專利名稱：改善層壓板的抗水性的結(jié)構(gòu)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及用于例如裝飾鋪面、柜臺和桌面、壁板等的層壓制件的連接，更具體地說，涉及可形成具有所需結(jié)構(gòu)性能同時還具有良好抗水性的接縫的上述層壓制件的連接。
在過去的層壓制件中，例如裝飾性的和/或保護性的柜臺和桌面、鋪面和壁板，包括前面層的粘結(jié)的層壓板使基材或者說芯料例如顆粒壓制板、粗紙板、或纖維板即中密度纖維板(MDF)具有裝飾或保護性能。上述的前面層通常是一層或幾層本身用各類樹脂(例如蜜胺甲醛樹脂和酚醛樹脂)層壓在一起的牛皮紙層。同樣地，后面料或者說襯層板也是幾層用樹脂(如酚醛樹脂)層壓在一起的牛皮紙層。例如，高壓裝飾層板可含有一層浸漬過蜜胺樹脂并含有提供耐磨性的氧化鋁粉的十分薄的覆蓋層，一層位于上述覆蓋層下面的裝飾板和幾層位于該裝飾板下面的浸漬過酚醛樹脂的牛皮紙板。在大約1000磅/英寸2的壓力下和大約300°F的溫度綜合作用下，蜜胺樹脂與酚醛樹脂交聯(lián)而使上述各層板之間形成機械連接。
將上述材料組合在一起形成上述的層壓制品例如上述的層壓鋪面的典型制造工藝包括用粘結(jié)劑將裝飾性的層壓面料與具有與高效制造工藝相適應(yīng)的特定尺寸(例如在美國該尺寸通常為4英尺×8英尺)的基材的前表面粘在一起。用同樣的方法將層壓襯板的前表面與基材的后表面粘在一起。經(jīng)過足夠的時間使層壓粘結(jié)劑固化后，層壓板便被制成所需尺寸、形狀和/或外形的層壓制品。
例如，將上述的包含裝飾前面料、MDF芯料和襯板后面料的層壓鋪面件(一種4英尺×8英尺的層壓板)切成尺寸與建筑材料一致的板件或瓷磚，其裝飾表面是仿真的，上述的板件或瓷磚適合于所需的安裝類型，并且更方便于包裝和運輸，或滿足類似的需求。對于裝飾鋪面制件來說，通常要對每個板件或瓷磚的四個側(cè)面中的兩個側(cè)面進行銑切，以形成沿板件或瓷磚側(cè)面長度的凹槽，而在其余的兩個側(cè)面上則加工成與另兩個側(cè)面的凹槽相對應(yīng)的榫舌，層壓制件的這種榫舌和凹槽的形式可使單個制件即上述的板件或瓷磚互相連接以提高結(jié)構(gòu)完整性，并在連接時有助于形成平整的組合面。
在安裝層壓制件例如上述的鋪面件或瓷磚時通常是在一塊層壓制件的凹槽中涂上一種水基的聚乙烯乙酸酯(PVA)接縫粘結(jié)劑，然后將相應(yīng)的一塊層壓制件的榫舌插入上述凹槽內(nèi)使兩者相接合而形成一個組合表面。通常一直使用水基粘結(jié)劑例如上面提到的PVA以及乙烯基-醋酸乙烯酯(VAE)和聚乙烯醇(PVOH)是因為一般認為水基粘結(jié)劑不污染環(huán)境，并且民眾使用安全。而且，水基粘結(jié)劑可提供足夠的機械強度將兩塊層壓制件粘結(jié)在一起，更有意義的是，在這些接縫粘結(jié)劑中的水會使榫舌和凹槽的基材稍微膨脹而形成一種配合良好而又很密封的接縫，例如，在美國專利No.5618602所述的榫舌和凹槽結(jié)構(gòu)中，水基粘結(jié)劑使榫舌膨脹有助于準確對準裝飾面。
但是，采用上述的水基粘結(jié)劑存在與使用有關(guān)的缺點，包括沿露出MDF或者說芯料的被安裝制件的側(cè)面的抗水性不足，這對于木質(zhì)制件通常是共同性的問題。芯料例如纖維板、粗紙板或顆粒壓制板暴露在濕氣中(例如臨時鋪地板、用大量的水反復清洗，或通過水泥底層滲水或者說分泌水或其他苛刻的環(huán)境條件)可使多塊層壓制件之間的接縫隆起和/或使多塊層壓制件本身凹陷。這種隆起和凹陷是由于水分使木質(zhì)基材膨脹，而且也可能是由于與基材的天然水分含量相關(guān)的水分從基材中逸出所致。
現(xiàn)有技術(shù)的層壓制件接縫抗水性不足的缺點在這類層壓制件的應(yīng)用中常常是十分嚴重的。例如，上述的層壓鋪面制件常常被裝飾為類似于木鋪面，以便在不適宜鋪木質(zhì)鋪面的地方即潮濕環(huán)境例如廚房或浴室中提供木鋪面的外觀。但是，在想要更換的鋪面材料存在類似于上述層壓制件接縫的缺點的情況下，就不能依靠上述層壓制件來完全滿足在苛刻環(huán)境中的使用需要。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種連接兩塊層壓制件的例如抗水分的滲透而且基本上是密封又具有所需機械連接強度的接縫的技術(shù)，也就是提供一種抗水性好的層壓板的結(jié)構(gòu)和形成不滲水的接縫的方法。
通過一種在兩件對應(yīng)的層壓制件之間的接縫中應(yīng)用一種非水基結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑(如脲烷粘結(jié)劑、環(huán)氧樹脂、聚酰胺粘結(jié)劑、聚酰亞胺粘結(jié)劑等)以便形成例如抗水滲透和/或抗水分解的機械連接的結(jié)構(gòu)和方法可達到上述的和其他的目的、特征和技術(shù)優(yōu)點。所用的非水基粘結(jié)劑最好是不僅本身具有抗水性，而且它可以膨脹或以其他方法充滿被連接的兩件對應(yīng)的材料之間的任何自由空間。在一種界面(例如榫舌和凹槽結(jié)構(gòu)的界面)的范圍內(nèi)粘結(jié)材料的膨脹可以利用來限定一種表面例如上述的由現(xiàn)有技術(shù)的水基粘結(jié)劑產(chǎn)生的表面膨脹而形成的榫舌表面的位置。因此，采用上述的非水基粘結(jié)劑形成的接縫，由于每件被連接的材料側(cè)面的全部表面積都參與接合并形成了對于滲透例如上述水的滲透的完全密封而形成一種具有合適機械連接力的平整表面。而且由于不依靠基材的膨脹來獲得所需的層壓制件間的配合，故可以采用其他的基材例如塑料，包括上面提到的作為參考文件的發(fā)明名稱為“與裝飾表面相結(jié)合的聚合物泡沫基材及其應(yīng)用”上述專利申請中已示出和說明過的混合的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物塑料。
在含有前面料和后面料的層壓制件本身具有抗水和抗其他物質(zhì)滲透的能力的情況下，應(yīng)用本發(fā)明的非水基粘結(jié)劑的安裝表面提供了一種可基本上完全防止水分滲入芯料(如層壓鋪面制件中通用的MDF)的解決辦法，因為其前面料、后面料和側(cè)面都被抗水性物質(zhì)所覆蓋。然而，雖然按照本發(fā)明采用的最佳非水基粘結(jié)劑可形成一種十分好的抗水接縫，但是在層壓制件被安裝在極端潮濕的環(huán)境的情況下，通常還可采用例如上面提到的襯層板來獲得更好的耐水性能。因此，為了獲得抗水滲透的表面，按照本發(fā)明的層壓制件之間的接縫的密封還可通過采用耐水的層壓表面例如作為參考文件的上述的發(fā)明名稱為“層壓板”的專利申請中所述的耐水襯板來補充。
上面已經(jīng)相當廣泛地概括了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點，以便可以更好地理解下面對本發(fā)明的詳細說明。下面將說明組成本發(fā)明權(quán)利要求的內(nèi)容的另外的特征和優(yōu)點。熟悉本技術(shù)的人們應(yīng)當明白，可以很容易應(yīng)用所公開的概念和具體實施例作為改進或設(shè)計實現(xiàn)本發(fā)明同樣目的的其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本專業(yè)技術(shù)人員還應(yīng)明白，上述的改進或設(shè)計的結(jié)構(gòu)并不違背所附權(quán)利要求書中所規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍。
為了更完全地了解本發(fā)明及其優(yōu)點，下面結(jié)合附圖進行說明，附圖中

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的層壓制件的剖視圖；圖2A～2B示出現(xiàn)有技術(shù)的互相連接的兩個榫舌和凹槽的剖視圖；圖3A～3F示出按照本發(fā)明連接的兩個層壓制件的剖視圖；和圖4A～4B示出用于測量鋪面浸在水中后的橫向凹陷量的方法。
參看圖1，圖中示出一種例如可用于鋪地板、柜臺和桌面、壁板等的典型的層壓制品，總的稱為層壓制件100的剖視圖。該層壓制件100可以從較大的層壓制板切出，使其尺寸與層壓制件的具體用途相吻合，并且(或者)更好地模仿具體類型的建筑材料如木板、水磨石瓷磚、砌磚等。而且，正如下面要更詳細說明的那樣，層壓制件100可用于例如通過采用榫舌和槽邊與其他的層壓制件更牢固地連接而形成一種復合的表面。發(fā)明名稱為“具有榫舌和凹槽接頭的制件及形成這種接頭的方法”的美國專利No.5618602示出并說明了上述的榫舌和槽邊的最佳實施例，這種結(jié)構(gòu)用于本發(fā)明將獲得良好效果，該文件結(jié)合作為本發(fā)明的參考文件。這種特殊的榫舌和凹槽結(jié)構(gòu)特別適用于依靠榫舌和凹槽吸收粘結(jié)劑中的水分而膨脹并強制榫舌進入槽底從而在兩個層壓制件的裝飾面之間形成平滑而均勻的連接來消除榫舌和凹槽例如由于其生產(chǎn)設(shè)備的偏移或磨損而使其方位和/或尺寸變化的影響。然而，正如通過下面討論將會明白的那樣，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，按照本發(fā)明施加在接縫上的粘結(jié)劑的膨脹可以使榫舌與凹槽良好接合而形成平整而均勻的接頭，而且這種接縫是填滿的，因此基本上不會被例如水分所滲透。
層壓制件100包含第一結(jié)構(gòu)面料或者說前結(jié)構(gòu)面料101、基材或者說芯料102和第二結(jié)構(gòu)面料或者說后結(jié)構(gòu)面料103。雖然本發(fā)明在此僅結(jié)合圖1所示的具有夾在前面料與后面料之間的芯料的層壓制品加以說明，但是，應(yīng)當明白，本發(fā)明并不僅限于用在圖1所示的層壓制品。例如，如果需要的話，本發(fā)明可用于連接僅包含一個前面料或者一個后面料的層壓制件，然而，本發(fā)明的一個最佳實施例包括采用既有前面料又有后面料的層壓制件，并與本發(fā)明的密封接縫相結(jié)合，以防止水分滲入芯料和/或從芯料逸出。
而且，還應(yīng)明白，雖然本說明書中提到前面料和后面料，但是本發(fā)明并不僅限于用在哪一種具體取向或結(jié)構(gòu)的層壓制件，例如，層壓材料的取向可以設(shè)置成使其前面料和后面料都完全露出或部分地露出，例如室內(nèi)隔板，這樣，哪一個面都不專門認定為前面料或者后面料。
前面料101最好形成一個具有所需層壓制件性能的裝飾層和/或保護層。例如，前面料101一旦與具有適用于壁板、沐浴罩或防雨罩、廚房柜臺面板、或鋪面的裝飾圖案的基材102相接合便形成一個外露表面，另外，或者說也可以使前面料101的外露面做成一種適用于潮濕環(huán)境的也就是防水的或者說耐水的保護面，或者，使這個表面具有耐熱和/或耐磨的特性。
雖然在圖1未示出，但是前面料101本身就可以是一種層壓制品。例如，前面料101可用一種具有印刷在它上面的所需圖案的裝飾紙層制成，所述的紙層浸漬了密胺-甲醛樹脂并由一層或幾層浸漬過酚醛樹脂的牛皮紙板層壓而成。在最終制品中露出的裝飾層的表面可以是粘上的一個覆蓋層例如浸漬過同類蜜胺甲醛樹脂的薄紙板。在層壓制件100用于極受磨損的環(huán)境中的情況下(例如用于鋪面)，覆蓋層中可加入一種填料，使之具有耐磨性能和/或形成一個防滑表面。上述的填料可以是氧化鋁、碳酸鈣、磨碎的玻璃纖維、磨成粉的玻璃纖維等。
后面料103可用于形成較適合于與由層壓制件覆蓋的表面相連接的層壓制件、或者具有較符合于工具、粘結(jié)劑和層壓制件安裝者的基本技術(shù)的表面的層壓制件的安裝面。與前面料101一樣，后面料103也可以是一種層壓制品。例如，后面料103可以用彼此層壓的浸漬過蜜胺樹脂的印刷紙、輪廓紙(overlay paper)和牛皮紙的層板和浸漬過酚醛樹脂的牛皮紙的層板制成。另外，或者說后面料103可帶有具有所需層壓制件性能如防水或者說耐水性能的保護層，正如已納入本文作為參考的發(fā)明名稱為“層壓制品”的上述參考專利所述的那樣。因此，后面料103可用作一種在現(xiàn)有技術(shù)中公知的高壓裝飾層板(HPDL)的襯板，用于形成一種適合于安裝在結(jié)構(gòu)，例如底層鋪面(包括易滲水的水泥底層鋪面)、柜臺面或箱子的未處理過的木制件等上的外露表面。
顯然，上述的前面料和/或后面料除了采用上述的層壓復合材料(例如高壓裝飾層板、低壓裝飾層板和高壓襯板)以外，按照本發(fā)明的前面料和/或后面料還可以不用層壓復合材料，如實心的面料，也就是實心柜臺面料和金屬，甚至可以是天然面料例如大理石、花崗石、石板、皂石等。因此，雖然本文談及層壓的面料，但并非將這種面料僅限于其本身是層壓的面料，而且還涉及到在基材上層壓的面料和/或本身雖然不是層壓的但可形成一種層壓的面料如地板覆面或柜臺面層板。
基材102可以采用任一種可使層壓制件100具有完整結(jié)構(gòu)和機械強度的基體材料。在現(xiàn)有技術(shù)中人們熟知的基材有中密度纖維板、粗紙板和顆粒壓制板。但是，凡能提供符合層壓制件用途的結(jié)構(gòu)和機械強度的其他材料(例如絞合板(strand board)、干膠片板(waferboard)、膠合板等)都可用作本發(fā)明的基材102。此外，當依靠本發(fā)明的粘結(jié)劑的膨脹來形成接合面之間的良好連接從而使裝飾面或其他的外表面對準時，可采用本身是不滲水的基材例如在發(fā)明名稱為“將層壓板粘結(jié)到另一種基材上的裝置和方法”的上述參考專利申請中示出并說明過的塑料來提供類似于纖維素基材的性能，所述的纖維素基材在涂上水基粘結(jié)劑時會發(fā)生膨脹或者說腫脹而形成良好的接合。
雖然圖1未明顯示出，但前面料101與基材102間的界面上最好具有一層粘結(jié)材料層(未示出)，以便使制成的層壓制件中的前面料與基材間具有機械完整性，而前面料101的相對側(cè)面則形成一個可印有裝飾圖案例如木紋理的面110，該面110在安裝層壓制件100時通常外露在環(huán)境中。后面料103與基材102間的界面上最好也具有一層粘結(jié)材料層(未示出)，以便使制得的層壓制件中的后面料與基材間具有機械完整性，而后面料103的相對側(cè)面則形成本身通常與一種結(jié)構(gòu)面(例如底層鋪面)相連接的面130。上述的一個連接面或兩個連接面上所用的粘結(jié)材料常常是脲甲醛粘結(jié)劑，但也可用水基粘結(jié)劑例如PVA。
在圖1所示的層壓制件100中，除了連接面110和130外，還包括側(cè)面120和121，在這兩個側(cè)面上可看到前面料101、基材102和后面料103的一部分以及用于連接上述各種材料的粘結(jié)材料層的一部分。在使用中，側(cè)面120和121一般與另一個層壓制件相連接，以便由各層壓制件的表面形成擴大的組合表面。例如，參看圖2A，圖中示出層壓制件100與層壓制件200之間的相互干連接，也就是不具有使用粘結(jié)材料的好處。在圖2A所示實施例中，層壓制件100的相對側(cè)面120和121分別帶有榫舌224和凹槽223，同樣，層壓制件200的相對側(cè)面220和221也分別帶有榫舌224和凹槽223。
如圖2A所示，層壓制件100的榫舌220與層壓制件200的凹槽223相接合而形成一個由層壓制件100的前面料110與層壓制件200的前面料210組成的大致平滑的組合前平面和一個由層壓制件100的后面料130與層壓制件200的后面料230組成的大致平滑的組合后表面。如現(xiàn)有技術(shù)中通常的情況一樣，層壓制件100的相對側(cè)面120和121以及層壓制件200的相對側(cè)面220和221的上部和下部帶有錐度(也就是說，在榫舌或凹槽之上和在榫舌或凹槽之下帶有錐度)，以便使兩個層壓制件充分連接以形成一個由前面料110和210組成的較為連續(xù)的組合面。由于后面料130和230通常不作為外露表面，故相對側(cè)面120、121、220和221下部的錐度所形成的末端通常比構(gòu)成兩個層壓制件的外露表面的上末端更為分離開。
因此，很容易理解，即使前面料101和201以及后面料103和203做成防水表面，兩塊層壓制件的接頭仍可形成可供水分或其他物質(zhì)滲過基材102的接縫250，因此，各種材料之間和/或前面料和后面料之間的界面上要涂上粘結(jié)劑。雖然圖中示出接縫250的下部有明顯的間隙，但是，無論在接縫250的上部(前面料110與210之間)，還是接縫250的下部(后面料130與230之間)都有間隙。因此，基材102和/或202可能充分地暴露在濕氣中而使層壓制件聳起、凹下，或者，在極端情況下，整個地或部分地分層。而且，如果接縫250沒有良好地密封，就可能使基材102和/或基材202的水分逸出以致足以產(chǎn)生如上所述的變形(聳起、凹下)和/或分層。另外，如果在接縫250中也含有用來將前面料和后面料粘到基材上的粘結(jié)材料部分(如圖2B所示粘結(jié)材料251)，那么，上述的滲透也可產(chǎn)生不利影響，例如，當所用的粘結(jié)劑在固化后可溶解于水時，便可能使層壓制件全部地或部分地分層。
另外，從圖2A還可看出，現(xiàn)有技術(shù)的用來連接層壓制件100和層壓制件200的榫舌和凹槽基本上是對稱的，而且很可能含有界面間隙(例如界面間隙261和262)，以保證在榫舌與凹槽連接時榫舌容易裝入凹槽內(nèi)，并允許榫舌與凹槽之間存有粘結(jié)材料和/或制造榫舌和凹槽時存在機械偏差。因此，在層壓件100與200相連接時，由于榫舌224在安裝時自由地通過間隙區(qū)261和262而進入一定距離，所以不用任何內(nèi)部機構(gòu)來使前面料110與210正確地對準。
過去，在安裝層壓制件時，例如通過在將榫舌224插入凹槽223之前在凹槽223內(nèi)涂上粘結(jié)劑的方法使一種水基型粘結(jié)劑(例如上述的PVA)進入接縫250中。由于水基粘結(jié)劑一般能產(chǎn)生足夠的機械強度將兩個層壓制件連接在一起，并且通常認為對環(huán)境不污染，而且普通民眾使用安全，故能滿意地用于許多用途，因此一直使用水基粘結(jié)劑PVA以及乙烯基-醋酸乙烯酯(VAE)和聚乙烯醇(PVOH)。另外，由于上述水基接縫粘結(jié)劑中的水會使榫舌和凹槽稍稍膨脹，因此可使榫舌和凹槽緊密配合，并使連接件之間形成極為密封的接縫。然而，由于榫舌224的對稱性，故基本上無法控制涂在凹槽223內(nèi)的粘結(jié)劑的移動，因此，在某種情況下粘結(jié)劑可能大部分移動到接縫250的上部，而在另一些情況下則主要移動到接縫250的下部，或者在又一種情況下則大致均勻地移動到接縫250的上部和下部。因此，在現(xiàn)有技術(shù)的實踐中通常是保守地涂敷粘結(jié)劑251，以避免在粘結(jié)材料主要移動至接縫250上部或下部的情況下大量地流出接縫250之外而附在外表面上，并因此而溢出接縫區(qū)。這種保守地涂敷粘結(jié)劑的辦法雖然可避免粘結(jié)劑明顯地外移，但常常會出現(xiàn)圖2B所示的接縫250未完全充滿、從而造成界面密封不完全的情況。
另外還發(fā)現(xiàn)，當在濕度較高的環(huán)境(例如經(jīng)受反復濕擦的環(huán)境或者長期處于高相對濕度的環(huán)境)下使用時，由上述水基粘結(jié)劑形成的接頭不足于防止水分滲過接縫而滲入基材和/或前面料和后面料與基材間的界面處所用的粘結(jié)劑。因此，在這類環(huán)境中，上述的連接層壓制件的光滑組合面常常因基材膨脹造成層壓制件聳起的凹陷而明顯不平。另外，在上述的水分滲透很嚴重的場合下，可能由于基材過分膨脹和破損而發(fā)生分層，和/或在前面料/后面料與基材的界面上出現(xiàn)粘結(jié)劑失靈。
為了糾正上述的由于濕氣和其他物質(zhì)滲入兩個層壓制件間的接縫所造成的問題，本發(fā)明在接縫250處使用一種非水基粘結(jié)劑而構(gòu)成一個良好的接頭。于是在多個層壓制件間的接縫中采用了包括單組分和雙組分的尿烷粘結(jié)劑或其他結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑例如環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺，或聚酰胺等粘結(jié)劑。
本發(fā)明所用的非水基粘結(jié)劑最好是不僅它本身耐水而且又能適當膨脹或者說能充滿被連接的兩個相應(yīng)的料件之間的任何自由空間。因此，采用這種粘結(jié)劑在每個連接的料件的側(cè)面的全部表面積互相接合時能形成一種適當?shù)臋C械連接，并形成一種完全的密封使例如上述的水不可滲透。
本發(fā)明的最佳實施例采用一種以亞甲基二異氰酸酯預聚物為基的單組分脲烷粘結(jié)劑，例如4，4-和2，4-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)與另一種改型的MDI預聚物的混合物。最好在最初的交聯(lián)中添加一種叔胺。在最佳實施例中，在這種粘結(jié)劑混合物中添加一種低沸點溶劑還原至可用粘度(約6000～8000cps)而形成含有約95～98％固體的最終產(chǎn)物。一種與上述說明相符的最佳實施例粘結(jié)劑在此稱之為BR1-32。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，BR1-32像本發(fā)明所用的粘結(jié)劑那樣基本上是不污染環(huán)境的，其揮發(fā)性有機物含量(VOC)＜0.4g/L。而且，空氣監(jiān)測表明，按照本發(fā)明使用這種粘結(jié)劑時未測到自由的異氰酸酯。
BR1-32是一種單組分的濕氣固化脲烷。在現(xiàn)有技術(shù)中已熟知的反應(yīng)機制需要一種異氰酸酯端基與水相互反應(yīng)(例如按照本發(fā)明，上述的水可由大氣中的濕氣供給之)，以產(chǎn)生一種胺和二氧化碳氣體。上述胺與產(chǎn)生尿素交聯(lián)的第二異氰酸酯基團相反應(yīng)。這樣，主要聚合物鏈的分子量連續(xù)地增加，最終形成一種具有所需機械完整性的固化粘結(jié)劑。制造BR1-32和其他粘結(jié)劑(具體說是本發(fā)明所用粘結(jié)劑)的物質(zhì)在固化機制過程中排出二氧化碳氣體使粘結(jié)劑變成泡沫，這種發(fā)泡作用不僅可使粘結(jié)劑充滿連接制件間的所有自由空間而且還可使粘結(jié)劑擠出接縫而蓋住前面料和后面料而完全密封住最初的任何間隙。由于脲烷粘結(jié)劑本身具有抗水性，故可完全密封按照本發(fā)明連接的層壓制件的基材。更有意思的是BR1-32粘結(jié)劑不會粘附在普通臺面、裝飾面的外密胺層上，故可使這些表面在粘結(jié)劑固化后完全清潔而呈現(xiàn)出無瑕疵的外貌。
圖3A～3F示出一種粘結(jié)劑例如BR1-32的應(yīng)用情況，圖中示出的層壓制件100與層壓制件200之間的接縫250是明顯夸大的。參看圖3A，圖中示出層壓制件100與200是干法連接的，也就是說在接縫250的內(nèi)表面上不涂敷粘結(jié)劑。應(yīng)當明白，圖3A～3F中示出的榫舌320和凹槽323是上面提到的美國專利No.5618602的最佳實施例的榫舌和凹槽系統(tǒng)，但是本發(fā)明還可以使用其他的機械連接包括上述現(xiàn)有技術(shù)的榫舌和凹槽。這種最佳榫舌和凹槽系統(tǒng)在層壓制件的側(cè)面做出錐度，以便在連接時有助于形成一種基本連續(xù)的前表面。但是應(yīng)當明白，這種改進的榫舌和凹槽系統(tǒng)適合于層壓制件僅一個側(cè)面帶有錐度的情況，而且，正如從下面的討論中可更好理解的那樣，榫舌320含有一個斜前面360，因此成為一種不對稱的榫舌。
當不用水基粘結(jié)劑來使基材膨脹而進行連接時，接縫250中存在多個間隙例如榫舌320的末端的間隙301和302以及接縫250的上部和下部處兩種基材部分之間的間隙303和304(上述間隙為明顯起見都有所夸大)。而且可分別看到后面料之間的間隙306和前面料之間的小間隙(未示出)。
應(yīng)當明白，由于層壓制件保持基本上不受涂敷上述粘結(jié)劑的影響，所以在基本上抗水的或者說耐水的前面料和/或后面料之間存在的間隙就不會有涂敷水基粘結(jié)劑和基材膨脹帶來的明顯好處(也就是使間隙減小或閉合)。因此，使用水基粘結(jié)劑雖然可以使層壓制件間具有合格的機械連接，從而使它們之間形成良好的密封，但是常常會在接縫上留下間隙而產(chǎn)生滲透，濕氣通過上述間隙的滲透可能導致接縫粘結(jié)劑本身的離解，而前面料和后面料與基材的界面上出現(xiàn)粘結(jié)劑離解以及濕氣滲入基材料和/或前面料和后面料本體內(nèi)會造成上面所述的不希望的結(jié)果。
但是，請看圖3B，圖中示出涂敷并充滿接縫250的所有間隙的可膨脹的非水基粘結(jié)劑350例如上述的單組分脲烷粘結(jié)劑BR1-32，這種粘結(jié)劑350在層壓制件100與200完全接合并且由于上述的發(fā)泡作用而膨脹時充滿每個間隙301～306。因此，層壓制件100和200的所有側(cè)面都與粘結(jié)劑350相接合，從而在它們之間形成良好的機械連接。
上述的非水基粘結(jié)劑例如最佳實施例的單組分脲烷粘結(jié)劑BR1-32的涂敷最好通過將粘結(jié)劑滴到待連接的工件的凹槽內(nèi)或榫舌上的辦法來完成。當然，在不采用榫舌和凹槽連接的場合，可將粘結(jié)劑滴涂到待接合的任何表面上，例如沿嵌接接頭的表面或燕尾接頭的基面涂上粘結(jié)劑。
在榫舌插入之前滴到凹槽內(nèi)的粘結(jié)劑量最好足以使其稍微凸出到凹槽之外如圖3B所示。例如，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在層壓制件的尺寸就是層壓鋪面制件的尺寸的場合下，即在制件厚度約5/16英寸，其凹槽寬度約3/32英寸、凹槽深度約1/8英寸，而榫舌尺寸大致與上述凹槽相當?shù)那闆r下，粘結(jié)劑滴入的范圍大約為1/32英寸～1/8英寸(最佳尺寸為3/32英寸)是滿意的。采用這種方法涂上粘結(jié)劑可保證在最佳實施例的榫舌插入凹槽內(nèi)時粘結(jié)劑的分布符合要求。具體地說，請看圖3C和3D，可以看出，榫舌320的下部切開或者說頂著粘結(jié)劑350的一小部分使之進入接縫250的下部，而榫舌320的斜削面則頂著凹槽中不需要的粘結(jié)劑使之進入接縫250的上部。當粘結(jié)劑350在固化過程中發(fā)泡或者說膨脹時，小部分流向接縫250的下部而完全充滿空隙，甚至可能發(fā)泡而稍微流出該區(qū)域之外，如圖3E所示。同樣，進入接縫250上部的部分粘結(jié)劑350也膨脹而完全充滿空隙。上述的粘結(jié)劑350的膨脹具有的另一個優(yōu)點是，由于榫舌320的形狀不對稱，故在上述膨脹固化過程中受到偏壓，從而使其非斜削面被壓向凹槽323的下部(如圖3E所示)，因此可使前表面110和210準確一致地對準而不需要專用工具或者由安裝者敲打零件。而且，由于接縫250的所有間隙都被充滿，故接縫可抗諸如水之類的物質(zhì)的滲透，并且由于粘結(jié)劑350本身具有最佳的抗水性能，故可進一步防止水的滲透。
涂敷粘結(jié)劑350及其隨后的膨脹形成最佳實施例中的發(fā)泡(圖3E中示為不大實心的粘結(jié)劑350)而充滿整個接縫250可能會使少量過剩的粘結(jié)劑流到接縫250外，如圖3E中接縫250的上部和底部所示。但是，這種稍微過剩的粘結(jié)劑是有利的，因為它可保證接縫250的所有間隙都充滿，并防止在接縫250的末端產(chǎn)生凹陷或孔洞，這些凹陷或孔洞中可能聚集水之類的物質(zhì)并造成不希望的后果例如滲透過前面料或后面料的側(cè)面。例如，通常的高壓裝飾層壓板，例如上述的含有一層浸漬過蜜胺-甲醛樹脂裝飾紙層并由一張或多張浸漬過酚醛樹脂的牛皮紙層壓而成的層壓板，雖然有一個基本上耐水的面，但其側(cè)面長時間暴露在水中時會被滲透或損壞。
本發(fā)明最佳實施例中過多的脲烷粘結(jié)劑很容易從接縫250上去除而露出與層壓制件100和200的表面110和210相一致的平滑的表面(如圖3F所示的表面310)。例如，經(jīng)發(fā)泡通過接縫而流到裝飾面上的任何多余的粘結(jié)劑在粘結(jié)劑固化成剛性固體后很容易刮去，例如用公知的平刃工具(如剃刀片或其他類似工具)仔細刮掉，因為所用的最佳實施例粘結(jié)劑不會粘附在前表面110和210(如普通臺面、裝飾面的蜜胺外層)上。多余的粘結(jié)劑一旦通過上述的刮削而去掉時，便形成干粉狀或小薄片狀的松散粘結(jié)劑碎料，這種碎料很容易用公知的技術(shù)例如真空清理法去除。
實驗表明，采用本發(fā)明的非水基粘結(jié)劑可以使抗水性能得到意外的重大改善。具體地說，發(fā)現(xiàn)最佳實施例的單組分BR1-32脲烷粘結(jié)劑可提高MDF基層壓鋪面制件的抗水性，使鋪面的聳起減少約50％。下面示出一組試驗結(jié)果，其中有幾種MDF基層壓鋪面包括一組用最佳實施例BR1-32脲烷粘結(jié)劑連接的鋪面制件和一組用PVA連接的相應(yīng)鋪面制件，將它們在濕地毯上放置7天。第二天之后，放置試驗件的室內(nèi)的溫度和濕度在110°F/0％rH至50°F/95％rH之間循環(huán)，并在標定位置測量板的橫向(CD)凹陷，對機加工方向(MD)和橫向(CD)接縫進行測隙規(guī)測量，并測量整個鋪面的MD和CD的凹陷情況。
應(yīng)當明白，與下述試驗結(jié)果相關(guān)的鋪面制件包括對涂敷和不涂敷本發(fā)明的接縫粘結(jié)劑的標準的或者說“原始的”層板進行的比較。下述試驗結(jié)果的鋪面制件還包括對使用和不用本發(fā)明的接縫粘結(jié)劑的、采用上面提到的題名為“層壓板”的參考專利申請中的耐水襯板的“耐水”襯板的比較。
如下表所示，采用本發(fā)明最佳實施例的脲烷粘結(jié)劑之后明顯改善了鋪面板件的橫向凹陷情況。用于獲得下表結(jié)果的粘結(jié)劑是代表PVA粘結(jié)劑的TITE-BONDII，(可從美國俄亥俄州哥倫布市(Columbus，Ohio)的Franklin跨國公司購得和代表尿烷粘結(jié)劑的上述單組分BR1-32尿烷粘結(jié)劑。沿板的整個寬度進行測量并以離圖4A所示的平面的距離(英寸)表示凹陷量(圖4A示出與平板件相接合的凹陷測量儀)
應(yīng)當注意，凹陷量從PVA試樣的0.08英寸減少到尿烷試樣的0.044英寸，得到一個外觀上僅看到輕微凹陷的制品，并且因此不能認為持有人/用戶的異議或要求隨后更換鋪面是正確的。試驗室的試驗確定了凹陷量與目視感覺之間的下列關(guān)系
第二種試驗是將用上述的PVA或BR1-32粘結(jié)劑接縫的鋪面板放在水中浸泡24h。具體地說，第一組兩塊帶有MDF芯的鋪面板用PVA粘結(jié)劑連接，這種粘結(jié)劑是可從Franklin跨國公司(美國俄亥俄州哥倫布市)購到的TITE-BOND II，而第二組兩塊帶有MDF芯的鋪面板用脲烷粘結(jié)劑(即本發(fā)明最佳實施例的單組分BR1-32脲烷粘結(jié)劑)連接，也就是使用推薦的粘結(jié)劑。24小時后，將鋪面板切開，留下中間料的8英寸雙板試樣，也就是說將鋪面板的端部切去而成一個8英寸的連接的鋪面板料試樣。所有露出的外側(cè)面都用硅酮密封劑完全密封。在試樣完全浸入水(68～72°F)中之前測量兩塊板料之間接縫處4個點的初始厚度。試樣從水中取出后，用毛巾擦干，并在3、6、9和24小時各測量一次。由與初始測量值之差計算膨脹的百分值(即從初始測量值增加的厚度)，結(jié)果示于下表?？梢栽俅慰吹?，脲烷粘結(jié)劑可使接縫的抗水性能提高很多
另外還發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明的非水基粘結(jié)劑的鋪面板件除了具有上述的長期暴露在潮濕環(huán)境中的良好結(jié)果外，還具有高的接縫強度。對采用本發(fā)明最佳實施例的單組分BR1-32脲烷粘結(jié)劑制備的試樣與采用PVA、即從Franklin跨國公司(美國俄亥俄州哥倫布市)購得的TITE-BOND II制備的試樣在溫度為-25°F、25°F、72°F、125°F和175°F進行試驗比較的結(jié)果表明，本發(fā)明最佳實施例的粘結(jié)劑在非室溫條件下比PVA具有較高的強度，如下表所示
可以看出，采用本發(fā)明最佳實施例的脲烷粘結(jié)劑在室溫下的接頭強度實際上是相等的，但在高溫下(例如直接在陽光下或熱源附近進行試驗)的強度則明顯提高。因此，采用本發(fā)明的脲烷粘結(jié)劑還可形成在類似于使用狀態(tài)的環(huán)境條件下應(yīng)用時很少失效的接頭。
雖然上面詳細說明了本發(fā)明及其優(yōu)點，但是，應(yīng)當明白，可以在不違背所附權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下進行各種改變、變換和改造。
權(quán)利要求
1.一種用來連接兩個層壓制件以在它們間形成一條基本上不滲水的接縫的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)含有一種適用于在固化時形成一種基本上不滲水的制件的非水基粘結(jié)劑；和一種用于在第一層壓制件與第二層壓制件互相連接時使上述粘結(jié)劑充滿上述第一層壓制件的第一側(cè)面與上述第二層壓制件的第一側(cè)面之間的間隙的機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的使上述粘結(jié)劑充滿上述間隙的機構(gòu)含有在上述第一層壓制件與上述第二層壓制件互相連接時可使上述粘結(jié)劑直接移動的上述第一層壓制件的一個側(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的粘結(jié)劑還可在固化時發(fā)生膨脹，并且，上述的使上述粘結(jié)劑充滿間隙的機構(gòu)包括激活上述的粘結(jié)劑使之固化并膨脹。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的結(jié)構(gòu)，其特征在于，利用上述粘結(jié)劑的上述膨脹加之上述的第一層壓制件的上述第一側(cè)面與上述第二層壓制件的上述第一側(cè)面之間的上述間隙的結(jié)構(gòu)可使上述第一層壓制件的一個面與上述第二層壓制件的一個相應(yīng)的面相配準。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的粘結(jié)劑還可以用于提供在明顯高于環(huán)境溫度的溫度下的合適的強度，并且可以較為簡單地去除膨脹至要密封的接縫之外的固化的粘結(jié)劑殘留物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的結(jié)構(gòu)，其特征在于，還含有去除多余的固化了的上述粘結(jié)劑以形成一個沿上述第一層壓制件、上述第二層壓制件和它們間的上述接縫的大致勻整的組合表面的機構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的粘結(jié)劑是一種單組分的脲烷粘結(jié)劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的使上述粘結(jié)劑充滿間隙的機構(gòu)包括使上述粘結(jié)劑原位發(fā)泡。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的單組分脲烷粘結(jié)劑是以亞甲基二異氰酸酯預聚物為基的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的粘結(jié)劑是一種雙組分脲烷粘結(jié)劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的粘結(jié)劑是一種環(huán)氧樹脂。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的粘結(jié)劑是一種聚酰胺粘結(jié)劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的粘結(jié)劑是一種聚酰亞胺粘結(jié)劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的結(jié)構(gòu)，其特征在于，還含有一種用于使與上述的固化粘結(jié)劑相結(jié)合的上述層壓制件的第一上面料基本上不透水以便沿上述第一層壓制件、上述第二層壓制件和它們之間的上述接縫形成一個基本上不透水的組合面的機構(gòu)。
15.一種連接兩個層壓制件以便在它們之間形成基本上不滲水的接縫的方法，包含如下步驟在第一層壓制件的第一側(cè)面上涂敷一種非水基粘結(jié)劑；將上述第一側(cè)面與第二層壓制件的第一側(cè)面相連接；激活上述粘結(jié)劑，使該粘結(jié)劑充滿上述第一層壓制件的上述第一側(cè)面與上述第一層壓制件的上述第一側(cè)面之間的全部間隙；和使上述激活的粘結(jié)劑充滿上述第一層壓制件的上述第一側(cè)面與上述第二層壓制件的上述第一側(cè)面之間的全部間隙，并基本上固化。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，還包含如下步驟去除多余的固化了的粘結(jié)劑以便形成沿上述第一層壓制件、上述第二層壓制件以及它們之間的接縫的基本平整的組合面。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，上述的粘結(jié)劑是一種單組分的脲烷粘結(jié)劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于，上述的激活粘結(jié)劑的步驟包括將水分引入上述的涂上的粘結(jié)劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于，上述的激活粘結(jié)劑的步驟還包括使上述粘結(jié)劑發(fā)泡。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于，上述的單組分脲烷粘結(jié)劑是以亞甲基二異氰酸酯預聚物為基的。
21.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，上述的粘結(jié)劑是一種雙組分脲烷粘結(jié)劑。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其特征在于，上述的激活粘結(jié)劑的步驟包括將上述雙組分脲烷粘結(jié)劑的第二組分引入上述的雙組分脲烷粘結(jié)劑的第一組分中。
23.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，上述的粘結(jié)劑是一種環(huán)氧樹脂。
24.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，上述的粘結(jié)劑是一種聚酰胺粘結(jié)劑。
25.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，上述的粘結(jié)劑是一種聚酰亞胺粘結(jié)劑。
26.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，還包含如下步驟將上述層壓制件的第一上層面料與上述固化了的粘結(jié)劑相結(jié)合以便沿上述第一層壓制件、上述第二層壓制件以及它們之間的上述接縫形成基本上不滲水的組合面。
27.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，還包含如下步驟選擇上述的滿足所需標準的非水基粘結(jié)劑，這些標準包括在固化時可形成基本上不滲水的制品、在顯著高于環(huán)境溫度的溫度下具有合適的粘結(jié)強度、粘結(jié)劑在固化過程中會膨脹、以及可較為簡單地去除膨脹到要密封的接縫之外的固化了的粘結(jié)劑殘留物。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其特征在于，上述所需的標準還包括與上述層壓制件的基材相粘結(jié)而不引起上述基材膨脹。
29.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，上述的層壓制件是一種層壓鋪面件。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其特征在于，上述的層壓鋪面件包含一層高壓裝飾層板和一層高壓襯層板。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于，上述的層壓鋪面件包含一層夾在上述高壓裝飾層板與上述高壓襯層板之間的基材。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其特征在于，上述的基材可從下列一組材料中選擇低密度纖維板；中密度纖維板；高密度纖維板；顆粒壓制板；粗紙板；干膠片板；和絞合板。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其特征在于，上述的基材包括一種非纖維素基的芯料。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其特征在于，上述的非纖維素基的芯料是一種丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物芯料。
35.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其特征在于，上述的基材可從下列一組材料中選擇干膠片板；絞合板；和膠合板。
36.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其特征在于，上述的層壓鋪面件包含一層從下列一組板料中選擇的板料，低壓裝飾層板；實心面料；金屬面料。
37.一種將第一層壓鋪面件與第二層壓鋪面件相連接以便在上述第一與第二層壓鋪面件之間形成不透水的接縫的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的第一和第二層壓鋪面件包含一層不滲水的基材，上述結(jié)構(gòu)含有一種置于上述第一與第二層壓鋪面件之間的接縫中的脲烷粘結(jié)劑；和一種可使上述脲烷粘結(jié)劑在置入上述接縫中的同時產(chǎn)生發(fā)泡作用的媒劑，其特征在于，滴入上述接縫的上述脲烷粘結(jié)劑的量足以在上述脲烷粘結(jié)劑由上述媒劑引起發(fā)泡時完全充滿上述的接縫。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述滴入的脲烷粘結(jié)劑的量大約是一個厚度約為1/32英寸～1/8英寸的滴團，而層壓鋪面件的厚度大約為5/16英寸，并含有寬度約為3/32英寸、深度約為1/8英寸的榫舌與凹槽的連接面。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述滴入的脲烷粘結(jié)劑的量是一個厚度約為3/32英寸的滴團。
40.根據(jù)權(quán)利要求37的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的脲烷粘結(jié)劑是一種單組分脲烷粘結(jié)劑，而上述的引起粘結(jié)劑發(fā)泡的媒劑是水。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的脲烷粘結(jié)劑是以亞甲基二異氰酸酯預聚物為基的。
42.一種用含有位于纖維素基材的第一側(cè)面上的裝飾層板和位于上述纖維素基材的第二側(cè)面上的襯層板的鋪面層壓件構(gòu)成基本上不滲水的鋪面面的方法，其特征在于由許多上述的鋪面層壓件邊對邊地相連接形成一個大致平整的連續(xù)組合面，上述的方法包含如下步驟選擇一種在固化過程中會膨脹而在固化后基本上不滲水的粘結(jié)劑；將上述粘結(jié)劑涂在上述鋪面層壓件中的第一層壓件的側(cè)面上；將上述鋪面層壓件的第二層壓件的側(cè)面與上述鋪面層壓件的上述第一層壓件的已涂上上述粘結(jié)劑的上述側(cè)面相連接；當上述鋪面層壓件的上述第一和第二層壓件相連接時提供良好的條件使上述粘結(jié)劑膨脹；和在上述粘結(jié)劑已基本固化后除掉粘結(jié)劑的多余部分。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其特征在于，上述的提供良好條件的步驟是將水分引入上述粘結(jié)劑中。
44.根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其特征在于，上述的粘結(jié)劑是一種脲烷粘結(jié)劑。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的方法，其特征在于，上述的脲烷粘結(jié)劑是一種以亞甲基二異氰酸酯預聚物為基的單組分脲烷粘結(jié)劑。
46.根據(jù)權(quán)利要求42的方法，其特征在于，還包含如下步驟，用防水材料制造上述的層壓襯板。
全文摘要
一種形成層壓制件間基本上是永久性連接的結(jié)構(gòu)和方法,其特征在于,層壓制件之間的接縫是水密密封的。本發(fā)明的最佳實施例采用一種非水基粘結(jié)劑例如脲烷粘結(jié)劑以形成一種基本上不滲水分的接縫。所用的粘結(jié)劑最好在固化時發(fā)生膨脹,以便完全充滿接縫區(qū),并因此防止?jié)B漏。
文檔編號C08L75/00GK1261573SQ99126520
公開日2000年8月2日 申請日期1999年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月18日
發(fā)明者維多利亞·L.·斯托拉斯基, 羅布森·馬福蒂, 小威廉·R·李布, 老克利福德·D·沃萊布, 史蒂文·J·盧博文斯基, 湯姆·納爾遜, 馬爾科姆·P·賽克斯 申請人:普雷馬克Rwp控股公司