改善层压板的抗水性的结构和方法

专利名称：改善层压板的抗水性的结构和方法
技术领域：
本发明总的涉及用于例如装饰铺面、柜台和桌面、壁板等的层压制件的连接，更具体地说，涉及可形成具有所需结构性能同时还具有良好抗水性的接缝的上述层压制件的连接。
在过去的层压制件中，例如装饰性的和/或保护性的柜台和桌面、铺面和壁板，包括前面层的粘结的层压板使基材或者说芯料例如颗粒压制板、粗纸板、或纤维板即中密度纤维板(MDF)具有装饰或保护性能。上述的前面层通常是一层或几层本身用各类树脂(例如蜜胺甲醛树脂和酚醛树脂)层压在一起的牛皮纸层。同样地，后面料或者说衬层板也是几层用树脂(如酚醛树脂)层压在一起的牛皮纸层。例如，高压装饰层板可含有一层浸渍过蜜胺树脂并含有提供耐磨性的氧化铝粉的十分薄的覆盖层，一层位于上述覆盖层下面的装饰板和几层位于该装饰板下面的浸渍过酚醛树脂的牛皮纸板。在大约1000磅/英寸2的压力下和大约300°F的温度综合作用下，蜜胺树脂与酚醛树脂交联而使上述各层板之间形成机械连接。
将上述材料组合在一起形成上述的层压制品例如上述的层压铺面的典型制造工艺包括用粘结剂将装饰性的层压面料与具有与高效制造工艺相适应的特定尺寸(例如在美国该尺寸通常为4英尺×8英尺)的基材的前表面粘在一起。用同样的方法将层压衬板的前表面与基材的后表面粘在一起。经过足够的时间使层压粘结剂固化后，层压板便被制成所需尺寸、形状和/或外形的层压制品。
例如，将上述的包含装饰前面料、MDF芯料和衬板后面料的层压铺面件(一种4英尺×8英尺的层压板)切成尺寸与建筑材料一致的板件或瓷砖，其装饰表面是仿真的，上述的板件或瓷砖适合于所需的安装类型，并且更方便于包装和运输，或满足类似的需求。对于装饰铺面制件来说，通常要对每个板件或瓷砖的四个侧面中的两个侧面进行铣切，以形成沿板件或瓷砖侧面长度的凹槽，而在其余的两个侧面上则加工成与另两个侧面的凹槽相对应的榫舌，层压制件的这种榫舌和凹槽的形式可使单个制件即上述的板件或瓷砖互相连接以提高结构完整性，并在连接时有助于形成平整的组合面。
在安装层压制件例如上述的铺面件或瓷砖时通常是在一块层压制件的凹槽中涂上一种水基的聚乙烯乙酸酯(PVA)接缝粘结剂，然后将相应的一块层压制件的榫舌插入上述凹槽内使两者相接合而形成一个组合表面。通常一直使用水基粘结剂例如上面提到的PVA以及乙烯基-醋酸乙烯酯(VAE)和聚乙烯醇(PVOH)是因为一般认为水基粘结剂不污染环境，并且民众使用安全。而且，水基粘结剂可提供足够的机械强度将两块层压制件粘结在一起，更有意义的是，在这些接缝粘结剂中的水会使榫舌和凹槽的基材稍微膨胀而形成一种配合良好而又很密封的接缝，例如，在美国专利No.5618602所述的榫舌和凹槽结构中，水基粘结剂使榫舌膨胀有助于准确对准装饰面。
但是，采用上述的水基粘结剂存在与使用有关的缺点，包括沿露出MDF或者说芯料的被安装制件的侧面的抗水性不足，这对于木质制件通常是共同性的问题。芯料例如纤维板、粗纸板或颗粒压制板暴露在湿气中(例如临时铺地板、用大量的水反复清洗，或通过水泥底层渗水或者说分泌水或其他苛刻的环境条件)可使多块层压制件之间的接缝隆起和/或使多块层压制件本身凹陷。这种隆起和凹陷是由于水分使木质基材膨胀，而且也可能是由于与基材的天然水分含量相关的水分从基材中逸出所致。
现有技术的层压制件接缝抗水性不足的缺点在这类层压制件的应用中常常是十分严重的。例如，上述的层压铺面制件常常被装饰为类似于木铺面，以便在不适宜铺木质铺面的地方即潮湿环境例如厨房或浴室中提供木铺面的外观。但是，在想要更换的铺面材料存在类似于上述层压制件接缝的缺点的情况下，就不能依靠上述层压制件来完全满足在苛刻环境中的使用需要。
因此，本发明的目的是提供一种连接两块层压制件的例如抗水分的渗透而且基本上是密封又具有所需机械连接强度的接缝的技术，也就是提供一种抗水性好的层压板的结构和形成不渗水的接缝的方法。
通过一种在两件对应的层压制件之间的接缝中应用一种非水基结构粘结剂(如脲烷粘结剂、环氧树脂、聚酰胺粘结剂、聚酰亚胺粘结剂等)以便形成例如抗水渗透和/或抗水分解的机械连接的结构和方法可达到上述的和其他的目的、特征和技术优点。所用的非水基粘结剂最好是不仅本身具有抗水性，而且它可以膨胀或以其他方法充满被连接的两件对应的材料之间的任何自由空间。在一种界面(例如榫舌和凹槽结构的界面)的范围内粘结材料的膨胀可以利用来限定一种表面例如上述的由现有技术的水基粘结剂产生的表面膨胀而形成的榫舌表面的位置。因此，采用上述的非水基粘结剂形成的接缝，由于每件被连接的材料侧面的全部表面积都参与接合并形成了对于渗透例如上述水的渗透的完全密封而形成一种具有合适机械连接力的平整表面。而且由于不依靠基材的膨胀来获得所需的层压制件间的配合，故可以采用其他的基材例如塑料，包括上面提到的作为参考文件的发明名称为“与装饰表面相结合的聚合物泡沫基材及其应用”上述专利申请中已示出和说明过的混合的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物塑料。
在含有前面料和后面料的层压制件本身具有抗水和抗其他物质渗透的能力的情况下，应用本发明的非水基粘结剂的安装表面提供了一种可基本上完全防止水分渗入芯料(如层压铺面制件中通用的MDF)的解决办法，因为其前面料、后面料和侧面都被抗水性物质所覆盖。然而，虽然按照本发明采用的最佳非水基粘结剂可形成一种十分好的抗水接缝，但是在层压制件被安装在极端潮湿的环境的情况下，通常还可采用例如上面提到的衬层板来获得更好的耐水性能。因此，为了获得抗水渗透的表面，按照本发明的层压制件之间的接缝的密封还可通过采用耐水的层压表面例如作为参考文件的上述的发明名称为“层压板”的专利申请中所述的耐水衬板来补充。
上面已经相当广泛地概括了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解下面对本发明的详细说明。下面将说明组成本发明权利要求的内容的另外的特征和优点。熟悉本技术的人们应当明白，可以很容易应用所公开的概念和具体实施例作为改进或设计实现本发明同样目的的其他结构的基础。本专业技术人员还应明白，上述的改进或设计的结构并不违背所附权利要求书中所规定的本发明的精神和范围。
为了更完全地了解本发明及其优点，下面结合附图进行说明，附图中

图1示出现有技术的层压制件的剖视图；图2A～2B示出现有技术的互相连接的两个榫舌和凹槽的剖视图；图3A～3F示出按照本发明连接的两个层压制件的剖视图；和图4A～4B示出用于测量铺面浸在水中后的横向凹陷量的方法。
参看图1，图中示出一种例如可用于铺地板、柜台和桌面、壁板等的典型的层压制品，总的称为层压制件100的剖视图。该层压制件100可以从较大的层压制板切出，使其尺寸与层压制件的具体用途相吻合，并且(或者)更好地模仿具体类型的建筑材料如木板、水磨石瓷砖、砌砖等。而且，正如下面要更详细说明的那样，层压制件100可用于例如通过采用榫舌和槽边与其他的层压制件更牢固地连接而形成一种复合的表面。发明名称为“具有榫舌和凹槽接头的制件及形成这种接头的方法”的美国专利No.5618602示出并说明了上述的榫舌和槽边的最佳实施例，这种结构用于本发明将获得良好效果，该文件结合作为本发明的参考文件。这种特殊的榫舌和凹槽结构特别适用于依靠榫舌和凹槽吸收粘结剂中的水分而膨胀并强制榫舌进入槽底从而在两个层压制件的装饰面之间形成平滑而均匀的连接来消除榫舌和凹槽例如由于其生产设备的偏移或磨损而使其方位和/或尺寸变化的影响。然而，正如通过下面讨论将会明白的那样，业已发现，按照本发明施加在接缝上的粘结剂的膨胀可以使榫舌与凹槽良好接合而形成平整而均匀的接头，而且这种接缝是填满的，因此基本上不会被例如水分所渗透。
层压制件100包含第一结构面料或者说前结构面料101、基材或者说芯料102和第二结构面料或者说后结构面料103。虽然本发明在此仅结合图1所示的具有夹在前面料与后面料之间的芯料的层压制品加以说明，但是，应当明白，本发明并不仅限于用在图1所示的层压制品。例如，如果需要的话，本发明可用于连接仅包含一个前面料或者一个后面料的层压制件，然而，本发明的一个最佳实施例包括采用既有前面料又有后面料的层压制件，并与本发明的密封接缝相结合，以防止水分渗入芯料和/或从芯料逸出。
而且，还应明白，虽然本说明书中提到前面料和后面料，但是本发明并不仅限于用在哪一种具体取向或结构的层压制件，例如，层压材料的取向可以设置成使其前面料和后面料都完全露出或部分地露出，例如室内隔板，这样，哪一个面都不专门认定为前面料或者后面料。
前面料101最好形成一个具有所需层压制件性能的装饰层和/或保护层。例如，前面料101一旦与具有适用于壁板、沐浴罩或防雨罩、厨房柜台面板、或铺面的装饰图案的基材102相接合便形成一个外露表面，另外，或者说也可以使前面料101的外露面做成一种适用于潮湿环境的也就是防水的或者说耐水的保护面，或者，使这个表面具有耐热和/或耐磨的特性。
虽然在图1未示出，但是前面料101本身就可以是一种层压制品。例如，前面料101可用一种具有印刷在它上面的所需图案的装饰纸层制成，所述的纸层浸渍了密胺-甲醛树脂并由一层或几层浸渍过酚醛树脂的牛皮纸板层压而成。在最终制品中露出的装饰层的表面可以是粘上的一个覆盖层例如浸渍过同类蜜胺甲醛树脂的薄纸板。在层压制件100用于极受磨损的环境中的情况下(例如用于铺面)，覆盖层中可加入一种填料，使之具有耐磨性能和/或形成一个防滑表面。上述的填料可以是氧化铝、碳酸钙、磨碎的玻璃纤维、磨成粉的玻璃纤维等。
后面料103可用于形成较适合于与由层压制件覆盖的表面相连接的层压制件、或者具有较符合于工具、粘结剂和层压制件安装者的基本技术的表面的层压制件的安装面。与前面料101一样，后面料103也可以是一种层压制品。例如，后面料103可以用彼此层压的浸渍过蜜胺树脂的印刷纸、轮廓纸(overlay paper)和牛皮纸的层板和浸渍过酚醛树脂的牛皮纸的层板制成。另外，或者说后面料103可带有具有所需层压制件性能如防水或者说耐水性能的保护层，正如已纳入本文作为参考的发明名称为“层压制品”的上述参考专利所述的那样。因此，后面料103可用作一种在现有技术中公知的高压装饰层板(HPDL)的衬板，用于形成一种适合于安装在结构，例如底层铺面(包括易渗水的水泥底层铺面)、柜台面或箱子的未处理过的木制件等上的外露表面。
显然，上述的前面料和/或后面料除了采用上述的层压复合材料(例如高压装饰层板、低压装饰层板和高压衬板)以外，按照本发明的前面料和/或后面料还可以不用层压复合材料，如实心的面料，也就是实心柜台面料和金属，甚至可以是天然面料例如大理石、花岗石、石板、皂石等。因此，虽然本文谈及层压的面料，但并非将这种面料仅限于其本身是层压的面料，而且还涉及到在基材上层压的面料和/或本身虽然不是层压的但可形成一种层压的面料如地板覆面或柜台面层板。
基材102可以采用任一种可使层压制件100具有完整结构和机械强度的基体材料。在现有技术中人们熟知的基材有中密度纤维板、粗纸板和颗粒压制板。但是，凡能提供符合层压制件用途的结构和机械强度的其他材料(例如绞合板(strand board)、干胶片板(waferboard)、胶合板等)都可用作本发明的基材102。此外，当依靠本发明的粘结剂的膨胀来形成接合面之间的良好连接从而使装饰面或其他的外表面对准时，可采用本身是不渗水的基材例如在发明名称为“将层压板粘结到另一种基材上的装置和方法”的上述参考专利申请中示出并说明过的塑料来提供类似于纤维素基材的性能，所述的纤维素基材在涂上水基粘结剂时会发生膨胀或者说肿胀而形成良好的接合。
虽然图1未明显示出，但前面料101与基材102间的界面上最好具有一层粘结材料层(未示出)，以便使制成的层压制件中的前面料与基材间具有机械完整性，而前面料101的相对侧面则形成一个可印有装饰图案例如木纹理的面110，该面110在安装层压制件100时通常外露在环境中。后面料103与基材102间的界面上最好也具有一层粘结材料层(未示出)，以便使制得的层压制件中的后面料与基材间具有机械完整性，而后面料103的相对侧面则形成本身通常与一种结构面(例如底层铺面)相连接的面130。上述的一个连接面或两个连接面上所用的粘结材料常常是脲甲醛粘结剂，但也可用水基粘结剂例如PVA。
在图1所示的层压制件100中，除了连接面110和130外，还包括侧面120和121，在这两个侧面上可看到前面料101、基材102和后面料103的一部分以及用于连接上述各种材料的粘结材料层的一部分。在使用中，侧面120和121一般与另一个层压制件相连接，以便由各层压制件的表面形成扩大的组合表面。例如，参看图2A，图中示出层压制件100与层压制件200之间的相互干连接，也就是不具有使用粘结材料的好处。在图2A所示实施例中，层压制件100的相对侧面120和121分别带有榫舌224和凹槽223，同样，层压制件200的相对侧面220和221也分别带有榫舌224和凹槽223。
如图2A所示，层压制件100的榫舌220与层压制件200的凹槽223相接合而形成一个由层压制件100的前面料110与层压制件200的前面料210组成的大致平滑的组合前平面和一个由层压制件100的后面料130与层压制件200的后面料230组成的大致平滑的组合后表面。如现有技术中通常的情况一样，层压制件100的相对侧面120和121以及层压制件200的相对侧面220和221的上部和下部带有锥度(也就是说，在榫舌或凹槽之上和在榫舌或凹槽之下带有锥度)，以便使两个层压制件充分连接以形成一个由前面料110和210组成的较为连续的组合面。由于后面料130和230通常不作为外露表面，故相对侧面120、121、220和221下部的锥度所形成的末端通常比构成两个层压制件的外露表面的上末端更为分离开。
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，两块层压制件的接头仍可形成可供水分或其他物质渗过基材102的接缝250，因此，各种材料之间和/或前面料和后面料之间的界面上要涂上粘结剂。虽然图中示出接缝250的下部有明显的间隙，但是，无论在接缝250的上部(前面料110与210之间)，还是接缝250的下部(后面料130与230之间)都有间隙。因此，基材102和/或202可能充分地暴露在湿气中而使层压制件耸起、凹下，或者，在极端情况下，整个地或部分地分层。而且，如果接缝250没有良好地密封，就可能使基材102和/或基材202的水分逸出以致足以产生如上所述的变形(耸起、凹下)和/或分层。另外，如果在接缝250中也含有用来将前面料和后面料粘到基材上的粘结材料部分(如图2B所示粘结材料251)，那么，上述的渗透也可产生不利影响，例如，当所用的粘结剂在固化后可溶解于水时，便可能使层压制件全部地或部分地分层。
另外，从图2A还可看出，现有技术的用来连接层压制件100和层压制件200的榫舌和凹槽基本上是对称的，而且很可能含有界面间隙(例如界面间隙261和262)，以保证在榫舌与凹槽连接时榫舌容易装入凹槽内，并允许榫舌与凹槽之间存有粘结材料和/或制造榫舌和凹槽时存在机械偏差。因此，在层压件100与200相连接时，由于榫舌224在安装时自由地通过间隙区261和262而进入一定距离，所以不用任何内部机构来使前面料110与210正确地对准。
过去，在安装层压制件时，例如通过在将榫舌224插入凹槽223之前在凹槽223内涂上粘结剂的方法使一种水基型粘结剂(例如上述的PVA)进入接缝250中。由于水基粘结剂一般能产生足够的机械强度将两个层压制件连接在一起，并且通常认为对环境不污染，而且普通民众使用安全，故能满意地用于许多用途，因此一直使用水基粘结剂PVA以及乙烯基-醋酸乙烯酯(VAE)和聚乙烯醇(PVOH)。另外，由于上述水基接缝粘结剂中的水会使榫舌和凹槽稍稍膨胀，因此可使榫舌和凹槽紧密配合，并使连接件之间形成极为密封的接缝。然而，由于榫舌224的对称性，故基本上无法控制涂在凹槽223内的粘结剂的移动，因此，在某种情况下粘结剂可能大部分移动到接缝250的上部，而在另一些情况下则主要移动到接缝250的下部，或者在又一种情况下则大致均匀地移动到接缝250的上部和下部。因此，在现有技术的实践中通常是保守地涂敷粘结剂251，以避免在粘结材料主要移动至接缝250上部或下部的情况下大量地流出接缝250之外而附在外表面上，并因此而溢出接缝区。这种保守地涂敷粘结剂的办法虽然可避免粘结剂明显地外移，但常常会出现图2B所示的接缝250未完全充满、从而造成界面密封不完全的情况。
另外还发现，当在湿度较高的环境(例如经受反复湿擦的环境或者长期处于高相对湿度的环境)下使用时，由上述水基粘结剂形成的接头不足于防止水分渗过接缝而渗入基材和/或前面料和后面料与基材间的界面处所用的粘结剂。因此，在这类环境中，上述的连接层压制件的光滑组合面常常因基材膨胀造成层压制件耸起的凹陷而明显不平。另外，在上述的水分渗透很严重的场合下，可能由于基材过分膨胀和破损而发生分层，和/或在前面料/后面料与基材的界面上出现粘结剂失灵。
为了纠正上述的由于湿气和其他物质渗入两个层压制件间的接缝所造成的问题，本发明在接缝250处使用一种非水基粘结剂而构成一个良好的接头。于是在多个层压制件间的接缝中采用了包括单组分和双组分的尿烷粘结剂或其他结构粘结剂例如环氧树脂、聚酰亚胺，或聚酰胺等粘结剂。
本发明所用的非水基粘结剂最好是不仅它本身耐水而且又能适当膨胀或者说能充满被连接的两个相应的料件之间的任何自由空间。因此，采用这种粘结剂在每个连接的料件的侧面的全部表面积互相接合时能形成一种适当的机械连接，并形成一种完全的密封使例如上述的水不可渗透。
本发明的最佳实施例采用一种以亚甲基二异氰酸酯预聚物为基的单组分脲烷粘结剂，例如4，4-和2，4-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)与另一种改型的MDI预聚物的混合物。最好在最初的交联中添加一种叔胺。在最佳实施例中，在这种粘结剂混合物中添加一种低沸点溶剂还原至可用粘度(约6000～8000cps)而形成含有约95～98％固体的最终产物。一种与上述说明相符的最佳实施例粘结剂在此称之为BR1-32。业已发现，BR1-32像本发明所用的粘结剂那样基本上是不污染环境的，其挥发性有机物含量(VOC)＜0.4g/L。而且，空气监测表明，按照本发明使用这种粘结剂时未测到自由的异氰酸酯。
BR1-32是一种单组分的湿气固化脲烷。在现有技术中已熟知的反应机制需要一种异氰酸酯端基与水相互反应(例如按照本发明，上述的水可由大气中的湿气供给之)，以产生一种胺和二氧化碳气体。上述胺与产生尿素交联的第二异氰酸酯基团相反应。这样，主要聚合物链的分子量连续地增加，最终形成一种具有所需机械完整性的固化粘结剂。制造BR1-32和其他粘结剂(具体说是本发明所用粘结剂)的物质在固化机制过程中排出二氧化碳气体使粘结剂变成泡沫，这种发泡作用不仅可使粘结剂充满连接制件间的所有自由空间而且还可使粘结剂挤出接缝而盖住前面料和后面料而完全密封住最初的任何间隙。由于脲烷粘结剂本身具有抗水性，故可完全密封按照本发明连接的层压制件的基材。更有意思的是BR1-32粘结剂不会粘附在普通台面、装饰面的外密胺层上，故可使这些表面在粘结剂固化后完全清洁而呈现出无瑕疵的外貌。
图3A～3F示出一种粘结剂例如BR1-32的应用情况，图中示出的层压制件100与层压制件200之间的接缝250是明显夸大的。参看图3A，图中示出层压制件100与200是干法连接的，也就是说在接缝250的内表面上不涂敷粘结剂。应当明白，图3A～3F中示出的榫舌320和凹槽323是上面提到的美国专利No.5618602的最佳实施例的榫舌和凹槽系统，但是本发明还可以使用其他的机械连接包括上述现有技术的榫舌和凹槽。这种最佳榫舌和凹槽系统在层压制件的侧面做出锥度，以便在连接时有助于形成一种基本连续的前表面。但是应当明白，这种改进的榫舌和凹槽系统适合于层压制件仅一个侧面带有锥度的情况，而且，正如从下面的讨论中可更好理解的那样，榫舌320含有一个斜前面360，因此成为一种不对称的榫舌。
当不用水基粘结剂来使基材膨胀而进行连接时，接缝250中存在多个间隙例如榫舌320的末端的间隙301和302以及接缝250的上部和下部处两种基材部分之间的间隙303和304(上述间隙为明显起见都有所夸大)。而且可分别看到后面料之间的间隙306和前面料之间的小间隙(未示出)。
应当明白，由于层压制件保持基本上不受涂敷上述粘结剂的影响，所以在基本上抗水的或者说耐水的前面料和/或后面料之间存在的间隙就不会有涂敷水基粘结剂和基材膨胀带来的明显好处(也就是使间隙减小或闭合)。因此，使用水基粘结剂虽然可以使层压制件间具有合格的机械连接，从而使它们之间形成良好的密封，但是常常会在接缝上留下间隙而产生渗透，湿气通过上述间隙的渗透可能导致接缝粘结剂本身的离解，而前面料和后面料与基材的界面上出现粘结剂离解以及湿气渗入基材料和/或前面料和后面料本体内会造成上面所述的不希望的结果。
但是，请看图3B，图中示出涂敷并充满接缝250的所有间隙的可膨胀的非水基粘结剂350例如上述的单组分脲烷粘结剂BR1-32，这种粘结剂350在层压制件100与200完全接合并且由于上述的发泡作用而膨胀时充满每个间隙301～306。因此，层压制件100和200的所有侧面都与粘结剂350相接合，从而在它们之间形成良好的机械连接。
上述的非水基粘结剂例如最佳实施例的单组分脲烷粘结剂BR1-32的涂敷最好通过将粘结剂滴到待连接的工件的凹槽内或榫舌上的办法来完成。当然，在不采用榫舌和凹槽连接的场合，可将粘结剂滴涂到待接合的任何表面上，例如沿嵌接接头的表面或燕尾接头的基面涂上粘结剂。
在榫舌插入之前滴到凹槽内的粘结剂量最好足以使其稍微凸出到凹槽之外如图3B所示。例如，业已发现，在层压制件的尺寸就是层压铺面制件的尺寸的场合下，即在制件厚度约5/16英寸，其凹槽宽度约3/32英寸、凹槽深度约1/8英寸，而榫舌尺寸大致与上述凹槽相当的情况下，粘结剂滴入的范围大约为1/32英寸～1/8英寸(最佳尺寸为3/32英寸)是满意的。采用这种方法涂上粘结剂可保证在最佳实施例的榫舌插入凹槽内时粘结剂的分布符合要求。具体地说，请看图3C和3D，可以看出，榫舌320的下部切开或者说顶着粘结剂350的一小部分使之进入接缝250的下部，而榫舌320的斜削面则顶着凹槽中不需要的粘结剂使之进入接缝250的上部。当粘结剂350在固化过程中发泡或者说膨胀时，小部分流向接缝250的下部而完全充满空隙，甚至可能发泡而稍微流出该区域之外，如图3E所示。同样，进入接缝250上部的部分粘结剂350也膨胀而完全充满空隙。上述的粘结剂350的膨胀具有的另一个优点是，由于榫舌320的形状不对称，故在上述膨胀固化过程中受到偏压，从而使其非斜削面被压向凹槽323的下部(如图3E所示)，因此可使前表面110和210准确一致地对准而不需要专用工具或者由安装者敲打零件。而且，由于接缝250的所有间隙都被充满，故接缝可抗诸如水之类的物质的渗透，并且由于粘结剂350本身具有最佳的抗水性能，故可进一步防止水的渗透。
涂敷粘结剂350及其随后的膨胀形成最佳实施例中的发泡(图3E中示为不大实心的粘结剂350)而充满整个接缝250可能会使少量过剩的粘结剂流到接缝250外，如图3E中接缝250的上部和底部所示。但是，这种稍微过剩的粘结剂是有利的，因为它可保证接缝250的所有间隙都充满，并防止在接缝250的末端产生凹陷或孔洞，这些凹陷或孔洞中可能聚集水之类的物质并造成不希望的后果例如渗透过前面料或后面料的侧面。例如，通常的高压装饰层压板，例如上述的含有一层浸渍过蜜胺-甲醛树脂装饰纸层并由一张或多张浸渍过酚醛树脂的牛皮纸层压而成的层压板，虽然有一个基本上耐水的面，但其侧面长时间暴露在水中时会被渗透或损坏。
本发明最佳实施例中过多的脲烷粘结剂很容易从接缝250上去除而露出与层压制件100和200的表面110和210相一致的平滑的表面(如图3F所示的表面310)。例如，经发泡通过接缝而流到装饰面上的任何多余的粘结剂在粘结剂固化成刚性固体后很容易刮去，例如用公知的平刃工具(如剃刀片或其他类似工具)仔细刮掉，因为所用的最佳实施例粘结剂不会粘附在前表面110和210(如普通台面、装饰面的蜜胺外层)上。多余的粘结剂一旦通过上述的刮削而去掉时，便形成干粉状或小薄片状的松散粘结剂碎料，这种碎料很容易用公知的技术例如真空清理法去除。
实验表明，采用本发明的非水基粘结剂可以使抗水性能得到意外的重大改善。具体地说，发现最佳实施例的单组分BR1-32脲烷粘结剂可提高MDF基层压铺面制件的抗水性，使铺面的耸起减少约50％。下面示出一组试验结果，其中有几种MDF基层压铺面包括一组用最佳实施例BR1-32脲烷粘结剂连接的铺面制件和一组用PVA连接的相应铺面制件，将它们在湿地毯上放置7天。第二天之后，放置试验件的室内的温度和湿度在110°F/0％rH至50°F/95％rH之间循环，并在标定位置测量板的横向(CD)凹陷，对机加工方向(MD)和横向(CD)接缝进行测隙规测量，并测量整个铺面的MD和CD的凹陷情况。
应当明白，与下述试验结果相关的铺面制件包括对涂敷和不涂敷本发明的接缝粘结剂的标准的或者说“原始的”层板进行的比较。下述试验结果的铺面制件还包括对使用和不用本发明的接缝粘结剂的、采用上面提到的题名为“层压板”的参考专利申请中的耐水衬板的“耐水”衬板的比较。
如下表所示，采用本发明最佳实施例的脲烷粘结剂之后明显改善了铺面板件的横向凹陷情况。用于获得下表结果的粘结剂是代表PVA粘结剂的TITE-BONDII，(可从美国俄亥俄州哥伦布市(Columbus，Ohio)的Franklin跨国公司购得和代表尿烷粘结剂的上述单组分BR1-32尿烷粘结剂。沿板的整个宽度进行测量并以离图4A所示的平面的距离(英寸)表示凹陷量(图4A示出与平板件相接合的凹陷测量仪)
应当注意，凹陷量从PVA试样的0.08英寸减少到尿烷试样的0.044英寸，得到一个外观上仅看到轻微凹陷的制品，并且因此不能认为持有人/用户的异议或要求随后更换铺面是正确的。试验室的试验确定了凹陷量与目视感觉之间的下列关系
第二种试验是将用上述的PVA或BR1-32粘结剂接缝的铺面板放在水中浸泡24h。具体地说，第一组两块带有MDF芯的铺面板用PVA粘结剂连接，这种粘结剂是可从Franklin跨国公司(美国俄亥俄州哥伦布市)购到的TITE-BOND II，而第二组两块带有MDF芯的铺面板用脲烷粘结剂(即本发明最佳实施例的单组分BR1-32脲烷粘结剂)连接，也就是使用推荐的粘结剂。24小时后，将铺面板切开，留下中间料的8英寸双板试样，也就是说将铺面板的端部切去而成一个8英寸的连接的铺面板料试样。所有露出的外侧面都用硅酮密封剂完全密封。在试样完全浸入水(68～72°F)中之前测量两块板料之间接缝处4个点的初始厚度。试样从水中取出后，用毛巾擦干，并在3、6、9和24小时各测量一次。由与初始测量值之差计算膨胀的百分值(即从初始测量值增加的厚度)，结果示于下表。可以再次看到，脲烷粘结剂可使接缝的抗水性能提高很多
另外还发现，使用本发明的非水基粘结剂的铺面板件除了具有上述的长期暴露在潮湿环境中的良好结果外，还具有高的接缝强度。对采用本发明最佳实施例的单组分BR1-32脲烷粘结剂制备的试样与采用PVA、即从Franklin跨国公司(美国俄亥俄州哥伦布市)购得的TITE-BOND II制备的试样在温度为-25°F、25°F、72°F、125°F和175°F进行试验比较的结果表明，本发明最佳实施例的粘结剂在非室温条件下比PVA具有较高的强度，如下表所示
可以看出，采用本发明最佳实施例的脲烷粘结剂在室温下的接头强度实际上是相等的，但在高温下(例如直接在阳光下或热源附近进行试验)的强度则明显提高。因此，采用本发明的脲烷粘结剂还可形成在类似于使用状态的环境条件下应用时很少失效的接头。
虽然上面详细说明了本发明及其优点，但是，应当明白，可以在不违背所附权利要求规定的本发明的精神和范围的情况下进行各种改变、变换和改造。
权利要求
1.一种用来连接两个层压制件以在它们间形成一条基本上不渗水的接缝的结构，该结构含有一种适用于在固化时形成一种基本上不渗水的制件的非水基粘结剂；和一种用于在第一层压制件与第二层压制件互相连接时使上述粘结剂充满上述第一层压制件的第一侧面与上述第二层压制件的第一侧面之间的间隙的机构。
2.根据权利要求1的结构，其特征在于，上述的使上述粘结剂充满上述间隙的机构含有在上述第一层压制件与上述第二层压制件互相连接时可使上述粘结剂直接移动的上述第一层压制件的一个侧面。
3.根据权利要求1的结构，其特征在于，上述的粘结剂还可在固化时发生膨胀，并且，上述的使上述粘结剂充满间隙的机构包括激活上述的粘结剂使之固化并膨胀。
4.根据权利要求3的结构，其特征在于，利用上述粘结剂的上述膨胀加之上述的第一层压制件的上述第一侧面与上述第二层压制件的上述第一侧面之间的上述间隙的结构可使上述第一层压制件的一个面与上述第二层压制件的一个相应的面相配准。
5.根据权利要求1的结构，其特征在于，上述的粘结剂还可以用于提供在明显高于环境温度的温度下的合适的强度，并且可以较为简单地去除膨胀至要密封的接缝之外的固化的粘结剂残留物。
6.根据权利要求5的结构，其特征在于，还含有去除多余的固化了的上述粘结剂以形成一个沿上述第一层压制件、上述第二层压制件和它们间的上述接缝的大致匀整的组合表面的机构。
7.根据权利要求1的结构，其特征在于，上述的粘结剂是一种单组分的脲烷粘结剂。
8.根据权利要求7的结构，其特征在于，上述的使上述粘结剂充满间隙的机构包括使上述粘结剂原位发泡。
9.根据权利要求7的结构，其特征在于，上述的单组分脲烷粘结剂是以亚甲基二异氰酸酯预聚物为基的。
10.根据权利要求1的结构，其特征在于，上述的粘结剂是一种双组分脲烷粘结剂。
11.根据权利要求1的结构，其特征在于，上述的粘结剂是一种环氧树脂。
12.根据权利要求1的结构，其特征在于，上述的粘结剂是一种聚酰胺粘结剂。
13.根据权利要求1的结构，其特征在于，上述的粘结剂是一种聚酰亚胺粘结剂。
14.根据权利要求1的结构，其特征在于，还含有一种用于使与上述的固化粘结剂相结合的上述层压制件的第一上面料基本上不透水以便沿上述第一层压制件、上述第二层压制件和它们之间的上述接缝形成一个基本上不透水的组合面的机构。
15.一种连接两个层压制件以便在它们之间形成基本上不渗水的接缝的方法，包含如下步骤在第一层压制件的第一侧面上涂敷一种非水基粘结剂；将上述第一侧面与第二层压制件的第一侧面相连接；激活上述粘结剂，使该粘结剂充满上述第一层压制件的上述第一侧面与上述第一层压制件的上述第一侧面之间的全部间隙；和使上述激活的粘结剂充满上述第一层压制件的上述第一侧面与上述第二层压制件的上述第一侧面之间的全部间隙，并基本上固化。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于，还包含如下步骤去除多余的固化了的粘结剂以便形成沿上述第一层压制件、上述第二层压制件以及它们之间的接缝的基本平整的组合面。
17.根据权利要求15的方法，其特征在于，上述的粘结剂是一种单组分的脲烷粘结剂。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于，上述的激活粘结剂的步骤包括将水分引入上述的涂上的粘结剂。
19.根据权利要求18的方法，其特征在于，上述的激活粘结剂的步骤还包括使上述粘结剂发泡。
20.根据权利要求17的方法，其特征在于，上述的单组分脲烷粘结剂是以亚甲基二异氰酸酯预聚物为基的。
21.根据权利要求15的方法，其特征在于，上述的粘结剂是一种双组分脲烷粘结剂。
22.根据权利要求21的方法，其特征在于，上述的激活粘结剂的步骤包括将上述双组分脲烷粘结剂的第二组分引入上述的双组分脲烷粘结剂的第一组分中。
23.根据权利要求15的方法，其特征在于，上述的粘结剂是一种环氧树脂。
24.根据权利要求15的方法，其特征在于，上述的粘结剂是一种聚酰胺粘结剂。
25.根据权利要求15的方法，其特征在于，上述的粘结剂是一种聚酰亚胺粘结剂。
26.根据权利要求15的方法，其特征在于，还包含如下步骤将上述层压制件的第一上层面料与上述固化了的粘结剂相结合以便沿上述第一层压制件、上述第二层压制件以及它们之间的上述接缝形成基本上不渗水的组合面。
27.根据权利要求15的方法，其特征在于，还包含如下步骤选择上述的满足所需标准的非水基粘结剂，这些标准包括在固化时可形成基本上不渗水的制品、在显著高于环境温度的温度下具有合适的粘结强度、粘结剂在固化过程中会膨胀、以及可较为简单地去除膨胀到要密封的接缝之外的固化了的粘结剂残留物。
28.根据权利要求27的方法，其特征在于，上述所需的标准还包括与上述层压制件的基材相粘结而不引起上述基材膨胀。
29.根据权利要求15的方法，其特征在于，上述的层压制件是一种层压铺面件。
30.根据权利要求29的方法，其特征在于，上述的层压铺面件包含一层高压装饰层板和一层高压衬层板。
31.根据权利要求30的方法，其特征在于，上述的层压铺面件包含一层夹在上述高压装饰层板与上述高压衬层板之间的基材。
32.根据权利要求31的方法，其特征在于，上述的基材可从下列一组材料中选择低密度纤维板；中密度纤维板；高密度纤维板；颗粒压制板；粗纸板；干胶片板；和绞合板。
33.根据权利要求31的方法，其特征在于，上述的基材包括一种非纤维素基的芯料。
34.根据权利要求33的方法，其特征在于，上述的非纤维素基的芯料是一种丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物芯料。
35.根据权利要求31的方法，其特征在于，上述的基材可从下列一组材料中选择干胶片板；绞合板；和胶合板。
36.根据权利要求29的方法，其特征在于，上述的层压铺面件包含一层从下列一组板料中选择的板料，低压装饰层板；实心面料；金属面料。
37.一种将第一层压铺面件与第二层压铺面件相连接以便在上述第一与第二层压铺面件之间形成不透水的接缝的结构，其特征在于，上述的第一和第二层压铺面件包含一层不渗水的基材，上述结构含有一种置于上述第一与第二层压铺面件之间的接缝中的脲烷粘结剂；和一种可使上述脲烷粘结剂在置入上述接缝中的同时产生发泡作用的媒剂，其特征在于，滴入上述接缝的上述脲烷粘结剂的量足以在上述脲烷粘结剂由上述媒剂引起发泡时完全充满上述的接缝。
38.根据权利要求37的结构，其特征在于，上述滴入的脲烷粘结剂的量大约是一个厚度约为1/32英寸～1/8英寸的滴团，而层压铺面件的厚度大约为5/16英寸，并含有宽度约为3/32英寸、深度约为1/8英寸的榫舌与凹槽的连接面。
39.根据权利要求38的结构，其特征在于，上述滴入的脲烷粘结剂的量是一个厚度约为3/32英寸的滴团。
40.根据权利要求37的结构，其特征在于，上述的脲烷粘结剂是一种单组分脲烷粘结剂，而上述的引起粘结剂发泡的媒剂是水。
41.根据权利要求40的结构，其特征在于，上述的脲烷粘结剂是以亚甲基二异氰酸酯预聚物为基的。
42.一种用含有位于纤维素基材的第一侧面上的装饰层板和位于上述纤维素基材的第二侧面上的衬层板的铺面层压件构成基本上不渗水的铺面面的方法，其特征在于由许多上述的铺面层压件边对边地相连接形成一个大致平整的连续组合面，上述的方法包含如下步骤选择一种在固化过程中会膨胀而在固化后基本上不渗水的粘结剂；将上述粘结剂涂在上述铺面层压件中的第一层压件的侧面上；将上述铺面层压件的第二层压件的侧面与上述铺面层压件的上述第一层压件的已涂上上述粘结剂的上述侧面相连接；当上述铺面层压件的上述第一和第二层压件相连接时提供良好的条件使上述粘结剂膨胀；和在上述粘结剂已基本固化后除掉粘结剂的多余部分。
43.根据权利要求42的方法，其特征在于，上述的提供良好条件的步骤是将水分引入上述粘结剂中。
44.根据权利要求42的方法，其特征在于，上述的粘结剂是一种脲烷粘结剂。
45.根据权利要求44的方法，其特征在于，上述的脲烷粘结剂是一种以亚甲基二异氰酸酯预聚物为基的单组分脲烷粘结剂。
46.根据权利要求42的方法，其特征在于，还包含如下步骤，用防水材料制造上述的层压衬板。
全文摘要
一种形成层压制件间基本上是永久性连接的结构和方法,其特征在于,层压制件之间的接缝是水密密封的。本发明的最佳实施例采用一种非水基粘结剂例如脲烷粘结剂以形成一种基本上不渗水分的接缝。所用的粘结剂最好在固化时发生膨胀,以便完全充满接缝区,并因此防止渗漏。
文档编号C08L75/00GK1261573SQ99126520
公开日2000年8月2日 申请日期1999年12月22日 优先权日1999年1月18日
发明者维多利亚·L.·斯托拉斯基, 罗布森·马福蒂, 小威廉·R·李布, 老克利福德·D·沃莱布, 史蒂文·J·卢博文斯基, 汤姆·纳尔逊, 马尔科姆·P·赛克斯 申请人:普雷马克Rwp控股公司