耐環境結構構件的制作方法
【專利摘要】本公開的實施方式提供在暴露于水或其它環境元素的區域中使用的耐環境結構構件。所述結構構件包含核心構件和聚合物層。所述核心構件具有對環境敏感的成分，其中長期暴露于所述環境元素導致所述核心構件的降級。所述核心構件包含至少一個表面，例如底部表面和側表面。所述表面經配置以用于定位在暴露于所述環境元素的區域中。所述聚合物層具有模制形狀且覆蓋所述表面，以便密封所述核心構件的所述表面，抵抗暴露于所述環境元素。
【專利說明】耐環境結構構件
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本發明要求2012年6月18日提交的美國臨時專利申請號61/660，993的權益，且該案以全文引用的方式并入本文中。
[0003]發明背景
[0004]典型的外門框由木頭制成。對于將上底色的任何框架來說，歸因于較低的成本，所述木頭通常由松木制成。不上底色的自然框架由其自然染色完成所需的種類制成，如橡木、楓木、櫻桃木或松木。
[0005]木頭框架，尤其是上底色的框架的問題在于其遭受因天氣和白蟻元素而導致的腐爛和瑕疵。在許多情況下，歸因于從未受保護的底部吸上的水分，框架在底部腐爛。木頭框架底部也可能遭受因白蟻而導致的腐爛。框架的其余部分還遭受歸因于天氣的瑕疵。因為木頭是基于纖維的，所以天氣的惡劣可導致腐朽、變形和其它瑕疵。
[0006]因此需要對木頭框架的改進來戰勝水分、腐爛和腐朽。
發明概要
[0007]本公開的實施方案通過提供耐環境結構構件以在暴露于水或其它環境元素的區域中使用來克服現有技術的問題。所述結構構件包含核心構件和聚合物層。所述核心構件具有對環境敏感的成分，其中長期暴露于環境元素導致核心構件的降級。所述核心構件包含至少一個表面。所述表面經配置以用于定位在暴露于環境元素的區域中。所述聚合物層具有模制形狀且覆蓋所述表面，以便密封核心構件的表面，抵抗暴露于環境元素。
[0008]核心構件可具有水可滲透表面。舉例來說，核心構件可具有多種纖維，例如纖維素纖維。所述核心構件可為木頭構件，例如低成本松木構件。
[0009]包含在核心構件的模制形狀中的可為模制表面紋理。舉例來說，可將木紋圖案模制在模制形狀上。木紋圖案可包含橡木、楓木、櫻桃木或松木。
[0010]所述結構構件可經配置以供在建筑物上外部使用。舉例來說，所述結構構件可用作框架構件，例如門或窗框構件。
[0011 ] 可在核心構件的整個外表面周圍模制聚合物層。所述聚合物層可具有5/8英寸或以下的厚度。舉例來說，聚合物層可為一英寸的3/16。聚合物層可包含聚氨酯。
[0012]一種模制結構構件的方法包含將核心構件放置在模腔中。所述模腔界定外部形狀。所述方法包含將一個或多個聚合物組分放置在模腔中。密封所述模腔。所述方法還包含使聚合物組分起泡沫以包封核心構件的至少一部分。這產生耐透水的結構構件的外部層。
[0013]起泡沫可包含包封整個核心構件。使聚合物組分起泡沫還可包含組合至少兩個聚氨酯組分。
[0014]核心構件可具有可滲透表面。起泡沫可包含滲透核心構件的可滲透表面。舉例來說，使聚合物組分起泡沫可包含滲透核心構件的纖維。
[0015]所述方法還可包含在外部層上形成表面紋理。
[0016]并且，所述方法可包含設定核心構件的大小以在模具的邊緣與核心構件之間具有5/8英寸或以下的間隙。
[0017]所述方法還可包含固化外部層。
[0018]在考慮以下詳細描述和附圖后，本領域技術人員將更容易明白本公開的實施方式的這些和其它特征和優點，以下詳細描述和附圖描述本公開的優選和替代實施方式。
[0019]附圖簡述
[0020]圖1是實施為門套的耐環境結構構件的仰視圖；
[0021]圖2是圖1的門套的平面圖；
[0022]圖3是圖1的門套的橫截面圖；
[0023]圖4是圖1的門套的橫截面圖；
[0024]圖5是圖1的門套的平面圖；以及
[0025]圖6是正從模具移除的耐環境天花線結構的移除的透視圖。
【具體實施方式】
[0026]下文現在將更全面地描述本公開的實施方式。事實上，這些實施方式可以許多不同形式來體現，且不應被解釋為限于本文所陳述的實施方式；相反，提供這些實施方式，使得本公開將滿足適用的法律要求。如本說明書中和所附權利要求書中所使用，單數形式“一”和“所述”包含復數指代物，除非上下文清楚地另有指示。如本文所使用，術語“包括”及其變化與術語“包括”及其變化同義使用，且為開放的非限制術語。
[0027]本公開的實施方式提供耐環境結構構件。所述結構構件包含核心構件和聚合物層。在至少一個表面上將聚合物層模制到核心構件上，例如在其底部和/或側表面周圍。聚合物層有利地抵御水和其它環境元素(例如，太陽、風、污物、灰塵、溫度等)，且改進結構元素的硬度。并且，結構構件有利地由相對較低成本的材料組成。另外，可生產結構構件，以具有各種木材品種外觀。
[0028]圖1到5中展示呈門套10的形式的耐環境結構構件。門套包含核心構件12和聚合物層14，例如圖4中所示。至少在其底部和/或側表面周圍將聚合物層14模制到核心構件12上。聚合物層14有利地抵御水和其它環境暴露，且改進門套10的剛性。并且，結構構件有利地由相對較低成本的材料組成。另外，可生產結構構件，以具有各種木材品種外觀。
[0029]盡管門套是一種實施方式，且具有特定優點，但涂有聚合物的核心構件的其它實施方式也是可能的，包含住宅和商業構造的各種結構構件。代替于門套，所述結構構件可為檐板、滑動件、窗扇和窗框、車庫門等。舉例來說，圖6展示用于天花線的涂有聚合物的核心構件。
[0030]核心構件12可具有水可滲透表面。舉例來說，核心構件12可為低成本木質襯底，例如松木，其具有易于吸水的纖維配比(例如，纖維素)。有利地，核心構件12的使用可提供結構穩定性，且比整體聚合的結構構件便宜。
[0031]聚合物層14可例如包含聚氨酯泡沫或由聚氨酯泡沫形成。可模制聚合物層14以形成門套10的所有外表面。可模制聚合物層以具有表面紋理，如由模具中的負或正(升高)區域所界定。舉例來說，表面紋理可鵝卵石紋理或木紋，以模仿已知且合乎需要的木材類型，例如橡木、楓木、松木或櫻桃木。
[0032]優選的是，將結構構件的形狀設計成在結構的外表面上使用。舉例來說，如圖5中所示，門套10包含基座22和升高部分24。基座22經配置以附接在大廈、建筑物、住房或其它結構的下面支撐結構內或附接到所述支撐結構。升高部分24經配置以鄰接門的前表面，以抑制門在錯誤方向上的晃動。基座22和升高部分24兩者可與門一起工作以密封門洞，且防止天氣侵襲和/或熱量和冷氣的流失。
[0033]基座22可包含一對長邊16、頂側18、底側20、前表面26以及后表面28。長邊16大體上平行，且頂側18和底側20也大體上平行。所述邊一起形成矩形形狀，其可與標準建筑物結構構件(例如木架住房中的2X4框架)對準且貼附到所述標準建筑物結構構件。前表面26將通常是可見的，且因此承受某一類型的模制拋光。
[0034]可根據常規釘子和扣件的大小和穿透能力來定制將基座22的厚度舉例來說，基座的厚度可為0.75英寸。可根據預期使用來類似地定制其它尺寸，例如各邊的長度。舉例來說，門套寬度(例如，頂側18和底側20的長度)可為4到9/16英寸。可將長邊16的長度定制為標準門高度，例如7、7.5或8英尺的門高度。
[0035]門套10的邊可為直角，或具有倒角、圓角或其它修改，以獲得吸引人的外觀或改進的功能。
[0036]升高部分24從基座22的前表面26延伸出來約0.5英寸，如圖1、2和5中所示。(應注意，本文所使用的尺寸雖然對特定應用和實施方式特別有利，但不應被解釋為進一步限制所要求的本發明。)升高部分24包含一對長邊30、頂側32、底側34以及前表面36。長邊30中的一者為基座22的下伏長邊16的延伸，如圖1中所示。長邊30中的另一者比基座22的前表面26高一個臺階。呈臺階狀高出的長邊30和下伏前表面36經配置以鄰接且密封(或支持密封)抵靠關閉著的門。
[0037]升高部分24的頂部邊緣或頂側32平行于基座22的頂側18，但從基座22的頂側18插入。這允許基座22的其余部分在鄰接的頂部門框構件下延伸。
[0038]基座22的底側34相對于基座22的底側20稍稍成角度，且從基座22的底側20插入。這提供空間來容納通常具有帶角度上表面的門檻。
[0039]圖3展示核心構件12，其將幾乎全等的形狀反映到整個門套10。核心構件12包含支撐核心升高部分40的核心基座38。核心基座38可為不同的木塊，其具有一對相對的長邊42、頂側44和底側46，如圖3中所示。核心基座38具有約0.374英寸的厚度，以及約4.186英寸的寬度。
[0040]如圖4中所示，核心升高部分40也包含一對長邊50、頂邊52、底邊54以及前表面56。核心升高部分40可為單獨的木頭(或其它纖維性或便宜材料)塊，其附接到核心基座38的頂部表面44。舉例來說，核心升高部分40可為1.561英寸寬乘0.188英寸厚的木塊，其與其長邊50中的一者附接，且在核心基座38的下伏長邊42上方并與之共面，如圖5的橫截面中所示。或者，核心基座38和升高部分40可為一整塊，例如從固體矩形橫截面銑削下來的一整塊。
[0041]如圖4中所示，核心升高部分的頂側52和底側54從核心基座38的頂側44和底側46插入，類似于門套10的向外幾何形狀。核心升高部分40的長度變化以適應核心基座38的變化長度以及整個門套10的長度。
[0042]如上文所提到，聚合物層14可為在核心構件12的外表面周圍延伸的模制層。橫截面圖3和4展示聚合物層14的包裹配置。通常，聚合物層14可有利地為3/16英寸到5/8英寸厚，以使外部結構構件構造平衡剛性、強度以及相對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對較稠密涂層的能力，此涂層提供結構剛性以及環境抵抗性。然而，還可使用其它可模制聚合物來涂覆核心構件。舉例來說，可使用熱固性和熱塑性材料，例如環氧樹脂、酚醛樹脂、尼龍、聚乙烯或聚苯乙烯。通常，注射模制能夠具有等效于約9到14的國際公差等級的公差。熱塑性或熱固性材料的可能公差可為±0.008到±0.002英寸。可獲得二到四微英寸或更好的表面拋光。
[0043]模制工藝包含將核心構件12放置在具有經拋光產品(例如，門套10)的最終輪廓的模具中。將聚氨酯倒入模具中。聚氨酯可包含在模具內混合后即刻起泡沫的兩部分液體。無需使用多個組分，而是可使用單組分起泡沫聚合物，例如在暴露于空氣時起泡沫的環氧樹脂。
[0044]用力將模具關緊，以施加壓力且使模具在聚氨酯正在起泡沫時保持緊緊關閉。在根據泡沫成分、厚度和其它參數校準的某一量的時間之后，聚氨酯泡沫將固化，且變硬成模具的輪廓。此時，可釋放壓力，且打開模具以將零件拉出。
[0045]在模具外，所述零件將具有包封內部木質核心部分12的硬的、固化的聚氨酯層14。取決于所使用的聚氨酯的密度，木質核心構件12周圍的經固化聚氨酯層可與棉花一樣軟或與木頭或石頭一樣硬。控制密度以滿足產品應用的需要。保護此最終產品免受天氣、白蟻、水、鹽分等的侵蝕。
[0046]模制工藝的另一優點是在表面上形成預定種類的木質輪廓的能力。可在表面上形成橡木、櫻桃木、松木、楓木或桃花心木或任何其它紋理，因為聚氨酯最初是液體形式，且將展開以填充模具的任何細節輪廓。
[0047]還可對聚氨酯層14進行上色、染色、切割、定形、用砂紙磨，且就像木材一樣起作用。因此，門套10或其它結構構件可復制木材，但具有聚氨酯抵抗所述元素的免維護特性的所有有益特征。
[0048]已描述了所述系統、裝置和方法的若干方面。然而，將理解，可在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，進行各種修改。因此，其它方面在所附權利要求書的范圍內。
[0049]參考編號:
[0050]10 門套
[0051]12核心構件
[0052]14聚氨酯層
[0053]16 長邊
[0054]18 頂側
[0055]20 底側
[0056]22 基座
[0057]24升高部分
[0058]26前表面
[0059]28后表面
[0060]30 長邊
[0061]32 頂側
[0062]34 底側
[0063]36前表面
[0064]38核心基座
[0065]40核心升高部分
[0066]42 長邊
[0067]44 頂側
[0068]46 底側
[0069]50 長邊
[0070]52 頂側
[0071]54 底側
[0072]56前表面
【權利要求】
1.一種在暴露于環境元素的區域中使用的耐環境結構構件，所述耐環境結構構件包括: 核心構件，其具有對環境敏感的成分，其中長期暴露于所述環境元素導致所述核心構件的降級， 所述核心構件包含至少一個表面，其中所述表面經配置以用于定位在暴露于所述環境元素的所述區域中；以及 聚合物層，其具有模制形狀且覆蓋所述表面，以便密封所述核心構件的所述表面，抵抗暴露于所述環境元素。
2.如權利要求1所述的耐環境結構構件，其中所述至少一個表面包含底部表面和側表面。
3.如權利要求2所述的耐環境結構構件，其中所述側表面鄰近且圍繞所述底部表面的周邊而延伸。
4.如權利要求1所述的耐環境結構構件，其中所述聚合物層模制在所述核心構件的整個外表面周圍。
5.如權利要求1所述的耐環境結構構件，其中所述聚合物層為聚氨酯。
6.如權利要求1所述的耐環境結構構件，其中所述核心構件具有水可滲透表面。
7.如權利要求6所述的耐環境結構構件，其中所述核心構件包含多種纖維。
8.如權利要求7所述的耐環境結構構件，其中所述纖維是纖維素纖維。
9.如權利要求8所述的耐環境結構構件，其中所述核心構件為木質構件。
10.如權利要求1所述的耐環境結構構件，其中所述模制形狀具有模制表面紋理。
11.如權利要求10所述的耐環境結構構件，其中所述模制表面紋理具有木紋圖案。
12.如權利要求11所述的耐環境結構構件，其中所述木紋圖案是由橡木、楓木、櫻桃木、松木和桃花心木組成的組中的一者。
13.如權利要求1所述的耐環境結構構件，其中所述結構構件經配置以在結構上外部使用。
14.如權利要求11所述的耐環境結構構件，其中所述結構構件經配置以用作框架構件。
15.如權利要求1所述的耐環境結構構件，其中所述聚合物層具有5/8英寸或以下的厚度。
16.一種模制結構構件的方法，所述方法包括: 將核心構件放置在界定外部形狀的模具腔中，所述核心構件具有對環境敏感的成分，其中長期暴露于環境元素導致所述核心構件的降級； 將至少一個聚合物組分放置到所述模具腔中； 密封所述模具腔；以及 使所述聚合物組分起泡沫以包封所述核心構件的至少一部分，且產生所述結構構件的外部聚合物層，其抵抗所述環境元素。
17.如權利要求14所述的方法，其中使所述聚合物組分起泡沫包封所述整個核心構件。
18.如權利要求14所述的方法，其中使所述聚合物組分起泡沫包含組合至少兩個聚氨酯組分。
19.如權利要求14所述的方法，其中所述核心構件具有可滲透表面，且其中使所述聚合物組分起泡沫包含滲透所述核心構件的所述可滲透表面。
20.如權利要求14所述的方法，其中所述核心構件包含多種纖維，且其中使所述聚合物組分起泡沫包含滲透所述核心構件的所述纖維。
21.如權利要求14所述的方法，其進一步包括在所述外部層上形成表面紋理。
22.如權利要求14所述的方法，其進一步包括設定所述核心構件的大小以在模具的邊緣與所述構件之間具有5/8英寸或以下的間隙。
23.如權利要求14所述的方法，其進一步包括固化所述外部聚合物層。
【文檔編號】E06B1/32GK104395545SQ201380033206
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年6月18日 優先權日:2012年6月18日
【發明者】喬治·S·劉 申請人:喬治·S·劉