの範囲である。

ヒーティングシステムと暖房床の特別の実施形態を示し、記載したが、
熟練した当業者であれば、広く本発明を逸脱することなく、これを変更、修正できる。

Claims (10)

1. 水浸透性の薄片でなる接合膜、
   導電性インク−ベース輻射ヒーター、および
   前記導電性インク−ベース輻射ヒーターと前記接合膜の両方に接着させる第１接着材、を有してなることを特徴とするヒーティングシステム。
2. 前記接合膜が、基材とコーティング材を有することを特徴とする請求項１に記載のヒーティングシステム。
3. 前記基材が、２つのスパンボンド薄片の間に挟まれた溶融成型薄片を有することを特徴とする請求項２に記載のヒーティングシステム。
4. 前記コーティング材が、フライアッシュとシリカヒュームからなるグループから選ばれた水硬性成分を少なくとも５５％を含んでいることを特徴とする請求項２に記載のヒーティングシステム。
5. 前記コーティング材が、さらに水溶性、かつフィルム形成性ポリマーを含むことを特徴とする請求項４に記載のヒーティングシステム。
6. 前記導電性インク−ベース輻射ヒーティングエレメントが、さらに導電性インクで抵抗帯がプリントされたポリマーシートを有することを特徴とする請求項１に記載のヒーティングシステム。
7. さらに、前記抵抗帯に電流を送り、あるいは前記抵抗帯から電流を出す少なくとも２つのバスを有することを特徴とする請求項６に記載のヒーティングシステム。
8. 前記抵抗帯と前記バスの間に導電性材料があることを特徴とする請求項７に記載のヒーティングシステム。
9. さらに、第２接着材を用いて前記輻射ヒーターに接着させた多機能材層を含むことを特徴とする請求項１に記載のヒーティングシステム。
10. 前記多機能材層が、低密度フォーム、ポリマーシート、ラバーシート、およびこれらの組み合わせからなるグループのうちの１つを含むことを特徴とする請求項９に記載のヒーティングシステム。

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