KR20110070866A - 난방 시스템 - Google Patents

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KR20110070866A
KR20110070866A KR1020117008448A KR20117008448A KR20110070866A KR 20110070866 A KR20110070866 A KR 20110070866A KR 1020117008448 A KR1020117008448 A KR 1020117008448A KR 20117008448 A KR20117008448 A KR 20117008448A KR 20110070866 A KR20110070866 A KR 20110070866A
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heating system
conductive ink
floor
heater
polymer
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KR1020117008448A
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Inventor
애쉬이시 두베이
데이비드 비. 맥도널드
Original Assignee
유나이티드 스테이츠 집섬 컴파니
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Abstract

물 투과성 라미나를 갖는 결합 멤브레인, 전기 전도성 잉크 기반의 복사 히터, 및 전도성의 잉크 기반의 복사 히터와 결합 멤브레인 모두에 접착하도록 적용된 첫 번째 접착제를 포함할 수 있는 난방 시스템이 개시된다. 난방 시스템은 기판을 포함하는 바닥, 난방 시스템 및 장식 바닥 표면과 통합될 수 있다. 난방 시스템은 또한 결합 멤브레인, 전기 전도성 버스에 의해 연결되는 첫 번째 폴리머 시트 상에 프린트되는 복수의 전기적 전도성의 스트립을 포함하는 전기 전도성 잉크 기반의 히터, 및 버스로부터 적어도 패널의 모서리까지 확장하는 전기적 전도체를 포함한다.

Description

난방 시스템{HEATING SYSTEM}
본 출원서는 2008년 9월 16일에 출원한 임시 출원 제 61/097,323 및 2009년 5월 8일에 출원한 제 61/176,787의 우선권을 주장하며 모든 목적을 위하여 여기에 완전히 참조로써 통합된다.
본 발명은 종래의 장식 바닥재 아래에서와 같이 빌딩에 설치될 수 있는 히터(heater)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 부엌 및 욕실과 같이, 습윤(wet) 환경에서 사용될 수 있는 바닥 난방 시스템(floor heating system)에 관한 것이다.
바닥재(flooring)에서의 발열체(heating element)는 아름다움과 편안함의 조합을 제공한다. 빌딩의 서늘한 지역에서 난방된 바닥(heated floor)은 균등하게 분산되는 공간에 보충 열을 제공한다. 가정에 있어서, 욕실에서의 따뜻한 바닥은 특히 추운 겨울 아침에, 거주자의 발을 따뜻하게 한다.
난방된 바닥을 생성하기 위한 몇몇 기술들이 알려져 있다. 일부 적용에서, 발열체는 바닥 장선(floor joist) 사이의, 서브플로어(subfloor) 아래에 설치된다. 이러한 기술을 사용하여, 매스틱(mastic), 그라우트(grout) 혹은 존재할 수 있는 바닥 밑판(underlayment)뿐만 아니라 서브플로어 아래, 서브플로어 및 장식 바닥의 공기층을 따뜻하게 한다. 열을 발생하기 위하여 사용되는 상대적으로 적은 비율의 동력(power)이 실제로 객실 거주자들이 즐기도록 장식 바닥의 상단 표면(top surface)으로 들어온다. 이러한 기술은 또한 소유주가 비용이 많이 드는 계획인, 서브플로어 혹은 천장을 대체하지 않으면 리모델링(remodeling) 계획 동안에는 사용될 수 없다.
열선(heating wire)은 모르타르(mortar) 층에 끼워 넣을 수 있다. 두 번째 모르타르 층은 세라믹 타일이 적절하게 들어가도록 적용된다. 모르타르는 선을 보호하도록 충분히 두꺼워야만 한다. 마지막으로, 모르타르의 두 번째 층을 적용하는 동안 선이 긁히거나 상처 나지 않도록 작업자가 특별히 주의를 하여야만 한다. 이러한 시스템의 설치는 힘들고 비용이 많이 든다.
버스(buss)가 없는 직조 선재 메쉬(woven wire mesh) 히터는 얇은 선을 메쉬 매트(mat)로 짜서 만들어진다. 매트는 강화 마루(laminate floor) 아래 혹은 서브플로어 아래에 위치할 수 있다. 그러나, 이러한 매트들은 홀수 크기의 공간에 적합하도록 맞춤형 제작(custom made)이어야 하며 작업 사이트(jobsite)에서는 변경될 수 없다. 이는 히터 및 설치의 비용을 증가시키며, 설치 동안 히터의 배치의 변경 과정을 매우 어렵게 한다.
폴리머(polymer) 기반의 히터들은 전기적 저항성의 플라스틱을 사용하여 만들어진다. 저항성 히터 중의 한 면 상의 전도성 버스(bus)가 회로를 완성한다. 그 결과는 절단할 수 있는 난방 표면이다; 그러나 현재 이용가능한 제품들은 상당한 두께를 나타낸다.
전도성 잉크 기반의 히터는 플라스틱 시트 상에 프린트되는 저항성 잉크로부터 만들어진다. 저항성 히터 중의 한 면 상의 전도성 버스가 회로를 완성한다. 그리고 나서 발열체를 보호하기 위하여 두 번째 플라스틱 시트가 회로를 넘어 위치한다. 전도성 잉크 기반의 히터는 바닥 보드(floor board) 및 서브플로어 혹은 리모델의 경우에는 낡은 바닥 사이의 공간에 접착되지 않은 채로 있는, 라미네이트 바닥 하에서의 사용으로 알려져 있다. 장치를 보호하는 플라스틱 시트(sheet)는 세라믹 타일의 접착에 나쁜 표면을 제공한다.
따라서, 만일 시스템이 히터와 타일 사이에 적합한 접착이 존재하는 곳에 장치된다면 세라믹 타일 아래에 폴리머 기반의 히터를 사용할 수 있도록 하는 것이 유리할 수 있다. 바닥 시스템은 부엌 혹은 욕실과 같이, 습윤 환경에서의 사용을 위하여 물의 침투에 불활성이어야만 한다. 게다가, 시스템은 현장에서 자를 수 있어야 하며, 히터의 정확한 모양이 설치되는 것처럼 다양하며 비용을 최소화하도록 허용하여야 한다.
일 실시 예에서 물 투과성의 라미나(lamina)를 갖는 결합 멤브레인(bonding membrane), 전기적 전도성의 잉크 기반의 복사식 히터(radiant heater); 및 전도성의 잉크 기반의 복사식 히터와 결합 멤브레인 모두에 접착하도록 적용되는 첫 번째 접착제(first adhesive)를 포함하는, 난방 시스템이 제공된다.
결합 멤브레인은 베이스매트(basemat) 및 코팅(coating)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 코팅은 플라이 애쉬(fly ash) 및 실리카 퓸(silica fume)과 같은 적어도 55%의 유압 부품을 포함한다. 플라이 애쉬는 C급 플라이 애쉬일 수 있다. 코팅은 또한 수용성의, 필름 형성 폴리머일 수 있다. 유압 부품은 결정 매트릭스(crystal matrix)로서 존재할 수 있다. 수용성의, 필름 형성 폴리머는 필름 가닥의 매트릭스로서 존재할 수 있다. 결정 매트릭스는 필름 가닥의 매트릭스와 연동하며 필름 가닥의 매트릭스를 통하여 분산된다. 코팅은 또한 펄라이트(perlite), 모래(sand), 탈크(talc), 운모(mica), 탄산칼슘, 점토(clay), 부석(pumice), 화산재(volcanic ash), 왕겨재(rice husk ash), 규조토(diatomaceous earth), 슬래그(slag), 메타 카올린(metakaolin), 포졸란 물질(pozzolanic materials), 팽창 펄라이트(expanded perlite), 유리 미소구체(glass microspheres), 세라믹 미소구체, 플라스틱 미소구체와 같은 충전재(filler)일 수 있다. 베이스매트는 두 개의 스펀본드(spunbond) 라미나 사이에 샌드위치되는 멜트블로운(meltblown) 라미나일 수 있다.
전도성 잉크 기반의 복사식 발열체는 저항 스트립(strip)이 전도성 잉크로 프린트되는 폴리에스테르 시트를 더 포함할 수 있다. 전도성 잉크는 적어도 하나의 탄소(carbon)와 은(silver)으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 저항 스트립에 전류를 공급하거나 제거하기 위하여 적어도 두 개의 버스가 제공된다. 몇몇의 실시 예에서, 저항 스트립에 전류를 공급하거나 제거하기 위하여 적어도 세 개의 버스가 제공된다. 버스는 동박(copper foil) 스트립과 같이 우수한 전기 전도성을 갖는 모든 물질로 만들어질 수 있다.
일 실시 예에서, 저항 스트립 및 버스 사이에 전도성 물질이 제공될 수 있다.
일 실시 예에서, 두 번째 접착제를 사용하여 다기능 층(multi-functional layer)이 복사식 히터에 접착될 수 있다. 다기능 층은 저밀도 폼(foam), 폴리머로 된 시트, 고무 시트 및 이것들의 조합 중에서 적어도 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 본 발명은 기판(substrate), 난방 시스템 및 장식 바닥 표면을 포함하는 바닥이다. 난방 시스템은 물 투과성의 라미나를 갖는 결합 멤브레인, 전기적 전도성의 잉크 기반의 복사식 히터 및 전도성의 잉크 기반의 복사식 히터와 결합 멤브레인 모두에 접착하도록 적용되는 첫 번째 접착제를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 장식 바닥 표면은 라미네이트 바닥재 혹은 나무 바닥재일 수 있다. 또 다른 실시 예에서 장식 바닥 표면은 세라믹 타일일 수 있다. 세라믹 타일과 함께, 바닥은 또한 서브플로어와 난방 시스템 사이에 위치하는 접착제 및 난방 시스템과 세라믹 타일 사이의 모르타르를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 기판은 나무, 시멘트, 리놀륨(linoleum), 세라믹 타일 혹은 그것들의 조합일 수 있다.
일 실시 예에서, 결합 멤브레인은 베이스매트 및 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 플라이 애쉬 및 실리카 퓸 혹은 그것들의 조합의 적어도 55%의 유압 부품을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 본 발명은 다층 패널(panel) 형태의 난방 시스템을 제공한다. 패널은 결합 멤브레인, 전기적 전도성의 버스에 의해 연결되는 첫 번째 폴리머 시트 상에 프린트되는 복수의 전기적 저항 스트립, 및 와이어와 같이, 또 다른 전도체의 연결을 받기 위하여 버스로부터 패널의 적어도 하나의 모서리까지 확장되는 전기적 전도체, 혹은 와이어링 하니스(wiring harness)에서와 같이, 스스로 패널의 모서리를 넘어 확장할 수 있는 전도체를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수의 저항 스트립은 서로 병렬로 배열되며 상기 폴리머 시트의 경계선 모서리로부터 위치하는 단에서 끝난다.
일 실시 예에서, 두 개의 버스가 제공되는데, 상기 저항 스트립의 각각의 단에 위치한다. 버스는 폴리머 시트의 경계선 모서리로부터 위치하는 단에서 끝나는 구리(copper) 스트립일 수 있다.
일 실시 예에서, 첫 번째 폴리머 시트는 폴리에스테르 시트일 수 있다. 일 실시 예에서, 저항 스트립은 탄소 기반의 잉크일 수 있다.
일 실시 예에서, 전도성 폴리머와 같은, 전도성 물질은 그것들 사이의 만족스러운 연결을 보장하기 위하여 저항 스트립 및 버스 사이에 위치할 수 있다.
일 실시 예에서, 저항 스트립 및 버스를 눕히기 위하여 두 번째 폴리머 시트가 제공된다. 게다가, 첫 번째와 두 번째 폴리머 시트 및 저항 스트립 및 버스를 캡슐화하기 위하여 두 개의 부가적인 플라스틱 시트가 제공될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 첫 번째 혹은 두 번째 폴리머 시트를 눕히기 위하여 단지 하나의 부가적인 플라스틱 시트가 사용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 플라스틱 시트는 물 불투과성일 수 있다.
일 실시 예에서, 결합 멤브레인은 유압 부품, 폴리머 및 물의 혼합물로부터 형성되는 베이스매트 및 코팅일 수 있다. 유압 부품은 적어도 55%의 플라이 애쉬일 수 있다. 폴리머는 수용성의, 필름 형성 폴리머일 수 있다.
일 실시 예에서, 베이스매트은 첫 번째 스펀본드 라미나, 두 번째 스펀본드 라미나 및 첫 번째와 두 번째 스펀본드 라미나 사이의 멜트블로운 라미나일 수 있다.
일 실시 예에서, 다기능 층은 두 번째 접착제를 사용하여 복사 히터에 접착되는 다층 패널에 포함될 수 있다. 다기능 층은 열 절연재, 소리 억제 물질, 방수 물질, 전기 절연재 혹은 균열(crack) 절연 물질일 수 있다. 다기능 층은 저밀도 폼, 폴리머로 된 시트, 고무 시트 혹은 그것들의 조합 중의 하나일 수 있다.
일 실시 예에서, 패널은 하나의 외부 표면상에 접착 물질 층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 전기 전도체는 패널의 가장자리로 확장하는 버스 부(portion)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 접착제는 전도성 잉크 기반 히터의 결합 멤브레인 및 폴리머 시트 사이에 배열될 수 있다.
도 1은 가시성을 위하여 절단된 결합 멤브레인 부를 갖는 본 발명의 난방 시스템의 평면도이다.
도 2는 라인 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절단된 도 1의 난방 시스템의 단면도이다.
도 3은 전도성 잉크 기반의 히팅 구성요소의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 난방 시스템을 사용하는 바닥의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 난방 시스템을 통합하는 전기 회로의 개략도이다.
도 6은 히터를 트리밍(trimming)하기 위한 장소를 설명하는 히터의 평면도이다.
도 7은 히팅 스트립 배치의 대안의 실시 예를 갖는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 히터의 대안의 실시 예이다.
도 9는 본 발명의 히터의 또 다른 단면도이다.
본 발명의 일 실시 예에서, 난방 시스템(20)이 다층 패널(22)의 형태로 제공된다. 패널(22)은 각각의 층이 1 내지 200 밀(mils)보다 두껍지 않은, 얇고 탄력적일 수 있다. 난방 시스템(20)은 그 위치에 열을 제공하기 위하여 서로 다른 다양한 위치에서 사용될 수 있다. 그러한 위치 중의 하나는 난방 시스템(20)을 바닥에 사용하는 것이다. 비록 본 발명은 그러한 위치에 한정하는 않으며, 또한 벽, 천장 및 다른 위치에서 사용될 수 있지만, 본 발명은 그러한 위치에서 설명될 것이다.
패널 층(22) 중의 하나는 결합 멤브레인(24)이다(도 1에 부분적으로 도시). 또 다른 층은 전기적 전도성의 저항성 히터(26)이다. 결합 멤브레인(24) 및 히터(26) 모두에 접착하도록 적용되는 첫 번째 접착제(27)는 결합 멤브레인(24) 및 히터(26) 사이에 위치할 수 있다. 일 실시 예에서, 접착제(27)는 주기적 온도, 습도와 호환되며 적절한 결합 강도를 소유하는 모든 접착제일 수 있다. 적합한 접착제는 300LSE 전사 필름(Transfer film), 468 MP/200MP 접착제 전사 필름 및 467 MP/200MP 접착제 전사 필름과 같이, 3M으로부터의 전사 테이프들을 포함한다. 다른 적합한 열 중합형(heat cured) 혹은 액체 접착제들이 고려된다.
일부 실시 예에서 히터(26)는 전기적 전도성 버스(32)에 의해 연결될 수 있는 첫 번째 폴리머 시트(30) 상에 프린트되는 복수의 전기적 저항성의 잉크 기반의 스트립(28)을 포함한다. 개개의 스트립의 사용은 히터(26)가 상대적으로 높은 저항성을 유지하도록 허용하는데, 그 이유는 주어진 모든 잉크에 대하여, 스트립이 넓을수록(폴리머 시트(30)의 전체 넓이까지) 저항성은 낮기 때문이다.
패널(22)은 도 1에 도시된 것과 같이 직사각형의 주변(perimeter), 혹은 원하는 다른 형태들일 수 있다. 만일 직사각형 형태로 형성되면, 패널의 적용에 따라, 서로 다른 다양한 크기 중의 하나를 가질 수 있다. 예를 들면, 패널은 12인치 또는 18인치의 넓이를 갖는 패널, 혹은 12인치 또는 18인치의 배수를 갖는 패널이 제공될 수 있으며, 혹은 25센티미터의 넓이를 갖는 패널, 혹은 25센티미터의 배수를 갖는 패널이 제공될 수 있다. 또한 패널은 12인치 또는 18인치의 길이를 갖는 패널, 혹은 12인치 또는 18인치의 배수를 갖는 패널이 제공될 수 있으며, 혹은 25센티미터의 길이를 갖는 패널, 혹은 25센티미터의 배수를 갖는 패널이 제공될 수 있다.
도 1 및 2를 참조하면, 일반적으로 난방 시스템(35)은 전도성 히터(26), 및 결합 멤브레인(24)을 포함한다. 난방 시스템(35)은 합판, 시멘트 등과 같이, 서브플로어(100)에 의해 제공된다(도 4). 일부 실시 예에서, 난방 시스템은 이전 바닥(previous floor, 102)이 히터를 위한 안정적인 플랫폼(platform)을 제공하기에 충분히 견고하기만 하면 선택적으로 이전 바닥에 의해 제공된다. 카펫은 이전 바닥(102)으로서 추천되지 않는다. 난방 시스템을 제공할 수 있는 이전 바닥(102)은 세라믹 타일(104)과 같은, 타일 혹은 시트 리놀륨 제품들을 포함한다.
보온이 되는 신규의 장식 바닥(106)이 단열 시스템의 상단에 위치한다. 경재(hard wood), 시트 바닥재, 리놀륨 시트 혹은 타일, 카펫, 라미네이트 바닥재, 세라믹 타일(104) 등을 포함하는, 모든 바닥재들이 장식 바닥으로 사용될 수 있다. 세라믹 타일(104)은 타일 및 타일 사이의 그라우트(110) 아래에 모르타르에 의해 자리 잡는다.
히터(26)는 서브플로어(100) 및 신규의 장식 바닥(106) 사이에 위치한다. 몇몇의 적용에서, 그것은 선택적 접착제(112)로 서브플로어에 접착된다(도 2).
결합 멤브레인(24)은 베이스매트(36) 및 유압 부품인, 폴리머와 물의 혼합물로부터 형성되는 코팅(38)을 포함할 수 있다.
바람직한 결합 멤브레인(24)이 "Flexible Hydraulic Compositions,"라는 발명의 명칭으로 2008년 3월 23일에 공개된 미국특허 제7,347,895와 유럽특허 제179179, 및 "Flexible and Rollable Cementitious Membrane and Method of Manufacturing It"라는 발명의 명칭으로 2006년 3월 16일에 공개된 계류중인 미국특허출원 US2006/0054059에 설명되는데, 모든 목적을 위하여 여기에 모두 전체가 참조로써 통합된다. 그러한 탄력적인 멤브레인의 사용과 함께, 히터(26)는 매우 작은 직경(∼≥1 인치)을 갖는 롤(roll) 형태로 만들어진다. 게다가, 그러한 멤브레인은 매우 경량인데, 1,000 평방 피트(feet) 당 500 파운드(pound) 이하, 및 1,000 평방 피트 당 200 파운드 이하의 무게를 갖는다.
적어도 55%의 플라이 애쉬를 포함하는 어떤 유압 부품도 코팅(38)에 유용할 수 있다. C급 유압 플라이 애쉬 혹은 그것의 동등물이 가장 바람직한 유압 부품이다. 이러한 종류의 플라이 애쉬는 특정 석탄화 과정으로부터 획득되는 높은 석회 함량의 플라이 애쉬이다. 여기서 참조로서 통합되는, ASTM 지정 C-618이 C급 플라이 애쉬의 특징을 설명한다(Bayou Ash Inc., Big Cajun, II, LA). 물과 혼합될 때, 플라이 애쉬는 시멘트 혹은 석고(gypsum)와 유사하게 설정된다. 플라이 애쉬와 함께 알루미나 고 함유 시멘트(high alumina cement)를 포함하는 시멘트, 황산 칼슘 경석고(calcium sulfate anhydrite), 황산 칼슘 반수염(calcium sulfate hemihydrate) 혹은 황산 칼슘 이수화물(calcium sulfate dihydrate)를 포함하는 황산 칼슘, 다른 유압 부품 및 그것들의 조합들을 포함하는, 다른 유압 부품의 사용이 고려된다. 사용을 위하여 플라이 애쉬의 혼합물이 또한 고려된다. 실리카 퓸(SKW Silicium Becancour, St.Laurent, Quebec, CA)이 또 다른 바람직한 물질이다. 전체 구성은 바람직하게는 유압 부품 무게의 약 25%부터 92.5%까지 포함한다.
폴리머는 수용성의, 필름 형성 폴리머, 바람직하게는 라텍스 폴리머이다. 폴리머는 액체 형태 혹은 재유화형 분말(redispersible powder)로서 사용될 수 있다. 특히 바람직한 라텍스 폴리머는 아크릴산 및 부틸 아세테이트(butyl acetate)의 메틸 메타크릴레이트 공중합체(methyl methacrylate copolymer)이다(Forton VF 774 Polymer, EPS Inc. Marengo, IL). 비록 폴리머가 모든 유효량으로 첨가되지만, 건조 고형물(dry solid) 기준으로 약 5%부터 35%까지의 양이 첨가되는 것이 바람직하다.
두 개의 연동 매트릭스 구조를 형성하기 위하여, 이러한 조성물을 형성하기 위하여 물이 존재하여야만 한다. 물을 시스템에 첨가할 때 조성물에서의 전체 물이 고려되어야만 한다. 만약 라텍스 폴리머가 수성 현탁액의 형태로 제공되면, 폴리머를 분산하는데 사용되는 물이 조성물에 포함되어야 한다. 유동화(flowable) 혼합물을 생산하는 모든 양의 물이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 약 5% 내지 35% 무게의 물이 조성물에 사용된다.
시멘트 혹은 폴리머 시멘트를 위한 잘 알려진 모든 첨가제들이 적용의 특정 목적을 위하여 그것을 변형하기 위한 인스턴트 조성의 모든 실시 예들에 유용할 수 있다. 다양한 이유로 충전재들이 첨가된다. 만일 팽창 펄라이트, 다른 팽창 물질 혹은 유리, 세라믹 또는 플라스틱 미소구체 중의 하나와 같은 경량의 충전재들이 첨가되면, 조성물 혹은 최종 제품은 더 가벼울 수 있다. 미소구체는 가스 물질을 그것에 의해 밀도를 감소시키는 조성물 내로 통합되는 작은 기포(bubble)를 캡슐화함으로써 전체 제품의 무게를 감소시킨다. 종래의 양으로 사용되는 기포제(foaming agent)가 또한 제품의 밀도를 감소시키는데 유용하다.
종래의 무기 충전재 및 응집제(aggregate)들이 또한 비용을 감소시키며 수축 균열(shrinkage cracking)을 감소시키는데 유용하다. 일반적인 충전재는 모래, 탈크, 운모, 탄산칼슘, 소성 점토(calcined clay), 부석, 조각 혹은 팽창 펄라이트, 화산재, 왕겨재, 규조토, 슬래그, 메타 카올린, 및 다른 포졸란 물질을 포함한다. 이러한 물질들의 양은 강도와 같은 특성이 반대로 영향을 미치는 포인트를 초과하여서는 안된다. 매우 얇은 멤브레인 혹은 바닥 밑판이 제작될 때, 모래 혹은 미소구체와 같은 매우 작은 충전재의 사용이 바람직하다.
조성물 혹은 완성된 베이스매트(36)의 색을 변경하기 위하여 착색제(colorant)들이 선택적으로 첨가된다. 플라이 애쉬는 일반적으로 회색이며, 일반적으로 C급 플라이 애쉬가 F급 플라이 애쉬보다 더 밝다. 부품에 적합한 모든 염료 및 안료들이 사용될 수 있다. 표백제(whitener)로서 선택적으로 이산화 티타늄(titanium dioxide)이 사용된다. 바람직한 착색제는 Solution Dispersions, Cynthiana, KY의 Ajack Black이다.
유압 부품의 설정 시간을 가속하거나 혹은 지체시키는 설정 제어 첨가제(set control additive)가 이러한 부품의 사용을 위하여 고려된다. 정확한 첨가제는 사용되는 부품 및 설정 시간이 변경되는 정도에 따라 결정된다.
베이스매트(36)에 강도를 더하기 위하여 강화재(reinforcing material)가 사용될 수 있다. 섬유 혹은 메쉬의 첨가는 선택적으로 조성물을 함께 유지하도록 돕는다. 금속 섬유, 폴리프로필렌 및 폴리비닐과 같은 플라스틱 섬유, 및 유리 섬유(fiberglass)가 추천되나, 강화재의 범위가 여기에 한정하는 것은 아니다.
유압 슬러리의 유동성을 향상시키기 위하여 고성능 감수제(superplasticizer) 첨가제가 알려져 있다. 그것들은 서로 상대적으로 더 쉽게 이동하기 위하여 용액 내의 분자들을 분산시키며, 그것에 의해 전체 슬러리의 유동성을 향상시킨다. 폴리카르복실레이트(polycarboxylate), 술포네이트 멜라민(sulfonated melamine) 및 술포네이트 나프탈렌(sulfonated naphthalene)이 고성능 감소제로서 알려져 있다. 바람직한 고성능 감소제는 Grace Construction Products, Cambridge, MA의 ADVA 캐스트 및 Geo Specialty Chemicals, Cedartown, GA의 Dilflo GW 고성능 감소제를 포함한다. 이러한 물질의 첨가는 특정 적용에서 사용자가 슬러리의 유동성을 맞추도록 허용한다.
수축 저감제(shrinkage reducing agent)는 코팅(38)이 마를 때 플라스틱 수축 크래킹을 감소하도록 돕는다. 이러한 것들은 일반적으로 코팅이 마를 때 슬러리가 함께 흐르도록 하기 위하여 표면 장력을 변형시키는 기능을 한다. 글리콜이 바람직한 수출 저감제이다.
바람직하지만, 베이스매트(36)는 코팅될 필요는 없으며 세라믹 타일을 설정하기 위하여 사용되는 종래의 모르타르를 사용하여 작업 사이트 상에 코팅될 수 있다.
바닥 난방 시스템(35)을 위한 바람직한 베이스매트(36)는 적어도 첫 번째 스펀본드 라미나(40)를 포함할 수 있다. 첫 번째 스펀본드 라미나(40)는 선택적으로 전도성 히터(26)에 직접 결합된다. 또 다른 실시 예에서, 선택적인 멜트블로운 라미나(42)는 결합 멤브레인(24)을 거쳐 물 혹은 다른 액체의 흐름에 대한 억제에 더하여, 베이스매트(36)를 통한 액체의 이동을 억제한다. 첫 번째 스펀본드 라미나(40)는 결합 멤브레인(24)의 적어도 하나의 표면상에 높은 다공성(porosity)을 제공하기 위하여 멜트블로운 라미나(42)의 상부면에 위치한다. 스펀본드 물질의 다공성은 모르타르(108)의 뛰어난 투과 및 흡수를 허용한다. 대형 섬유는 모르타르(108)의 결정 매트릭스 내로 통합되며, 강력한 결합을 형성한다.
선택적으로, 첫 번째 스펀본드 라미나(40)를 마주하는 반대 표면상의 멜트블로운 라미나(42) 상에 두 번째 스펀본드 라미나(44)가 존재한다. 이 실시 예에서, 멜트블로운 라미나(42)는 첫 번째 스펀본드 라미나(40) 및 두 번째 스펀본드 라미나(44) 사이에 샌드위치된다. 이러한 실시 예는 그것이 양 면에 동일한 표면을 가지며 어떤 면이 전도성 잉크 기반의 복사식 히터(26)에 적용되며 어떤 면이 신규의 장식 바닥(106)을 마주하는지가 중요하지 않은 장점을 갖는다.
라미나(40, 42, 44)는 모든 적합한 수단에 의해 서로 결합된다. 세 겹의 합성물(three-ply composite) 혹은 이러한 종류는 Kimberly-Clark, Roswell,Georgia의 S-M-S 라미네이트로서 상업적으로 이용가능하다. 이 제품은 폴리프로필렌 섬유로 만들어진다. 액체에 장벽을 제공하는 동안에, 물질은 여전히 통기성이 있으며, 수증기가 그것을 통과하도록 허용한다. 최종 적용 및 성능 요구사항에 따라, 다른 라미나들이 특정 적용을 위하여 더 적합할 수 있다. 여기에 참조로써 통합되는, 미국특허 제4,041,203은 S-M-S 라미네이트 및 그것을 만드는 방법을 설명한다.
상업적 규모의 생산 라인에서, 베이스매트(36)는 바람직하게는 스풀(spool)로부터 베이스매트(36)를 풀고 그것을 혼합 지역을 향하여 실행하도록 시작하는 과정에 의해 만들어진다. 만약 베이스매트(36)가 슬러리에 의해 투과할 수 있으면, 슬러리의 여분(overspill)을 포함하기 위하여 베이스매트 아래에 선택적인 방출 페이퍼(release paper)가 유용할 수 있다. 불투과성 베이스매트(36) 및 코팅 스테이션의 적절한 디자인으로, 방출 페이퍼에 대한 필요성이 제거된다. 베이스매트(36)는 슬러리의 적용을 위하여 코팅 장비에 공급되는 표면에 배열되며 위치한다.
코팅(38)은 폴리머 및 유압 부품을 물에 혼합함으로써 준비된다. 바람직하게는 혼합은 고전단 믹서(high shear mixer)로 실행된다. 준비되는 배치의 크기에 따라, 계속적 혹은 배치(bath) 혼합이 유용할 수 있다.
베이스매트(36)가 제공되며 그것에 코팅(38)이 적용된다. 코팅 슬러리와 함께 사용하기 위하여 로드 코터(rod coater), 커튼 코터(curtain coater), 스프레이어(sprayer), 스프레더(spreader), 압출(extrusion), 인발성형(pultrusion), 롤러(roller) 코터, 나이프(knife) 코터, 바(bar) 코터 등을 포함하는, 모든 코팅 장치가 적용될 수 있다. 슬러리를 확장하는 하나의 바람직한 방법은 스크리드(screed) 바의 사용에 의한 것이다. 스크리드 바는 금속, 플라스틱, 고무 혹은 베이스매트(36)로부터 과도한 코팅을 벗겨내는 모든 물질일 수 있다. 스크리드 바를 베이스매트(36)와 접촉함으로써 얇은 코팅을 획득할 수 있다. 슬러리의 두부가 스크리드 바의 정면에 만들어지기 때문에, 슬러리는 확장되며 베이스매트(36)의 표면을 균일하게 덮는다.
슬러리를 확장할 때, 스크리드 바를 탄력적인 표면 위에 위치시키거나 혹은 표면에 위치시키지 않는 것이 유리하다. 두부를 만들고 슬러리의 얇은 코팅을 획득하기 위하여 스크리드 바에 압력이 적용된다. 테스트에 있어서, 압력이 필름 표면 위에 위치하는 베이스매트(36)에 적용될 때, 베이스매트는 이동을 멈추며 찢어지기 시작하였다. 코팅 작동의 탄력적인 벨트에 의해 베이스매트(36)가 제공되는 라인 부위로의 이동은 베이스매트의 주름 혹은 찢어짐 없이 얇은 코팅을 획득하기 위하여 충분한 압력이 매트에 적용되도록 허용되었다. 또한 표면이 없는 베이스매트(36)를 직접 베이스매트 아래에 코팅하는 것이 가능하다. 이러한 경우에 있어서, 스크리드 바 혹은 다른 코팅 장치가 현탁된 베이스매트(36) 아래에 위치한다. 과도한 코팅 물질을 잡아내고 재순환하기 위한 장치가 바람직하게는 베이스매트(36) 아래에, 접촉 없이, 위치한다.
코팅 과정을 여러 번 반복함으로써 슬러리의 두꺼운 코팅(38)을 획득할 수 있다. 바람직하게는, 실제로 유사한 두 개의 코팅(38)을 적용하기 위하여 두 개의 스크리드 스테이션이 존재한다. 만약 비방향성(non-directional) 시트를 원한다면, 시멘트성 슬러리가 베이스매트(36)의 양 면에 적용될 수 있다.
슬러리(38)가 베이스매트(36)에 적용된 후에, 건조, 설정 및 경화가 허용된다. 실온에서의 공기 건조, 오븐 또는 킬른(kiln) 건조 혹은 마이크로웨이브 오븐에서의 건조를 포함하는, 슬러리의 모든 건조 방법이 유용하다. 실온에서의 건조를 허용할 때, 멤브레인은 몇 시간 동안 사용하거나, 포장하거나 혹은 저장할 준비가 된다. 더 바람직하게는, 코팅된 매트 혹은 코팅된 페이퍼가 급속히 건조하며 설정되는 오븐 내로 보내진다. 슬러리(38)는 175℉(80℃)에서 10분 미만에서 베이스매트(36) 건조로 얇게 적용된다. 폴리머는 또한 빛, 특히 자외선 파장 범위의 빛을 사용하여 경화할 수 있다. 만약 코팅(38)이 뜨거운 폴리머로 만들어지면, 경화 시간(curing time)은 감소하나, 또한 포트 라이프(pot life)가 감소한다. 정확한 건조 시간은 선택되는 정확한 조성, 슬러리의 두께 및 건조 온도에 따라 결정된다. 조성이 설정될 때, 만약 존재한다면, 방출 페이퍼가 종래의 방법으로 제거된다.
본 발명을 위하여 많은 종류의 히터의 사용이 고려된다. 적합한 복사식 히터는 단독으로 혹은 메쉬 또는 스크림(scrim)에 위치하는 전기 케이블을 사용하여 만들어진다. 얇고 절단할 수 있는 모든 전기 복사식 히터 매트가 본 발명에 사용될 수 있다. 바람직한 히터는 히터를 형성하기 위하여 전도성 잉크를 사용한다. 이러한 기법은 설치되는 바닥의 높이를 현저하게 증가시키지 않는 매우 얇은 난방 시스템을 만든다. 몇몇의 서로 다른 종류의 전도성 잉크 기반의 복사식 히터(26)가 상업적으로 판매된다. 전도성 잉크 기반의 복사식 히터(26) 중의 한 종류는 다양한 저항을 갖는 탄소 기반의 잉크로 프린트된다. 또 다른 종류의 전도성 잉크 기반의 복사식 히터(26)는 다양한 저항을 갖는 은 함유 잉크로 프린트된다. 또한 다른 전도성 잉크 기반의 복사식 히터(26)는 폴리에스테르 필름상에 프린트되는 회로이다.
이제 도 3을 언급하면, 바람직한 전도성 잉크 기반의 복사식 히터(26)는 Calesco Norrels (Elgin, IL)에 의해 판매되는 것과 유사하다. 첫 번째 폴리머 시트(30) 상의 프린트된 잉크 저항 스트립(28)에 의해 히팅이 제공된다. 저항 스트립(28)은 알려진 방법을 사용하여 폴리머 시트(30) 상에 위치한다. 저항 스트립(26)을 아래에 놓는 하나의 기법은 그것들의 탄소 기반의 잉크로 프린트하는 것이다. 건조 시 저항 물질을 형성하며 그것들이 박리(flake off)되지 않도록 하거나 그렇지 않으면 전도성 잉크 기반의 복사식 히터(26)가 고정될 때 접착되도록 하기 위하여 첫 번째 폴리머 시트(30)에 접착되도록 하기 위하여 전도성 잉크가 선택된다. 일 실시 예에서, 폴리머 시트(30)는 폴리에스테르로 만들어질 수 있다.
히터(26)의 전기적 저항 스트립(28)은 서로 병렬로 배열될 수 있으며 폴리머 시트(30)의 주변 모서리(50)로부터 떨어진 단(end, 46, 48)들에서 끝날 수 있다. 또 다른 실시 예에서(도 7), 스트립(28)은 서로 십자로 교차(criss-cross)할 수 있거나, 혹은 꾸불꾸불한 모양(serpentine) 혹은 다른 비선형 형태를 가질 수 있다.
저항 스트립(28)은 도 5에 도시되는 것과 같이 적어도 두 개의 버스(32)를 사용하여 전기 회로(51)와 통합된다. 하나의 버스(32)는 폴리머 시트(30)로부터 저항 스트립의 반대면 상의 저항 스트립(28)의 각각의 단(46, 48) 혹은 근처에 위치한다. 예를 들면 저항 스트립(28)의 중간 지점을 연결하는, 부가적 버스(32)들이 원하는 만큼 첨가될 수 있다. 이러한 방법에서 부가적인 버스(32)의 사용은 버스(32)의 일부가 아래에 설명되는 것과 같이 설비 동안에 잘려질 때 열을 생산하지 않는 시트(30) 부위를 최소화한다. 바람직한 버스(32)의 예는 구리 호일 혹은 다른 전도성 물질의 스트립이다. 버스(32)의 구리 스트립은 폴리머 시트(30)의 주변 모서리(50)로부터 떨어진 단(52, 54)에서 끝날 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 버스(32)의 일 단(52)은 위에서 설명한 것과 같이 전도체(33)로서 작용하기 위하여 언제라도 폴리머 시트(30)의 모서리(50)로 확장될 수 있다.
만약 필요하면, 그것들 사이의 좋은 전도성을 증진하기 위하여 교차되는 저항 스트립(28) 및 버스(32) 사이에 얇은 전도성 물질(56)이 위치한다. 바람직하게는 전도성 물질(56)은 전도성 폴리머이다. 유기 전도성 폴리머의 일반적인 종류는 폴리(아세틸렌)들, 폴리(피롤(pyrrole))들, 폴리(티오펜(thiophene))들, 폴리(아닐린(aniline))들, 폴리(플루오렌(fluorene))들, 폴리(3-알킬티오펜)들, 폴리테트라티아풀바린(polytetrathiafulvalene)들, 폴리나프탈렌(polynaphthalene)들, 폴리(피-페닐렌 설파이드(p-phenylene sulfide)), 및 폴리(파라-페닐렌 비닐렌(para-phenylene vinylene))들을 포함한다. 어쨌든, 버스(32) 및 스트립(28) 사이의 연결은 방수 방식으로 만들어지는 것이 바람직하다.
버스(32) 및 전도성 물질(56)은 두 번째 폴리머 시트(58)에 결합될 수 있다. 전도성 잉크 기반의 복사식 히터(26)가 조립될 때, 두 번째 폴리머 시트(58)가 저항 스트립(28) 및 버스(32) 위에 놓이도록 하기 위하여 전도성 물질(56)이 첫 번째 폴리머 시트(30) 상의 저항 스트립(28)에 인접하도록 두 번째 폴리머 시트(58)가 배열된다. 폴리머 시트(30, 58)는, 방수 물질로 만들어질 때, 버스(32) 및 저항 스트립(28) 사이의 연결이 방수가 되게 할 것이다.
일 실시 예에서, 회로 물질이 설치 동안에 손상되거나 상처 나는 것을 예방하기 위하여, 폴리머 시트(30, 58), 저항 스트립(26), 버스(32) 및 전도성 물질(36)은 하나의 플라스틱 시트(60)에 의해 덮혀지거나 혹은 두 개의 플라스틱 시트(60) 사이에 캡슐화될 수 있다. 바람직하게는 플라스틱 시트(60) 및 폴리머 시트(30, 56)는 함께 적층(laminated)된다. 적합한 플라스틱 시트(60)의 예는 폴리에틸렌 필름의 시트이다. 플라스틱 시트(60)를 통합하는 패널(22)에 대한 물 불투과성의 수단을 제공하기 위하여, 플라스틱 시트는 물 불투과성일 수 있다. 플라스틱 시트(60) 내의 버스(32) 및 저항 스트립(26) 사이의 실링(sealing)은 또한 전도성 잉크 기반의 히터가 습윤 환경에서 사용되며 긴 수명을 촉진하도록 허용한다. 각각의 버스(32)에 부착되는 와이어(33)는 플라스틱 시트(60)의 외부로 확장된다. 이러한 와이어(33)들은 난방 시스템(20)의 최종 패널(22)이 서로 전기적으로 부착하도록 사용되거나 혹은 가정 회로와 같이, 전류를 제공하는 회로에 전기적으로 부착하도록 사용된다.
회로(62)는 전류를 제공하기 위하여 전압원(voltage source, 64)을 포함한다. 히터(26)는 회로에 대한 히터(26)의 추가가 모든 히터에 걸쳐 전압 강하를 감소시키지 않도록 하기 위하여 회로에서 서로 병렬로 연결되며, 그것에 의해 각각의 히터를 통과하는 전압을 유지하며 각각의 히터에 의해 생산되는 히트 플럭스(heat flux)를 유지한다. 이러한 방법으로, 바닥의 원하는 부위 아래에 놓으며 열의 원하는 레벨을 바닥이 위치하는 룸(room) 내로 제공하는 것이 필요한 경우 얼마든지 히터(26)가 회로(회로에 대하여 허용되는 총 전류 부하에 의해 허용되는)에 첨가될 수 있다. 회로(62)의 다른 구성요소들이 아래에 설명된다.
히터(26)는 적합한 전도성 잉크 및 스트립(26)의 폭, 두께와 길이를 선택함으로써 미리 결정된 히트 플럭스를 생산하기 위한 방법으로 구성될 수 있다. 서로 다른 표면 저항을 갖는 잉크들이 선택될 수 있으며 각각의 스트립에 대하여 원하는 히트 출력으로 변형할, 원하는 저항을 생산하도록 스트립(26)의 폭 및 두께가 선택될 수 있다. 스트립(26)은 패널(22)에 대하여 원하는 히트 출력을 생산하기 위하여 그것들 사이의 선택된 공간에 배열될 수 있다. 만약 중앙 버스(32)가 사용되면(도 6의 팬텀(phantom)에 도시), 스트립(26)의 폭 및 두께는 버스 사이의 스트립의 단축된 길이를 수용하기 위하여 조절될 것이다. 또한 그러한 배열에서, 외부 버스는 동일한 전원 연결에 연결될 것이며, 반면에 중앙 버스는 반대의 전원 연결에 연결될 것이다.
도 4를 참조하면, 난방된 바닥(114)은 일반적으로 바닥 난방 시스템(20)을 사용하여 만들어진다. 난방 시스템(20)은 서브 플로어(100) 및 장식 바닥(106) 사이에 위치한다. 선택되는 장식 바닥(106)에 따라, 난방 시스템(20)을 서브플로어(100)에 결합하기 위하여 접착제(112)를 사용하는 것이 필요하지 않을 수 있다. 예를 들면, 장식 바닥(106)으로서 PERGO와 같은, 라미네이트 바닥이 선택되면, 바닥 난방 시스템(20)은 결합 없이 서브플로어(100) 및 라미네이트 바닥(106) 사이에 위치할 수 있다. 이러한 경우에, 장식 바닥(106) 혹은 서브플로어(100)와 관련된 히터(26)의 운동은 아무런 해도 입히지 않는다.
그러나, 장식 바닥재로서 세라믹 타일(104)이 선택될 때, 타일 아래의 모든 물질의 안정화가 중요하다. 이러한 경우에 있어서, 위에서 설명한 것과 같이 서브플로어(100) 및 난방 시스템(20) 사이에 접착제(112)가 존재한다는 것이 중요하다. 난방 시스템(20)은 또한 세라믹 타일(104) 아래에 사용될 때 유리한데, 그 이유는 결합 멤브레인(24)이 특히 세라믹 타일(104)을 적절하게 유지하는 모르타르(108)의 접착을 위한 좋은 표면이기 때문이다.
난방된 바닥(114)을 제작하기 위하여, 난방 시스템(20)이 종래에 알려진 모든 기술에 의해 장식 바닥(106) 아래에 위치한다. 몇몇의 실시 예에서, 난방 시스템(20)의 시트는 서브플로어(100) 혹은 이전 바닥(102) 사이에 배치되며 길이로 절단된다. 패널(24)의 저항 스트립(28) 및 버스(32)는 그러한 구성요소의 전기적 절연 및 분리를 제공하기 위하여 패널이 주변 모서리(34)로부터 떨어져 위치한다. 만약 패널(24)이 특정 설치 요구사항에 맞도록 절단될 필요가 있으면, 스트립이 위치하며 서로 병렬인 실시 예에서 있어서, 패널은 저항 스트립(28)에 병렬인, 라인(도 6에서의 라인(69)과 같은)을 따라 절단될 것이다. 이는 절연 테이프, 액체의 비전도성 폴리머, 혹은 전기적 절연의 다른 알려진 방법들과 같이, 패널의 절단 모서리로부터 절연 혹은 분리가 필요할 버스(32)의 두 노출 부위를 야기할 것이다. 만약 설치 크기가 패널의 길이를 따라 패널의 절단을 필요로 하면, 그때에 절단 스트립의 많은 노출 단을 전기적으로 절연하는 것을 예방하기 위하여, 좁은 조립식 패널을 획득하거나 혹은 히터(26)와 함께 제공되는 바닥 아래 부위를 한정하는 것이 바람직하다. 패널은 회로에서 병렬 연결로 결합하기 때문에, 필요에 따라 여분의 패널이 첨가될 수 있다.
바닥 난방 시스템(20)은 그리고 나서 선택적으로 접착제(112)와 함께 서브플로어(100)에 결합된다. 원하는 경우에 네일(nail) 혹은 스크류(screw)와 같이, 기계적 패스너(fastener, 도시되지 않음)가 또한 사용될 수 있다. 히터(26)를 모니터하며 자가 조절하기 위하여 서미스터(thermister)가 바닥(100, 102) 상에 위치한다. 신규의 장식 바닥(106)은 바닥 난방 시스템(20)의 시트(30 혹은 60)의 상부 위에 위치한다. 세라믹 타일(104)의 경우에 있어서, 모르타르(108)는 바닥 난방 시스템(20) 및 그라우트(110)와 함께 설치된 세라믹 타일(104)의 시트에 걸쳐 확산된다. 버스(32)에 접착된 와이어(33)는 회로를 완성하기 위하여 전기적 접합(66), 및 접지회로차단기(ground fault circuit interrupter, 68)로 잠긴다. 바람직하게는, 회로는 난방 시스템(20)을 활성화하며 불활성하는데 편하도록 스위치(70)를 포함한다. 와이어(33)는 바닥 설치자에 의한 설치의 편리를 위하여 컬러 코드화(color coded)될 수 있는 와이어링 하니스(wiring harness)의 일부분일 수 있다.
또한, 바닥이 위치하는 공간의 온도를 모니터하기 위하여 온도조절기(thermostat, 72)가 설치된다. 온도조절기(72)는 난방 시스템(20)을 위하여 온 앤 오프(on and off) 상태를 제어한다. 제어하는 바닥 히터의 구성요소는 Honeywell Corp. (Morristown, NJ)로부터 상업적으로 이용가능하다.
난방 시스템의 대안의 실시 예가 도 8에 도시된다. 이 실시 예에서, 위에서 설명한 것과 같이 탄력적인 시멘트성 코팅(38), 단일 혹은 다중 층의 베이스매트(36), 접착 층(27), 전기적 복사열 매트(26), 선택적인 접착 층(112) 및 선택적인 방출 라이너(74)를 포함하는 다중 층들이 존재한다. 신규의 기능성 층(76)이 제공되며 단일 기능 및 다중 기능을 제공할 수 있는 접착 층(78)을 통하여 열 매트(26)에 접착된다.
예를 들면, 층(76)은 소리 억제 특성을 가질 수 있으며, 열 절연재를 포함할 수 있으며, 전기 절연재를 포함할 수 있으며, 방수를 제공할 수 있으며, 향상된 균열 절연(crack isolation)을 제공할 수 있다. 또한, 이러한 층(76)은 개개의 구성 층에 의해 하나 이상의 위의 특성을 제공할 수 있거나 혹은 하나 이상의 이러한 특성들이 단일 층에 제공될 수 있다. 또한 기능성 층(76)뿐만 아니라 접착 층(78과 112, 및 방출 라이너(74))도 복사열 매트(26)에 접착되도록 하기 위하여 단일의 복합 라미네이트로 결합될 수 있다.
기능성 층(76)을 포함하는 가능한 구성요소의 예들로서, 특히 충격 소음(impact noise)을 위한, 소리 억제 특성이 낮은 밀도의 폼, 고무 혹은 플라스틱 층과 함께 달성될 수 있다. 전기 방사 히트 매트(26) 및 서브플로어(100, 만약 사용되면)에 대한 기능성 층(76)을 안전하게 하는 접착 층(78 및 112)은 압력에 민감한 접착 전사 테이프 혹은 압력에 민감한 양면(double sided) 접착 테이프 혹은 스프레이 또는 액체 적용 접착제일 수 있다. 향상된 균열-절연(crack-isolation) 및 방수 성능을 원할 때 양면 접착 테이프의 사용이 바람직하다. 또한 열 절연 및/또는 전기적 절연을 제공할 수 있는, 낮은 밀도의 폼들은 3M 폴리에틸렌 폼 테이프 4462 혹은 4466과 같은 폴리에틸렌 폼들, 3M 우레탄 폼 테이프 4004 혹은 4008과 같은 폴리우레탄 폼들, 3M 폴리비닐 폼 테이프 4408 혹은 4416과 같은 폴리비닐 폼들, International Tape Company 폴리에틸렌 폼 테이프 316 혹은 332와 같은 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate) 폼들, 3M VHB 4941 폐쇄 셀(closed-cell) 아크릴 폼 테이프 계열과 같은 아크릴 폼들, 및 Permacel EE1010 폐쇄 셀 EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 모노머, ethylene propylene diene monomer) 폼 테이프와 같은 EPDM 폼들을 포함할 수 있다.
실리콘 폼은 Saint-Gobain 512AV.062 및 512AF.094 폼 테이프를 포함한다. 고무 폼은 3M 500 충격 스트리핑 테이프 및 510 스텐실 테이프를 포함한다. 탄성 폼은 3M 4921 탄성 폼 테이프 및 Avery Dennison XHA 9500 폼 테이프를 포함한다. 고무 혹은 재활용 고무 시트는 Amorim Industrial Solutions 혹은 IRP Industrial Rubber로부터 획득될 수 있다.
접착 층(112) 및 방출 층(74)의 사용은 필과 스틱(peal and stick) 배열의 특성에 있어서, 패널이 원하는 기판 표면에 자가 접착되도록 허용한다. 이는 설치자가 접착 물질의 혼합 혹은 적용의 필요 없이 그들의 원하는 위치에 패널을 빠르게 위치시키도록 허용하며 접착제들이 적절하게 패널을 둘러싸며 정확한 양으로 적용되는 것을 보장한다.
도 8과 관련하여 설명된 모든 층을 갖는, 본 발명의 또 다른 실시 예가 도 9에 설명된다(방출 층(74) 이외의). 게다가, 본 실시 예는 바닥, 벽, 천장 및 빌딩의 다른 구조적 구성요소로 통합될 수 있는 빌딩 패널 상에 난방 시스템(20)이 제공되는 경질의 패널 복합 층(82)을 포함한다. 경질의 패널 복합 층(82)은 다른 형태의 경질의 패널 복합체뿐만 아니라, 메쉬 강화 시멘트 보드(mesh reinforced cement board), 섬유 강화 시멘트 보드, 석고 패널, 석고 섬유 패널, 합판, 배향성 스트랜드 보드(oriented strand board) 혹은 다른 종류의 나무 기반 패널, 플라스틱 창들을 포함할 수 있다. 패널의 두께는 0.125 내지 10 인치 사이의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 0.250 내지 2 인치 사이의 범위, 가장 바람직하게는 0.250 내지 1 인치 사이의 범위일 수 있다.
난방 시스템 및 난방 바닥의 구체적인 실시 예들이 도시되고 설명되었으나, 광범위한 양상에서 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 거기에 변경 및 변형들이 만들어질 수 있다는 것이 통상의 지식을 가진 자들에 의해 인식될 것이다.
20 : 난방 시스템
22 : 패널
24 : 결합 멤브레인
26 : 히터
27 : 첫 번째 접착제
28 : 스트립
30 : 첫 번째 폴리머 시트
32 : 버스
33 : 전도체
34 : 주변 모서리
35 : 난방 시스템
36 : 베이스매트
38 : 코팅
40 : 첫 번째 스펀본드 라미나
42 : 멜트블로운 라미나
44 : 두 번째 스펀본드 라미나
46, 48 : 폴리머 시트의 단
50 : 첫 번째 폴리머 시트의 모서리
51 : 전기 회로
52, 54 : 버스의 단
56 : 전도성 물질
58 : 두 번째 폴리머 시트
60 : 플라스틱 시트
62 : 회로
64 : 전압원
66 : 전기적 접합
68 : 접지회로차단기
70 : 스위치
72 : 온도조절기
74 : 방출 라이너
76 : 기능성 층
78 : 접착 층
82 : 패널 복합 층
100 : 서브플로어
102 : 이전 바닥
104 : 세라믹 타일
106 : 장식 바닥
108 : 모르타르
110 : 그라우트
112 : 접착 층
114 : 난방된 바닥

Claims (10)

  1. 물 투과성의 라미나를 포함하는 결합 멤브레인;
    전기적 전도성 잉크 기반의 복사식 히터; 및
    상기 전도성 잉크 기반의 복사식 히터와 상기 결합 멤브레인 모두에 접착하도록 적용되는 첫 번째 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 난방 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 결합 멤브레인은 베이스매트 및 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 베이스매트는 두 개의 스펀본드 라미나 사이에 샌드위치되는 멜트블로운 라미나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 코팅은 플라이 애쉬 및 실리카 퓸으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 유압 부품의 적어도 55%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 코팅은 수용성의, 필름 형성 폴리머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 전도성 잉크 기반의 복사식 발열체(heating element)는 저항 스트립이 전도성 잉크로 프린트되는 폴리머로 된 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 저항 스트립에 전류를 공급하거나 혹은 제거하기 위하여 적어도 두 개의 버스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 저항 스트립 및 상기 버스 사이에 전도성 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템.
  9. 제 1항에 있어서, 두 번째 접착제를 사용하여 복사 히터에 접착되는 다기능 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 다기능 층은 저밀도 폼, 폴리머로 된 시트, 고무 시트 및 그것들의 조합으로 이루어진 그룹 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 난방 시스템.
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