CN101657587A - 无灌浆面砖系统及其制造方法 - Google Patents

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CN101657587A CN200880003927A CN200880003927A CN101657587A CN 101657587 A CN101657587 A CN 101657587A CN 200880003927 A CN200880003927 A CN 200880003927A CN 200880003927 A CN200880003927 A CN 200880003927A CN 101657587 A CN101657587 A CN 101657587A
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马克·卡佩勒
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Abstract

一种无灌浆面砖(200，300)，包括布置在基材(304)表面的耐久元件(302)，和布置在该基材侧缘的第一连接部件(220)。基材表面的至少一部分延伸到耐久元件之外。该基材可防止相邻的无灌浆面砖的耐久元件彼此接触，并且在外观上类似于灌浆。第一连接部件和相邻的无灌浆面砖的相应的第二连接部件(340)布置成连接两个相邻的无灌浆面砖。

Description

无灌浆面砖系统及其制造方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2007年2月2日提交的序列号为11/701,777的美国专利申请的优先权，在此将该申请全文引入，就像其在下面被阐述一样作为参考。
技术领域
本发明一般涉及地面和墙壁的盖面瓷砖。
更加特别地，本发明涉及一种面砖系统，其不需要在安装后向面砖施加的灌浆材料。
背景技术
在居住和商业应用中广泛使用瓷砖作为地面和墙壁的覆盖物。面砖具有多种用途，几百年来一直被用作地面和墙壁覆盖物。面砖可以在几乎无限的调色板中利用，并以同样无限数量的设计形式进行安装。面砖由于其极强的耐久性和感官质量常常是地面或墙壁覆盖物的顶部选择。许多面砖是由陶瓷成分(烘干的粘土)制成的，它们可以由各种天然的或人工的材料构成，包括但不限于花岗岩、石英、大理石、皂石、塑料、木材或其他合适的材料。
面砖可提供耐久元件，并且可以被涂覆而大体上不受水和其他液体的影响。当安装面砖时，它们通常在一个表面上如地面或墙壁一块挨一块地布置。典型地，使用粘附剂作为基础将面砖附着在表面上，然后在面砖上和面砖之间分布灌浆，以进一步将面砖连接在表面上，以及填充相邻面砖之间的空间。当受到水和湿气的影响时，灌浆可提供屏障，以减小面砖之间和面砖后面的湿气。对面砖施加灌浆的步骤非常费劳力，它占据了典型的面砖安装中所包含的相当一部分劳力。
由于面砖安装中的时间和劳力，通常专业地安装面砖的成本非常高。因此，许多房主期望在他们自己的家中安装面砖。遗憾的是，这是一个非常繁重的过程，并且许多房主不希望花费达到令人满意的安装所需的那么长的时间。
近年来，制造商们尝试生产可以购买配件自己组装的面砖方案，这种方案很容易安装。Miller等的标题为“预先胶合的榫舌和凹槽地板”的美国专利US2004/0031226描述了一种这样的尝试。其中公开的是一种层叠的“面砖”，该面砖使用预先施加的胶水将面砖连接在一起。尽管该系统可以比传统面砖更容易地安装，但是其还需要单独地施加灌浆，以及使用不同于固体面砖的层叠材料。该层叠材料可能不像传统材料如陶瓷或石瓦那样耐久。附加地，安装者需要向面砖施加肮脏的灌浆成分作为安装过程的一部分。
标题为“互锁的墙壁面砖”的美国专利US2,693,102描述了一种生产容易安装的面砖的尝试。该’102专利描述了一种咬合在一起的人造墙壁面砖系统。遗憾的是，该面砖不可以使用大体上坚硬的材料，例如陶瓷、花岗岩或大理石。’102专利的面砖被成型为由单一材料构成的均匀结构，如在该专利中所教导的，刚性材料不能形成为可操作的突出结构。这种局限限制了面砖所带来的的感官质量。
因此，现有技术需要一种安装简单的面砖系统。
附加地，现有技术需要一种面砖系统，其不需要在安装后而向面砖施加的灌浆。
此外，现有技术需要一种容易安装的面砖系统，该面砖系统使用了耐久的面砖材料。
此外，现有技术需要一种面砖系统，其主要采用传统的面砖材料，但是不需要灌浆。
发明内容
简而言之，面砖具有至少一个配合地啮合相邻面砖的连接部件的连接部件，使得相邻面砖能够在不使用灌浆的情况下适度地彼此固定或连接。相配合的连接部件包括设计成固定相邻面砖的阳连接部件和阴连接部件。
可以使用各种面砖系统。例如，在一个示例性的面砖系统中，单个面砖包括所有的阳型或阴型连接部件。在另一个实例中，单个面砖包括两个阳型连接部件和布置在面砖的相邻边缘或相对边缘上的两个阴型连接部件。在又一个实例中，单个面砖具有布置在面砖的一个或多个边缘上的阳型和阴型连接部件的其他组合。上面的实例仅仅是说明性的，并不是为了以任何方式进行限制；相反，本领域技术人员应该理解各种可替换的示例性实施例。
一种无灌浆面砖系统包括多个无灌浆面砖。每个无灌浆面砖包括布置在基材顶面上的耐久元件或层，布置在基材的边缘或侧面上的第一连接部件以及布置在基材的另一侧面上的第二连接部件。至少一部分基材延伸到耐久元件之外。基材可保持相邻面砖的耐久元件之间的间隔。第一连接部件和相邻面砖的相应的第二连接部件布置成连接两个相邻的无灌浆面砖。当两个相邻的无灌浆面砖连接时，至少一部分第一连接部件布置在相邻面砖的至少一部分耐久元件的下方。
在其他方法中，无灌浆面砖包括布置在基材表面上的耐久元件，布置在基材边缘的第一连接部件，以及布置在基材的另一边缘如相对边缘上的第二连接部件。基材的第一连接部件和第二连接部件可以延伸到耐久元件之外。无灌浆面砖的第一连接部件和第二连接部件布置成连接无灌浆面砖和相邻的无灌浆面砖。至少一部分基材竖直地延伸以和耐久元件形成大体上连续的表面。
多个其他的实施例提出了一种制造无灌浆面砖的方法。一个这样的方法包括提供耐久元件，成型基材以容纳至少一部分耐久元件，将耐久元件附着在基材上，和研磨至少一部分基材以在基材的侧边缘上形成第一连接部件和在基材的另一边缘上形成第二连接部件。
其他实施例提出了地板覆盖物。示例性的地板覆盖物包括具有至少一个人造的支撑结构和装饰元件的地板元件。该装饰元件选自石头、琉璃砖、瓷砖或人造石。装饰元件可以通过支撑结构直接地或间接地支撑，并且至少部分地限定了地板元件的上侧。支撑结构包括具有连接部件的至少一对第一相对侧，其大体上可以以阳连接部件和阴连接部件的形式实现。该连接部件具有竖直运动的锁定部，当两个地板元件的连接部件彼此配合时，该锁定部沿竖直方向进行锁定。连接部件还具有水平活动的锁定部，当地板元件的连接部件彼此配合时，该锁定部沿水平方向进行锁定。连接部件可以是这样一种类型，即允许借助旋转和/或平面运动，通过使这些地板元件中的一个在另一个地板元件的阴连接部件中啮合相联的阳连接部件，从而使这两个地板元件在侧面彼此连接。阳连接部件至少部分地突出超过相关侧的上边缘。在某些情况下，在这两个地板元件或面砖的连接状态下，水平活动的锁定部竖直地定位于至少一个面砖的耐久元件的下方。该耐久元件由装饰元件形成。竖直活动的锁定部大体上具有榫舌的形状和凹槽，在两个这样的地板元件或面砖连接的状态下该榫舌和凹槽优选完全地或部分地在一部分人造支撑结构或基材下方竖直地啮合，由此这部分基材水平地延伸到至少一个所述面砖的所述耐久元件或所述装饰元件之外。可能的是，在榫舌和凹槽之间形成接触表面。该接触表面能够防止或限制两个面砖或地板元件在其连接状态下的竖直运动。位于榫舌顶侧的至少一个接触表面处于一个平面(例如水平面)中，该水平面与形成耐久元件的装饰元件相交叉。未处于该平面的相关接触表面也可能示出一个接触点，该接触点定位得离耐久元件最近，并处于和形成耐久元件的装饰元件相交叉的水平面中。
其他的实施例提出了多种制造地板元件的方法。该方法包括提供具有至少一个支撑和装饰元件的半成品，在已经形成的半成品的至少一个边缘部上实施机械加工处理。更加特别地，该机械加工可以在半成品的支撑结构的边缘部上进行，以便在其中形成至少部分连接部件。
通过结合附图阅读下面的说明，本发明的这些以及其他方面、特征和优点将变得更加明显。
附图说明
在说明书结尾处的权利要求中特别指出和清楚地要求了本发明的主题。通过结合附图从下面详细的描述来看，本发明的上面的以及其他目的、特征和优点都是显而易见的，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的面砖的示意图；
图2是根据本发明的另一个实施例的面砖的截面示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的两个相邻面砖的截面示意图；以及
图4是根据本发明的一个示例性实施例的制造面砖的方法的示意图。
参考附图，作为实例，这些详细描述说明了本发明的各个实施例以及优点和特征。
具体实施方式
如这里所使用的，术语“布置”一般指定位在或定位于某个位置。附加地，术语布置是为了包括集成地或可分离地连接到另一个元件以及连接到简单布置在另一个元件上的目标的一个元件。此外，应该理解，当提及该元件“被布置在另一个元件上”时，它可以直接处于另一个元件上，或者可以在它们之间存在中间元件。相反地，当提及元件“被直接布置在另一个元件上”时，则不存在中间元件。
现在参考图1，根据本发明的一个示例性实施例的无灌浆面砖通常表示为100。无灌浆面砖100包括布置在基材104上的耐久表面或元件102。耐久表面102可利用多种方法(例如使用粘合剂)附着在基材104上。耐久表面102可以是陶瓷制品(烘干的粘土)，或者它可以由各种天然材料或合成材料形成，所述材料包括但不限于花岗岩、石英、大理石、皂石、塑料、木材或其他合适的材料。基材104可以由合适的材料构成，所述材料是耐化学药品的、耐脏的、无孔的，并形成为具有足够的精度。在示例性的实施例中，基材104由聚合材料构成。尽管描述的无灌浆面砖100是正方形，但是很明显的是，也可以设想其他形状的无灌浆面砖(例如六角形、八角形、三角形等等)。
在示例性的实施例中，基材104设计成具有比耐久表面102更大的尺寸，使得耐久表面102布置在限定于基材104的凹槽中。耐久表面102的顶面和基材104的顶面可以形成连续的表面。基材104包括沿基材104的侧边缘或壁面布置的凸缘部106。凸缘部106还包括第一连接部件(未示出)和第二连接部件(未示出)，该第一连接部件和第二连接部件布置在无灌浆面砖100的相对侧或相邻侧上。第一连接部件和第二连接部件设计成使得它们一起连接一个或多个相邻的无灌浆面砖100。
无灌浆面砖100还包括用作湿气或声音屏障的衬料层。附加地，该衬料具有表面拉平的功能。此外，衬料用作施加粘合剂的定位，或者用作粘合剂本身，以便将面砖连接到安装表面，例如地面或墙壁。衬料层的成分取决于衬料层的预期目的。例如，衬料层可以是由几个不同的层组成的多层配置(layment)，每层设计成具备特定的功能。衬料可以利用粘合剂或其他合适的装置固定在无灌浆面砖100的基材104上。
在一个示例性的实施例中，至少一部分凸缘部106由聚合材料形成，所述聚合材料优选地是聚亚安酯材料，例如
Figure G2008800039273D00061
生产的ELASTOCASTr70654。ELASTOCASTr70654是未涂颜料的、硬度为肖氏77至79的聚氨基甲酸酯弹性材料，其设计成具有三英寸的截面，以及一定的固有粘性。还可以设想在凸缘部106中使用另一种聚亚酰胺材料。根据示例性的实施例，表1示出的数据在制造凸缘部106中使用的材料时很有用。该数据仅作为实例提供，而不是为了限制本发明的范围。
表1.用于基材的示例性聚合混合物和无灌浆面砖的凸缘部
 混合比@105指数(index)   100份ELASTOCASTr7065R树脂771份WUC 3192T异氰酸盐
 比重   树脂1/048f/cc，8.72/lbs./gal.@77°FIso 1.22g/cc，10.2lbs./gal.@77°F
 粘度   Resin 1220cps@77°FIso 220cps@77°F
 典型反应   在86°F在105指数下手动混合胶凝时间：180至240秒
 推荐的工艺条件   组分温度：树脂75-95°FIso 75-95°F成型温度：130-160°F脱模时间：10-20分钟
可替换地，可以使用其他的聚合物，例如聚酰胺、乙烯基聚合物和聚烯烃。正像基材104一样，凸缘部106可以是耐化学药品的、耐脏的、无孔的，并形成为具有足够的精度。附加地，期望的是凸缘部106具有密封性以便阻止湿气侵入到面砖之间和后面和/或具有粘性以便最小化或提供面砖的运动或移位。
为了在基材104和/或凸缘部106中最少地使用聚合材料，可以使用可选择的填料。可以实施的特定填料包括：碳酸盐如碳酸钙(CaCO3)等类似物；氧化物材料，如氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZrO2)、沙子、二氧化硅(SiO2)等类似物。此外，还可以使用片状的或粒状的回收材料，例如瓷砖、钠钙玻璃等类似物。还可以使用多种填料的组合。
除了减小制造成本和/或最终的产品重量，在基材104和/或凸缘部106中使用填料材料可以给这里公开的无灌浆面砖和系统赋予有益的特性。例如，通过将填料添加到用于制造这些元件的聚合成分中，对于特殊应用或选择可以调节热膨胀系数(α)、抗紫外光(UV)、色表和拉伸强度中的一个或多个。
现在参考图2-3，这两幅图示出了第一无灌浆面砖200和第二无灌浆面砖300的连接。第一连接部件220和第二连接部件340用于连接第一无灌浆面砖200和第二无灌浆面砖300。第一无灌浆面砖200的第一连接部件220包括第一弯曲部222和凹槽224。第二无灌浆面砖300的第二连接部件340包括榫舌346和本体部348。第一连接部件220的凹槽224设计成容纳第二连接部件340的本体部348和榫舌346。当本体部348和榫舌346定位在第一连接部件220的凹槽224内部时，它们分别与第一弯曲部222和凹槽224接触。在一个实施例中，榫舌346和第一弯曲部222设计成在连接无灌浆面砖200和第二无灌浆面砖300时至少弯曲第一弯曲部。附加地，榫舌346和第一弯曲部222设计成使得当无灌浆面砖200和第二无灌浆面砖300连接而防止面砖分离时至少第一弯曲部222返回到其正常的未弯曲位置或者向其正常的未弯曲位置移动。在所述榫舌236的顶侧也形成所述榫舌346和所述凹槽224之间的接触表面，由此所述接触表面处于一个水平平面中，该水平平面与形成所述耐久表面102的装饰元件相交叉。
继续参考图3，第一弯曲部222包括在其远端的扩大部，该扩大部具有倾斜的内表面。附加地，第二连接部件340的本体部348还包括在其近端的倾斜表面。第一弯曲部222的倾斜内表面设计成大体上具有第二连接部件340的本体部348的余角。第一弯曲部222设计成在连接无灌浆面砖200和第二无灌浆面砖300时可滑动地接触本体部348。此外，第一弯曲部222和本体部348的倾斜表面用于在连接过程中适当地定位无灌浆面砖200和第二无灌浆面砖300。在示例性的实施例中，第一弯曲部222和本体部348的倾斜表面用于使无灌浆面砖200和第二无灌浆面砖300保持适当地定位，从而所述面砖彼此连接。所述本体部348和所述扩大部342的倾斜表面形成水平活动的锁定部，该锁定部在连接的状态下竖直地定位于所述面砖200-300中的至少一个的耐久元件102下方。
在示例性的实施例中，榫舌346定位在第二连接部件340的远端，并从第二无灌浆面砖300大体上水平地向外延伸。所述第二连接部件340的所述榫舌346和第一连接部件220的所述凹槽224是竖直活动的锁定部，并整个地竖直啮合在一部分人造支撑结构或基材104下方，由此这部分基材104水平地延伸到所述耐久表面102之外，或延伸到所述面砖200-300中的至少一个的所述装饰元件之外。
在示例性的实施例中，第一无灌浆面砖200通过咬合或将第二无灌浆面砖300的第二连接部件340推进到第一连接部件220中连接到第二无灌浆面砖300。在一个实施例中，有必要横向地或水平地适当连接第一无灌浆面砖200和第二无灌浆面砖300。此外，在连接无灌浆面砖200和第二无灌浆面砖300的过程中，第二无灌浆面砖300的第二连接部件340在嵌入第一连接部件220的凹槽224中时可锁定在一定的位置。附加地，在连接第一无灌浆面砖200和第二无灌浆面砖300的过程中，第一弯曲部222被弯曲成使第一本体部348嵌入凹槽224。在第一无灌浆面砖200和第二无灌浆面砖300连接时，第一弯曲部222返回到其通常的未弯曲位置或向其未弯曲位置移动，并保持和本体部348相接触。在示例性的实施例中，通过使第一无灌浆面砖200与第二无灌浆面砖300枢转地脱离，优选在不损坏各个面砖和其连接部件的情况下，第一无灌浆面砖200和第二无灌浆面砖300可以彼此分离。应该注意，在各个无灌浆面砖200-300完全连接的条件下，第一弯曲部222可以在所述面砖200-300表面的下方弯曲而使其不平。该弯曲可能特别地沿水平方向形成非常牢固的连接，由此强有力地防止两个连接的面砖在所述水平位置分离。
现在转到图4，一般用400示意性地表示了根据本发明的一个示例性实施例用于制造面砖的方法。在方法400的第一步，提供耐久表面102并将其插入模型404。当耐久表面402被定位在模型404时，围绕一部分耐久元件402形成基材406。在一个实施例中，基材406可以是在耐久表面402周围注射成型或反应性注射成型(RIM)的塑料材料。基材406围绕耐久表面402形成以构成无灌浆面砖408。接着利用一系列工具410处理无灌浆面砖408，所述工具用于围绕面砖408的边缘形成一个或多个凸缘412。在一个实施例中，工具410可以和一个或多个铣刀执行研磨工艺(milling process)，所述铣刀定位在不同的位置，并相对无灌浆面砖408成一角度。如图4所示，包括第一和第二连接部件的凸缘412在基材406的一侧沿整个长度延伸，由此简化研磨工艺。
尽管已经描述了本发明的示例性实施例，但是应该理解，在后面的权利要求的范围内，现在以及将来本领域技术人员都可以进行各种改进和增加。这些权利要求应该解释为对首次描述的本发明的适当保护。

Claims (26)

1.一种无灌浆面砖系统，包括：
多个无灌浆面砖，其中每个无灌浆面砖具有：
布置在基材表面的耐久元件；和
布置在基材侧面的第一连接部件；
其中至少一部分基材表面延伸到耐久元件之外；
其中第一连接部件和相邻面砖的相应的第二连接部件布置成连接两个相邻的无灌浆面砖；以及
其中当两个相邻的无灌浆面砖连接时，至少一部分第一连接部件布置在至少一部分相邻面砖的耐久元件的下方。
2.如权利要求1所述的无灌浆面砖，其中第一连接部件还包括第一弯曲部和凹槽，该凹槽用于连接第一连接部件和第二连接部件。
3.如权利要求2所述的无灌浆面砖，其中第二连接部件还包括榫舌和本体部，该本体部用于连接第一连接部件和第二连接部件。
4.如权利要求1所述的无灌浆面砖，其中无灌浆面砖的第一连接部件、耐久元件和第二连接部件形成大体上连续的表面。
5.如权利要求1所述的无灌浆面砖，其中至少一部分基材设计成具有类似于灌浆的质地和颜色。
6.如权利要求1所述的无灌浆面砖，其中至少一部分基材、至少一部分第一连接部件、至少一部分第二连接部件，或者上述部件中的两个或多个包括填料。
7.如权利要求6所述的无灌浆面砖，其中该填料包括碳酸盐、氧化物、回收的消费后的产品，或者包括上述物质中的两个或多个的组合。
8.如权利要求7所述的无灌浆面砖，其中该填料包括碳酸钙(CaCO3)、氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZrO2)、沙子、二氧化硅(SiO2)、回收的瓷砖、回收的钠钙玻璃，或者包括上述物质中的两个或多个的组合。
9.如权利要求1所述的无灌浆面砖，其中耐久元件通过反应性注压法(RIM)部分地封装在基材中。
10.如权利要求1所述的无灌浆面砖，其中每个无灌浆面砖还包括布置在与耐久元件相对的基材表面上的配置层。
11.如权利要求3所述的无灌浆面砖，其中第一连接部件的第一弯曲部用于啮合第二连接部件的本体部。
12.如权利要求1所述的无灌浆面砖，其中利用横向力连接第一连接部件和第二连接部件。
13.一种无灌浆面砖，包括：
布置在基材表面的耐久元件；
布置在基材边缘的第一连接部件；和
布置在基材的另一边缘的第二连接部件；
其中基材的第一连接部件和第二连接部件延伸到耐久元件的侧面之外；
其中无灌浆面砖的第一连接部件和第二连接部件用于连接无灌浆面砖和相邻的无灌浆面砖；以及
其中至少一部分基材竖直地延伸，以和耐久元件形成大体上连续的表面。
14.如权利要求13所述的无灌浆面砖，其中第一连接部件还包括第一弯曲部和凹槽，第二连接部件还包括榫舌和本体部。
15.如权利要求13所述的无灌浆面砖，其中无灌浆面砖的第一连接部件、耐久元件和第二连接部件形成大体上连续的表面。
16.如权利要求13所述的无灌浆面砖，其中至少一部分基材设计成具有类似于灌浆的质地和颜色。
17.如权利要求13所述的无灌浆面砖，其中至少一部分基材、至少一部分第一连接部件、至少一部分第二连接部件，或者上述部件中的两个或多个包括填料。
18.如权利要求17所述的无灌浆面砖，其中该填料包括碳酸盐、氧化物、回收的消费后的产品，或者包括上述物质中的两个或多个的组合。
19.如权利要求13所述的无灌浆面砖，其中该填料包括碳酸钙(CaCO3)、氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZrO2)、沙子、二氧化硅(SiO2)、回收的瓷砖、回收的钠钙玻璃，或者包括上述物质中的两个或多个的组合。
20.一种制造无灌浆面砖的方法，包括：
提供耐久元件；
成型基材以容纳至少一部分耐久元件；
将耐久元件附着在基材上；以及
研磨至少一部分基材，以在基材的边缘上形成第一连接部件，以及在基材的另一边缘形成第二连接部件。
21.如权利要求20所述的方法，其中第一连接部件还包括第一弯曲部和凹槽，以及第二连接部件还包括榫舌和本体部。
22.如权利要求20所述的方法，其中同时实施附着和成型。
23.如权利要求20所述的方法，其中成型基材包括通过反应性注压法(RIM)进行成型，由此利用成型的基材至少部分封装耐久元件和/或将耐久元件附着在成型的基材上。
24.一种无灌浆面砖系统，包括：
多个无灌浆面砖，其中每个无灌浆面砖具有
布置在基材表面的耐久元件；
布置在基材的至少一边的第一连接部件，该第一连接部件还具有第一弯曲部和凹槽；和
布置在基材的至少另一边的第二连接部件，该第二连接部件包括榫舌和本体部；
其中至少一部分基材表面延伸到耐久元件之外；
其中第一无灌浆面砖上的第一连接部件和相邻的第二无灌浆面砖的第二连接部件布置成连接第一和第二无灌浆面砖；以及
其中当连接第一和第二无灌浆面砖时第一连接部件的至少一部分第一弯曲部布置在第二无灌浆面砖的至少一部分耐久元件的下方。
25.如权利要求24所述的无灌浆面砖相同，其中第一连接部件和第二连接部件在连接时防止第一无灌浆面砖和第二无灌浆面砖水平运动和竖直运动。
26.如权利要求24所述的无灌浆面砖相同，其中第一连接部件和第二连接部件在基材边缘的整个长度上延伸。
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