MX2011002661A - Sistema de calefaccion. - Google Patents

Abstract

Un sistema de calefacción puede incluir una membrana de unión que tiene una lámina permeable al agua, un calentador radiante con base en tinta conductora de electricidad, y un primer adhesivo adaptado para adherir tanto al calentador radiante con base de tinta conductora y la membrana de unión. El sistema de calefacción se puede incorporar en un piso que incluye un substrato, el sistema de calefacción y una superficie decorativa de piso. El sistema de calefacción también puede tener la forma de un panel de capas múltiples que tiene una membrana de unión, un calentador a base de tinta conductora de electricidad que incluye una pluralidad de cintas de resistencia eléctrica impresas en una primera hoja de polímero conectada mediante barras conductivas, y conductores eléctricos que se extienden desde las barras hasta al menos un borde del panel.

Description

SISTEMA DE CALEFACCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con calentadores que se pueden instalar en edificios como por ejemplo debajo de pisos decorativos convencionales. Además, esta invención se relaciona a un sistema de calefacción en el piso que se puede utilizar en entornos húmedos, como por ejemplo cocinas y baños.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El uso de elementos de calefacción en los pisos proporciona una combinación de belleza y comodidad. Los pisos con calefacción áreas frías de un edificio pueden proporcionar calor suplementario al espacio que se distribuye equitativamente. En los hogares, los pisos con calefacción en el baño son amables para los pies del ocupante, especialmente en una fría mañana de invierno.

Se conocen varias técnicas para crear pisos con calefacción. En algunas aplicaciones, los elementos de calefacción se instalan debajo del subpiso, entre las vigas del piso. Usando esta técnica, los elementos de calefacción calientan el espacio de aire debajo del subpiso, el subpiso y el piso decorativo, así como también cualquier mástique, sellador o capa bituminosa que pueda haber presente.

Un porcentaje relativamente pequeño de la energía empleada para generar calor llega en realidad a la superficie superior del piso decorativo para que lo disfruten los ocupantes de la habitación. Esta técnica tampoco puede usarse durante un proyecto de remodelación a menos que el propietario del inmueble desee reemplazar el subpiso o techo, lo que es un proyecto costoso.

Se pueden empotrar cables de calefacción en una capa de mortero. Se aplica una segunda capa de mortero para sujetar las piezas de mosaico de cerámica en su sitio. Los cables se colocan en el subpiso en una configuración a la medida. El mortero debe ser lo suficientemente denso para cubrir los cables, lo que cambia la profundidad del piso. Por último, quienes hagan la aplicación deben tomar precauciones especiales para no rayar o dañar los cables mientras aplican la segunda capa de mortero. La instalación de este tipo de sistema es laboriosa y costosa.

Calentados de malla de alambre tejido sin barras se hacen en donde cables delgados se tejen en un tapete de malla. El tapete se puede colocar debajo de un piso laminado o debajo de un subpiso. Sin embargo, estos tapetes se deben hacer a la medida para acoplarse en espacios de tamaños inusuales y no se pueden alterar en el sitio de trabajo. Esto incrementa el costo de los calentadores y su instalación, y hace el proceso de cambiar la distribución del calentador durante la instalación significativamente más difícil.

Los calentadores a base de polímeros se hacen empleando plásticos eléctricamente resistivos. Una barra conductiva en cualquier lado de los calentadores de resistencia completa el circuito. El resultados es una superficie de calefacción que se puede cortar; sin embargo los productos actualmente disponibles presentan un grosor significativo.

Los calentadores a base de tinta conductiva se hacen a base de tintas resistivas impresas en hojas plásticas. Una barra conductiva en cualquier lado de los calentadores de resistencia completa el circuito. Una segunda hoja plástica se coloca entonces sobre el circuito para proteger los elementos calefactores. El resultado es una superficie de calefacción delgada, flexible y que se puede cortar. La tinta conductiva se conocen para uso bajo pisos laminados, donde se colocan sin fijarse en el espacio entre los paneles del piso y el subpiso o, en el caso de una remodelación, un piso antiguo. Las hojas de plástico que protegen el dispositivo ofrecen una mala superficie para la adhesión de mosaicos de cerámica.

Así, sería ventajoso poder utilizar un calentador a base de polímero debajo de mosaicos de cerámica si se pudiera diseñar un sistema en donde haya adhesión adecuada entre el calentador y el mosaico. El sistema de piso debe ser inerte a penetración de agua para uso en entornos húmedos, como por ejemplo una cocina o baño. Además, debe ser posible cortar el sistema en el campo, lo que permita que la forma exacta del calentador se pueda variar mientras se instala y para minimizar el costo.

Se proporciona un sistema de calefacción, que, en una modalidad incluye una membrana de unión que tiene una lámina permeable al agua, un calentador radiante con base en tinta conductora de electricidad; y un primer adhesivo adaptado para adherir tanto al calentador radiante con base de tinta conductora y la membrana de unión. El sistema de calefacción se puede incorporar en un panel delgado y flexible.

La membrana de unión puede incluir un tapete base y un recubrimiento. En una modalidad, el recubrimiento comprende al menos 55% de un componente hidráulico como por ejemplo ceniza de vuelo y vapor de sílice. La ceniza de vuelo puede ser una ceniza de vuelo Clase C. El recubrimiento puede además ser un polímero que forme película, soluble al agua. El componente hidráulico puede estar presente como una matriz de cristal. El polímero que forma película y soluble al agua puede estar presente como una matriz de hilos de película. La matriz de cristal puede interconectarse con y se puede distribuir en toda la matriz de hilos de película. El recubrimiento puede además ser un relleno como por ejemplo perlita, arena, talco, mica, carbonato de calcio, arcilla, pómez, ceniza volcánica, ceniza de cáscara de arroz, tierra diatomacosa, escoria, metacaolina, materiales pozolánicos, perlita expandida, microesferas de vidrio, microesferas de cerámica, microesferas de plástico o combinaciones de los mismos. El tapete base puede ser una lámina hilada contenida entre dos láminas no tejidas.

El elemento calentador radiante a base de tinta conductora puede comprender además una hoja de poliéster sobre la que se han impreso cintas de resistencia con una tinta conductiva. La tinta conductiva puede estar formada con al menos uno de carbono o plata.

En una modalidad, se proporcionan al menos dos barras para proporcionar energía eléctrica a o para remover la corriente de las cintas de resistencia. En algunas modalidades, se proporcionan al menos tres barras para proporcionar energía eléctrica a o para remover la corriente de las cintas de resistencia. Las barras pueden estar hechas de cualquier material que tenga buena conductividad eléctrica como por ejemplo cintas de papel de cobre.

En una modalidad, se puede proporcionar un material conductivo entre las cintas de resistencia y las barras.

En una modalidad, se adhiere una capa multifuncional al calentador radiante usando un segundo adhesivo. La capa multifuncional puede ser al menos una de una espuma de baja densidad, una hoja polimérica, una hoja de goma y combinaciones de las mismas.

En una modalidad, la invención es un piso que incluye un substrato, un sistema de calefacción y una superficie decorativa para piso. El sistema de calefacción puede incluir una membrana de unión que tiene una lámina permeable al agua, un calentador radiante con base en tinta conductora de electricidad, y un primer adhesivo adaptado para adherir tanto al calentador radiante con base de tinta conductora y la membrana de unión.

En una modalidad, la superficie decorativa del piso puede ser piso laminado o piso de madera. En otra modalidad, la superficie del piso decorativo puede ser mosaico de cerámica. Con el mosaico de cerámica, el piso también puede incluir un adhesivo colocado entre el subpiso y el sistema de calefacción y un mortero entre el sistema de calefacción y el mosaico de cerámica.

En una modalidad, el substrato puede ser madera, cemento, linóleo, mosaicos de cerámica o combinaciones de ellos.

En una modalidad, la membrana de unión incluye un tapete base y un recubrimiento. El recubrimiento puede ser al menos 55% de un componente hidráulico como por ejemplo ceniza de vuelo, vapor de sílice o combinaciones de los mismos.

En una modalidad, la invención proporciona un sistema de calefacción en la forma de un panel de capas múltiples. El panel puede incluir una membrana de unión, un calentador a base de tinta conductora de electricidad que incluye una pluralidad de cintas de resistencia eléctrica impresas en una primera hoja de polímero conectadas por barras conductoras de electricidad, y conductores eléctricos que se extienden desde las barras a al menos el borde del panel para recibir una conexión a otro conductor, como por ejemplo un alambre, o los conductores en sí se extienden más allá del borde del panel, como por ejemplo en un arnés de cableado.

En una modalidad, la pluralidad de cintas de resistencia puede estar arregladas paralelas entre sí y terminan en extremos separados por un borde perimetral de dicha hoja de polímero.

En una modalidad, se proporcionan dos barras, una en cada extremo de dichas cintas de resistencia. Las barras pueden ser cintas de cobre que terminan en extremos separados de un borde perimetral de la hoja de polímero.

En una modalidad, la primera hoja de polímero puede ser una hoja de poliéster. En una modalidad, las cintas de resistencia pueden ser una tinta con base de carbono.

En una modalidad, un material conductivo, como por ejemplo un polímero conductivo, se puede colocar entre las cintas de resistencia y las barras, para garantizar una buena conexión entre ellos.

En una modalidad, se proporciona una segunda hoja de polímero para cubrir las cintas de resistencia y las barras. Además, se pueden proporcionar dos hojas de plástico adicionales para encapsular las primera y segunda hojas de polímero y las cintas de resistencia y las barras. En algunas modalidades, solamente se puede proporcionar una hoja de plástico adicional para cubrir ya sea la primera o la segunda hoja de polímero. En algunas modalidades, las hojas de plástico pueden ser impermeables al agua.

En una modalidad, la membrana de unión puede ser un tapete base y un recubrimiento formados de una mezcla de un componente hidráulico, un polímero y agua. El componente hidráulico puede ser al menos 55% de ceniza de vuelo. El polímero puede ser un polímero soluble en agua que forma película.

En una modalidad, el tapete base puede ser una primera lámina no tejida, una segunda lámina no tejida y una lámina hilada entre las primera y segunda láminas no tejidas.

En una modalidad, se puede incluir una capa multifuncional en el panel de capas múltiples que se adhiere al calentador radiante usando un segundo adhesivo. La capa multifuncional puede ser un aislamiento térmico, material para supresión sonora, material repelente de agua, aislamiento eléctrico o material para aislar la creación de grietas. La capa multifuncional puede ser una de una espuma de baja densidad, una hoja polimérica, una hoja de goma o combinaciones de las mismas.

En una modalidad, el panel incluye una capa de material adhesivo en una superficie exterior.

En una modalidad, los conductores eléctricos incluyen una porción de las barras que se extienden al borde del panel.

En una modalidad, se puede arreglar un adhesivo entre la membrana de unión y la hoja de polímero del calentador a base de tinta conductiva.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista superior del sistema de calefacción de la presente invención con una porción de la membrana de corte eliminada para brindar visibilidad; La Figura 2 es una sección transversal del sistema de calefacción de la Figura tomada a lo largo de la línea ll-ll; La Figura 3 es una vista aumentada del elemento de calefacción a base de tinta conductiva.

La Figura 4 es una sección transversal de un piso con calefacción que usa el sistema de calefacción de la presente invención.

La Figura 5 es una vista esquemática de un circuito eléctrico que incorpora el sistema de calefacción de la presente invención; La Figura 6 es una vista del plano esquemático de un calentador que ilustra un sitio para el corte del calentador; La Figura 7 es una vista del plano esquemático de un calentador con una modalidad alternativa del diseño de cintas de calefacción; La Figura 8 es una sección transversal de una modalidad alternativa de un calentador de la presente invención; y La Figura 9 es una sección transversal de otra alternativa de un calentador de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS EJEMPLARES PREDILECTOS En una modalidad de la invención, se proporciona un sistema de calefacción 20 en la forma de un panel de capas múltiples 22. El panel 22 puede ser delgado y flexible con cada una de las capas sin ser más gruesa que 1 a 200 milésimas de pulgada. El sistema de calefacción 20 se puede emplear en una variedad de ubicaciones distintas para proporcionar calor a esa ubicación. Una de estas ubicaciones para usar el sistema de calefacción 20 es un piso. Aunque la presente invención no está limitada a esta ubicación, y también podría usarse en paredes, techos y otras posiciones, para fines de ofrecer una descripción de una modalidad de la invención, se describirá en esta ubicación.

Una de las capas de los paneles 22 es una membrana de unión 24 (mostrada parcialmente en la Figura 1). Otra capa es un calentador con resistencia conductora de electricidad 26. Un primer adhesivo 27 adaptado para adherirse a la membrana de unión 24 y al calentador 26 se puede colocar entre la membrana de unión y el calentador. En una modalidad, el adhesivo 27 podría ser un adhesivo que sea compatible con temperaturas cíclicas, humedad y que posea una fuera de adhesión apropiada. Los adhesivos apropiados incluyen cintas de transferencia de 3M, como por ejemplo cinta de transferencia 300LSE, cinta de transferencia adhesiva 468 MP/200MP y cinta de transferencia adhesiva 467 MP/200MP. Están contemplados otros adhesivos curtidos al calor o líquidos.

El calentador 26 en algunas modalidades puede ser un calentador radiante a base de tinta conductiva que incluye una pluralidad de cintas a base de tinta con resistencia eléctrica 28 impresas en una primera hoja de polímero 30 que pueden estar conectadas mediante barras conductoras de electricidad 32. El uso de cintas individuales permite que el calentador 26 mantenga una resistencia relativamente alta dada para cualquier tinta, mientras más ancha sea la cinta (hasta el ancho total de la hoja de polímero 30) más baja será la resistencia. Los conductores eléctricos 33 como por ejemplo alambres pueden extenderse desde las barras 32 hasta al menos un borde perimetral 34 del panel 22 o más allá de éste. Los conductores 33 también pueden ser extensiones de las barras 32 o conductores distintos a alambres o las barras.

El panel 22 se puede formar con un perímetro rectangular como se ilustra en la Figura 1 , o puede tener otras formas según se desee. Si se le da una forma rectangular, puede tener una de una variedad de diferentes tamaños, dependiendo de la aplicación para el panel. Por ejemplo, los paneles se pueden proporcionar con un ancho de 12 pulgadas o 18 pulgadas, o un múltiplo de 12 pulgadas o 18 pulgadas, o los paneles se pueden proporcionar con un ancho de 15 centímetros o un múltiplo de 25 centímetros. También, los paneles se pueden proporcionar con una longitud de 12 pulgadas o 18 pulgadas, o un múltiplo de 12 pulgadas o 18 pulgadas, o los paneles se pueden proporcionar con una longitud de 15 centímetros o un múltiplo de 25 centímetros.

Con referencia a las Figuras 1 y 2, un sistema de calefacción, por lo general 35, incluye el calentador conductivo 26, y la membrana de unión 24. El sistema de calefacción 35 está soportado por un subpiso 100 (Figura 4), como por ejemplo triplay, cemento y similares. En algunas modalidades, el sistema de calefacción está opcionalmente soportado por un piso anterior 102 siempre que el piso anterior esté lo suficientemente firma para proporcionar una plataforma estable para el calentador. No se recomienda la alfombra como un piso anterior 102. Ejemplos de pisos anteriores 102 que pueden soportar el sistema de calefacción incluyen mosaicos, como por ejemplo mosaicos de cerámica 104 o productos de hojas de linóleo.

Un nuevo piso decorativo 106 a calentarse se coloca sobre el sistema de calefacción 35. Se puede utilizar cualquier piso como el piso decorativo, incluso madera sólida, hojas de piso, hojas o mosaicos de linóleo, alfombra, pisos laminados, mosaicos de cerámica 104 y similares. Los mosaicos de cerámica 104 se retienen en su sitio mediante un mortero 108 bajo los mosaicos y sellados 1 10 entre los mosaicos.

El calentador 26 se coloca entre el subpiso 100 y el nuevo piso decorativo 106. En algunas aplicaciones, se adhiere al subpiso con un adhesivo opcional 112 (Figura 2)· La membrana de unión 24 puede incluir un tapete base 36 y un recubrimiento 38 formados de una mezcla de un componente hidráulico, un polímero y agua.

Una membrana de unión preferida 24 preferida se describe en la Patente de Estados Unidos número 7,347,895, expedida el 23 de marzo de 2008 y titulada "Composiciones hidráulicas flexibles", y la patente europea EP179179 y en la solicitud de patente pendiente en Estados Unidos US2006/0054059 publicada el 16 de marzo de 2006 titulada "Membrana cementosa flexible y enrollable y método para fabricarla", todas incorporadas en la presente a manera de referencia en su totalidad y para todos los propósitos. Con el uso de dicha membrana cementosa flexible, el calentador 26 se puede colocar en la forma de un rollo con diámetros muy pequeños (~> 1 pulgada). Además, esta membrana es extremadamente ligera, con un peso de menos de 500 libras por mil pies cuadrados, y hasta menos de 200 libras por mil pies cuadrados.

Cualquier componente hidráulico que incluya al menos 55% de cenizas de vuelo puede ser útil en el recubrimiento 38. Ceniza de vuelo hidráulica Clase C, o su equivalente, es el componente hidráulico más preferido. Este tipo de ceniza de vuelo es una ceniza de vuelo con un alto contenido de cal que se obtiene del proceso de ciertos carbones. La designación C-618 de ASTM, incorporada a la presente a manera de referencia, describe las características de la ceniza de vuelo Clase C (Bayou Ash Inc., Big Cajún, Illinois, Luisiana). Cuando se mezcla con agua, la ceniza de vuelo se cuaja de forma similar al cemento o el yeso. El uso de otros componentes hidráulicos en combinación con ceniza de vuelo está contemplado, incluso cementos, entre los que se incluye cementos con alto contenido de alumina, sulfatos de calcio, que incluyen sulfato de calcio anhidratado, sulfato de calcio hemihidratado o sulfato de calcio dihidratado, otros componentes hidráulicos y combinaciones de los mismos. Las mezclas de cenizas de vuelo también están contempladas para su uso. Vapor de sílice (SKW Silicium Becancour, St. Laurent, Québec, Canadá) es otro material preferido. La composición total incluye de preferencia desde aproximadamente 25% hasta aproximadamente 92.5% por peso del componente hidráulico.

El polímero es un polímero soluble en agua que forma película, de preferencia un polímero de látex. El polímero se puede emplear en forma líquida o como un polvo redispersable. Un polímero de látex particularmente preferido es un copolímero de metacrilato metílico de ácido acrílico y acetato butílico (Polímero Forton VF 774, EPS Inc., arengo, Illinois). Aunque el polímero se agrega en cualquier cantidad útil, de preferencia se agrega en cantidades de desde aproximadamente 5% hasta 35% con base en los sólidos secos.

Para formar dos estructuras de matriz de interconexión, agua debe estar presente para formar esta composición. El agua total en la composición debe considerarse al agregar agua al sistema. Si el polímero de látex se proporciona en la forma de una suspensión acuosa, el agua empleada para dispersar el polímero debe incluirse en el agua de la composición. Cualquier cantidad de agua se puede utilizar que produzca una mezcla capaz de fluir. De preferencia, aproximadamente 5 hasta aproximadamente 35% de agua por peso se utiliza en la composición.

Cualesquier aditivos bien conocidos para cementos o cementos de polímero pueden ser útiles en cualquiera de las modalidades de la composición presente para modificarle para un propósito específico de aplicación. Los rellenos se agregan por una variedad de motivos. La composición o el producto terminado se pueden hacer más ligeros si se agregan rellenos ligeros, como por ejemplo perlita expandida, otros materiales expansibles o vidrio, cerámica o microesferas de plástico. Las microesferas reducen el peso del producto total al encapsular materiales gaseosos en burbujas pequeñas que se incorporan en la composición para así reducir su densidad. Los agentes espumosos empleados en cantidades convencionales también son útiles para reducir la densidad del producto.

Los rellenos y agregados inorgánicos convencionales también son útiles para reducir el costo y disminuir el surgimiento de grietas por encogimiento. Los rellenos típicos incluyen arena, talco, óxido de estaño, carbonato de calcio, arcillas calcinadas, pómez, perlita molida o expandida, ceniza volcánica, ceniza de cascara de arroz, tierra diatomácea, escoria, metacaolina y otros materiales pozolánicos. Las cantidades de estos materiales no debe exceder el punto donde las propiedades como la fuerza se afecten de forma negativa. Cuando se preparan membranas o capas subyacentes muy delgadas, el uso de rellenos muy pequeños, como por ejemplo arena o microesferas, se prefiere.

Los colorantes se agregan opcionalmente para cambiar el color de la composición del tapete base terminado 36. La ceniza de vuelo por lo regular tiene un color gris, con la ceniza de vuelo Clase C con un color por lo regular más claro que la ceniza de vuelo Clase F. Se puede utilizar cualquier tinte o pigmento que sea compatible con la composición. Opcionalmente se utiliza dióxido de titanio como blanqueador. Un colorante preferido es negro Ajack de Solution Dispersions, Cynthiana, Kentuky.

Los aditivos de control de curtido que aceleran o retrasan el tiempo de cuajado del componente hidráulico están contemplados para uso en estas composiciones. Los aditivos exactos dependerán de los componentes hidráulicos que se utilicen y el grado al que se esté modificando el tiempo de cuajado.

Los materiales de refuerzo se pueden utilizar para agregar fuerza al tapete base 36. La adición de fibras o mallas ayuda opcionalmente a mantener la composición unida. Fibras de acero, fibras de plástico, como por ejemplo polipropileno y alcoholes polivinílicos, y fibra de vidrio se recomienda, pero el ámbito de los materiales de refuerzo no se limita en la presente.

Los aditivos superplastificadores son conocidos por mejorar la fluidez de un lechado hidráulico. Dispersan las moléculas en solución para que se puedan mover con mayor facilidad entre sí y por ende mejorar la capacidad de fluidez de todo el lechado. Policarboxilatos, melaminas sulfonatadas y naftalenas sulfonatadas son superplastificadores conocidos. Los superplastificadores preferidos incluyen yeso ADVA de Grace Construction Products, Cambridge, Massachusetts y Dilflo WG Superplasticizer de Geo Specialty Chemicals, Cedartown, Georgia. La adición de estos materiales permite al usuario personalizar la fluidez del lechado para la aplicación en particular.

Los agentes que reducen el encogimiento ayudan a disminuir la formación de grietas por el encogimiento del plástico a medida que el recubrimiento 38 se seca. Por lo general funcionan para modificar la tensión superficial de manera que el lechado fluya junto a medida que se seca. Los glicoles son los agentes que reducen el encogimiento preferidos.

Aunque se prefiere, no es necesario que el tapete base esté recubierto y se puede recubrir en el sitio del trabajo usando morteros tradicionales empleados para fijar mosaicos de cerámica.

Un tapete base 36 preferido para el sistema de calefacción de pisos 35 puede incluir al menos una primera lamina no tejida 40. La primera lámina no tejida 40 se une como una opción directamente al calefactor conductivo 26. En otras modalidades, una lámina hilada 42 opcional resiste la migración de líquidos a través del tapete base 36, lo que se suma a la resistencia del flujo de agua u otros líquidos a través de la membrana de unión 24. La primera lamina no tejida 40 se coloca en el lado superior de la lamina hilada 42 para proporcionar alta porosidad en al menos una superficie de la membrana de unión 24. La porosidad del material no tejido permita la buena infiltración y absorción del mortero 108. Las fibras grandes se vuelven incorporadas en la matriz de cristal del mortero 108, lo que forma un enlace fuerte.

Opcionalmente, está presente una segunda lamina no tejida 44 en la lamina hilada 42 en la superficie opuesta a la que está frente a la primera lamina no tejida 40. En esta modalidad, la lámina hilada 42 se contiene entre la primera lámina no tejida 40 y la segunda lámina no tejida 44. Esta modalidad tiene la ventaja de que tiene la misma superficie en ambas caras y no importe que superficie se aplique al calentador radiante a base de tinta conductiva 26 y que superficie esté frente a un nuevo piso decorativo 106.

Las láminas 40, 42, 44 se unen entre sí mediante cualquier medio apropiado. Existen compuestos de tres capas de este tipo comercialmente disponibles como un laminado S-M-S de Kimberly-Clark, Roswell, Georgia. Este producto está hecho de fibras de polipropileno. Al mismo tiempo que proporciona una barrera contra líquidos, el material todavía es transpirable, lo que permite que el vapor de agua lo atraviese. Dependiendo de la aplicación final y los requerimientos de desempeño, otras láminas pueden ser más apropiadas para una aplicación en particular. La patente en Estados Unidos número 4,041 ,203, que se incorpora a la presente a manera de referencia, describe por completo un laminado S-M-S y un método para hacerlo.

En una línea de producción a escala comercial, el tapete base 36 de preferencia se hace con un proceso que comienza con el desenrollado del tapete base 36 de una bobina y su recorrido hacia el área de mezclado. Si el tapete base 36 es permeable para el lechado, un papel opcional de liberación es útil debajo del tapete base para contener el desborde del lechado. Con un tapete base 36 impermeable 36 y la designación apropiada de la estación de recubrimiento, la necesidad del papel de liberación se puede eliminar. El tapete base 36 se alinea con y se coloca sobre una superficie para ser alimentado al equipo de recubrimiento para la aplicación del lechado.

El recubrimiento 38 se prepara mezclando el polímero y el componente hidráulico en agua. De preferencia la mezcla.se hace en una mezcladora de alta velocidad. Es útil una mezcladora continua o de lotes, dependiendo del tamaño del lote que se esté preparando.

El tapete base 36 se proporciona y el recubrimiento 28 se le aplica. Cualquier aparato que aplique recubrimiento es adaptable para uso con el lechado de recubrimiento, incluso rodillas para aplicación de recubrimiento, recubridores de cortina, aspersores, esparcidores, extrusión, pultrisión, rodillos recubridores, recubridores de cuchilla, recubridores de barra y similares para aplicar el recubrimiento al tapete base 36 y formar una hoja. Un método preferido es esparcir el lechado empleando una barra con filtro. La barra con filtro puede ser de metal, plástico, goma o cualquier material que raspe el recubrimiento excesivo del tapete base 36. Se obtiene un recubrimiento delgado manteniendo la barra con filtro en contacto con el tapete base 36. A medida que se acumula una cabeza de lechado en el frente de la barra con filtro, el lechado se esparce y cubre de forma uniforme la faz del tapete base 36.

Al esparcir el lechado, puede ser ventajoso colocar la barra con filtro sobre una superficie flexible o sin ninguna superficie en absoluto. Se aplica presión a la barra con filtro para acumular una cabeza para obtener un recubrimiento delgado del lechado. En pruebas, cuando se aplicó presión con el tapete base 36 colocado sobre una superficie firme, el tapete base detuvo su movimiento y se comenzó a romper. Mover la operación del recubrimiento a una porción de la línea donde el tapete base 36 estuviese soportado por una banda flexible permitió que se aplicara una presión suficiente al tapete para obtener un recubrimiento delgado sin doblar o romper el tapete base. También es posible recubrir el tapete base 36 sin ninguna superficie directamente debajo del tapete base. En este caso, se coloca una barra con filtro u otro dispositivo para aplicar el recubrimiento sobre el tapete base 36 suspendido. Un dispositivo para capturar y reciclar el exceso de material de recubrimiento de preferencia se coloca debajo del, pero sin tocarlo, tapete base 36.

Se pueden obtener recubrimiento 36 más gruesos de lechado repitiendo el proceso de recubrimiento varias veces. De preferencia, hay dos estaciones con filtro presentes para la aplicación de dos recubrimientos 38 que son substancialmente similares. Si se desea tener una hoja no direccional, el lechado cementoso es aplicable en ambos lados del tapete base 36.

Después de haber aplicado el lechado 38 al tapete base 36, se le permite secarse, cuajarse y endurecerse. Cualquier método para secar el lechado es útil, entre los que se incluye secar con aire a temperatura ambiente, secar en horno o secar en un horno de microondas. Cuando se le permite secarse a temperatura ambiente, la membrana está lista para usarse, empacarse o almacenarse en unas horas. Más preferentemente, el tapete con recubrimiento o el papel con recubrimiento se envía a un horno donde se seca y cuaja rápidamente. Un lechado 38 aplicado de forma delgada a una tapete base 36 se seca en menos de 10 minutos en un horno a 175°F (80°C). El polímero también se puede cuajar usando luz, particularmente luz en el rango de amplitud de onda ultravioleta. Si el recubrimiento 38 está hecho de polímero caliente, el tiempo de curtido se disminuye, pero la vida del recipiente también se reduce. Los tiempos exactos de secado dependerán de la composición exacta que se elija, el grosor del lechado y la temperatura de secado. Cuando la composición está cuajada, el papel de liberación, si está presente, se elimina mediante métodos convencionales.

El uso de muchos tipos de calentadores está contemplado para la presente invención. Los calentadores radiantes apropiados se hacen empleando cables eléctricos solos o colocados en malla o rejilla. En esta aplicación se puede utilizar cualquier calentador radiante eléctrico que sea delgado , y se pueda cortar. Un calentador preferido utiliza una tinta conductiva para formar el calentador. Esta técnica hace un sistema de calefacción muy delgado que no incrementa significativamente la altura del piso sobre el que se instala.

Varios tipos diferentes de calentadores radiantes a base de tinta conductiva 26 se venden comercialmente. Un tipo de calentador radiante a base de tinta conductiva 26 está impreso con una tinta a base de carbono que tiene una variedad de resistencias. Otro tipo de calentador radiante a base de tinta conductiva 26 está impreso con tintas que contienen plata y que tienen una variedad de resistencias. Todavía otro calentador radiante a base de tinta conductiva 26 es un circuito impreso sobre una película de poliéster.

Con referencia ahora a la Figura 3, un calentador radiante a base de tinta conductiva 26 es similar al comercializado por Calesco Norrels (Elgin, Illinois). La calefacción es proporcionada por cintas de resistencia impresas con tinta 28 sobre la primera hoja de polímero 30. Las cintas de resistencia 28 se colocan sobre la hoja de polímero 30 usando cualquier método conocido. Una técnica de colocar las cintas de resistencia 28 es imprimiéndolas con una tinta a base de carbono. La tinta conductiva se elige para formar un material de resistencia cuando esté seco y para que se adhiera a la primera hora de polímero 30 de manera que no se descascare o se desprensa de otra forma cuando el calentador radiante a base de tinta conductiva 26 se flexione. En una modalidad, la hoja de polímero 30 puede estar hecha de poliéster.

Las cintas de resistencia eléctrica 28 del calentador 26 pueden estar arregladas paralelas entre sí y pueden terminar en los extremos 46, 48 separadas de un borde perimetral 50 de la hoja de polímero 30. En otras modalidades (véase la Figura 7), las cintas 28 pueden cruzarse entre sí, o pueden tener una forma de serpentina u otra forma no lineal.

Las cintas de resistencia 28 se incorporan en un circuito eléctrico 51 usando al menos dos barras 32 como se ilustra en la Figura 5. Una barra 32 se coloca en o cerca de cada extremo 46, 48 de las cintas de resistencia 28 en el lado opuesto de la cinta de resistencia de la hoja de polímero 30. Barras adicionales 32, que por ejemplo conectan los puntos medios de las cintas de resistencia 28, se pueden agregar como se desee. El uso de barras 32 adicionales en esta forma minimiza el área de la hoja 30 que no proporciona calor cuando parte de una barra 32 se corta durante la instalación como se describe a continuación. Un ejemplo de una barra 32 preferida es una cinta de papel de cobre u otro material conductivo. Las cintas de cobre de las barras 32 pueden terminar en los extremos 52, 54 separadas del borde perimetral 50 de la hoja de polímero 30. En otras modalidades, un extremo 52 de las barras 32 se puede extender hasta el borde 50 de la hoja de polímero 30 para actuar como los conductores 33 como se describe anteriormente.

De ser necesario, se coloca un material conductivo delgado 56 entre las cintas de resistencia 28 y la barra 32 donde se cruzan para promover la buena conductividad entre ellas. De preferencia el material conductivo 56 es un polímero conductivo. Las clases comunes de polímeros orgánicos conductivos incluye poli(acetilenos), poli(pirroles), poli(tiofenos), poli(anilinas), poli(fluorenos), pol¡(3-alquilotiofenos), politetratiafulvalenos, polinaftalenos, poli(sulfuro p-fenileno) y poli(para-fenileno vinilenos). De cualquier caso, se prefiere que la conexión entre las barras 32 y las cintas 28 se haga de forma a prueba de agua.

Las barras 32 y el material conductivo 56 pueden estar unidos a una segunda hoja de polímero 58. Cuando el calentador radiante a base de tinta conductiva 26 se arma, la segunda hoja de polímero 58 se arregla para gue el material conductivo 56 esté adyacente a las cintas de resistencia 28 en la primera hoja de polímero 30 para que la segunda hoja de polímero cubra las cintas de resistencia 28 y las barras 32. Las hojas de polímero 30, 58, cuando están hechas de material repelente de agua, harán la conexión entre las barras 32 y las cintas de resistencia 28 repelentes al agua.

Para proteger los materiales del circuito contra daños o ralladuras durante la instalación, en una modalidad, las hojas de polímero 30, 58, las cintas de resistencia 26, las barras 32 y el material conductivo 36 se pueden cubrir con una o se pueden encapsular entre dos hojas de plástico adicionales 60. De preferencia las hojas de plástico 60 y las hojas de polímero 30, 56 están laminadas. Un ejemplo de una hoja de plástico 60 apropiada es una hoja de película de polietileno. Para proporcionar una medida de impermeabilidad al agua a los paneles 22 que incorpore las hojas de plástico 60, las hojas de plástico pueden ser impermeables al agua. Sellar las barras 32 y las cintras de resistencia 26 dentro de las hojas de plástico 60 también permite que el calentador a base de tinta conductiva se utilice en entornos húmedos y prolonga su vida de servicio. Un alambre 33 conectado a cada una de las barras 32 se extiende fuera de las hojas de plástico 60. Estos alambres 33 se utilizan para conectar eléctricamente los paneles 22 terminados del sistema de calefacción 20 entre sí y a un circuito 62 que proporciona una corriente eléctrico, como por ejemplo un circuito casero.

El circuito 62 incluye una fuente de voltaje 64 para proporcionar una corriente eléctrica. Los calentadores 26 están conectados entre sí en paralelo en el circuito de forma que la adición de calentadores 26 al circuito no reducir la caída de voltaje en ninguno de los calentadores, manteniendo así la corriente que pasa a través de cada calentador y manteniendo un flujo de calor producido por cada calentador. De esta manera, cualquier número de calentadores 26 se puede agregar al circuito (según lo permita la carga total de corriente permitida para el circuito) según sea necesario para ser la base de una porción deseada del piso y para proporcionar un nivel deseado de calor a la habitación en donde se encuentre el piso. Otros componentes del circuito 62 se discuten a continuación.

Los calentadores 26 pueden estar construidos de una forma que se proporcione un flujo de calor predeterminado al elegir una tinta conductiva apropiada y elegir el ancho, el grosor y la longitud de las cintas 26. Las tintas que tienen diferentes superficiales se pueden elegir y el ancho y el grosor de las cintas 26 se pueden elegir para producir una resistencia deseada, lo que se traducirá en la emisión deseada de calor para cada cinta. Las cintas 26 se pueden arreglar con separaciones selectas entre ellas para producir una emisión deseada de calor para el panel 22. Si se utiliza una barra 32 central (como se ilustra en sombras en la Figura 6), el ancho y el grosor de las cintas 26 se ajustarán para acomodar la menor longitud de las cintas entre las barras. También en un arreglo de este tipo, las barras exteriores estarían conectadas a la misma conexión de la fuente de energía eléctrica, mientras que la barra central estaría conectada a una conexión de fuente de energía eléctrica opuesta.

Con referencia a la Figura 4, un piso caliente, por lo general 114, se hace usando el sistema de calefacción para piso 20. El sistema de calefacción 20 se coloca entre el subpiso 100 y el piso decorativo 106. Dependiendo del piso decorativo elegido 106, quizás sea necesario usar el adhesivo 1 12 para unir el sistema de calefacción 20 al subpiso 100. Donde, por ejemplo, un piso laminado, como por ejemplo PERGO, se elige como el piso decorativo 106, el sistema de calefacción para pisos 20 se puede colocar entre el subpiso 100 y el piso laminado 106 sin unión. En esta caso, el movimiento del calentador 26 con respecto al piso decorativo 106 o el subpiso 100 no ocasiona daños.

Sin embargo, cuando se eligen mosaicos de cerámica 104 como el piso decorativo, la estabilización de todos los materiales debajo del mosaico es importante. En este caso, es importante que haya adhesivo 1 12 entre el subpiso 100 y el sistema de calefacción 20 como se describe previamente. El sistema de calefacción 20 también es ventajoso cuando se utiliza bajo mosaicos de cerámica 104 ya que la membrana de unión 24 es una superficie particularmente buena para la adhesión del mortero 108 que sujeta el mosaico de cerámica 104 en su sitio.

Para preparar el piso con calefacción 114, el sistema de calefacción 20 se coloca debajo del piso decorativo 106 mediante cualquier método conocido en la técnica anterior. En algunas modalidades, se colocan hojas del sistema de calefacción 20 sobre el subpiso 100 o el piso anterior 102 y se cortan a lo largo. Las cintas de resistencia 28 y las barras 32 en los paneles 24 se separan del borde perimetral 34 de los paneles para proporcionar aislamiento eléctrico y aislamiento de esos componentes. Si es necesario cortar los paneles 24 para ajustarse a un requerimiento de instalación en particular, los paneles deben cortarse a lo largo de la línea (como por ejemplo en la línea 69 de la Figura 6) paralelo a las cintas de resistencia 28, en las modalidades donde las cintas están separadas y paralelas entre sí. Lo anterior resultará en dos porciones expuestas de las barras 32 que necesitarán aislarse del borde de corte del panel, como por ejemplo con cinta aislante, un polímero líquido no conductor de electricidad y otros métodos conocidos de aislamiento eléctrico. Si el tamaño de la instalación requiere el corte del panel 24 a lo largo de su longitud (cortando a través de las cintas de resistencia 28), entonces se prefiere obtener un panel prefabricado más delgado, o limitar el área bajo el piso provisto con el calentador 26, para evitar tener que aislar eléctricamente el gran número de extremos expuestos de las cintas cortadas. Dado que los paneles deben unirse juntos en un circuito con conexiones paralelas, se pueden agregar paneles adicionales según sea necesario.

El sistema de calefacción para pisos 20 entonces se une opcionalmente al subpiso 100 con el adhesivo 1 12. Sujetadores mecánico (no ilustrados) como por ejemplo clavos o tornillos, también se utilizan cuando así se desee. Se coloca un termistor 71 en el piso 100, 102 para monitorear y autoregular los calentadores 26. El nuevo piso decorativo 106 se coloca sobre las hojas 30 ó 60 del sistema de calefacción para pisos 20. En el caso de mosaicos de cerámica 104, el mortero 108 se esparce sobre las hojas del sistema de calefacción para pisos 20 y los mosaicos de cerámica 104 se instalan con sellador 110. Alambres 33 conectados a las barras 32 se enganchan a una junta eléctrica 66, y un interruptor de circuito por pérdida a tierra 68 para completar el circuito. De preferencia el circuito incluye un interruptor 70 para facilitar la activación y desactivación del sistema de calefacción 20. Los alambres 33 pueden ser parte de un arnés de cableado que puede estar codificado por colores para facilitarle la instalación al instalador de pisos.

Además, se instala un termostato para monitorear las temperaturas en el espacio donde se encuentra el piso. Este termostato 72 controla las condiciones de encendido y apagado para el sistema de calefacción 20. Los componentes para controlar calentadores en pisos son comercialmente disponibles en Honeywell Corp. (Morristown, Nueva Jersey).

Una modalidad alternativa del sistema de calefacción se ilustra en la Figura 8. En esta modalidad, hay varias capas como se describen anteriormente y que incluyen un recubrimiento cementoso flexible 38, un tapete base de capas múltiples 36, una capa adhesiva 27, un tapete calentador radiante eléctrico 26, una capa de adhesivo opcional 1 12 y un forro de liberación opcional 74. Se proporciona una nueva capa funcional 76 y se adhiere al tapete calentador 26 por medio de una capa adhesiva 78 que puede proporcionar una función única o múltiples funciones.

Por ejemplo, la capa 76 puede tener propiedades de supresión sonora, puede comprender aislante térmico, puede comprender aislamiento eléctrico, puede brindar propiedades de repelente de agua y puede brindar un mejor aislamiento contra la aparición de grietas. Además, esta capa 76 puede proporciona una o más de las propiedades anteriores por medio de capas componente individuales o más de una de estas propiedades se puede n proporciona en una sola capa. Además las capas adhesivas 78 y 112 (y el forro de liberación 74) así como la capa funcional 76 pueden estar combinados en un solo laminado compuesto 80 que se debe adherir al tapete con calefacción radiante 26.

Como ejemplos de posibles componentes que comprenden la capa funcional 76, las propiedades de supresión sonora, particularmente de ruidos de impacto, se puede lograr con una capa de espuma, goma o plástico de baja densidad. Las capas adhesivas 78 y 1 12 que fijan la capa funcional 76 al tapete con calefacción radiante eléctrico 26 y al subpiso 100 (en caso de que se utilice) puede ser una cinta de transferencia adhesiva sensible a la presión o cinta adhesiva de doble cara sensible a la presión o incluso adhesivos aplicados en aspersor o líquidos. El uso de cintas adhesivas de doble cara se prefiere cuando se desea mejor desempeño en aislamiento de formación de grietas o repelente de agua. Las espumas de baja densidad, que también pueden proporcionar aislamiento térmico y/o aislamiento eléctrico, pueden incluir espumas de polietileno como por ejemplo cinta de espuma de polietileno 3M 4462 ó 4466, espumas de poliuretano como por ejemplo cinta de espuma de uretano 3M 4004 ó 4008, espumas de polivinil como por ejemplo cinta de espuma de polivinil 3M 4408 ó 4416, espumas de acetato vinil etileno como por ejemplo cintas de espuma polietileno de International Tape Company 316 ó 332, espumas acrílicas como por ejemplo la familia de cintas de espuma acrílica de celda cerrada 3M VHB 4941 y espumas de EPDM (monómero de diene propileno etileno) como por ejemplo la cinta de espuma EPDM de celda cerrada EE1010 de Permacel. Las espumas de silicona incluyen cintas de espuma Saint-Gobain 512AV.062 y 512AF.094. Las espumas de goma incluyen la cinta 3M 500 Impact y cinta 510 Stencil. Las espumas elastoméricas incluye cinta de espuma elastomérica 3M 4921 y cinta de espuma Avery Dennison XHA 9500. Se pueden obtener hojas de goma o goma reciclada de Amorim Industrial Solutions o IRP Industrial Rubber.

El uso de la capa adhesiva 1 12 y la hoja de liberación 74 permite que los paneles sean auto adherentes a una superficie de substrato deseada, en la naturaleza de un arreglo de pelar y pegar. Lo anterior permite al instalador colocar los paneles rápidamente en las locaciones deseadas sin la necesidad de mezclar p aplicar materiales adhesivos y garantizar que el adhesivo cubra de forma adecuada los paneles y que se apliquen las cantidades correctas.

Otra modalidad de la invención se ilustra en la Figura 9 que tiene todas las capas descritas con respecto a la Figura 8 (aparte de la hoja de liberación 74). Además, esta modalidad incluye una capa compuesta de panel rígido 82 por medio de la cual el sistema de calefacción 20 se proporciona en un panel para construcción que se puede incorporar en pisos, paredes, techos y otros componentes estructurales de un edificio. La capa compuesta de panel rígido 82 puede comprender un panel de cemento reforzado con malla, panel de cemento reforzado con fibra, paneles de yeso, paneles de fibra de yeso, triplay, panel OSB u otros tipos de paneles a base de madera, paneles plásticos así como otros tipos de compuestos de paneles rígidos. Los grosores del panel pueden variar entre 0.125 hasta 10 pulgadas, de preferencia entre 0.250 hasta 2 pulgadas y más preferentemente entre 0.250 y 1 pulgada.

Mientras que se ha ilustrado y descrito un sistema de calefacción y piso con calefacción, aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que se pueden hacer cambios y modificaciones al mismo sin salir de la invención en sus aspectos más amplios.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de calefacción que comprende: una membrana de unión que comprende una lámina permeable al agua; un calentador radiante a base de tinta conductiva de electricidad; y un primer adhesivo adaptado para adherirse a dicho calentador radiante a base de tinta conductiva y dicha membrana de unión.

2. El sistema de la Reivindicación 1 en donde dicha membrana de unión comprende un tapete base y un recubrimiento.

3. El sistema de la Reivindicación 2 en donde dicho tapete base comprende una lámina hilada contenida entre dos láminas no tejidas.

4. El sistema de la Reivindicación 2 en donde dicho recubrimiento comprende al menos 55% de un componente hidráulico seleccionado del grupo que consiste de ceniza de vuelo y vapor de sílice.

5. El sistema de la Reivindicación 4 en donde dicho recubrimiento comprende además un polímero soluble en agua y que forma película.

6. El sistema de la Reivindicación 1 en donde dicho calentador radiante a base de tinta conductora comprende además una hoja polimérica sobre la que se han impreso cintas de resistencia con una tinta conductiva.

7. El sistema de la Reivindicación 6 que además comprende al menos dos barras para proporcionar corriente a o eliminar corriente de dichas cintas de resistencia.

8. El sistema de la Reivindicación 7 que comprende además un material conductivo entre dichas cintas de resistencia y dichas barras.

9. El sistema de la Reivindicación 1 que comprende además una capa multifuncional que está adherida al calentador radiante usando un segundo adhesivo.

10. El sistema de la Reivindicación 9 en donde dicha capa multifuncional comprende uno del grupo que consiste de una espuma de baja densidad, una hoja polimérica, una hoja de goma y combinaciones de las mismas.