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      形成條紋圖案產(chǎn)品的系統(tǒng)和方法與流程

      文檔序號:11995647閱讀:285來源:國知局
      形成條紋圖案產(chǎn)品的系統(tǒng)和方法與流程
      形成條紋圖案產(chǎn)品的系統(tǒng)和方法優(yōu)先權(quán)本申請要求2011年10月17日提交的美國臨時申請第61/548,049號以及2011年12月1日提交的美國非臨時申請第13/308,691號的權(quán)益。發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及材料處理系統(tǒng),從材料處理系統(tǒng)制造的產(chǎn)品和制造產(chǎn)品的方法。更具體地,本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)條紋圖案產(chǎn)品的方法,用于形成條紋圖案產(chǎn)品的材料處理系統(tǒng)和條紋圖案產(chǎn)品。發(fā)明背景乙烯基和非乙烯基產(chǎn)品可以包括著色顆粒或碎屑的異質(zhì)層。這樣的地板產(chǎn)品被用于各種設(shè)施和應(yīng)用中,其性能改進是由于使顆?;蛩樾荚谡麄€產(chǎn)品的厚度上延伸。這樣可以形成全色(through-color)地板產(chǎn)品從而具有相對短紋理的條紋圖案。用于制造這些類型的產(chǎn)品的方法和系統(tǒng)被設(shè)計成使短紋理的條紋圖案產(chǎn)生最大化。較長的條紋圖案被提供在豪華乙烯基地磚上。這些較長的條紋的視覺效果是通過其層壓到豪華乙烯基地磚的乙烯基膜的凹版印刷實現(xiàn)的。然而,這種方法不能用在乙烯基組合物地磚上,這是由于乙烯基膜不能提供對乙烯基組合物地磚所要求的性能或全紋理和全色。全色產(chǎn)品還用于天花板、墻壁、桌臺、柜臺、櫥柜,或其它合適的應(yīng)用上。其它層狀地板產(chǎn)品所使用的木紋、大理石或其它天然長紋理設(shè)計圖案的仿真是通過在薄膜層上印刷設(shè)計圖案來實現(xiàn)的。如所討論的,已知的制造帶有長紋理圖案的層狀乙烯基地板產(chǎn)品的缺陷在于不具有諸如全色和/或全圖案的所期望的特性。這就導(dǎo)致由于隨時間的磨損,圖案的視覺效果不理想。全色地板產(chǎn)品的缺陷在于具有相對較短紋理的圖案產(chǎn)品,而不能為用戶提供所期望的地板材料上自然地形成的長紋理的仿真。本領(lǐng)域期望避免上述缺陷的一種材料處理系統(tǒng)、一種條紋圖案產(chǎn)品以及制造這種條紋圖案產(chǎn)品的方法。本發(fā)明的簡要說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,形成產(chǎn)品的方法包括:將著色顆粒混合成混合組合物,接收壓延輥之間的混合組合物,其中前壓延輥比后壓延輥熱,并形成具有細長圖案的產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,形成產(chǎn)品的方法包括:將著色顆?;旌铣苫旌辖M合物,接收壓延輥之間的混合組合物,其中后壓延輥以快于前壓延輥的速度轉(zhuǎn)動,并形成具有細長圖案的產(chǎn)品。根據(jù)另一個實施例,材料處理系統(tǒng)包括混合部分,其設(shè)置成將著色顆粒混合成混合組合物。該系統(tǒng)還包括處理部分,其設(shè)置成接收所述混合組合物,該處理部分具有前壓延輥,其比后壓延輥熱。根據(jù)另一個實施例,非PVC熱塑性、全色的地板產(chǎn)品包括窄的,長紋理,條紋彩色圖案。通過以下接合附圖以示例的方式對優(yōu)選實施例及發(fā)明的原理更詳細地描述,本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將是顯而易見的。附圖的簡要說明圖1是用于制造具有短紋理圖案的乙烯基組合物地磚的已知方法和設(shè)備的示意圖。圖2是用于制造具有根據(jù)本發(fā)明的細長的視覺條紋圖案的乙烯組合物地磚的示例性方法和設(shè)備的示意圖。圖3是具有攪拌部分和處理部分的示例性材料處理系統(tǒng)的示意圖,該系統(tǒng)可以用于示例性的制造細長視覺的條紋圖案的方法。圖4A-B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的長紋理條紋圖案產(chǎn)品的俯視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的形成條紋圖案產(chǎn)品的示例性方法的流程圖。只要可能,在整個附圖中,相同的附圖標(biāo)記將用來表示相同的部件。發(fā)明的詳細說明本發(fā)明提供一種材料處理系統(tǒng)、一種條紋圖案產(chǎn)品和制造條紋圖案產(chǎn)品的方法,并且具體地,一種非PVC熱塑性、全色、條紋地板產(chǎn)品。本發(fā)明的實施例允許制造以前沒有的條紋圖案產(chǎn)品,提供具有全紋理和全色的細長視覺條紋圖案,并使得視覺效果改善。參考圖2和3,在一個實施例中,材料處理系統(tǒng)100被配置為處理在美國專利公開號2008/0081882中描述的非PVC熱塑性組合物類型材料,該專利公開在此以其整體通過引用并入本申請。材料處理系統(tǒng)100包括混合器或混合部分102和處理部分104,該處理部分104安排和設(shè)置在混合器102的下游?;旌掀?02可以是料斗或配置用于處理混合組合物108的其它合適的容器。傳統(tǒng)上,乙烯基復(fù)合地磚(VCT)的制造工藝已經(jīng)利用低強度“面團”式加熱混合器,以復(fù)合/熔解混合地磚配方,其隨后被壓延成層。也可以使用高強度混合器如擠出機或法雷爾型混合器,并且這些高強度混合器也可以加熱至較高的溫度以復(fù)合地磚配方。作為一個示例,地磚配方包括使用低強度貝克珀金斯加熱混合器混合無定形聚酯樹脂。將這些成分加入到被加熱到325華氏度的混合器。該配方在貝克珀金斯混合器中被混合并加熱平均約7-11分鐘直至溫度下降到約280華氏度。根據(jù)配方,混合時間在7-28分鐘之間變化,下降溫度在約270華氏度和290華氏度之間變化,這在美國專利公開號2008/0081882的實施例3中有更詳細的描述。參考圖3,混合器102可包括一個或多個攪拌器106。攪拌器106被安排和設(shè)置在混合器102內(nèi)以混合組合物108。在一個實施例中,所述混合組合物108包括種顏色和大小的著色顆粒或碎屑110以及一種或多種其它材料,例如粘合劑。在一個實施例中,著色顆粒110,如著色的碎屑,被送入攪拌器106上游的混合器102的進口112,其中著色顆粒110在進入混合器110時趨向于彼此粘附或聚結(jié)成團塊或簇。攪拌器106混合、解聚和分離著色顆粒110的簇,使其在組合物108內(nèi)均勻分布,用于在攪拌器106的下游的排放區(qū)114處釋放。在一個實施例中,所述混合組合物108僅由著色顆粒110組成。在一個實施例中,所述混合組合物108包括著色顆粒110和其它材料(例如,透明顆粒、液體或其它流體)。在一個實施例中,所述混合組合物108包括多種類型的不同組合物材料,諸如生物基、化石燃料基或地質(zhì)基材料。在一個實施例中,地質(zhì)基材料包括粘土或石灰石。著色顆粒的混合時間長度有助于在最終產(chǎn)物118中顏色變化,即著色顆?;旌蠒r間越長,越能實現(xiàn)更多的顏色變化。在一個實施例中,著色顆粒110的寬度、高度和/或長度最大約1/2英寸。在一個實施例中,著色顆粒110的寬度、高度和/或長度最小為約1/32英寸。在一個實施例中,著色顆粒110的寬度、高度和/或長度介于約1/32英寸和約1/2英寸之間,介于約1/16英寸和約1/4英寸之間,介于約1/8英寸和約1/4英寸之間,或任何合適的組合或其子組合。在一個實施例中,著色顆粒可以是大致立方體形狀或產(chǎn)生對產(chǎn)品118所需視覺的任何其它形狀。在一個實施例中,著色顆粒110將包含約5%的總混合組合物,20%的總混合組合物,25%的總混合組合物,80%的總混合組合物,介于約5%總混合組合物至約80%的總混合組合物之間,介于約15%總混合組合物至約40%的總混合組合物之間,介于約20%總混合組合物至約25%的總混合組合物之間,或者任何合適的組合或其子組合。在一個實施方式中,在著色顆粒110中有共聚物樹脂,例如,其重量百分比為約4%和約16%之間,約4%至約5%之間,約9%和約15%之間,約14%和約16%之間,約4%,約5%,約15%,或任何合適的組合或其子組合。在一個實施例中,在著色顆粒110中有均聚物樹脂,例如,其重量百分比可高達約10%,高達約5%,介于約1%和約10%之間,介于約1%和約5%之間,介于約5%和約10%之間,約2%,約5%,約9%,約10%,或任何合適的組合或其子組合。在一個實施例中,在著色顆粒110中有增塑劑,例如,其重量百分比介于約1%至約10%之間,介于約1%至約5%之間,介于約4%和約6%之間,介于約5%至約10%,約2%,約3%,約4%,約5%,約8%,或任何合適的組合或其子組合。在一個實施例中,在有色顆粒110中有穩(wěn)定劑,例如,其重量百分比高達約0.5%,高達約1%,介于約0.1%和約1%之間,介于約0.1%與約0.5%之間,介于約0.5%至約1%之間,介于約0.3%和約0.5%之間,約0.9%,或任何合適的組合或其范圍的子組合。在一個實施例中,著色顆粒110包括填料,例如,但不限于滑石、粘土、顏料或石灰石,其重量百分比介于約70%和約90%之間,介于約70%和約80%之間,介于約80%和約90%之間,約80%,約85%,約90%,或任何合適的組合或其子組合。在一個實施例中,處理部分104包括接收部分116,如輥隙。在一個實施例中,接收部分116被安排和設(shè)置成接收著色顆粒110基本均勻分布的混合配方,以形成帶有預(yù)定圖案的產(chǎn)品118(也參見圖4A-B)。在一個實施例中,處理部分104包括任何合適的機構(gòu),如兩個或更多的壓延輥120,122,以形成產(chǎn)品118。壓延輥120,122包括進一步的工藝特性,如以不同的速度旋轉(zhuǎn)和在不同的加熱溫度下操作,從而提供產(chǎn)品118的預(yù)定圖案。后壓延輥120轉(zhuǎn)得比前壓延輥122更快。例如,后輥或上游輥120的速度比前輥或下游輥122的速度快的倍數(shù)介于約1.1倍和3倍之間,比前輥的速度快的倍數(shù)介于約1.2至約2.0倍之間,比前輥的速度快的倍數(shù)介于約1.2至約1.9倍之間,比前輥的速度快的倍數(shù)介于約1.5至約1.8倍之間,或者任何合適的組合或其子組合。輥120,122的相對速度的微小改變不會很大地影響產(chǎn)品118的視覺效果。為了提供產(chǎn)品118所需的視覺效果,后壓延輥120的溫度比前壓延輥122低。例如,后輥120的溫度介于約150華氏度到約270華氏度之間,介于約220華氏度到約270華氏度之間,介于約240華氏度到約260華氏度,或任何合適的組合或其子組合。例如,前輥122的溫度介于約250華氏度到約330華氏度之間,介于約280華氏度到約330華氏度之間,介于約290華氏度到約310華氏度,或任何合適的組合或其子組合。參考圖5,示出在一個實施例中的制造產(chǎn)品(例如,圖1到圖4A-B的產(chǎn)品)的方法200。該方法200包括將著色顆?;旌铣删哂写笾戮鶆蚍植嫉幕旌辖M合物(步驟202),例如,通過旋轉(zhuǎn)攪拌器106。這使得著色顆粒被適當(dāng)?shù)胤植荚诋a(chǎn)品118上,從而提供顏色之間更平緩的過渡,以對產(chǎn)品118產(chǎn)生更令人愉悅的視覺效果。接下來,方法200包括:接收所述著色顆粒110(步驟204)的混合組合物,例如,在輥隙或接收部分116中接收,并形成具有細長圖案的產(chǎn)品118(步驟206),例如,通過使用壓延輥120,122。在一個實施例中,所形成的預(yù)定圖案是一種長紋理、條紋彩色圖案。在此成形步驟中,由于輥120,122的相對熱量和速度,該組合物會粘在后輥120上并抵靠前輥122涂抹。涂抹會引起著色顆粒110的伸長和附加的共混,以產(chǎn)生產(chǎn)品118的所需視覺效果。借助于刮刀130或其它已知的裝置將所形成的產(chǎn)品從后輥120移除(步驟208)。輥120,122的相對速度和溫度提供的視覺效果如本文中所描述的。另外,輥120,122的相對速度和溫度還有助于使形成產(chǎn)品時組合物中滯留的氣泡最小化。因此,由氣泡或空氣滯留形成的皰狀物被最小化,導(dǎo)致更少的浪費和對產(chǎn)品的更好的視覺效果。在進一步的實施例中,該方法200包括進一步分離著色顆粒110(步驟210),例如,通過穿過該攪拌器106下游的網(wǎng)格150,如在共同未決的美國專利申請序列號13/274,868中更完整地描述的網(wǎng)格在此通過引用將其整體并入本文。如將理解的,該方法200包括任何其它合適的步驟,用于形成上文所描述的特征。方法200允許制造具有條紋圖案、全色和/或全圖案特征的產(chǎn)品,從而當(dāng)產(chǎn)品表面隨著時間磨損時保持該圖案產(chǎn)品的視覺質(zhì)量。在一個實施例中,產(chǎn)品118包括乙烯基組合物。合適的乙烯基組合物包括,但不限于,聚氯乙烯(包括共聚物和/或均聚物),豪華乙烯基地磚,乙烯基組合物地磚的乙烯基組合物,以及乙烯基石棉地磚(或取代石棉的產(chǎn)品)的乙烯基組合物。在進一步的實施例中,乙烯基組合物包括一種或多種增塑劑、一種或多種穩(wěn)定劑、一種或多種粘合劑、一種或多種填料,和/或一種或多種顏料,例如氯化物處理顏料(例如二氧化鈦)。在另一個實施例中,乙烯基組合物包括一種或多種增塑劑、一種或多種穩(wěn)定劑、一種或多種粘合劑、一種或多種填料,和/或一種或多種顏料,例如氯化物處理顏料(例如,二氧化鈦)。在一個實施例中,所述增塑劑包括或者是一種非鄰苯二甲酸酯增塑劑。在一個實施例中,所述粘合劑包括或者是任何合適的聚合物材料。在一個實施例中,該產(chǎn)品118包括生物基材料(例如,具有碳-14簽名識別材料作為來自非合成源的材料)、回收的材料(例如,能夠被識別為來自先前使用過的產(chǎn)品的材料)、可再生材料(例如,能夠被分解的材料),或其組合。在一個實施例中,產(chǎn)品118包括填料,其重量百分比介于約20%和約90%之間,介于約30%和約80%之間,介于約40%和約70%之間,介于約50%和約60%之間,介于約20%和約30%之間,介于約30%至約40%之間,介于約40%和大約50%之間,介于約50%至約60%之間,介于約60%和約70%之間,介于約70%至約80%之間,介于約80%至約90%之間,約20%,約30%,約40%,約50%,或任何合適的組合或其子組合。在一個實施例中,粘合劑包括或者是任何合適的聚合物材料。參考圖4A-B中,在一個實施例中,產(chǎn)品118的預(yù)定圖案是窄的、長紋理、條紋彩色圖案。在一個實施例中,預(yù)定圖案是雜色或大理石的。在一個實施例中,所述預(yù)定圖案包括大多數(shù)的長、細、線性的、大致平行的、雜色的顏色標(biāo)記、絞合線、帶或補片。在一個實施例中,條紋或顏色標(biāo)記是隨機分布在圖案中,使得所述預(yù)定圖案的類似尺寸的雜色彩色標(biāo)記之間的平均距離是變化的。特征“細長”,“窄”,“薄”,“長”和“長紋理”是相對于顏色標(biāo)記的比特性。在一個實施例中,彩色標(biāo)記比特性包括:第一尺寸,例如長度,和第二尺寸,例如寬度,其中寬度范圍可為從約1/32英寸至約1/2英寸和長度范圍可從約2英寸至約24英寸,或任何合適的組合或其子組合。在一個實施例中,第一尺寸與第二尺寸的比率是約500比1或更大,約65比1,約12比1,約6比1,約4比1,介于約500比1和約4比1之間,或任何合適的組合或其子組合。由于使用混合和壓延方法,更寬的條紋或顏色標(biāo)記可以更加共混,且相對于產(chǎn)品118的背景色更柔和,而較窄的條紋可以比更寬的條紋更集中和更明顯。在一個實施例中,預(yù)定的模式被稱為“條痕(Striations)”。在一個實施例中,條痕圖案產(chǎn)生于VCT地板產(chǎn)品中,在一個實施例中,條痕圖案包括第一顏色組,例如淺色背景,和第二色組,例如暗色的雜色細長標(biāo)記。著色顆粒110的大致均勻分布在整個產(chǎn)品的118的厚度上提供了預(yù)定的圖案,使在產(chǎn)品的頂層在隨著時間推移由于使用而磨損的情況下,所需的視覺圖案仍然保持。在一個實施例中,預(yù)定的圖案被配置為仿真天然存在的在有機材料如冰川巖石,大理石或木材中所見的條紋圖案。著色顆粒110基本上均勻的分布提供了預(yù)定圖案的顏色和紋理,以基本均勻地分布在整個產(chǎn)品的厚度118上,使得產(chǎn)品118被配置為全色、全紋理,并滿足或超過了依照ASTMF1066指南對于全圖案2級的說明標(biāo)準(zhǔn),美國測試與測量協(xié)會(ASTM)提供了1066的2級全圖案地磚的定義,即“或者地磚表面的圖案和顏色在整個地磚厚度上延伸而無顯著變化,或者表面上出現(xiàn)的顏色應(yīng)當(dāng)在地磚的整個厚度上延伸,雖然由這些顏色產(chǎn)生的圖案外觀會在整個厚度上會有所變化”。產(chǎn)品118的預(yù)定圖案是由壓延輥120,122產(chǎn)生的。在一個實施例中,產(chǎn)品118的乙烯基組合物的一部分或全部(例如,樹脂、增塑劑和填充材料)被共混并混合,然后被研磨和熔融加工以形成產(chǎn)品118。熔融加工是通過壓延、擠出、連續(xù)混合、成型、研磨,其它熔融加工,或其組合。在一個實施例中,處理部分104包括適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)以提供壓延前的預(yù)熱、附加壓延、隨后的加熱、固化,或者任何合適的組合或其子組合。在一個實施例中,該產(chǎn)品118包括背襯層和/或一個或多個表面層,在一個實施例中,初始處理后,產(chǎn)品118被進一步冷卻,然后沖壓裁切成厚板、地磚,或任何其它合適的產(chǎn)品。如本文所用,術(shù)語“彩色帶或補片”是指由各種寬度的彩色微纖維編組構(gòu)成的帶或補片。例如,在一個實施例中,微纖維是懸在一種材料中或由任何合適的技術(shù)安排的任何合適的微纖維。如本文所用,術(shù)語“微纖維”是指尺寸在微米(10-6米)級的任何纖維。個別地,微纖維是肉眼難以察覺的。例如,在本發(fā)明的實施例中,微纖維的直徑小于約1500微米,直徑小于約100微米,直徑小于約50微米,直徑小于約10微米,直徑為約10微米至約1500微米的范圍,直徑為約10微米至約1000微米的范圍,直徑為約20微米至約500微米的范圍,直徑為約50微米至約500微米的范圍,直徑為約100微米至約500微米的范圍,直徑為約20微米至約400微米的范圍,直徑為約40微米至約200微米的范圍,例如,直徑是通過結(jié)合電子顯微鏡的圖像分析工具測量中部的20%,50%,80%或者所有微纖維得出的。另外或可選地,在本發(fā)明的實施例中,微纖維在最大的變化區(qū)域上尺寸變化小于20%,尺寸變化小于5%,或尺寸變化小于1%。雖然本發(fā)明已參照優(yōu)選的實施例,本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可作出各種改變并且可以用等同物取代其元素,而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。此外,根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo),可以進行許多修改以適應(yīng)特定的情況或材料而不偏離其大致范圍。因此,其意圖是,本發(fā)明并不限于將特定的實施例中所公開的作為設(shè)想用于實施本發(fā)明的最佳模式,而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施例。
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