耐环境结构构件的制作方法
【专利摘要】本公开的实施方式提供在暴露于水或其它环境元素的区域中使用的耐环境结构构件。所述结构构件包含核心构件和聚合物层。所述核心构件具有对环境敏感的成分，其中长期暴露于所述环境元素导致所述核心构件的降级。所述核心构件包含至少一个表面，例如底部表面和侧表面。所述表面经配置以用于定位在暴露于所述环境元素的区域中。所述聚合物层具有模制形状且覆盖所述表面，以便密封所述核心构件的所述表面，抵抗暴露于所述环境元素。
【专利说明】耐环境结构构件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本发明要求2012年6月18日提交的美国临时专利申请号61/660，993的权益，且该案以全文引用的方式并入本文中。
[0003]发明背景
[0004]典型的外门框由木头制成。对于将上底色的任何框架来说，归因于较低的成本，所述木头通常由松木制成。不上底色的自然框架由其自然染色完成所需的种类制成，如橡木、枫木、樱桃木或松木。
[0005]木头框架，尤其是上底色的框架的问题在于其遭受因天气和白蚁元素而导致的腐烂和瑕疵。在许多情况下，归因于从未受保护的底部吸上的水分，框架在底部腐烂。木头框架底部也可能遭受因白蚁而导致的腐烂。框架的其余部分还遭受归因于天气的瑕疵。因为木头是基于纤维的，所以天气的恶劣可导致腐朽、变形和其它瑕疵。
[0006]因此需要对木头框架的改进来战胜水分、腐烂和腐朽。
发明概要
[0007]本公开的实施方案通过提供耐环境结构构件以在暴露于水或其它环境元素的区域中使用来克服现有技术的问题。所述结构构件包含核心构件和聚合物层。所述核心构件具有对环境敏感的成分，其中长期暴露于环境元素导致核心构件的降级。所述核心构件包含至少一个表面。所述表面经配置以用于定位在暴露于环境元素的区域中。所述聚合物层具有模制形状且覆盖所述表面，以便密封核心构件的表面，抵抗暴露于环境元素。
[0008]核心构件可具有水可渗透表面。举例来说，核心构件可具有多种纤维，例如纤维素纤维。所述核心构件可为木头构件，例如低成本松木构件。
[0009]包含在核心构件的模制形状中的可为模制表面纹理。举例来说，可将木纹图案模制在模制形状上。木纹图案可包含橡木、枫木、樱桃木或松木。
[0010]所述结构构件可经配置以供在建筑物上外部使用。举例来说，所述结构构件可用作框架构件，例如门或窗框构件。
[0011 ] 可在核心构件的整个外表面周围模制聚合物层。所述聚合物层可具有5/8英寸或以下的厚度。举例来说，聚合物层可为一英寸的3/16。聚合物层可包含聚氨酯。
[0012]一种模制结构构件的方法包含将核心构件放置在模腔中。所述模腔界定外部形状。所述方法包含将一个或多个聚合物组分放置在模腔中。密封所述模腔。所述方法还包含使聚合物组分起泡沫以包封核心构件的至少一部分。这产生耐透水的结构构件的外部层。
[0013]起泡沫可包含包封整个核心构件。使聚合物组分起泡沫还可包含组合至少两个聚氨酯组分。
[0014]核心构件可具有可渗透表面。起泡沫可包含渗透核心构件的可渗透表面。举例来说，使聚合物组分起泡沫可包含渗透核心构件的纤维。
[0015]所述方法还可包含在外部层上形成表面纹理。
[0016]并且，所述方法可包含设定核心构件的大小以在模具的边缘与核心构件之间具有5/8英寸或以下的间隙。
[0017]所述方法还可包含固化外部层。
[0018]在考虑以下详细描述和附图后，本领域技术人员将更容易明白本公开的实施方式的这些和其它特征和优点，以下详细描述和附图描述本公开的优选和替代实施方式。
[0019]附图简述
[0020]图1是实施为门套的耐环境结构构件的仰视图；
[0021]图2是图1的门套的平面图；
[0022]图3是图1的门套的横截面图；
[0023]图4是图1的门套的横截面图；
[0024]图5是图1的门套的平面图；以及
[0025]图6是正从模具移除的耐环境天花线结构的移除的透视图。
【具体实施方式】
[0026]下文现在将更全面地描述本公开的实施方式。事实上，这些实施方式可以许多不同形式来体现，且不应被解释为限于本文所陈述的实施方式；相反，提供这些实施方式，使得本公开将满足适用的法律要求。如本说明书中和所附权利要求书中所使用，单数形式“一”和“所述”包含复数指代物，除非上下文清楚地另有指示。如本文所使用，术语“包括”及其变化与术语“包括”及其变化同义使用，且为开放的非限制术语。
[0027]本公开的实施方式提供耐环境结构构件。所述结构构件包含核心构件和聚合物层。在至少一个表面上将聚合物层模制到核心构件上，例如在其底部和/或侧表面周围。聚合物层有利地抵御水和其它环境元素(例如，太阳、风、污物、灰尘、温度等)，且改进结构元素的硬度。并且，结构构件有利地由相对较低成本的材料组成。另外，可生产结构构件，以具有各种木材品种外观。
[0028]图1到5中展示呈门套10的形式的耐环境结构构件。门套包含核心构件12和聚合物层14，例如图4中所示。至少在其底部和/或侧表面周围将聚合物层14模制到核心构件12上。聚合物层14有利地抵御水和其它环境暴露，且改进门套10的刚性。并且，结构构件有利地由相对较低成本的材料组成。另外，可生产结构构件，以具有各种木材品种外观。
[0029]尽管门套是一种实施方式，且具有特定优点，但涂有聚合物的核心构件的其它实施方式也是可能的，包含住宅和商业构造的各种结构构件。代替于门套，所述结构构件可为檐板、滑动件、窗扇和窗框、车库门等。举例来说，图6展示用于天花线的涂有聚合物的核心构件。
[0030]核心构件12可具有水可渗透表面。举例来说，核心构件12可为低成本木质衬底，例如松木，其具有易于吸水的纤维配比(例如，纤维素)。有利地，核心构件12的使用可提供结构稳定性，且比整体聚合的结构构件便宜。
[0031]聚合物层14可例如包含聚氨酯泡沫或由聚氨酯泡沫形成。可模制聚合物层14以形成门套10的所有外表面。可模制聚合物层以具有表面纹理，如由模具中的负或正(升高)区域所界定。举例来说，表面纹理可鹅卵石纹理或木纹，以模仿已知且合乎需要的木材类型，例如橡木、枫木、松木或樱桃木。
[0032]优选的是，将结构构件的形状设计成在结构的外表面上使用。举例来说，如图5中所示，门套10包含基座22和升高部分24。基座22经配置以附接在大厦、建筑物、住房或其它结构的下面支撑结构内或附接到所述支撑结构。升高部分24经配置以邻接门的前表面，以抑制门在错误方向上的晃动。基座22和升高部分24两者可与门一起工作以密封门洞，且防止天气侵袭和/或热量和冷气的流失。
[0033]基座22可包含一对长边16、顶侧18、底侧20、前表面26以及后表面28。长边16大体上平行，且顶侧18和底侧20也大体上平行。所述边一起形成矩形形状，其可与标准建筑物结构构件(例如木架住房中的2X4框架)对准且贴附到所述标准建筑物结构构件。前表面26将通常是可见的，且因此承受某一类型的模制抛光。
[0034]可根据常规钉子和扣件的大小和穿透能力来定制将基座22的厚度举例来说，基座的厚度可为0.75英寸。可根据预期使用来类似地定制其它尺寸，例如各边的长度。举例来说，门套宽度(例如，顶侧18和底侧20的长度)可为4到9/16英寸。可将长边16的长度定制为标准门高度，例如7、7.5或8英尺的门高度。
[0035]门套10的边可为直角，或具有倒角、圆角或其它修改，以获得吸引人的外观或改进的功能。
[0036]升高部分24从基座22的前表面26延伸出来约0.5英寸，如图1、2和5中所示。(应注意，本文所使用的尺寸虽然对特定应用和实施方式特别有利，但不应被解释为进一步限制所要求的本发明。)升高部分24包含一对长边30、顶侧32、底侧34以及前表面36。长边30中的一者为基座22的下伏长边16的延伸，如图1中所示。长边30中的另一者比基座22的前表面26高一个台阶。呈台阶状高出的长边30和下伏前表面36经配置以邻接且密封(或支持密封)抵靠关闭着的门。
[0037]升高部分24的顶部边缘或顶侧32平行于基座22的顶侧18，但从基座22的顶侧18插入。这允许基座22的其余部分在邻接的顶部门框构件下延伸。
[0038]基座22的底侧34相对于基座22的底侧20稍稍成角度，且从基座22的底侧20插入。这提供空间来容纳通常具有带角度上表面的门槛。
[0039]图3展示核心构件12，其将几乎全等的形状反映到整个门套10。核心构件12包含支撑核心升高部分40的核心基座38。核心基座38可为不同的木块，其具有一对相对的长边42、顶侧44和底侧46，如图3中所示。核心基座38具有约0.374英寸的厚度，以及约4.186英寸的宽度。
[0040]如图4中所示，核心升高部分40也包含一对长边50、顶边52、底边54以及前表面56。核心升高部分40可为单独的木头(或其它纤维性或便宜材料)块，其附接到核心基座38的顶部表面44。举例来说，核心升高部分40可为1.561英寸宽乘0.188英寸厚的木块，其与其长边50中的一者附接，且在核心基座38的下伏长边42上方并与之共面，如图5的横截面中所示。或者，核心基座38和升高部分40可为一整块，例如从固体矩形横截面铣削下来的一整块。
[0041]如图4中所示，核心升高部分的顶侧52和底侧54从核心基座38的顶侧44和底侧46插入，类似于门套10的向外几何形状。核心升高部分40的长度变化以适应核心基座38的变化长度以及整个门套10的长度。
[0042]如上文所提到，聚合物层14可为在核心构件12的外表面周围延伸的模制层。横截面图3和4展示聚合物层14的包裹配置。通常，聚合物层14可有利地为3/16英寸到5/8英寸厚，以使外部结构构件构造平衡刚性、强度以及相对于水分和其它元素的耐用性。聚氨酯具有可注射模制的特性以及形成相对较稠密涂层的能力，此涂层提供结构刚性以及环境抵抗性。然而，还可使用其它可模制聚合物来涂覆核心构件。举例来说，可使用热固性和热塑性材料，例如环氧树脂、酚醛树脂、尼龙、聚乙烯或聚苯乙烯。通常，注射模制能够具有等效于约9到14的国际公差等级的公差。热塑性或热固性材料的可能公差可为±0.008到±0.002英寸。可获得二到四微英寸或更好的表面抛光。
[0043]模制工艺包含将核心构件12放置在具有经抛光产品(例如，门套10)的最终轮廓的模具中。将聚氨酯倒入模具中。聚氨酯可包含在模具内混合后即刻起泡沫的两部分液体。无需使用多个组分，而是可使用单组分起泡沫聚合物，例如在暴露于空气时起泡沫的环氧树脂。
[0044]用力将模具关紧，以施加压力且使模具在聚氨酯正在起泡沫时保持紧紧关闭。在根据泡沫成分、厚度和其它参数校准的某一量的时间之后，聚氨酯泡沫将固化，且变硬成模具的轮廓。此时，可释放压力，且打开模具以将零件拉出。
[0045]在模具外，所述零件将具有包封内部木质核心部分12的硬的、固化的聚氨酯层14。取决于所使用的聚氨酯的密度，木质核心构件12周围的经固化聚氨酯层可与棉花一样软或与木头或石头一样硬。控制密度以满足产品应用的需要。保护此最终产品免受天气、白蚁、水、盐分等的侵蚀。
[0046]模制工艺的另一优点是在表面上形成预定种类的木质轮廓的能力。可在表面上形成橡木、樱桃木、松木、枫木或桃花心木或任何其它纹理，因为聚氨酯最初是液体形式，且将展开以填充模具的任何细节轮廓。
[0047]还可对聚氨酯层14进行上色、染色、切割、定形、用砂纸磨，且就像木材一样起作用。因此，门套10或其它结构构件可复制木材，但具有聚氨酯抵抗所述元素的免维护特性的所有有益特征。
[0048]已描述了所述系统、装置和方法的若干方面。然而，将理解，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下，进行各种修改。因此，其它方面在所附权利要求书的范围内。
[0049]参考编号:
[0050]10 门套
[0051]12核心构件
[0052]14聚氨酯层
[0053]16 长边
[0054]18 顶侧
[0055]20 底侧
[0056]22 基座
[0057]24升高部分
[0058]26前表面
[0059]28后表面
[0060]30 长边
[0061]32 顶侧
[0062]34 底侧
[0063]36前表面
[0064]38核心基座
[0065]40核心升高部分
[0066]42 长边
[0067]44 顶侧
[0068]46 底侧
[0069]50 长边
[0070]52 顶侧
[0071]54 底侧
[0072]56前表面
【权利要求】
1.一种在暴露于环境元素的区域中使用的耐环境结构构件，所述耐环境结构构件包括: 核心构件，其具有对环境敏感的成分，其中长期暴露于所述环境元素导致所述核心构件的降级， 所述核心构件包含至少一个表面，其中所述表面经配置以用于定位在暴露于所述环境元素的所述区域中；以及 聚合物层，其具有模制形状且覆盖所述表面，以便密封所述核心构件的所述表面，抵抗暴露于所述环境元素。
2.如权利要求1所述的耐环境结构构件，其中所述至少一个表面包含底部表面和侧表面。
3.如权利要求2所述的耐环境结构构件，其中所述侧表面邻近且围绕所述底部表面的周边而延伸。
4.如权利要求1所述的耐环境结构构件，其中所述聚合物层模制在所述核心构件的整个外表面周围。
5.如权利要求1所述的耐环境结构构件，其中所述聚合物层为聚氨酯。
6.如权利要求1所述的耐环境结构构件，其中所述核心构件具有水可渗透表面。
7.如权利要求6所述的耐环境结构构件，其中所述核心构件包含多种纤维。
8.如权利要求7所述的耐环境结构构件，其中所述纤维是纤维素纤维。
9.如权利要求8所述的耐环境结构构件，其中所述核心构件为木质构件。
10.如权利要求1所述的耐环境结构构件，其中所述模制形状具有模制表面纹理。
11.如权利要求10所述的耐环境结构构件，其中所述模制表面纹理具有木纹图案。
12.如权利要求11所述的耐环境结构构件，其中所述木纹图案是由橡木、枫木、樱桃木、松木和桃花心木组成的组中的一者。
13.如权利要求1所述的耐环境结构构件，其中所述结构构件经配置以在结构上外部使用。
14.如权利要求11所述的耐环境结构构件，其中所述结构构件经配置以用作框架构件。
15.如权利要求1所述的耐环境结构构件，其中所述聚合物层具有5/8英寸或以下的厚度。
16.一种模制结构构件的方法，所述方法包括: 将核心构件放置在界定外部形状的模具腔中，所述核心构件具有对环境敏感的成分，其中长期暴露于环境元素导致所述核心构件的降级； 将至少一个聚合物组分放置到所述模具腔中； 密封所述模具腔；以及 使所述聚合物组分起泡沫以包封所述核心构件的至少一部分，且产生所述结构构件的外部聚合物层，其抵抗所述环境元素。
17.如权利要求14所述的方法，其中使所述聚合物组分起泡沫包封所述整个核心构件。
18.如权利要求14所述的方法，其中使所述聚合物组分起泡沫包含组合至少两个聚氨酯组分。
19.如权利要求14所述的方法，其中所述核心构件具有可渗透表面，且其中使所述聚合物组分起泡沫包含渗透所述核心构件的所述可渗透表面。
20.如权利要求14所述的方法，其中所述核心构件包含多种纤维，且其中使所述聚合物组分起泡沫包含渗透所述核心构件的所述纤维。
21.如权利要求14所述的方法，其进一步包括在所述外部层上形成表面纹理。
22.如权利要求14所述的方法，其进一步包括设定所述核心构件的大小以在模具的边缘与所述构件之间具有5/8英寸或以下的间隙。
23.如权利要求14所述的方法，其进一步包括固化所述外部聚合物层。
【文档编号】E06B1/32GK104395545SQ201380033206
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年6月18日 优先权日:2012年6月18日
【发明者】乔治·S·刘 申请人:乔治·S·刘