机械固定的面砖 技术领域 本发明总的涉及用于覆盖表面的面砖， 更具体地涉及具有机械地连接在一起的复 合要素的复合面砖， 和用于制造所述面砖的改进方法。
相关申请
本申请要求美国临时申请 61/262628 和 61/319114 的优先权， 其内容通过引用并 入本文。
背景技术
面砖长期以来一直用来覆盖不同的表面， 它们被用在不同的环境中以提供不同的 功能， 例如作为耐磨表面、 装饰或防水。 安装在铺砖阵列中的每个面砖的尺寸、 形状、 材料和 表面精加工都可根据使用要求而变化。 在此定义的铺砖阵列是装配在一起以连续覆盖表面 的各种形状、 尺寸和材料的面砖的阵列。
一类安装是表面被覆盖在由相同普通类型的面砖构成的铺砖阵列， 尽管某些特性 如颜色和尺寸可能不同以产生视觉上吸引人的装饰图案。 为了获得视觉效果要求面砖准确 对齐。
另一类安装是面砖作为装饰插入物安装在另外的地板覆盖阵列中， 例如硬木地板 或镶木地板， 其中相邻的地板板条利用互锁的榫舌和凹槽系统连接在一起。目前难以安装 一些类型的面砖 ( 例如石头或金属面砖 ) 作为装饰性插入物， 因为这类面砖没有耦接区域。
传统的面砖通常通过劳动密集的方法贴到表面， 其中将每个面砖单独放置在表面 上并利用面砖下侧和表面之间的粘合剂将面砖贴到其上。 重复该过程直到以面砖阵列覆盖 表面为止。 由于这些传统面砖没有整体的定位机构， 所以对齐过程依赖安装者的技能， 安装 者能可选地使用间隔插入物或其他工具。在可以开始任何填缝应用过程之前， 需要相当多 的时间， 通常至少一天， 让粘合剂硬化， 所以总的时间是至少 2 天。这导致安装成本由于这 些小工作而变高。
另外的复杂情况出现在安装过程中， 因为传统的面砖具有相当大的尺寸差异 ： 2mm 并非罕见， 并且在某些情况下高达 5mm。 为了适应该差异， 安装者必须在面砖之间留下间隔。 在手工的劳动密集过程中使面砖之间的间隙充满被通称为填缝剂的材料， 填缝剂在应用之 后硬化。最终的外观依赖施加填缝剂的安装者的技能， 非专业人员进行的安装是冗长的并 且倾向于产生无吸引力的成品。 填缝剂的成分根据使用要求而变化， 例如在潮湿环境中， 填 缝剂提供防水功能以防止水渗入到面砖的下侧。 填缝剂通常是足够挠性的以适应任何热膨 胀。
如果需要安装另外的层， 例如减震或衬垫层， 则必须将每个面砖连接到层， 这进一 步延长了安装过程。
因而需要制造一种面砖， 其能由非专业人员容易且迅速地安装并且其克服了上述 缺点。
为了生产能以少量时间容易地安装的、 对于每个面砖的手动对齐具有最小需求的面砖， 已经作出了各种尝试。
一 个 实 例 是 由 Snapstone Co.LLC 生 产 的铺 砖 系 统 ( 在 www. 面砖安装snapstone.com 披露 )。其使用了粘贴到基底的瓷质砖， 基底具有沿着其边缘布置的将相邻 面砖锁定在一起的推入配合互锁机构。在以浮动面砖安装的方式将 在地板上之后， 手动地使互锁的面砖之间的间隙充满填缝剂。
虽然对传统面砖进行了改进， 但铺砖系统是部分的解决方案， 因为安 面砖也需要用粘合剂将面砖固定到基底，装过程仍然需要填缝的步骤。另外，这是重大的缺点， 因为粘附剂在使用中会失效， 特别是由于湿害。
在公开号为 US2008/0184646 A1 的美国专利申请 11/701,777 中披露了面砖和制 造方法的另一个部分解决方案， 其内容在此并入作为参考。美国专利中请 11/701,777 总 的披露了一种位于基底上的面砖， 基底具有沿着一个侧边缘的延伸到面砖之外的耦接元 件， 以使得耦接元件能与相邻面砖的耦接元件互锁。方法的细节在该专利申请公开文本的
和
段中， 其披露了以注射成型工艺， 优选反应注射成型 ( “RIM” )， 形成基底， 并且将基底附贴到预先形成的面砖以形成分层的无填缝剂面砖。 附贴的意思是通过基底和 面砖之间的粘接， 例如利用粘合剂。然后将最后得到的分层面砖的基底的边缘与面砖边缘 平行地线性研磨以产生耦接元件。
利用反应注射成型制造面砖是比较慢的， 花 10 至 20 分钟制造单个面砖。另外， 由 于在硬化过程中尺寸的改变， 所以使用 RIM 导致最终产品的尺寸与设计尺寸存在误差。这 和所使用的材料导致与相邻基底的任何密封效果不是最佳。
和
段中， 其披露了以注射成型工艺， 优选反应注射成型 ( “RIM” )， 形成基底， 并且将基底附贴到预先形成的面砖以形成分层的无填缝剂面砖。 附贴的意思是通过基底和 面砖之间的粘接， 例如利用粘合剂。然后将最后得到的分层面砖的基底的边缘与面砖边缘 平行地线性研磨以产生耦接元件。
利用反应注射成型制造面砖是比较慢的， 花 10 至 20 分钟制造单个面砖。另外， 由 于在硬化过程中尺寸的改变， 所以使用 RIM 导致最终产品的尺寸与设计尺寸存在误差。这 和所使用的材料导致与相邻基底的任何密封效果不是最佳。
在美国专利申请 11/701,777 中披露的成型之后的研磨过程增加了制造成本和时 间， 浪费了材料和空间， 并且对精度和能采用的耦接元件的类型施加了限制。
在使用中， 由于粘合剂的失效， 美国专利申请 11/701,777 的面砖遭受了基底 - 面 砖的脱胶。
在此要求的发明克服了上述缺点中的一些或全部并且提供了具有较低生产成本 的改进的制造方法。 发明内容 本发明的目标是提供一种制造机械固定的面砖的改进方法， 其中将基底直接机械 连接到面砖上的过程发生在注射过程中。优选地， 形成与其他面砖接合的互锁系统的过程 也发生在注射过程中。这样制造的面砖可以以浮动面砖阵列的方式放置在底层地板上， 该 浮动面砖阵列可容易地拆卸和重新使用， 例如互相连接的面砖阵列。
在此公开了制造机械固定的面砖的方法， 包括提供具有耐久表面、 下侧和锚定区 域的面砖， 将面砖定位在模具中， 在模具中提供基底， 和将第一可流动材料注射到所述模具 中， 第一可流动材料流入与锚定区域接触并与其机械接合， 所述第一可流动材料凝固成对 面砖和基底施加固定力的保持件。
在此将面砖定义为出于审美和 / 或功能的目的可用于覆盖表面的具有确定尺寸 的一件材料。其可以由任何材料制成， 例如陶瓷、 瓷、 各种天然石材、 大理石、 花岗岩、 石灰 石、 砂石、 板岩、 由水泥基材料或树脂基材料制成的各种人造石材、 木料、 各种塑料、 纤维板、
水泥、 层压材料、 金属、 玻璃、 树脂、 皮革等等。
本发明要求的面砖可以具有任何尺寸和形状， 只要当其以铺砖阵列与别的面砖布 置在一起时能够形成对表面的连续覆盖， 包括例如具有相同几何形状， 正方形、 长方形、 六 边形， 或彼此互补的任何其他形状的面砖。
在基底上的各种耦接区域可以使用于与其他面砖或表面覆盖材料的耦接区域进 行连接。优选地在基底的至少一个侧边上提供耦接区域， 耦接区域也可以被部分地围在基 底的下侧中， 便于容易地插入单独的耦接部件。耦接区域优选地将面砖垂直和水平地连接 到相邻的面砖。
在示例性实施方式中， 耦接区域包括合作的阳性和阴性元件， 例如钩和锁、 榫舌和 凹槽、 互锁和咬接钮。任一种或每种类型的元件能以由铺砖系统确定的分布状态沿着基底 的所有、 某些或仅仅一个边缘设置。在频繁重新使用的例如临时铺砖阵列的其他实施方式 中， 仅仅提供阴性部件， 根据要求的发明， 在制造之后将可拆卸的双头阳性元件插入阴性元 件中的一些内。上面的例子只是示例性的实施方式， 应该懂得， 可以使用各种备选实施方 式。 在其他实施方式中， 可以不形成耦合元件 ： 生产的复合或自填缝面砖可与其他类似的面 砖一起容易地铺设。在所有情况下， 本发明的面砖能以浮动阵列的方式铺设或贴到底层地 板上。
在示例性实施方式中， 所使用的注射系统是嵌件模制系统， 其中将面砖的一个或 多个部件在注射之前相对于彼此的定位于模具内， 这些部件处于它们在机械固定的面砖内 会采用的位置上。
在某些实施方式中， 通过注射第一可流动材料来提供基底， 该第一可流动材料凝 固以与所述保持件整体地形成所述基底， 所述基底进一步包括整体的耦接区域， 用于使机 械固定的面砖与相邻的耦接区域相连。
在其他实施方式中， 在模具中提供具有耦接区域的基底， 并且注射包括将第一可 流动材料注入模具中， 该材料既接合在基底上提供的接合区域又接合锚定区域， 并凝固以 形成保持件。基底可以由任何合适的材料制成， 包括例如塑料、 树脂、 金属、 木材和层压材 料。
在又一些实施方式中， 通过将第二可流动材料注入模具中来提供基底， 该第二可 流动材料流入模具中形成基底和整体的耦接区域， 并且该方法进一步包括基本上同时或相 继注入第一可流动材料以接合锚定区域， 从而通过保持件将基底机械地锚定到面砖上。
第一可流动材料优选地是加热时熔融的单一的普通热塑性材料。 优选地其快速凝 固， 在凝固过程中其基本上保持其体积从而使收缩最小化。其他材料例如树脂， 其在被称 为反应注射成型的工艺中在化学反应中或通过化学反应凝固， 可以替代用作第一可流动材 料。该材料将会流入并且充满模具中剩下的空间。
优选地， 第一可流动材料是相对较软的材料， 其能够紧密地将面砖和基底机械地 固定在一起。 更加优选的是， 当第一可流动材料形成也充当周围填缝填料的保持件时， 其在 硬化时是防水且可压缩的， 但是具有弹性， 从而当处于面砖阵列中时在相邻的面砖之间形 成防水密封。填缝填料的表面可以在模具中制成图案。
在涉及同时注射的某些实施方式中的第一可流动材料是多于一种的材料， 从而使 不同的所需组分可以具有不同的性质和特性。在使用第二可流动材料的场合， 第二可流动材料在硬化时也可以具有不同的材料性质， 从而使不同的组分具有不同的性质和特性。例 如， 第一可流动材料在其凝固以形成填缝填料之后可以是相对可压缩的 ； 第二可流动材料 在用于形成支撑基底时可以是相对不易压缩的。 支撑基底提供强度并且在某些实施方式中 连接其他部件， 例如衬垫。优选地， 在使用单独的材料制造支撑基底的场合， 其由低成本材 料制造。 可以使用其他可流动材料进行其他基本上同时或相继的注射以形成具有不同性质 的功能层或区域。
基底的材料可以是下列热塑性材料之一 ： 丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物 (ABS)、 聚 乙烯 (PE)、 聚丙烯 (PP)。硬化后比较刚性并且可支撑面砖的其他塑料可以由本领域技术人 员等同替代地选择和采用而不必进行任何创造性的活动。
填缝填料 (grout gasket) 的材料可以是热塑性橡胶 (TPR)。 硬化后比较柔软的其 他塑料可以由本领域技术人员等同替代地选择和采用而不必进行任何创造性的活动。
在此公开的是通过表面或台阶提供面砖的锚定区域， 所述表面或台阶从面砖的外 边缘伸出并且大体上从面砖的外边缘向内定位。从最初的生产过程， 许多面砖具有用作锚 定区域的合适表面。
段中， 其披露了以注射成型工艺， 优选反应注射成型 ( “RIM” )， 形成基底， 并且将基底附贴到预先形成的面砖以形成分层的无填缝剂面砖。 附贴的意思是通过基底和 面砖之间的粘接， 例如利用粘合剂。然后将最后得到的分层面砖的基底的边缘与面砖边缘 平行地线性研磨以产生耦接元件。
利用反应注射成型制造面砖是比较慢的， 花 10 至 20 分钟制造单个面砖。另外， 由 于在硬化过程中尺寸的改变， 所以使用 RIM 导致最终产品的尺寸与设计尺寸存在误差。这 和所使用的材料导致与相邻基底的任何密封效果不是最佳。
在美国专利申请 11/701,777 中披露的成型之后的研磨过程增加了制造成本和时 间， 浪费了材料和空间， 并且对精度和能采用的耦接元件的类型施加了限制。
在使用中， 由于粘合剂的失效， 美国专利申请 11/701,777 的面砖遭受了基底 - 面 砖的脱胶。
在此要求的发明克服了上述缺点中的一些或全部并且提供了具有较低生产成本 的改进的制造方法。 发明内容 本发明的目标是提供一种制造机械固定的面砖的改进方法， 其中将基底直接机械 连接到面砖上的过程发生在注射过程中。优选地， 形成与其他面砖接合的互锁系统的过程 也发生在注射过程中。这样制造的面砖可以以浮动面砖阵列的方式放置在底层地板上， 该 浮动面砖阵列可容易地拆卸和重新使用， 例如互相连接的面砖阵列。
在此公开了制造机械固定的面砖的方法， 包括提供具有耐久表面、 下侧和锚定区 域的面砖， 将面砖定位在模具中， 在模具中提供基底， 和将第一可流动材料注射到所述模具 中， 第一可流动材料流入与锚定区域接触并与其机械接合， 所述第一可流动材料凝固成对 面砖和基底施加固定力的保持件。
在此将面砖定义为出于审美和 / 或功能的目的可用于覆盖表面的具有确定尺寸 的一件材料。其可以由任何材料制成， 例如陶瓷、 瓷、 各种天然石材、 大理石、 花岗岩、 石灰 石、 砂石、 板岩、 由水泥基材料或树脂基材料制成的各种人造石材、 木料、 各种塑料、 纤维板、
水泥、 层压材料、 金属、 玻璃、 树脂、 皮革等等。
本发明要求的面砖可以具有任何尺寸和形状， 只要当其以铺砖阵列与别的面砖布 置在一起时能够形成对表面的连续覆盖， 包括例如具有相同几何形状， 正方形、 长方形、 六 边形， 或彼此互补的任何其他形状的面砖。
在基底上的各种耦接区域可以使用于与其他面砖或表面覆盖材料的耦接区域进 行连接。优选地在基底的至少一个侧边上提供耦接区域， 耦接区域也可以被部分地围在基 底的下侧中， 便于容易地插入单独的耦接部件。耦接区域优选地将面砖垂直和水平地连接 到相邻的面砖。
在示例性实施方式中， 耦接区域包括合作的阳性和阴性元件， 例如钩和锁、 榫舌和 凹槽、 互锁和咬接钮。任一种或每种类型的元件能以由铺砖系统确定的分布状态沿着基底 的所有、 某些或仅仅一个边缘设置。在频繁重新使用的例如临时铺砖阵列的其他实施方式 中， 仅仅提供阴性部件， 根据要求的发明， 在制造之后将可拆卸的双头阳性元件插入阴性元 件中的一些内。上面的例子只是示例性的实施方式， 应该懂得， 可以使用各种备选实施方 式。 在其他实施方式中， 可以不形成耦合元件 ： 生产的复合或自填缝面砖可与其他类似的面 砖一起容易地铺设。在所有情况下， 本发明的面砖能以浮动阵列的方式铺设或贴到底层地 板上。
在示例性实施方式中， 所使用的注射系统是嵌件模制系统， 其中将面砖的一个或 多个部件在注射之前相对于彼此的定位于模具内， 这些部件处于它们在机械固定的面砖内 会采用的位置上。
在某些实施方式中， 通过注射第一可流动材料来提供基底， 该第一可流动材料凝 固以与所述保持件整体地形成所述基底， 所述基底进一步包括整体的耦接区域， 用于使机 械固定的面砖与相邻的耦接区域相连。
在其他实施方式中， 在模具中提供具有耦接区域的基底， 并且注射包括将第一可 流动材料注入模具中， 该材料既接合在基底上提供的接合区域又接合锚定区域， 并凝固以 形成保持件。基底可以由任何合适的材料制成， 包括例如塑料、 树脂、 金属、 木材和层压材 料。
在又一些实施方式中， 通过将第二可流动材料注入模具中来提供基底， 该第二可 流动材料流入模具中形成基底和整体的耦接区域， 并且该方法进一步包括基本上同时或相 继注入第一可流动材料以接合锚定区域， 从而通过保持件将基底机械地锚定到面砖上。
第一可流动材料优选地是加热时熔融的单一的普通热塑性材料。 优选地其快速凝 固， 在凝固过程中其基本上保持其体积从而使收缩最小化。其他材料例如树脂， 其在被称 为反应注射成型的工艺中在化学反应中或通过化学反应凝固， 可以替代用作第一可流动材 料。该材料将会流入并且充满模具中剩下的空间。
优选地， 第一可流动材料是相对较软的材料， 其能够紧密地将面砖和基底机械地 固定在一起。 更加优选的是， 当第一可流动材料形成也充当周围填缝填料的保持件时， 其在 硬化时是防水且可压缩的， 但是具有弹性， 从而当处于面砖阵列中时在相邻的面砖之间形 成防水密封。填缝填料的表面可以在模具中制成图案。
在涉及同时注射的某些实施方式中的第一可流动材料是多于一种的材料， 从而使 不同的所需组分可以具有不同的性质和特性。在使用第二可流动材料的场合， 第二可流动材料在硬化时也可以具有不同的材料性质， 从而使不同的组分具有不同的性质和特性。例 如， 第一可流动材料在其凝固以形成填缝填料之后可以是相对可压缩的 ； 第二可流动材料 在用于形成支撑基底时可以是相对不易压缩的。 支撑基底提供强度并且在某些实施方式中 连接其他部件， 例如衬垫。优选地， 在使用单独的材料制造支撑基底的场合， 其由低成本材 料制造。 可以使用其他可流动材料进行其他基本上同时或相继的注射以形成具有不同性质 的功能层或区域。
基底的材料可以是下列热塑性材料之一 ： 丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物 (ABS)、 聚 乙烯 (PE)、 聚丙烯 (PP)。硬化后比较刚性并且可支撑面砖的其他塑料可以由本领域技术人 员等同替代地选择和采用而不必进行任何创造性的活动。
填缝填料 (grout gasket) 的材料可以是热塑性橡胶 (TPR)。 硬化后比较柔软的其 他塑料可以由本领域技术人员等同替代地选择和采用而不必进行任何创造性的活动。
在此公开的是通过表面或台阶提供面砖的锚定区域， 所述表面或台阶从面砖的外 边缘伸出并且大体上从面砖的外边缘向内定位。从最初的生产过程， 许多面砖具有用作锚 定区域的合适表面。
大多数天然或人造石材的面砖当其被制造时在所有边缘上带有 “倒角” ； 其最初的 目的是为了平滑当石头被切割时形成的 “锯齿” 状边缘。如果面砖带有这种 “倒角” ， 那么该 倒角将构成锚定区域， 因为材料将流到倒角上， 与耐久表面的整个或部分周边重叠并将基 底机械地锚定到面砖上。 大多数陶瓷或瓷材料的面砖是通过烧制压制的粘土制造的 ； 当在压模中压制这种 粘土时， 面砖的顶部通常小于面砖的底部 ； 这种尺寸上的差别称为 “回缩” ， 其使压制的粘土 能从压模中脱模。如果面砖带有这种 “回缩” ， 什么也不必做， 因为材料将流到该回缩上。
在面砖最初被制造时没有倒角或回缩的情况下， 可以在面砖的上表面上制造人工 表面来代替倒角或回缩形成锚定区域。在有倒角或回缩但其不够充分的场合， 可对其进行 修改以提供合适的锚定区域。
在此还公开了面砖的锚定区域， 其通过机械加工所述面砖的外边缘或机械加工面 砖的下侧的凹入部而提供。
在某些实施方式中， 通过切割工具在面砖的至少两个或所有边上切割出台阶或角 度来形成锚定区域。 如果将面砖从更大的面砖或板坯上切割下来， 也使用这种方法， 因为切 割的面砖将自然在某些或所有的边上缺乏倒角或回缩。可以采用各种类型的角度和台阶， 其从面砖的边缘向内延伸并且为可流动材料提供足够的表面以便机械抓握。 锚定区域可以 具有从面砖边缘测量的大约 1mm 的水平分量， 而填缝填料的总宽度可以是大约 2mm， 从而使 大约 1mm 填缝填料与锚定区域的 1mm 范围重叠。基于用于提供充分固定的材料， 并权衡在 平面图中对填缝填料的可见范围的审美考虑， 来选择锚定区域的范围。 优选地， 锚定区域围 绕面砖的整个周边连续延伸。
当耐久表面的周边不易接近时， 例如当不需要填缝填料时， 在面砖形成过程中在 例如面砖下侧的区域中机械加工或模制锚定区域。可以采用各种类型的凹入部， 凹入部通 常远离下侧的平面地延伸并且为可流动材料提供足够的表面以便机械抓握。 这具有将面砖 牢固地机械附贴的优点， 并且可以在需要另外的机械锚定的场合任选地采用。在下侧上的 每个锚定区域的尺寸被最小化以便使对面砖强度的影响最小化。当需要更强的机械锚定
时， 可以在下侧上提供更多的锚定区域。
在面砖直接布置在基底上的某些实施方式中， 基底提供有接合区域， 可流动材料 流入接合区域并与其接合从而在凝固后形成保持件， 其将基底和面砖机械地固定在一起。 接合区域可以采取多种形式。在最简单的形式中， 基底的下侧可以构成接合区域。在其他 的实施方式中， 向面砖下侧延伸并且大体上垂直于基底平面的间隔的突起部分可以构成接 合区域。在其他实施方式中， 基底中的一个或多个通道提供了通向基底下侧上的接合区域 的通路。可以在接合区域上提供表面抓握部件以加强机械接合。优选地在基底上提供多个 通道从而使可流动材料能够流入通道并且连接起来以形成位于基底下侧上并且优选地与 基底下侧齐平的互相连接的结构。互相连接的结构接触下侧的区域可以包括接合区域。在 某些实施方式中的互相连接的结构是衬垫层， 其可以是弹性的以提供缓冲。互相连接的结 构可以具有网格布置。优选地在基底的周边区域中提供通道， 并且第一可流动材料围绕面 砖的周边区域流动以形成填缝填料。优选地， 互相连接的结构在形成时横跨基底下侧的大 部分抓握基底。
在某些实施方式中， 基底可以设有围绕其周边的唇部， 该唇部沿一个或两个基本 上垂直的方向远离基底的平面基本上垂直地延伸。通道可以在所述唇部中形成。面砖可以 直接布置在基底上从而使可流动材料围绕面砖边缘的垂直部分流动以形成边框并且流到 面砖的锚定区域上， 但是面砖和基底之间的进入受到限制。 优选地， 在提供突起部分或唇部 的场合， 该突起部分或唇部在最少数量的固定点机械地固定面砖以限制侧向移动， 例如在 面砖的每个角。可以以相容的形式合并前述接合区域的所有布置。
还有一个目的是提供一种易于安装的面砖， 其消除了安装过程中对填缝剂的需要。 还有一个目的是制造一种具有很高的尺寸再现性并且减少了对随后的校准或机 械加工的需要的面砖。
通过将面砖定位在模具中并且注射围绕面砖周边的材料， 尺寸偏差相当大地降 低。面砖的尺寸偏差可能存在于对应于宽度、 长度和厚度的一个、 两个和三个维度上， 并且 可能在面砖的范围内变化， 在面砖之间也可能不同。 每种偏差都可以单独得到补偿， 这取决 于面砖的位置和模具的设计。 例如， 通过不安排可流动材料围绕面砖的周边流动， 可以补偿 厚度偏差而不补偿宽度和长度。厚度被补偿的面砖将会具有可变厚度的基底， 但是所得到 的复合面砖将会具有统一的高度， 并且可以与其他面砖平面铺设， 呈现基本上共面的表面。 通过补偿偏差来生产统一的面砖， 面砖可以在表面上快速地对齐和隔开， 并且形成齐平面 砖的阵列。
在此公开了一种由第一或第二可流动材料形成的填缝填料， 其从耐久表面的一个 或多个边向外延伸。保持件可以充当填缝填料。
在此还公开了一种由第一或第二可流动材料形成的填缝填料， 其至少部分地包封 面砖的侧边和锚定区域。
假如可流动材料能够与锚定区域机械地接合， 则使用填缝填料还消除了面砖在模 具中精确定位的需要。
在某些实施方式中， 提供了从加强筋、 缓冲层、 通风层、 导管层、 垫层和隔音层组成 的组中选择的一个或多个另外的组件， 并且当面砖在模具中时将其固定到面砖。这些功能
层可以放置在需要的地方， 例如耐久表面的下侧上或基底上。 在面砖用于浮动安装中时， 为 了防止面砖听起来象中空的， 优选地在耐久表面的下侧上提供隔音层例如硅胶层。功能层 可以通过任何方式附贴， 但优选通过由保持件施加在耐久表面和基底之间的力机械地固定 在合适位置中。
在此还公开了一种机械固定的复合面砖， 其包括具有耐久表面、 下侧和锚定区域 的面砖， 接近下侧地布置或与其紧密接触的基底， 和作为填缝填料的环形元件， 环形元件围 绕面砖的周边延伸并且机械地接合锚定区域， 其中环形元件的至少一部分延伸至与基底的 接合部分接触以在基底和面砖上施加固定力。
基底可以具有整体的耦接区域用于将面砖和相邻的耦接区域连接。 具有这种耦接 区域的面砖在此也被称为可互相连接的面砖。 没有整体耦接区域的面砖也将会具有高尺寸 精度并且具有填缝填料， 由此可以直接放置在一起或通过已知方法如利用粘合剂或者安装 粘合垫而附贴到表面上。
隔音层可以直接布置在面砖的下侧。在面砖和基底之间也可以提供其他层。
优选地， 在注射过程中形成环形元件， 并且环形元件由可压缩且弹性的材料制成， 其本身能够将面砖和基底机械地抓握和固定在一起。 可如上所述提供面砖的锚定区域。
可通过由基底中的通道接通的基底的下侧来提供接合区域。
环形元件可以具有多个部分， 该多个部分包括与接合区域接合的互相连接的衬垫 结构， 其机械地抓握基底。
在此还公开了一种用于自填缝的面砖系统的自填缝面砖， 每个自填缝面砖包括具 有宽度 x、 长度 y 和厚度 z 的设计尺寸及宽度 x+δx、 长度 y+δy 和厚度 z+δz 的实际尺寸 的面砖部分， 其中 δx、 δ y、 和 δz 各自分别代表偏离 x、 y 和 z 的制造偏差， 并且 δx 的范围 从 -0.01x 至 0.01x， δy 的范围从 -0.01y 至 0.01y， δz 的范围从 -0.05z 至 0.05z， 自填缝 的面砖进一步包括形成于其中的机械锚定区域 ； 围绕面砖部分的所有边缘以产生面砖的自 填缝部分的面砖支撑结构， 面砖的自填缝部分与面砖基础支撑部分整体地形成， 面砖的自 填缝部分具有分别为 tx 和 ty 的设计宽度和长度， 从而使得在面砖部分的 x-y 水平面中， 设 计的自填缝面砖尺寸是 x+tx 和 y+ty， 并且由于面砖的制造偏差， 在 x 方向上的实际的自填 缝部分的宽度是 tx-δx 而在 y 方向上的实际长度是 ty-δy， 面砖支撑结构的面砖基础支撑 部分具有垂直设计厚度 tz 和实际厚度 tz-δz 从而使 x、 y、 和 z 方向上的自填缝的面砖设计 尺寸基本上与面砖部分的任何制造偏差无关地实现 ； 并且面砖支撑结构的自填缝部分或面 砖基础支撑部分通过面砖中的机械锚定区域与面砖机械地接合。
自填缝面砖的面砖支撑结构可以进一步包括如上所述的耦接区域以便于与相邻 的自填缝面砖互相连接。
本发明的其他方面也被公开。
因而， 本发明的方法比由现有方法生产的面砖更快地生产了所要求的面砖。其不 需要粘合剂将面砖的复合部件贴在一起， 它也不需要研磨， 减少了后处理步骤的数量。
由于面砖在一个或多个维度上的固有偏差得到补偿， 所以本发明的面砖还具有较 好的尺寸一致性， 因而能快速且精确地铺设。
附图说明 下面参考附图更详细地描述本发明的实施方式， 其中 ：
图 1 表示在美国专利申请 11/701,777 中的现有技术的制造步骤 ；
图 2 表示根据本发明的一实施方式的制造步骤 ；
图 3 表示根据本发明的另一个实施方式的制造步骤 ；
图 4a-4d 表示根据本发明制造的可互相连接的面砖的一实施方式的不同视图 ；
图 5a 和 5b 表示根据本发明的面砖的替换实施方式 ；
图 6 表示根据本发明形成面砖上的锚定区域的不同示例性实施方式 ；
图 7a-7e 表示本发明可采用的耦接区域的不同示例性实施方式 ；
图 8a 和 8b 表示用来制造可互相连接的面砖的方法 ； 图 8c 表示根据本发明的完成 的面砖的例子 ； 图 8d 和 8e 表示根据另一个实施方式的用来制造可互相连接的面砖的方法 ； 图 8f 表示通过图 8d 和 8e 的方法制造的面砖 ； 这些全部是根据本发明。
图 9a 和 9b 表示分别作为装饰嵌件和作为镶木地板安装的根据本发明的面砖 ；
图 10a 和 b 分别表示根据本发明的在尺寸上得到补偿的面砖的平面图和横截面 图。
具体实施方式
在此披露了利用预先成形的部件在注射过程中制造机械固定的面砖的改进方法。
在下面的描述中， 作为优选实施例阐明了机械固定的面砖等的制造方法， 对于本 领域技术人员显而易见的是， 在不背离本发明范围和精神的情况下， 可以作出改变， 包括增 加和 / 或替换。 具体细节可以粗略性地描述以便不遮掩本发明的特征 ； 然而， 写下的公开内 容使本领域技术人员能实施在此的教导而不必进行过度的实验。
图 1 表示制造具有互相连接机构的面砖的现有技术方法的四个步骤。首先， 在步 骤 100 将标准面砖定位在模具中， 其耐磨表面齐平地抵靠在模具的一个表面上， 然后， 在步 骤 105 将可流动材料注射到模具中， 可流动材料围绕面砖流动并流入模具内在面砖和模具 壁之间剩下的空间中以形成基底和过大的包围的唇部。面砖和基底通过非机械的方法连 接。第三， 在步骤 110 将具有基底的面砖从模具中取出， 最后， 在步骤 115 在基底中研磨出 凸缘， 在那里凸缘从面砖侧面突出以形成互相连接机构。
图 2 表示根据当前发明的改进方法， 其步骤数量减少。首先在步骤 200 将具有锚 定区域的面砖定位在模具中， 其耐久表面齐平地抵靠在模具的表面上。随后在步骤 205 将 可流动材料注射到模具中， 可流动材料围绕面砖流动并流入面砖和模具之间的空间以形成 基底。模具壁具有与所需耦接区域的相反轮廓对应的成形表面， 从而使可流动材料流入成 形表面并紧靠成形表面以在注射过程中形成耦接区域。可流动材料在注射 205 过程中围绕 模具壁和面砖之间的间隙流动， 进入与面砖锚定区域接触的接合状态以机械地接合锚定区 域并将基底和面砖自锚定在一起。间隙在耐久面砖周边周围是大约 1mm。当可流动材料充 分硬化形成保持件时， 可以在步骤 210 将面砖从模具中取出。
参考图 3， 示出了所述方法的替换实施方式， 其中不但在步骤 300 将面砖定位在模 具中， 而且在步骤 305 将具有耦接区域的基底也定位在同一模具中。定位步骤 300、 305 表 示为在时间上处于相等位置， 因为取决于模具的构形， 放置在模具中的顺序可以不同， 或同时进行。一旦布置在模具中从而使锚定区域是流体可接近的， 则在步骤 310 将可流动材料 注射到模具中， 可流动材料流入流体可接近的区域中并进入与面砖上的锚定区域和基底上 的接合区域接触的接合状态。然后， 当可流动材料充分硬化时， 可在步骤 315 将面砖从模具 中取出。
图 4a 表示具有耐久表面 400 的正方形面砖的平面图， 其具有通过注射流体材料形 成的填缝填料 405。填缝填料 405 包围面砖耐久表面的所有边缘， 一对突出的阳性元件 410 在每个面砖的两个相邻侧面上以隔开的间隔设置在基底 415 上 ( 图 4b)， 阳性元件 410 用于 与基底上的阴性元件 420( 图 4b) 合作。
图 4b 表示图 4a 的面砖的下侧， 但省略了面砖。
在图 4c 和 4d 的剖面图中， 能看到填缝填料 405 从基底向上延伸以覆盖面砖的所 有侧边。图 4d 是 4c 的边缘的放大图， 其中面砖上边缘上的向内倾斜的表面形成锚定区域 425。
图 5a 表示根据本发明的面砖的替换实施方式的分解分层图。面砖 500 设置成流 体密封地接触在基底 505 上， 基底 505 具有围绕其周边的唇部 510。在基底的周边中提供 通道 515 且所述通道延伸穿过唇部。在所示的实施方式中， 通道 515 在一侧上敞开。填缝 填料 520 形成围绕面砖 500 周边区域的环形元件， 隔开的突起部分 525 从填缝填料 520 的 所有侧面向下延伸， 进入并穿过通道 515。在注射过程期间形成的互相连接的网格结构 530 从每个突起部分 525 开始在基底 505 下侧所在的平面上延伸。 图 5b 表示图 5a 的完成的面砖的下侧的图。互相连接的结构 530 紧密地设置在基 底的下侧 535 上， 互相连接的结构一般包括网格， 其具有均匀地隔开的交线， 交线相对于彼 此以大约 45 和 90 度布置。在线相交的地方提供加强。最接近基底边缘并与基底边缘平行 的周边线具有中断， 基底的下侧 535 在中断处具有凹入部， 例如呈箭头状阴性元件的形式 的耦接区域 540。能将可更换的双头阳性元件 ( 未示出 ) 插入两个相邻的可互相连接的面 砖上的两个相对的阴性元件中以连接面砖。 交线可以全部或部分地容纳在基底下侧上的导 槽内。远离导槽的基底下侧的区域可以相对凹入以将使用的材料减到最少。
通过依次在模具中将具有通道的基底 505 和耦接区域 540 与面砖 500 放置在一起 来获得图 5a、 b 的实施方式， 其中面砖的耐久表面齐平地抵靠在模具的表面上， 但其边缘与 模具壁隔开。然后将第一可流动材料塑料注射到闭合的模具中， 塑料的流动取决于模具设 计而不同， 但它将会在基底的下侧 535 的一部分上流动， 并且经由导槽 ( 未示出 ) 联合起来 以形成互相连接的网格结构 530。互相连接的结构 530 接触下侧 535 的区域包括接合区域 的全部或一部分。可以在模具壁中或基底下侧上提供导槽。塑料也流过通道流向面砖， 并 流向面砖的侧面以形成填缝填料 520。 塑料也流向面砖的耐久表面上的锚定区域， 并且在凝 固成单个元件后将所有部分机械地锚定在一起。
现在参考图 6 的顶部的三个图， 示出了面砖上边缘上的锚定区域 600 的不同例子。 可以使用在边缘或向内的台阶的部分 ( 例如自然的倒角 ) 或整个高度 ( 例如通过切削锯制 造 ) 上延伸的倾斜表面， 并且熟练的使用者可实现其他未示出的变型。图 6 的第四个图示 出了面砖， 其中锚定区域是在面砖形成过程中钻或模制到面砖下侧中的回缩 605。 下侧上的 横向长度、 分布和深度可以不同， 只要回缩 605 的形状和尺寸能达到。回缩 605 具有朝着基 底下侧定位的窄点， 以使得一旦流体材料流入回缩中并凝固， 凝固的材料就不能被移出。
图 7a、 7b 和 7d 是侧视图， 表示用于充当合作的耦接区域的不同的示例性阳性耦接 元件 700 和阴性耦接元件 705。在图 7d 中， 还以虚线示出了耦接区域的内部细节。它们分 别表示钩和锁、 榫舌和凹槽、 以及互锁装置。图 7c 和 7e 是底视图。图 7c 表示咬接钮， 而图 7e 表示耦接元件， 其包括两个阴性元件和作为连接器的双头阳性插入件。
图 8a 表示本发明的方法的第一步骤 ： 将面砖定位在成形模具中。面砖 800 具有围 绕其周边的倒角 805。也可以使用或替换地使用下侧中的锚定区域 ( 未示出 )。面砖定位 在模具 810 的下半部中， 耐久表面齐平地抵靠在模具 810 的底板上。在面砖 800 的侧面周 围提供间隔， 模具的上半部具有所需基底和整体耦接区域的凹入轮廓 815。
在图 8b 中， 模具的两个半部流体密封地连接， 并注射可流动材料以形成整体式的 基底 820 和围绕面砖的填缝填料 825。图 8c 表示在图 8b 的注射过程终止之后的互相连接 的面砖。在图 8a-8c 的示例性实施方式中， 形成了榫舌 - 和 - 凹槽式耦接区域 ； 然而， 应该 懂得其他耦接几何结构 ( 包括但不局限于， 图 7a-7e 的耦接构形 ) 能通过选择对应的模具 构形由图 8a-8b 的工艺形成。
图 8d 和 8e 表示用于形成具有基底部分和进一步模制的部分的面砖 ( 例如图 5 的 面砖 ) 的模制方法。将具有倒角部分 805 的面砖 800 置于模具的第一半部中。在面砖 800 之后放置基底 840， 其基本上对应于图 5 的基底 505， 或也可以在单独的模制步骤中将基底 840 模制到面砖 800。基底 840 包括通道 845， 聚合材料可流过通道 845。将可流动聚合材 料 820 注射到模具中以形成填料 / 填缝剂部分 825 和图 5 中所示的互相连接的区域 ( 在图 8d 和 8e 的横截面图中看不见 )。图 8f 的完成的面砖基本上类似于图 5b 的面砖。尽管图 5b 的面砖构形成接收双头阳性互相连接元件， 但应该懂得， 通过选择合适的模具形状， 图 8d 和 8e 的工艺可用来形成其他互相连接结构， 阳性或阴性的均可。
对于不同的应用， 可结合已经具有连接系统的其他覆盖材料 ( 例如实心和工程化 的木板、 镶木地板系统等等 ) 安装可互相连接的面砖。在这种情况下， 可互相连接的面砖的 耦接区域应该能与所述其他覆盖材料的耦接区域合作以形成配合的耦接。 其他覆盖材料的 例子包括具有互相连接的系统 ( 如榫舌和凹槽 ) 的木板和镶木地板、 层压材料、 竹材等等。 图 9a 表示在榫舌和凹槽木制木板 905 的地板覆盖件中的可互相连接的面砖 900， 图 9b 表示 处于镶木地板阵列 910 中的可互相连接的面砖 900。 虽然用相同的附图标记表示面砖， 但面 砖可以具有各种各样的构形和耦接区域。
图 10a 表示自填缝面砖 1000 的平面图， 其分别在长度和宽度尺寸上具有 x 和 y 的 公称尺寸并且在 x 和 y 尺寸上具有制造偏差 δx、 δy。 典型地， δx 的范围从 -0.01x 至 0.01x， δy 的范围从 -0.01y 至 0.01y。填缝剂的公称设计厚度分别是 tx 和 ty， 从而使在面砖部分 的 x-y 水平面中， 公称设计自填缝面砖尺寸是 x+tx 和 y+ty。然而， 由于面砖的制造偏差， 在 x 方向上的实际自填缝部分宽度是 tx-δx， 而在 y 方向上的实际长度是 ty-δy。因而， 实际 面砖尺寸由周围的面砖自填缝部分 1005 补偿从而使宽度是 x+(tx-δx)， 长度是 y+(ty-δy)， 导致不管每个单独起始面砖的实际尺寸是多少， 面砖的长度和宽度加上自填缝部分都基本 上等于设计尺寸。
相似地， 面砖支撑结构的面砖基础支撑部分具有垂直设计厚度 tz 和实际厚度 tz-δz， 从而使厚度为 z+(tz-δz)。
与面砖基础支撑部分 1010( 图 10b) 整体地形成的面砖自填缝部分 1005 构成面砖支撑结构。图 10 中所示的尺寸仅仅是代表性的而非按比例绘制。在典型的面砖中， x和y 方向上的偏差是大约 3mm(1％ )， 在 z 方向上它可能达到 +/-0.4mm(5％ )。虽然未示出， 但 偏差在整个面砖上可能不同， 因而如此进行补偿。
因而在特定的例子中， 如果面砖的长度、 宽度和高度分别为 305mm×305mm×8mm， 则面砖将具有如下面的表 1 中所示的制造偏差。
在通过面砖支撑结构补偿之后， 自填缝面砖的尺寸偏差将相当大地减小， 如表 1 中所示， 其中数值被四舍五入到最近的有效位。
尺寸 X Y Z
面砖实际尺寸 /mm 305+/-3 305+/-3 8+/-0.4 ％偏差 1 1 5 补偿尺寸 /mm 307+/-0.1 307+/-0.1 11+/-0.1 ％偏差 0.04 0.04 0.01表1
无论装饰体具有怎样的尺寸偏差， 注射过程都对其进行了相当大的补偿， 在该例 子中导致在全部三个维度上的尺寸偏差相当大地减小到 0.1mm。
图 10b 表示怎样能通过设计厚度 tz 的面砖支撑部分补偿 z 维度上的面砖的制造 偏差 δz。
面砖的锚定区域和耦接区域未示出， 但和上面参考其他实施方式讨论的一样。
本发明的实施方式的前述描述并非穷举的， 对于本领域技术人员而言， 它们的任 何修改或改变是显而易见的。参考权利要求确定目前要求的发明的范围。
工业应用性
要求的发明适合于用在面砖制造和安装行业中， 特别是以单步的热塑性注塑工艺 制造互相连接的面砖中。它也适合于用来提供能与提供表面覆盖的各种各样的互锁材料 ( 例如木制地板系统和作为装饰嵌件 ) 一起使用的面砖。