CN111601530A - 用于覆盖地板、墙和其它表面的模块化的磁接受性木材和经设计的木材表面单元以及磁性箱系统 - Google Patents

用于覆盖地板、墙和其它表面的模块化的磁接受性木材和经设计的木材表面单元以及磁性箱系统 Download PDF

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CN111601530A
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magnetically
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S.S.勒布朗
M.勒布朗
L.黄
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Baoshan Holding Co ltd
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Abstract

本发明提供了用于将模块化木材、经设计的硬木和硬木表面覆盖单元安装在墙、地板和其它表面上的系统、方法和设备。模块化表面覆盖单元具有多个层。这些层是外层、木材、经设计的硬木或硬木层和磁性层。也可使用其它层或层的组合。

Description

用于覆盖地板、墙和其它表面的模块化的磁接受性木材和经 设计的木材表面单元以及磁性箱系统
发明领域
本发明涉及地板覆盖物领域,以及更具体地说,涉及用于将地板覆盖单元固定至垫层的设备以及制造所述地板覆盖单元和所述垫层的方法。本发明还涉及墙壁覆盖物领域,以及更具体地说,涉及用于将墙壁覆盖单元固定至垫层的设备以及将垫层固定至墙板的方法。
背景
在墙壁覆盖物领域,建造墙壁覆盖物的方法是耗时、昂贵且脏乱的。在典型的住宅和商业建筑中,竖立框架用于内墙。在该框架上通常悬挂一组石膏、石膏板或干墙板。这些干墙板用螺钉或钉子附接至框架,该框架可以是金属或木材。然后,在涂装之前必须对板进行最后加工。干墙板的最后加工方法通常包含泥封和用胶带封。泥封涉及将湿混化合物应用到已经应用到干墙板的缝的网格或纸胶带。然后在最后加工之前必须打磨缝和边缘。干墙板的最后加工通常涉及用底漆类型的油漆对表面涂底漆,并随后在涂底漆的表面上在最终的墙覆盖层上涂装。这种方法产生难以清洁和控制的颗粒粉尘污染物。该方法还可能由于油漆、底漆和干墙板中存在的挥发性有机化合物("VOC")而产生不希望的化学气味。
其它最后加工墙的方法包括:使用木板或面板(包含"合槽板"式面板);应用石头、砖石或砖;使用胶水和装饰纸卷应用墙纸;应用墙修饰件;和固定薄木制板并应用石膏涂层。对于这些方法中的任何一种,还可能希望通过在最后加工过的墙后面放置用于隔热或隔音的隔离层来对墙进行隔离。隔离是在最后加工墙之前必须完成的附加步骤,并且可能是耗时且脏乱的。
对于所有上述方法,更换覆盖物可能是困难且耗时的。例如,更换砖石建筑墙壁覆盖物需要大量的拆除和清理。更换壁纸可能需要更换该纸所固定至的干墙板。上述方法的许多需要破坏性的移除以进行更换。
木制地板或由木材制造的墙壁覆盖物已用作地板和墙壁覆盖物数千年。木制地板(由于是天然的)对眼睛具有吸引力,并且已经是追溯到极长时期的主要的建筑最后加工材料。由于木制地板和经设计的木制地板是天然材料,当它们持续暴露于水分时,它们的性能导致这些地板覆盖产品的许多故障。水分将引起膨胀、翘曲、木板端部的翘弯、基材和木制木板之间的结合的粘合故障、以及木板之间的间隙,其导致产品故障和地板不平。
将这些木制品结合到其基材的最通常方法是使用粘合剂或将木板钉到或钉在基材上。木制木板还具有铣削的榫舌和凹槽系统或其它锁定系统,它们被制成产品以帮助使板稳定并确保将木板保持在一起的紧密适合,最终目的是试图确保木板之间将没有美学上不希望的且潜在地是危险的间隙。
在使用榫舌和凹槽或其它锁定系统的情况下,必须将这些板彼此相邻放置,因为一个木板具有榫舌而另一个具有凹槽。用这个系统使用不是直的图案(例如鱼骨形或其它45度或插入图案)是极其劳动密集的。
图1提供了使用磁性箱系统的复杂地板图案的透视图。
通常,在安装场地,地板技工必须用手逐个地移除榫舌和凹槽或锁定系统,并且弄清楚将木板彼此固定的方式,这引起了各种问题和高劳动成本。
用于安装可互换磁性地板和墙的系统和方法至少公开于由Lautzenhiser等人在2016年3月28日提交的美国申请号15/083,225 SYSTEM, METHOD, AND APPARATUS FORMAGNETIC SURFACE COVERINGS;以及由Lautzenhiser等人在2016年3月28日提交的美国申请号15/083,231 SYSTEM, METHOD, AND APPARATUS FOR MAGNETIC SURFACE COVERINGS;这两者都要求由Lautzenhiser等人在2015年3月27日提交的美国临时专利申请号62/139,226(其标题为SYSTEM, METHOD, AND APPARATUS FOR THE MANUFACTURE ANDINSTALLATION OF MAGNETIC FLOOR COVERING UNITS AND MAGNETIC UNDERLAY)和由Lautzenhiser等人在2015年11月21日提交的美国临时专利申请号62/258,432(其标题为SYSTEM AND METHOD FOR MAGNETIC WALL COVERING UNITS AND MAGNETIC UNDERLAYS)的优先权;和由LeBlanc等人在2018年3月29日提交的美国临时专利申请号62/650,228(其标题为SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING A RUST-RESISTANT AND DIMENSIONALLY STABLEMAGNETICALLY RECEPTIVE SHEET GOOD FOR USE IN SURFACE COVERING SYSTEMS)。
当用作覆盖地板(或墙)的最后加工层时木材和来自木材的水分相关的问题
天然产物:树:
基础:树在土地中生长了根,而在空中生长了叶。根从土壤中收集水分和营养,并通过导管或纤维将它们向上通过树干和树枝运送到叶。这些导管类似于芹菜茎中的"线"。叶子混合水分、营养、二氧化碳和阳光,以及光合作用产生释放到大气中的氧气和树的食物。然后"食物"通过其它导管进行运输,遍及树并返回根部,并且发生生长。
树由在直立的树中竖直排列的纤维构成。向下切割树,以及纤维是水平的。锯板并制造木板地板,将木板用胶粘合、钉到或钉在基材上,并且纤维仍然是水平的并沿板的长度延伸。
在直立的树中,纤维被加载了水分。在砍伐后树开始干燥,就像采摘后的玫瑰枯萎。当纤维干燥时,它们在厚度或直径上收缩,几乎没有纵向收缩。这种收缩(所有木材的特征)对于理解地板是至关重要的。
虽然下面作为实例使用的图并不是精确的,但是它们有助于理解原材料(其为木材)的性质。
树被砍伐并立即被锯成厚1"、宽10"和长8'的板。放在天平上,板重100磅。
通过堆叠均匀尺寸的条以保持板笔直,将该相同的木制板放置在一叠与其相邻板分开的板中。该堆叠目的在于主要的微风以加速干燥。板在堆叠中停留四到六个月,并随后再称量板。现在它重50磅。五十磅的水已经蒸发。
目前对于木料,工厂有时一定要200到300英里外到达。由于铁路和货车的运费成本高,显然需要风干并且不在水上支付运费。必须允许这个时间,从而使得地板工业难以立即响应需求的高涨。而且,由于当今的木料成本,地板制造商必须有足够的资金来购买木料,并让几百万美元坐在只做干燥的场地。
将50磅的板用卡车运输到地板制造商并装载到干燥窑中。该窑是混凝土建筑物,其经常足够大以容纳3或4个铁路箱所载的木料。在窑内,存在使空气循环的风扇、产生热的蒸汽管和引起水分的新鲜蒸汽。下一个过程是在五到七天的时间段内逐渐降低湿度并增加温度,直到板达到用于地板制造的约8%的最佳水分含量。该水分含量也随区域而变化,并且必须精确地计量。在该过程期间,板中心的温度必须达到105°F以对喜欢吃橡木地板的粉蠹属昆虫的卵进行消毒(在北美橡木中是典型的)。然后冷却该板,并测量重量,此时重量为42lbs。
用木地板的现有方法,控制水分含量是最重要的:
如果将该相同的板在高压釜或烘箱中进一步加工,我们可以将整个板放入高压釜或烘箱中并从木材中干燥每滴水分,则板将重40磅,但是木材中剩余的2磅水分保持木材"活着"和柔性。
精密窑干燥和所得的水分含量(M.C.)是地板制造商的几个主要责任之一。正确的M.C.使得地板是可预测的。违反了M.C.就发生各种事情。干橡木地板(由这些干板制成)类似于吸墨纸。这些板希望恢复一些它们损失的水分。涉及的每个人(即制造商、经销商、零售商、卡车司机、建造商、安装者、管家和所有者)都有保持橡木地板干燥的责任。木材随着水分变化而在纹理上扩张和收缩。
最初,实例板重100磅并被测量为1×10" -8ft。导管和纤维充满水分。现在在干燥后,板仅重42磅并被测量为¾"至7/8"×9 1/8 " -8ft。
板已经枯萎就像上面提到的假设的玫瑰一样。每个导管和纤维在直径或宽度上更小并且已经皱缩。因此,板更窄更薄,但没有更短。
作为实例,木材中的导管如苏打水吸管发挥作用。将湿气或水分引入到地板,并且水分将被迅速地吸入到末端纹理(导管末端)中。纤维将接受该水分并开始膨胀或疏松。如果水分具有短寿命性质,则其板的末端将膨胀、变宽,并显示出工业上称为"鱼尾"的样子(由于明显的原因)。长期的湿气会使所有板膨胀,称为"扩张"。扩张的地板,有机会变干,显示出"收缩"并导致板之间的裂缝,以及翘弯、隆起或屈曲。在这些故障中,它们的校正成本都非常高,并且在大多数时间,地板必须被完全移除,因为校正比完全废除并开始新材料将更加昂贵。
如上所述,传统的安装方法是用粘合剂、钉子、U形钉和锁定系统来附着。一些安装在一次安装中需要所有这些方法。
经设计的硬木:
经设计的木地板被建造为具有3-12多个板层(参见下面的图片),其被交叉成层、用胶粘合并压在一起。然后将顶部较厚的硬木外表耐磨层用胶粘合并压在胶合板、实木或两种芯的组合的顶部表面上。经设计的硬木比传统的实心硬木更能抵抗水分和热,但是通常仅厚到抵抗上述问题。
硬木和经设计的硬木两者的另一个缺点是榫舌和凹槽或锁定系统本身。在两种产品中铣削这些时不仅存在成本因素,而且通常存在气穴或空隙,其存在于原始设计中,或者由于收缩而存在空隙。空隙通常是造成硬木或经设计的硬木吱吱响的东西,这导致无数的保修索赔并且是非常不希望的。
进一步地,用于实心硬木和经设计的硬木的木板的底部通常具有非常像瓷砖的铣削的图案或凹槽。该凹口的目的是确保当将木板粘合到基材时,无论是墙还是地板,都使粘合剂的散布最大化。这导致人为误差,因为人们必须依赖安装者的全套技能,并且如果不正确完成,还会留下空隙,导致潜在的发出吱吱响的地板。
然而,对于用于安装地板覆盖单元的现有系统和方法以及用于生产这样的安装系统的系统和方法,当组合不同材料类型时以及在生产必要的系统部件时存在问题。现有系统可能在尺寸上或结构上不够稳定,以致不能最佳地适用于高度交通或使用条件,例如在商业应用中。用于制造现有地板覆盖系统的材料和生产方法可能不能生产具有商业应用和长期安装所需的期望的耐久性和稳定性的地板覆盖单元和安装材料。
需要的是可互换箱系统,以便大幅减少原材料、可互换性以及传统的制造和安装方法的相关问题。现在,利用可互换箱系统的全新地板类别的实例首次是可能的。Mwood(磁性木材)和MEwood (磁性经设计的木材)。
需要的是用于生产和安装模块化地板覆盖单元的系统和方法,其与各种各样的地板覆盖材料以及支撑表面类型和组成相兼容。此外,需要的是用于生产和安装尺寸和结构稳定的模块化地板覆盖单元的系统和方法。
发明内容
本发明提供了用于在磁化的垫层上生产磁化的模块化地板覆盖单元并安装所述模块化地板覆盖单元和垫层的系统、设备和方法。本发明提供了用于制造磁性地板的系统和方法以及用于安装地板覆盖系统的方法,其解决了现有技术安装方法的稳定性和耐久性问题。本发明包含两部件系统,该系统包含磁化的垫层和吸引式地板覆盖单元。
本发明提供了一种用于生产作为片状物品的磁接受性层和磁性垫层的系统和方法,其用于在可互换箱系统中将表面覆盖单元附接到支撑表面。本发明的磁接受性层和磁性垫层比现有技术中公开的系统和方法更适合安装在住宅和商业应用中,并且提供了益处,这些益处包括与已知表面覆盖系统中使用的那些相比增强的耐久性、改善的尺寸稳定性和更宽的材料相容性。
用于生产本发明的磁接受性层和磁性垫层的材料、化合物和方法提供了相对现有技术的系统和方法的显著改进。
在一个实施方案中,本发明提供了生产用于表面覆盖系统的磁接受性片状物品的方法,该方法包含:在混合容器中将铁氧体化合物、聚合物和增塑剂组合;在期望的混合温度和期望的混合压力下混合铁氧体化合物、聚合物和增塑剂以形成磁接受性材料;以及在期望的挤出温度下挤出该磁接受性材料以形成磁接受性片状物品。
该方法可进一步包含对磁接受性片状物品进行退火。该方法可进一步包含将磁接受性片状物品冷压到天然材料建筑产品上。该方法可进一步包含将磁接受性片状物品热压到合成材料建筑产品上。该方法可进一步包含将该磁接受性片状物品进行磁化。所述磁接受性材料的组成可以选自:纯铁粉(Fe)约84%、氯化聚乙烯弹性体聚合物(CPE)约15%和环氧大豆油(ESBO)约8%;铁粉(Fe3O4) 90%、CPE 9%和增塑剂1%;Mn-Zn(锰/锌)软性铁氧体粉末90%、CPE 9%和增塑剂1%;CPE 20份、不锈铁粉150份;聚氯乙烯30份、对苯二甲酸二辛酯18份、不锈铁粉200份;或PVC 16.5%、碳酸钙39%、铁粉26.5%、增塑剂16%和降粘剂与稳定剂2%。铁氧体化合物可以是锶铁氧体,聚合物可以是氯化聚乙烯弹性体聚合物(CPE),以及增塑剂可以是环氧大豆油(ESBO)。混合可以进行大约15分钟,期望的混合温度可以低于120℃,以及期望的混合压力可以是大气压力。期望的挤出温度可以是120℃,以及其中磁接受性片状物品可以以10米/分钟挤出。混合可以进行20-30分钟,期望的混合温度可以是90-115℃之间,以及期望的混合压力可以是0.4-0.7 MPa。磁接受性片状物品可以以4-10米/分钟挤出,以及期望的挤出温度可以是40-70℃。铁氧体化合物可以是具有38-62微米的颗粒大小的锶铁氧体。
在另一个实施方案中,本发明提供了用于表面覆盖系统的防锈且尺寸稳定的磁接受性片状物品,该片状物品包含:铁氧体化合物;增塑剂;和聚合物。所述片状物品可进一步包含其中所述铁氧体化合物为锶铁氧体,所述聚合物为氯化聚乙烯弹性体聚合物(CPE),和所述增塑剂为环氧大豆油(ESBO)。片状物品可进一步包含其中锶铁氧体包含38-62微米的颗粒大小。
在另一个实施方案中,本发明提供了一种可移除的半永久磁性表面覆盖系统,所述系统包含:磁性垫层;以及表面覆盖单元,其包含:外表面保护剂层;适于为所述表面覆盖单元提供结构和支撑的主层;以及防锈且尺寸稳定的磁接受性层,其适于将所述表面覆盖单元磁性固定至所述磁性垫层,所述磁接受性层包含:铁氧体化合物;增塑剂;以及聚合物。
在上述实施方案中,铁氧体化合物可以是锶铁氧体,聚合物可以是氯化聚乙烯弹性体聚合物(CPE),以及增塑剂可以是环氧大豆油(ESBO)。锶铁氧体可包含38-62微米的颗粒大小。所述外表面保护剂层可为UV保护剂层或聚氨酯涂层中的一种。主层可包含硬木层。主层可包含硬木耐磨层和板层。表面覆盖单元可包含缓冲层。主层可包含耐磨层和聚合物层。表面覆盖单元可进一步包含柔性氯化聚乙烯和铁铁氧体片层。表面覆盖单元可包含玻璃纤维层。磁接受性层的组成可以选自:纯铁粉(Fe)约84%、氯化聚乙烯弹性体聚合物(CPE)约15%和环氧大豆油(ESBO)约8%;铁粉(Fe3O4) 90%、CPE 9%和增塑剂1%;Mn-Zn(锰/锌)软性铁氧体粉末90%、CPE 9%和增塑剂1%;CPE 20份、不锈铁粉150份;聚氯乙烯30份、对苯二甲酸二辛酯18份、不锈铁粉200份;或PVC 16.5%、碳酸钙39%、铁粉26.5%、增塑剂16%和降粘剂与稳定剂2%。
在又一个实施方案中,本发明提供了用于磁性可互换的表面覆盖系统的磁接受性表面覆盖单元,所述表面覆盖单元包含:外表面保护剂层;适于为所述表面覆盖单元提供结构和支撑的主层;以及防锈且尺寸稳定的磁接受性层,其适于将所述表面覆盖单元磁性固定至磁性垫层,所述磁接受性层包含:铁氧体化合物;增塑剂;以及聚合物。
在上述实施方案中,所述外表面保护剂层可为UV保护剂层或聚氨酯涂层中的一种。主层可包含硬木层。主层可包含硬木耐磨层和板层。表面覆盖单元可进一步包含缓冲层。主层可包含耐磨层和聚合物层。表面覆盖单元可进一步包含柔性氯化聚乙烯和铁铁氧体片层。表面覆盖单元可进一步包含玻璃纤维层。
附图的简要描述
为了便于全面理解本发明,现在参考附图,其中同样的元件用同样的数字表示。这些附图不应被解释为限制本发明,而是意在是示例性的和用于参考。
图1提供了磁性地板覆盖单元的复杂图案的透视图。
图2-11提供了根据本发明的模块化木材、硬木、Mwood或MEwood地板覆盖单元的实施方案的简化横截面图。
图12是锶铁氧体分子的图示。
图13是氯化聚乙烯分子的图示。
图14是环氧大豆油的图示。
图15是在大气压下磁化的或磁接受性的片状物品的生产方法的实施方案的流程图。
图16是在不同于大气压的压力下磁化的或磁接受性的片状物品的生产方法的实施方案的流程图。
图17是用于背衬材料层的磁化的或磁接受性的材料的生产方法的实施方案的流程图。
图18是具有设置在支撑表面上的磁接受性层和磁性垫层的模块化表面覆盖单元的简化透视图。
图19是根据本发明的实施方案的包含模块化地板和墙壁覆盖单元的可互换箱系统的透视图。
详细描述
现在将参照如附图所示的示例性实施方案更详细地描述本发明。尽管本文参考示例性实施方案描述了本发明,但是应当理解,本发明不限于这样的示例性实施方案。本领域以及可以获得本文教导的普通技术人员将认识到附加的实现、修改和实施方案以及使用本发明的其它应用,这些在本文被完全预期为如在本文所公开和要求保护的本发明的范围内,并且对于这些附加的实现、修改和实施方案以及使用本发明的其它应用,本发明可以具有显著的实用性。
利用可互换箱系统,可互换箱系统中的垫层是在基材和木制地板单元之间的防水膜。垫层防止水分从底层地板渗透。粘合到可互换箱系统中木制木板背面的接受性层也用作底层地板水分的水分屏障。
在现有技术中,当水或水分(湿度)从上方或下方(由于混凝土渗出水分或其它潜在的底层地板水分问题)引入较长的时间段时,它渗透地板单元的整个厚度。这导致极大的膨胀,其施加比现有的粘合剂、钉子、锁定系统、榫舌和凹槽或U形钉的安装方法的力更强的力。这种膨胀经常导致地板单元的灾难性故障,通常不仅破坏安装而且破坏地板单元本身。
对于所有制造的木制地板单元,无论它们是实心的还是经设计的,它们的趋势都利用¾’至1’厚度来尝试和抵抗水分。厚度本身抵抗与水分相关的较小的问题,但是传统上当存在水分问题时,其是长期的,并且木制地板单元本身的实际厚度是极大的膨胀力的原因;实质上,有更多的材料要膨胀。厚的地板单元是短期水分相对于长期水分的折衷。
利用可互换箱系统,Mwood或MEwood仅具有来自上方而非下方的潜在水分。利用薄得多的Mwood或MEwood(其可能为¼”厚)将在最差的条件下使膨胀力最小化。可互换箱系统的垫层产生比膨胀力更大的力,将地板单元保持在适当位置。由于垫层的磁力不允许板移动,因此也不需要舌榫和凹槽或其它锁定系统。
可互换箱系统的使用显著地降低了水分问题的可能性,并解决了现有技术中的其它问题。由于不需要粘合剂或榫舌和凹槽或锁定系统,地板单元发出吱吱响的可能性将大幅降低。
利用可互换箱系统Mwood或MEwood提供的进一步的环境上的益处是地板单元中原材料木材的大幅减少。使用¼”厚度作为实施方案,这种减少可使原材料木材减少2/3。
Mwood或MEwood的进一步的工业益处是能够从现有存货生产更多的地板单元,这允许了对必须就坐以干燥的板的更少的资金投资,或者允许了能够提高生产以满足需求。
使用Mwood或MEwood的进一步的制造商的益处是能够不必在现有技术地板单元的背面铣削榫舌和凹槽、其它锁定系统或胶合凹口。
在图2中,对于地板覆盖单元200,用于实心硬木的木板204经过如上所述的干燥和窑过程。然后将较大的木板切割成标准地板单元的长度和宽度的大小。该厚度可以大约减少到¼”,这节省了现有技术木材原料的2/3。标准打磨过程、用于最后涂层202的最后涂布过程将保持相同。没有榫舌或凹槽、锁定系统或粘合剂凹口被铣削到地板单元中。厚度可为0.3mm的磁接受性薄片206将使用粘合剂和辊粘合到Mwood的平坦背面。
在图2的另一个实施方案中,将Mwood (经过与上一个实施方案相同的过程)接受性材料冷压到实木木板中。此外,可铣削在一面或两面的顶部边缘上的斜面以产生微小间隙外观,这在传统上存在于现有技术中并且在视觉上吸引消费者。
在图3中,包含Mwood的地板覆盖单元300将具有附接至硬木层304的附加的缓冲层308和/或软层或板层306。该层308可以由各种缓冲材料制成,例如软木、缓冲PVC等。木板300进一步将包含涂层302和磁接受性层310。
经设计的MEwood:
在图4中所示的系统的另一实施方案中,MEwood400可仅具有3至5多个板层,其被交叉成层、用胶粘合并压在一起。内芯层406可以由硬木和/或软胶合板型的材料构成。然后将实木外表层404用胶粘合到芯板层406。在该实施方案中,将没有铣削出榫舌或凹槽、锁定系统或粘合剂凹槽。可以是0.3mm厚的磁接受性薄片408将使用粘合剂和辊粘合到Mwood 400的平坦背面。可以应用涂层402。
MEwood的另一个实施方案(经过对MEwood的相同的过程),接受性材料将被冷压,作为成品地板单元的板层和外表层下面的最后的层。此外,可铣削在一面或两面的顶部边缘上的斜面以产生微小间隙外观,这在传统上存在于现有技术中并且在视觉上吸引消费者。
在图5中所示系统的另一实施方案中,MEwood 500具有附加的缓冲层508,其附接至包含板层506和耐磨层504的硬木层。该层508可以由各种缓冲材料制成,例如软木、缓冲PVC或增加缓冲性质的其它材料。木板500将进一步包含涂层502和磁接受性层510。
由于可互换箱系统,相同的地板单元也可以用作墙外表板。由于可互换箱系统允许所有的建造材料都是准永久的,因此Mwood或MEwood可以作为可互换箱系统的外表涂层用于地板、墙或天花板建造上。
可以将Mwood和MEwood混合在一起,以形成复杂的地板图案,大大减少了劳动。相同的地板材料可以在另一位置用作墙壁覆盖。Mwood和MEwood的件或元件可以被编号并且类似拼图玩具的件容易移动或重新定位。
利用磁性箱系统的"混合的"能复原的地板单元
层压型地板单元背景:
层压地板在1977年或其前后由瑞典公司Perstorp Ab发明,并以品牌名称Pergo销售。自1923年以来,他们一直在制造地板表面。该公司在1984年首次将其产品上市到欧洲,并且后来在1994年上市到美国。Perstorp分离其地板部门作为名为Pergo的独立公司,其目前是Mohawk Industries的子公司。该产品至少描述于公开号DE7807870 U1、申请号DE19787807870、公开日1978年7月6日、提交日1978年3月15日、优先权日1977年4月1日、申请人:Perstorp,Ab。
原始的层压或能复原的(由于其耐久性而被称为能复原的)地板是用层压方法熔合在一起的多层合成地板单元。原始的"层压"地板单元由被称为高密度纤维板(HDF)的复合材料制成,其比天然木材更容易受到水的损害。通常,当HDF直接暴露于静止的水时,其分解并扩张;它在尺寸上不稳定。一旦发生这种情况,层压地板将像传统的实木和经设计的地板单元一样扩张和屈曲和翘曲,并且必须更换。这限制了可安装层压材料的区域,排除了通常有规律的暴露于水的地方如浴室。对这种产品产生了需求,因为它比硬木或经设计的硬木地板单元便宜得多。
认识到这种现有技术的缺点,新材料和新方法将HDF芯更换为其它聚氯乙烯(PVC)型层。尽管存在许多层压层的变型,但是下面是具有地板种类名称LVP (豪华乙烯木板{矩形,如硬木地板单元形状})、LVT (豪华乙烯砖{正方形,如石头或瓷砖地板单元})、层压材料或更广泛地能复原的地板(其对磨损和撕裂是能复原的,并且由非自然的合成(具有一些有机的)原材料制成)的基本地板单元。
以下是豪华乙烯木板的基本的实施方案:
第一层是"UV"层,其抵抗来自太阳的紫外光,并且可以适于包括抵抗变色、细菌和溶剂的化学品。银、氧化铝、陶瓷等的颗粒都可以掺入到共混物中。然后将该化学配方挤出或压延成片状物品,以用于进一步加工。
第二层是防止磨损并抗撕裂的保护性耐磨层。通常,耐磨层由半透明的乙烯类物质制成,并且厚度为0.2mm至0.55mm。将原材料共混,并挤出或压延成片状物品,以用于进一步加工。
第三层是由未用过的(未回收的) PVC制成的印刷层,其可以用天然木材图案或石头图案等的真实模拟进行印刷。该层通常用刻花辊浮雕,并且现在的技术允许该层为HD(高清晰度)。
第四和第五层通常由PVC或未用过的PVC制成,厚度根据作为较便宜产品(较薄)或较昂贵产品(较厚)的地板单元而变化。
其它实施方案包括为了稳定性并帮助"结合"各层的玻璃纤维片状物品层,以及具有缓冲(类似软木或合成缓冲材料)以在行走时感觉更柔软的性质的层。有时,添加缓冲层以抵抗存在于基材和地板单元之间的未被移除的不同大小的小凹痕或颗粒。这些颗粒或凹痕可能随着时间的推移使地板单元不稳定并使其产生裂缝,或者无意中留在并覆盖在基材和地板单元之间的钉子(作为实例)将最终从上面推挤并显示出显露或透印(工业术语),这在美学上是无吸引力的。
通常,所有这些层或辊过的物品然后被切割成特定大小的图案,并随后以正确的顺序组装到"夹具"中,并随后组装到容纳多个成品夹具的保持架上,成品夹具将所有层保持在适当位置以用于进一步加工。
然后将放置在保持架中的组装好的夹具放入工业热压机中。该热压机被设定为一定的温度(其可以是160至180℃)以及一定的PSI压制(其可以是18000至20000 PSI),持续一段时间(可以是10分钟)。在热压机中时还需要冷却期(可以是5分钟)来帮助将所有层结合成永久结合的一个单元。
这种热压方法去除了使用粘合剂将各层粘合在一起的需要。另一种制造方法是在冷压方法中在层之间使用粘合剂,而层经受压力但不经受加热或经受最小限度的加热。主要的方法是热压。
这些从基于HDF到基于PVC的层的进步已经大部分解决了由于水分和湿度而产生的问题,可以将这些进步支配至上述地板单元,使得当这些要素支配至上述地板单元时,它们在尺寸上更加稳定。
上述实施方案是工业上称为干背地板单元的实施方案。这些意味着产品就是要利用粘合结合直接安装到基材上。
进一步的创新是利用"浮动系统" (不是永久地结合到基材)。这个发明在1996年由瑞典公司Välinge Aluminium (现在是Välinge Innovation)发明,并以Alloc和Fiboloc的名称销售,并且描述于公开号DE19925248 A1、申请号DE1999125248、公开日2000年12月21日、提交日1999年6月1日、也以DE19925248C2公开。
此外,用于将地板面板保持在一起的另一系统也由比利时公司Unilin BeheerB.V.开发,其以Quick-Step地板或Unilin Click的名称销售。Unilin Beheer B.V.现在是Mohawk Industries的子公司,并且被描述于公开号US8234829 B2、申请号US 13/339,987、公开日2012年8月7日、提交日2011年12月29日,也以US8196366、US8356452、US8484920、US20030033777、US20120096792、US20120260486、US20120266556、WO2003016655A1公开。
在地板工业中,几乎所有的"锁定"系统由于其涉及浮动地板方法,都在许可下使用这两个发明。
通常,对于天然硬木和经设计的硬木地板或墙壁覆盖物,水分和湿度对产品的影响很大,并导致产品弯曲、膨胀、翘弯和隆起,这引起各种问题。这些产品在这些条件下尺寸不稳定。相反,温度对这些产品没有大的影响。对于利用PVC类型的层的LVT和LVP,情况相反。虽然天然硬木和经设计的硬木受水分和湿度的影响,但LVT和LVP对于这些要素通常没有改变。然而,LVT和LVP受温度影响,而天然木地板单元则不受温度影响。
作为实例,在通过窗户在直射阳光下的LVP产品的安装中,地板单元可以被加热到高达高于150 F。这种对地板单元的加热导致LVP/LVT显著扩张,这导致各种产品故障。
相反,低于零度的温度会使地板单元收缩,这导致显著的间隙。实质上,当暴露于温度变化时,LVT/LVP在尺寸上不稳定,并且可能导致产品和产品安装的灾难性故障。
为了帮助解决能复原的产品中的这种尺寸稳定性问题,需要新的创新。USfloors的Piet Dossche (现在由Shaw Corporation所有)发明了一种品牌名称为CoreTec的创新,其至少描述于申请号:14/816181,发明人:Dossche, Piet V. (Rocky Face, GA, US)、Erramuzpe, Philippe (Augusta, GA, US),授权:9,234,957,以及进一步在部分继续申请:08/03/2015,美国专利号9,193,137 B2,发明人:Piet Dossche,转让:US Floors,优先权日:2012年10月,授权:2015年11月15日。
这个创新利用了尺寸稳定的"芯"产品,其由竹屑、软木屑、木屑、(继续申请包含其它"类似"的材料)和聚氯乙烯(PVC)的高密度聚乙烯(HDPE)组成。任选的且附接的软木缓冲层包含最底层。在压制方法中利用进一步的防水型粘合剂以将所有层粘合在一起。
这种芯声称由于水分膨胀到不超过0.01%。
这种创新似乎解决了尺寸稳定性问题,但仍面临限制。在该现有技术中要求保护"点击锁定"型紧固系统,其允许地板单元"浮动",即没有使用粘合剂将地板单元结合到基材上。
如前所述,这种现有技术可以"浮动"安装。该公司建议在地板单元之上有重家具,地板单元完全向下用胶粘合到基材上。原因在于,由于地板单元上方的移动重量,重的家具/设备/椅子导致地板的移动和潜在的间隙和屈曲。由于地板单元是浮动的,因此无论如何都不会结合,这导致这些类型的故障。
由于还存在在其结构中也具有空隙的锁定系统,所以可能发生分离、安装期间的损坏或移除单个板的损坏,并且确实导致产品故障。如同所有的锁定系统一样,不能简单地在安装的中间移除地板单元。还必须将地板单元彼此相邻放置,而不允许有所期望的图案。如果期望特定的图案,锁定系统必须由地板技工在现场手动地移除,这大大增加了安装成本,并且由于将一个地板单元保持到另一个地板单元的锁定系统已经被移除,因此将导致故障。
如前所述,由于在锁闭系统本身中也存在空隙空间,这会导致吱吱响和嘈杂的地板(非常不希望一些事情),并会导致缺陷索赔。
CoreTec产品中的挤出的芯通常由粉尘、木屑、塑料、碳酸钙填料、石灰石和各种"其它"粉尘制成,所有这些物质都与增塑剂保持在一起。这种芯非常厚并且昂贵。通常,芯的比重为1.8,这难以使整个地板单元更刚性并且不太容易受到尺寸稳定性问题的影响。
Piet Dossche发明的"芯"的实施方案(根据网站规格表)的厚度为5.0mm,包含石灰石、未用过的PVC、木材和竹屑。尽管尺寸稳定,但市场上大多数LVT/LVP产品的总厚度在2.0mm和5.00mm之间,而WPC发明最小为8.0mm,在一些情况下,是实现尺寸稳定性的目标的原材料的使用的4倍,这大大增加了这种类型的地板单元的整体价格。
需要的是可互换箱系统,以大幅减少原材料、互换性以及传统制造和安装方法的相关问题。现在,利用可互换箱系统的全新地板类别的实施方案首次是可能的。
需要的是不受水分和温度影响的"混合的"地板单元。
利用可互换箱系统,可互换箱系统中的垫层是在基材和地板单元之间的防水膜。垫层防止水分从底层地板渗透。
在图6中所示的实施方案中,对于单元600,聚氨酯涂层或UV层封装(对于水分和UV阳光)第二"木材外表耐磨层" 602 (类似于经设计的硬木的外表)。第三层是PVC 604或未用过的PVC或类似的塑料型化合物,其厚度根据顾客对优秀的(在较厚层的情况下)或更廉价的(较薄层)地板单元的"感觉"的偏好而变化。最终的层将是具有期望的厚度(可以是0.3mm)的"IBS"层606 (可互换箱系统"B"面),以接受IBS垫层"A"面,其为防水水分膜(作为IBS系统中的垫层的第二水分膜已经是防水膜)并且尺寸稳定,同时赋予整个"混合的"地板单元刚性和尺寸稳定性。"B"面接受性层606的比重为约4.8,其是现有技术中WPC芯的"硬度"或比重的两倍以上,并提高了刚性并优于WPC芯。通过使用薄木材"外表"层,并且在该层上用聚氨酯/UV涂层从上方封装该层,整个地板单元将是不漏水的。即使在不太可能的封装失败的情况下,薄的有机木材外表层和IBS系统本身也将确保地板单元将保持在适当位置,因为没有足够的"材料"在尺寸上增长或收缩,并且IBS磁力将比水分的力更强。
该实施方案优于现有技术,因为它解决了木材类型地板单元和能复原的类型地板单元中的尺寸稳定性问题,并且显著减少了原材料。IBS层从0.3mm和更厚开始,获得与现有技术WPC芯的5.0mm厚度相同的期望的益处,显著降低成本和对过量原材料的需求。在该实施方案中,由于IBS系统本身,不需要锁定系统,并且如所教导的系统本身就是结合。这将允许终端用户得到具有"实木"的自然外观和感觉的尺寸稳定的产品,这是高度期望的,不受水分和温度影响,并且将允许在没有费力劳动(这是现有技术锁定系统的缺点的标准)的情况下实现复杂的图案。
在图7中所示的另一实施方案中,单元700包含聚氨酯涂层或UV层702,其封装(对于水分和UV阳光)第二"木材外表耐磨层" 704 (类似于经设计的硬木的外表)。第三层704是PVC或未用过的PVC或类似的塑料型化合物,其厚度根据顾客对优秀的(在较厚层的情况下)或更廉价的(较薄层)地板单元的"感觉"的偏好而变化。第四层或缓冲层708将由任何"所期望的缓冲材料"制成,其将具有声学性质(以有助于声音的吸收)、缓冲性质以满足终端用户的偏好,并且将有助于穿过地板单元透印的底层地板缺陷。该层708也将由不受水分影响的材料制成,例如软木、具有树脂的软木屑和其它基于聚合物/泡沫等的原材料。最终的层710,或在本实施方案中的第五层,将是具有期望的厚度(可以是0.3mm)的"IBS"层(可互换箱系统"B"面),以接受IBS垫层"A"面,其为防水水分膜(作为IBS系统中的垫层的第二水分膜已经是防水膜)并且尺寸稳定,同时赋予整个"混合的"地板单元刚性和尺寸稳定性。由于与上述图6中描述的相同的原因,本实施方案将优于前述现有技术。
在图8中所示的又一个实施方案中,单元800包含聚氨酯涂层或UV层802,其封装(对于水分和UV阳光)第二"木材外表耐磨层" 804 (类似于经设计的硬木的外表)。第三层806是PVC或未用过的PVC或类似的塑料型化合物,其厚度根据顾客对优秀的(在较厚层的情况下)或更廉价的(较薄层)地板单元的"感觉"的偏好而变化。第四层808将是薄的、约0.3mm的氯化聚乙烯(CPE聚合物;接受性材料中的主要聚合物,或任何其它具有防水性质的聚合物),以及比重约4.8的铁化合物薄片将是整个地板层中的中心层。如果需要,该层808 (如果需要)用于增加分散在整个地板单元中的刚度。第五层810将是另一PVC (未用过的或用过的)层,以将CPE铁薄片层夹在中间。在该实施方案中,层3和5将均匀地分散整个地板单元的"塑料组分"。最后,在该实施方案中的第六层812将是具有期望的厚度(可以是0.3mm)的"IBS"层(可互换箱系统"B"面),以接受IBS垫层"A"面,其为防水水分膜(作为IBS系统中的垫层的第二水分膜已经是防水膜)并且尺寸稳定,同时赋予整个"混合的"地板单元刚性和尺寸稳定性。由于与上述图6中描述的相同的原因,本实施方案将优于前述现有技术。
在图9中所示的又一个实施方案中,单元900包含聚氨酯涂层或UV层902,其封装(对于水分和UV阳光)第二"木材外表耐磨层" 904 (类似于经设计的硬木的外表)。第三层906是PVC或未用过的PVC或类似的塑料型化合物,其厚度根据顾客对优秀的(在较厚层的情况下)或更廉价的(较薄层)地板单元的"感觉"的偏好而变化。第四层908将是薄的、约0.3mm的氯化聚乙烯(CPE聚合物;接受性材料中的主要聚合物,或任何其它具有防水性质的聚合物),以及比重约4.8的铁化合物薄片将大约是整个地板层中的中心层。第五层910或缓冲层将由任何"所期望的缓冲材料"制成,其将具有声学性质(以有助于声音的吸收)、缓冲性质以满足终端用户的偏好,并且将有助于穿过地板单元透印的底层地板缺陷。最后,在该实施方案900中的第六层912将是具有期望的厚度(可以是0.3mm)的"IBS"层(可互换箱系统"B"面),以接受IBS垫层"A"面,其为防水水分膜(作为IBS系统中的垫层的第二水分膜已经是防水膜)并且尺寸稳定,同时赋予整个"混合的"地板单元刚性和尺寸稳定性。由于与上述图6中描述的相同的原因,本实施方案将优于前述现有技术。
在图10中所示的又进一步的实施方案中,单元1000包含聚氨酯涂层或UV层1002,其封装(对于水分和UV阳光)第二"木材外表耐磨层" 1004 (类似于经设计的硬木的外表)。第三层1006是PVC或未用过的PVC或类似的塑料型化合物,其厚度根据顾客对优秀的(在较厚层的情况下)或更廉价的(较薄层)地板单元的"感觉"的偏好而变化。第四层1008将是薄的玻璃纤维片层,其将有助于"压所有层"并且将提供吸收热和声音的性质。最后,在该实施方案中的第五层1010将是具有期望的厚度(可以是0.3mm)的"IBS"层(可互换箱系统"B"面),以接受IBS垫层"A"面,其为防水水分膜(作为IBS系统中的垫层的第二水分膜已经是防水膜)并且尺寸稳定,同时赋予整个"混合的"地板单元刚性和尺寸稳定性。由于与上述图6中描述的相同的原因,本实施方案将优于前述现有技术。
在图11中所示的又一个实施方案中,单元1100包含聚氨酯涂层或UV层1102,其封装(对于水分和UV阳光)第二"木材外表耐磨层" 1104 (类似于经设计的硬木的外表)。第三层1106将是薄的、约0.3mm的氯化聚乙烯(CPE聚合物;接受性材料中的主要聚合物,或任何其它具有防水性质的聚合物),以及比重约4.8的铁化合物薄片将大约是整个地板层中的“近中心”层。第四层1108或缓冲层将由任何"所期望的缓冲材料"制成,其将具有声学性质(以有助于声音的吸收)、缓冲性质以满足终端用户的偏好,并且将有助于穿过地板单元透印的底层地板缺陷。最后,在该实施方案中的第五层1110将是具有期望的厚度(可以是0.3mm)的"IBS"层(可互换箱系统"B"面),以接受IBS垫层"A"面,其为防水水分膜(作为IBS系统中的垫层的第二水分膜已经是防水膜)并且尺寸稳定,同时赋予整个"混合的"地板单元刚性和尺寸稳定性。由于与上述图6中描述的相同的原因,本实施方案将优于前述现有技术。
在所有实施方案中,"木材耐磨层"也可以被任何其它"外表类型层"替代,这包含但不限于天然石头、瓷器、传统PVC浮雕层、木材、装饰或其它由不同厚度的其它原材料制成的外表层,并且,包括所述所有发明的这些实施方案可以以任何期望的构造用在IBS系统的任何表面(地板、墙和天花板)上。
系统部件接受性材料或"SCRM"
系统部件接受性材料或"SCRM"是指用于制造磁接受性层产品"MRLP"的材料和/或组合物,并且可包括例如基于粉末的部件或薄片产品,其也可以称为"散装铁材料"。在一个实现中,粉末形式的SCRM可以直接压制或以其它方式应用到接受性层部件以得到MLRP。在可替代的实现中,SCRM可以用于制造中间片状物品,该中间片状物品用于与完成的表面覆盖部件组合以得到MLRP产品,实质上将非磁接受性层产品转化为MLRP。
在实施本发明的方面的一种方式中,模块化表面覆盖单元包含表面覆盖部分,其可以是例如装饰性地板或墙砖、装饰性木板、装饰性乙烯类木板或小方地毯。可以使用其它地板覆盖单元材料的类型、形状和组成。表面覆盖单元可以是地板、墙或天花板覆盖单元,或者也可以是例如除覆盖单元之外的修饰或装饰件。地板或其它覆盖单元可以以这种方式用于"可互换箱系统",其中系统中的所有覆盖单元和装饰元件可以容易地安装、移除、移动或重新布置在设置于支撑表面(即墙、地板、天花板)上的磁性垫层上。每个模块化表面覆盖单元还包含磁接受性层。该磁接受性层可以称为"SCRM"层或"接受性‘B’面层"。可互换箱系统中的SCRM层(接受性"B"面层)根据建筑材料和所述建筑材料的材料组成而采取多种不同的形式和方法。
在可互换箱系统中,覆盖单元(如模块化地板覆盖单元)的SCRM接受性层可粘合到有机化合物材料,如天然木材、天然石头或陶瓷石。SCRM接受性层也可以与合成建筑材料例如豪华乙烯砖"LVT"、豪华乙烯木板"LVP"、类似运动表面和其它类似的表面覆盖物的橡胶化合物产品)一起使用。由于SCRM层与不同的表面覆盖材料组成一起使用,因此它必须包含用于所有应用的某些品质。然而,当SCRM层与具有"类似"性质的表面覆盖材料一起使用时,必须使用不同的材料和方法来制造SCRM层。
可互换箱系统(磁性垫层、磁接受性层和表面覆盖单元(例如模块化地板覆盖单元))包含可用于与现有建筑材料一起工作的独特性质和品质。此外,在系统中期望其它品质与更宽范围的材料相兼容并且在更宽范围的应用下。这些附加的品质包含但不限于抗氧化性,尺寸稳定性(即当暴露于外部/内部要素时,例如温度或湿度的变化,将不增长或收缩),对苛刻的化学品和溶剂(例如清洁产品)、油、热、可燃性、磨损、滚动负载、重负载、振动、步行交通等的抵抗。可互换箱系统的元件还必须能够接受设置在支撑表面上的"A"面磁性垫层,其也必须包含相同或相似的特性。
在大多数SCRM应用中,其中SCRM层连接到天然的、非天然的或合成的建筑材料,SCRM层的生产包含将含铁化合物与期望的聚合物(例如氯化聚乙烯"CPE")共混,以提供具有上述期望的性质的SCRM层。此外,在制造期间使用调节剂(如环氧大豆油"EPO")以获得期望的柔性和粘合性。
铁氧体是由氧化铁(III) (Fe2O3)与一种或多种另外的金属元素(例如氧化铁和碳酸锶不锈铁粉、氧化铁304和其它金属化合物)在化学上组合而构成的一类陶瓷化合物。铁氧体化合物是不导电的而且是亚铁磁性的,这意味着它们可以被磁化或被磁体吸引。铁氧体可以基于其磁性矫顽力和其抗消磁性而被分成两类。硬铁氧体具有高矫顽力并且难以消磁。它们用于制造磁体,例如用于以下装置中,诸如冰箱磁体、扬声器和小型电动机。硬铁氧体可以用于生产"A"面可互换箱系统磁性垫层。然而,在期望其它性质的磁性垫层的一些应用中可以使用其它化合物。软铁氧体具有低矫顽力。
对于"B"面接受性层和"A"面磁性垫层,本发明的可互换箱系统的一个实施方案使用具有1.9-2.3微米大小的六方晶体结构的锶铁氧体化合物。然而,"A"面磁性垫层微米大小可使用增加的单个颗粒表面积来增加潜在的磁化。图12提供了具有SrFe12O19 SrO·6Fe2O3化学结构的示例性锶铁氧体化合物1200。
铁氧体通过加热压入模具中的细粉前体的混合物来生产。在加热过程期间,碳酸盐的煅烧发生在以下化学反应中:
MCO3→MO + CO2
钡和锶的氧化物通常以其碳酸盐BaCO3或SrCO3提供。所得氧化物的混合物经历烧结。烧结是类似于陶瓷制品烧制的高温过程。
然后,将冷却的产物研磨成小于2μm的颗粒,所述颗粒足够小以使每个颗粒由单个磁畴组成。接着,将粉末压制成形,干燥,并再烧结。为了实现颗粒的优选取向(各向异性),可以在外部磁场中进行成形。这可以用于生产各向异性片状物品。
小的和几何上容易的形状可以用干压来生产。然而,在这种方法中,小颗粒可能团聚,并导致与湿压方法相比较差磁学性质。直接煅烧和烧结而不进行再研磨也是可能的,但会导致差的磁学性质。
为了在烧结期间使产品能够在炉中有效堆叠并防止部件粘在一起,可以使用陶瓷粉末分离薄片将产品进行分离。这些薄片可在各种材料中获得,例如氧化铝、氧化锆和氧化镁。它们也可以细、中和粗的颗粒大小获得。通过使材料和颗粒大小与被烧结的产品相匹配,可以减少表面损坏和污染,同时使炉负载最大化。
氯化聚乙烯弹性体("CPE")和树脂具有优异的物理和机械性质,例如耐油、耐温、耐化学品和耐候性。图13中提供了示例性CPE 1300,并且其可以用于向为可互换箱系统而生产的片状物品(例如接受性"B"层或磁性垫层"A"层)提供防水膜或防水特征。CPE也可以表现出优秀的抗压缩变形性、阻燃性、抗拉强度和抗磨损的特征,并且可以为磁性垫层或磁接受性层提供这些特征。
CPE聚合物可包含从刚性热塑性塑料到柔性弹性体的材料,这使得它们高度通用。CPE聚合物用于各种最终使用应用,例如电线和电缆护套、屋顶、汽车和工业软管和管道、模塑和挤出,和作为基础聚合物。在优选的实施方案中,CPE聚合物是本发明的可互换箱系统的磁接受性"B"和磁性垫层底"A"面层中所期望的聚合物。
CPE聚合物与许多类型的塑料(例如聚乙烯、EVA和PVC)很好地共混,许多建筑材料(例如豪华乙烯木板和砖地板产品)由所述塑料组成。这种CPE聚合物和其它塑料的共混物可以形成具有足够尺寸稳定性的最终产品,而不需要硫化。CPE聚合物的优异的添加剂/填料可接受性特征可以在共混物中提供益处,在该共混物中化合物性能和经济性是至关重要的,例如在本发明的可互换箱系统的磁接受性"B"和磁性垫层"A"面层的生产中。
环氧大豆油(ESBO)(其中示例性的ESBO分子1400在图14中提供)是由大豆油环氧化获得的有机化合物的集合。它在聚氯乙烯(PVC)塑料中用作增塑剂和稳定剂。ESBO是淡黄色粘性液体。ESBO是由大豆油通过环氧化方法制备的。多不饱和植物油广泛用作环氧化的油产物的前体,因为它们具有大量可用于环氧化的碳-碳双键。环氧基团比双键更具反应性,并因此提供了能量上更有利的反应位点,并使油成为良好的盐酸清除剂和增塑剂。通常使用过氧化物或过酸加成氧原子并将-C=C-键转化成环氧基团。
储存在玻璃罐中的食品通常用由PVC制成的垫圈密封。ESBO通常是在这类应用中的PVC垫圈中的添加剂中的一种。它用作增塑剂和当PVC热降解时(例如当食品经历灭菌时)释放的盐酸的清除剂。
锶铁氧体、CPE聚合物和ESBO用于制造本发明的可互换箱系统的磁性垫层"A"和磁接受性"B"面层。三种化合物——锶铁氧体、CPE聚合物和ESBO被用于各种配方组成中,并且还提供仅仅建筑材料的粘合的常规方法所不具有的独特性质。这些化合物的使用确保了没有挥发性有机化合物"VOC"进入建筑结构中-传统的粘合系统(例如涂胶应用)的通常的问题。
本发明的可互换箱系统可以使用以下配方之一用于磁性垫层"A"和磁接受性"B"面层的组成。所选择的具体配方取决于支撑表面、表面覆盖单元、环境条件以及终端用户对可互换箱系统的使用情况。
磁性或磁接受性片状物品材料组成配方包含以下:
纯铁粉(Fe)约84%、CPE约15%和大豆油(ESBO)约8%;
铁粉(Fe3O4) 90%、CPE 9%和增塑剂1% (C19H36O3环氧酯);
Mn-Zn (锰/锌)软性铁氧体粉末90%、CPE 9%和增塑剂1%;
CPE 20份、不锈铁粉150份;以及
PVC 30份、DOTP 18份、不锈铁粉200份。(对苯二甲酸二辛酯,通常缩写为DOTP或DEHT,是具有式C6H4 2的有机化合物。它是非邻苯二甲酸酯增塑剂,是对苯二甲酸和支链2-乙基己醇的二酯。这种无色粘性液体用于使PVC塑料软化)。
将这些配方进行混合并形成片状物品,将片状物品"热压"到现有建筑材料(例如由合成材料组成的建筑材料)内或其上。天然材料(例如天然木材或天然石头)被"冷压"成天然材料,以便不损坏该天然材料。上面提供的配方不包含最适合磁化方法的接受性片状物品。上述配方每个均包含折衷,以具有将建筑材料保持在平面(例如支撑表面,如墙或地板)上的固定位置所需的强度,并具有上述所期望的品质。
根据磁接受性"B"层或磁化的垫层"A"层将被布置在其上的现有建筑材料的性质,可以使用不同的组成,并且不必限于以上提供的配方之一。然而,对于大多数建筑材料组成和安装应用,上述配方是优选的配方。此外,根据在其上要应用成品片状物品(例如磁性垫层或磁接受性层)的表面覆盖单元的材料组成,可以改变片状物品的配方。例如,配方可包含混合不同的粉末、增塑剂和其它材料用于磁性垫层或磁接受性层中使用的片状物品的组成。使用不是强接受性的但已经被氧化的化合物(例如氧化亚铁或不锈铁粉)以使片状物品高度防锈。
图15和16提供了用于生产适于磁接受性"B"层或磁性垫层"A"的片状物品的示例性方法。首先参照图15,提供了在大气压下生产片状物品的方法1500。首先,在步骤1502中,根据期望的配方将生产片状物品的组分(例如锶铁氧体、CPE聚合物、ESBO)置于混合器中。然后在步骤1504中,将材料在混合器(例如班伯里(banbury)混合器)中在最高温度为120℃下混合并共混约15分钟。然后在步骤1506中,在约80℃的温度下以约10m/分钟的速率将混合的材料以薄片形式压缩并挤出。在方法1500的所有步骤中,在大气压下,而不是真空或部分真空中,将混合物暴露于空气中。在混合物已以片状物品形式挤出之后,可以进行附加的退火过程1508。CPE聚合物具有比其它可能材料更好的尺寸稳定性的性质,但是可能仍然具有尺寸稳定性问题。对于掺入CPE聚合物的配方,将使用退火步骤1508,但不是在所有片状物品配方中都需要该步骤。
在将片状物品应用到将用作表面覆盖单元的建筑材料之前进行该硫化/退火步骤1508。可以在实验室水平进行片状物品的测试,以确定片状物品的尺寸稳定性。对于将用于固定表面覆盖单元的片状物品,需要期望水平的尺寸稳定性。如果用作磁性垫层"A"层或磁接受性"B"层的片状物品在尺寸上不稳定,则表面覆盖单元可能无法保持如所期望的那样安装,并且系统可能出现故障。例如,在地板材料的情况下,由于扩张和收缩以及建筑材料的"翘曲"而导致或"峰"或"间隙" (这是不希望的并且将导致安装不完善),地板可能具有灾难性故障。
退火是改变材料的物理和(有时)化学性质以增加其延展性并降低其硬度的热处理。在退火中,原子在晶格中迁移,位错的数量减少,导致延展性和硬度的变化。这种方法使其更可行。退火用于使金属更接近其平衡状态。在其受热的柔软状态下,金属的均匀微观结构将允许优异的延展性和可加工性。为了在含铁金属中进行完全退火,必须将材料加热到高于其上临界温度足够长的时间以将微结构完全转变成奥氏体。然后,必须将金属进行缓慢冷却,通常通过允许其在炉中冷却,以便允许最大程度的铁氧体和珠光体相变。
下面提供的表1和表2说明了在71小时退火过程后,片状物品在表1中的长度方向和在表2中的宽度方向上的尺寸变化。
在退火步骤1508之后,或者如果由于用于片状物品的配方组成而不需要退火步骤1508,则在步骤1510中将片状物品热压到合成建筑材料产品上,或者在步骤1520中冷压到天然建筑材料产品内,以形成成品表面覆盖单元。如果片状物品不用在表面覆盖单元上而是用作磁性垫层,则可在片状物品上进行磁化步骤以形成磁性垫层"A"层。
现在参照图16,提供了用于在非大气压下生产片状物品的方法1600。首先,在步骤1602中,根据期望的配方将用于生产片状物品的组分(例如锶铁氧体、CPE聚合物、ESBO)置于混合器中。然后在步骤1604中,在90-115℃的温度和0.4-0.7MPa的压力下,将材料在混合器(例如班伯里混合器)中混合并共混20-30分钟。在步骤1606中,在40-70℃的温度下,并在4.0-10米/分钟的转速下,将片状物品以一定压缩率挤出成片状形式。在步骤1606中,通过将两个辊相互压紧成特定厚度,将混合物压缩成片状物品,对于磁接受性"B"层,该特定厚度通常为0.3mm厚。在混合物已被挤压成片状物品之后,可以进行附加的退火过程1608。对于掺入CPE聚合物的配方,将使用退火步骤1608,但不是在所有片状物品配方中都需要该步骤。在退火步骤1608之后,或者如果由于用于片状物品的配方组成而不需要退火步骤1608,则在步骤1610中将片状物品热压到合成建筑材料产品上,或者在步骤1620中冷压到天然建筑材料产品内,以形成成品表面覆盖单元。如果片状物品不用在表面覆盖单元上而是用作磁性垫层,则可在片状物品上进行磁化步骤以形成磁性垫层"A"层。
对于图15中的方法1500和图16中的方法1600两者,微米大小的锶铁氧体化合物约为38-62微米。在磁性垫层"A"层和磁接受性"B"层的所有配方中,该大小是优选的微米大小。
现在参考图17,提供了用于制造在背衬材料层中使用的磁化材料或磁接受性材料的方法1700。对于一些建筑材料(例如地毯砖),可互换箱系统的磁接受性"B"层不是制成片状物品,而是直接共混到背衬系统中,该背衬系统由使用类似聚合物的建筑材料构成。可以掺入到PVC背衬地毯砖中的一种这样的配方的实例是16.5% PVC、39%碳酸钙、26.5%铁粉(Fe3O4)、16%增塑剂DOP (双2-乙基己基邻苯二甲酸酯)或DINP (邻苯二甲酸二异壬酯)和2%降粘剂与稳定剂。在该方法中,在步骤1702中,将生产用于背衬材料层的磁化材料或磁接受性材料的材料引入到混合器中。然后,以诸如图15中的步骤1504或图16中的步骤1604中所述的方式混合材料。然后在步骤1706中将混合材料共混到表面覆盖单元的背衬中,以生产具有磁化的背衬层或磁接受性背衬层的成品表面覆盖单元。
现在参考图18,提供了具有设置在支撑表面1850上的磁接受性层1820和磁性垫层1830的模块化表面覆盖单元1810的简化透视图1800。模块化表面覆盖单元1810可以是例如地板覆盖单元(诸如LVT、石砖或地毯砖)。对于LVT地板覆盖单元,磁接受性层1820将被热压到LVT上。对于石砖,磁接受性层1820将被冷压到石砖上,因为它是天然材料。对于地毯砖,可以将磁接受性层1820共混到地毯背衬中,如图17中所示的方法1700中所述。磁性垫层1830设置在支撑表面1850上,该支撑表面1850可以是墙、地板、天花板或可移动支撑表面(诸如商业展览展示),但也可以是任何其他合适的支撑表面。表面覆盖单元1810的磁接受性层1820被磁性吸引至磁性垫层1830,并且将表面覆盖单元1810固定至支撑表面1850。
磁性垫板和"可互换箱"表面覆盖系统
在实现本发明的一种方式中,用于在磁化垫层上安装与方向无关的磁化的模块化地板覆盖单元的系统、设备和方法。本发明提供了用于制造磁性地板的系统和方法以及用于安装地板覆盖系统的方法,其解决了现有技术安装方法的缝和安装问题。本发明包含两部件系统,该系统包含磁化的垫层和吸引式地板覆盖单元。本发明还提供了与方向无关的模块化磁性墙壁覆盖系统,其是"完整的建筑系统"。本发明的模块化磁性墙壁覆盖系统可以用于在不需要附加部件或层的情况下完成墙壁。
通常,当将模块化地板覆盖单元安装到底层地板上时,将模块化地板覆盖单元直接应用到底层地板上(底层地板可以是混凝土基材),或者应用到已经应用到底层地板的蒸气屏障垫层上。然后,使用多种方法中的一种将模块化地板覆盖单元粘合到底层地板上。在第一种方法中,将模块化地板覆盖单元完全地向下用胶粘合到底层地板;这是主要的方法。在第二种方法中,使用了可以被称为"浮动地板"的夹子连接器系统。浮动地板系统的实例包括Scott等人和Lautzenhiser等人在上文所描述。在浮动地板安装方法中,地板覆盖单元不是粘合或附接至基材或底层地板,而是使用连接器(例如地毯夹)附接至相邻的地板覆盖单元。本发明使用磁性垫层,该磁性垫层可包含两层或三层垫层,但是也可包含其它层构造。
现在参考图19,提供了具有可互换箱系统1900的房间的透视图。可互换箱系统1900组合了墙壁覆盖系统1960和模块化地板覆盖1910的特征。墙上的磁性垫层1980适于接受墙壁覆盖单元1970、修饰件1990,并且还可适于直接或通过框架或其它支撑结构安装附加固定装置(诸如电视机1992),所述框架或其它支撑结构粘到电视机上并且磁性地固定在垫层1980上。可互换箱系统1900的地板包含垫层1912和一组地板覆盖层1911。实施可互换箱系统1900的房间可以用最小的努力改变和重新装饰地板或墙的任何方面,并且将不需要拆除或扯下现有装饰或固定装置。为了构造具有可互换箱系统1900的房间,支撑层1990将被附接到墙框架。磁性垫层1980可以附接到支撑层,支撑层可以用磁性部件浸渍,磁性垫层1980可以层压到支撑层900的外部,或者支撑层1990可以完全涂覆有磁性吸引性涂层。然后,墙壁覆盖单元1970、修饰件1990和其他固定装置可磁性地、半永久地且可释放地固定至磁性垫层1980。模块化地板覆盖1910的垫层1912可以固定到如上文描述的支撑表面。然后,地板覆盖单元1911可以被放置在垫层1912上。此外,磁性垫层可以以与墙上的垫层1980类似的方式附接到天花板上。天花板的砖可以以与墙壁覆盖单元1970类似的方式固定到天花板垫层上。
磁性垫层1980和垫层1912可以具有以下性质:厚度为0.060英寸(1.52 mm)、肖氏硬度D60、比重为3.5、在158 F加热七天引起的收缩为1.5%、抗拉强度为700 psi (49 Kg/cm^2),并且可以沿着长度以2.0mm的间隔具有平行的极(南北)。地板覆盖单元1911和墙壁覆盖单元600可以分别具有层压到待放置在垫层1912或磁性垫层1980上的表面上的磁各向同性接受性材料,而垫层可以在制造时使用层压到垫层上或掺入垫层中的各向异性地或各向同性地磁化的柔性层。具体地,在美国公开申请US2016/0375673中描述的制造方法可用于制造在系统中使用的磁性垫层。具体地,该方法可以使用脉冲磁化来各向同性地磁化垫层1912或磁性垫层1980。脉冲磁化利用线圈和一组电容器来产生短"脉冲"能量爆发,以缓慢地增加磁场并完全穿透垫层1912或磁性垫层1980。如果是期望的,脉冲磁化还可用于各向异性地磁化垫层1912或磁性垫层1980。
如果磁性吸引性层被掺入到垫层1912或垫层1980中,则将锶铁氧体粉末和橡胶聚合物树脂(例如橡胶、PVC或其他类似材料以制造热塑性粘合剂)的干燥混合物混合、压延和研磨,然后通过一系列辊成形以给予其正确的宽度和厚度。然后仅在一面上磁化该材料。
结合的磁体的磁性能受到所用聚合物的量(通常在20-45体积%之间)的限制,因为这显著地稀释了材料的剩磁。此外,熔纺粉末具有各向同性的微观结构。通过掺入各向异性磁粉克服了稀释效应。通过在磁粉中诱导织构或将其研磨成细小的微米尺度的颗粒大小,并随后在取向场中制备磁体,结合的磁体然后可以在特定方向上具有增强的剩磁。磁性垫层,例如垫层1912或垫层1980,被定向磁化以使其具有更强的剩磁。然而,磁接受性薄片不是磁极取向的,因此不需要在任何一个方向上取向。垫层1912或垫层1980的长期耐久性的最佳温度范围是从95℃到-40℃。
对于挤出的柔性磁体,加热柔性颗粒材料直到其开始熔化,并随后使用螺旋进样在高压下迫使其通过硬化的模具,该模具已经被放电加工机(EDM)线腐蚀以具有成品轮廓的期望形状。柔性磁体可以挤出成可以卷成卷筒的轮廓,并且如图4和5中所示应用或组合。柔性磁体的非磁化面可以与双面胶带层压或与薄的乙烯涂层层压,以便可以应用印刷层。附接的缓冲也可以应用于地板目的。各向异性柔性永磁体的剩余磁通量密度(Br)可以为T(G):0.22至0.23或(2250 - 2350),以及吸力(BHC)为159至174 kA/m或2000至2180 (Oe),而各向同性柔性永磁体的剩余磁通量密度(Br)为0.14至0.15 T或1400至1550 (G),以及吸力(BHC)为100至111 kA/m或1250至1400 (Oe)。各向异性柔性永磁体的剩磁可以比各向同性柔性永磁体强40%。
对于地板覆盖单元1911和墙壁覆盖单元1970,吸引性层或半固体化合物的磁接受性材料可以具有以下性质:厚度为0.025英寸(0.64mm)、肖氏硬度为D60、比重为3.5、在158F加热七天引起的收缩为1.5%、抗拉强度为700 psi (49 Kg/cm^2)以及保持强度为140g/cm^2。
在可互换箱系统1900中,所有部件都"准"永久地固定到垫层。由于垫层1912或垫层1980与地板覆盖单元1911或墙壁覆盖单元1970之间的磁共振的巨大表面积,材料具有极强的结合,使得安装是"准"永久。然而,该结合可以通过"抓住"角落并向上撬开以破坏该结合而被破坏,从而允许地板覆盖单元1911或墙壁覆盖单元1970根据需要被改变,这是目前用任何现有技术都不可获得的。在可互换箱系统1900中,具有平坦背衬(为了最佳剩磁)的任何建筑材料都可用于该系统中。例如,由木材制成的地板覆盖单元1911也可以用作墙壁覆盖单元1970,反之亦然。
在建造过程期间在任何给定时间移除任意件的能力是高度期望的。如果可互换箱系统1970中的墙面板1970没有正确匹配或需要被修饰,如可能在许多安装中的情况,可以简单地移除墙壁件1970,并且根据需要重新附接,而没有进行废除。
在地板工业中,接合卷起的地毯的主要方法需要将粘接条粘在房间的周边,热熔封缝,并且拉伸或"拉紧"卷起的地板覆盖物以将产品保持在适当位置。这使得产品由于实际的地毯脱层而产生故障,所述地毯脱层是由于张力(地板的第一背衬从第二背衬上拉开)、成品的热变形、缝的凸起等。存在许多传统方法可能产生故障的方式。系统1900消除了这些故障,并且消除了对粘接条的需要,因为地板覆盖单元1911不再必须被拉紧。由于巨大的表面积而产生的剩磁防止地板覆盖单元1911在应力下"凸起"或移动。
在现有墙壁或新的建筑墙壁具有缺陷的情况下;例如弯曲或凹面限制剩磁,可以简单地使用双面磁接受性和磁性背垫片来缓解作为可互换箱系统的配件的问题。地板覆盖单元1911和墙壁覆盖单元1970可以在房间中提供不同的设计、标志、纹理、颜色、声学特性、反射特性或设计要素。地板覆盖单元110和墙壁覆盖单元1970还可并入公司或其它品牌或赞助信息,并可用于广告或作为标牌。房主、企业主或设计者可以在任何时间根据需要使用可互换箱系统1900改变任何房间的任何方面。
可互换箱系统1300的柔性性质也将在电影、电视和剧院行业中提供益处。在这些行业中,电视布景、电影布景等以模块化方式构建,并且通常以更成本有效的方式来模拟真实地点。不幸的是,这些布景是针对它们在框架上的特定用途而构建的,并且然后必须存储该框架以供同一布景的另一"类似的"用途,或者必须每次都构建新的布景以适应场景。利用可互换箱系统1300,根据需要利用相同的框架来改变房间的场景将是高度成本有效的并且是非常有益的。在第一场景必须为西部城镇布景,以及然后另一场景为纽约城布景的大型演播室中,这也是成本有效的。使用相同框架但改变墙壁覆盖物700和地板覆盖单元110以模拟所需的情况的能力将是所期望的且成本有效的。
虽然已经参照某些优选的实施方案描述了本发明,但是应当理解,在所描述的发明构思的精神和范围内可以进行多种改变。而且,本发明的范围不受本文所述的具体实施方案的限制。完全可以预期,除了本文描述的那些之外,根据前面的描述和附图,本发明的其它各种实施方案和对本发明的修改对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。因此,这些其它实施方案和修改旨在落入所附权利要求的范围内。此外,尽管本文已经在特定实施方案和实施以及应用的上下文中并且在特定环境中描述了本发明,但是本领域普通技术人员将理解,其有用性不限于此,并且本发明可以为了许多目的而以许多方式以及在多种环境下有益地应用。因此,所附阐述的权利要求应当根据本文所公开的本发明的全部范围和精神来解释。

Claims (19)

1. 一种可移除的半永久磁性表面覆盖系统,所述系统包含:
磁性垫层;以及
表面覆盖单元,其包含:
外表面保护剂层;
适于为所述表面覆盖单元提供结构和支撑的主层;以及
防锈且尺寸稳定的磁接受性层,其适于将所述表面覆盖单元磁性固定至所述磁性垫层,所述磁接受性层包含:
铁氧体化合物;
增塑剂;以及
聚合物。
2.权利要求1所述的系统,其进一步包含其中所述铁氧体化合物是锶铁氧体,所述聚合物是氯化聚乙烯弹性体聚合物(CPE),并且所述增塑剂是环氧大豆油(ESBO)。
3.权利要求2所述的系统,其中所述锶铁氧体包含38-62微米的颗粒大小。
4.权利要求1所述的系统,其中所述外表面保护剂层为UV保护剂层或聚氨酯涂层中的一种。
5.权利要求1所述的系统,其中所述主层包含硬木层。
6.权利要求1所述的系统,其中所述主层包含硬木耐磨层和板层。
7.权利要求1所述的系统,其中所述表面覆盖单元进一步包含缓冲层。
8.权利要求1所述的系统,其中所述主层包含耐磨层和聚合物层。
9.权利要求1所述的系统,其中所述表面覆盖单元进一步包含柔性氯化聚乙烯和铁铁氧体片层。
10.权利要求1所述的系统,其中所述表面覆盖单元进一步包含玻璃纤维层。
11. 权利要求1所述的系统,其中所述磁接受性层的组成选自:纯铁粉(Fe)约84%、氯化聚乙烯弹性体聚合物(CPE)约15%和环氧大豆油(ESBO)约8%;铁粉(Fe3O4) 90%、CPE 9%和增塑剂1%;Mn-Zn(锰/锌)软性铁氧体粉末90%、CPE 9%和增塑剂1%;CPE 20份、不锈铁粉150份;聚氯乙烯30份、对苯二甲酸二辛酯18份、不锈铁粉200份;或PVC 16.5%、碳酸钙39%、铁粉26.5%、增塑剂16%和降粘剂与稳定剂2%。
12.一种用于磁性可互换的表面覆盖系统的磁接受性表面覆盖单元,所述表面覆盖单元包含:
外表面保护剂层;
适于为所述表面覆盖单元提供结构和支撑的主层;以及
防锈且尺寸稳定的磁接受性层,其适于将所述表面覆盖单元磁性固定至磁性垫层,所述磁接受性层包含:
铁氧体化合物;
增塑剂;以及
聚合物。
13.权利要求12所述的磁接受性表面覆盖单元,其中所述外表面保护剂层是UV保护剂层或聚氨酯涂层中的一种。
14.权利要求12所述的磁接受性表面覆盖单元,其中所述主层包含硬木层。
15.权利要求12所述的磁接受性表面覆盖单元,其中所述主层包含硬木耐磨层和板层。
16.权利要求12所述的磁接受性表面覆盖单元,其中所述表面覆盖单元进一步包含缓冲层。
17.权利要求12所述的磁接受性表面覆盖单元,其中所述主层包含耐磨层和聚合物层。
18.权利要求12所述的磁接受性表面覆盖单元,其中所述表面覆盖单元进一步包含柔性氯化聚乙烯和铁铁氧体片层。
19.权利要求12所述的磁接受性表面覆盖单元,其中所述表面覆盖单元进一步包含玻璃纤维层。
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