JP2002225008A

JP2002225008A - 木質系窓

Info

Publication number: JP2002225008A
Application number: JP2001029512A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hiratsuka; 平塚雄治; Ryutaro Hirose; 廣瀬隆太郎
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2002-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】枠材の肉厚低減、枠材内に金属製の補強材を挿
入しなくても、耐風圧性の高い窓を、断熱特性を有しか
つ経済性の有利に提供すること。【解決手段】熱可塑性合成樹脂配合物５重量部〜９０、
および木質系材料９５〜１０重量部から構成される配合
物を用いて、異形押出により作られた枠材とそれらを用
いて組み立てられた木質系窓枠。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木質系材料と熱可
塑性合成樹脂配合からなる配合物を異形押出して得られ
る木質系窓用枠材と、その枠材を用いて組み立てられた
木質系断熱窓枠に関する。更に詳しくは、断熱特性と剛
性に優れる故に従来よりも小型軽量化しても使用に耐え
うる木質系窓用枠材を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】住宅の開口部である窓は、住宅内外の熱
の出入りが最も大きい箇所である。すなわち冬季は室内
暖房熱が流出し、夏季は冷房している室内に室外の暖気
が流入する部位である。

【０００３】これまで、住宅開口部の断熱に関しては、
アルミ枠材に複層ガラスを用いた窓、室内外の熱橋とな
らないようにアルミ枠材の中間にプラスチック部を設け
て室内外を断熱させた窓枠、室外側をアルミ素材、室内
側をプラスチック素材で複合化させた枠材等が開発され
てきた。しかし、アルミ素材を用いる窓枠は、建設省告
示の次世代省エネルギー基準の1地区（主に北海道地
域）には断熱性能上使用できないとされている。また、
本州地域で用いた場合、窓枠が結露して窓枠周辺の室内
側の木材が腐る、壁にカビを発生させる原因の一つとな
り、快適な住環境の創出には不向きである。

【０００４】そこで、塩ビ樹脂を素材として用いたプラ
スチック製窓枠が、近年、高い断熱性能、防露性能が求
められる高品質住宅市場にて高い評価を得つつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、塩ビ樹
脂を素材とするプラスチック製窓枠は枠材の剛性が２０
００〜３０００ＭＰａ程度であることから、窓枠として
耐えなければならない耐風圧性を得るために、枠材の肉
厚や外寸を大きく設計する、枠材内に金属製の補強材を
挿入する等により材料コストが掛かる、窓枠のコーナー
部は溶接組立とする等により生産が煩雑になるなど、断
熱性能等の使用上の利点がある反面、経済面で市場要求
に応え難い商品となっている。

【０００６】例えば、特開平９-２２８７３９には、プ
ラスチック窓枠の室内木質加飾に関する技術が開示され
ているが、その枠材の外壁は暑い設計図が開示されてい
る。また特開２０００−９６９２２には、枠材をスリム
にするために芯材をいれる技術に関して開示されてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題に対し、木粉またはセルロース系材料を高充填した熱
可塑性樹脂配合物から押出成形される高剛性の枠材を用
いることで、枠材の肉厚低減、枠材内に金属製の補強材
を挿入しなくても、耐風圧性の高い窓デザインが可能性
を見出し、この知見に基づいて本発明の完成に至った。

【０００８】即ち、熱可塑性合成樹脂配合物、望ましく
塩ビ樹脂配合物が５〜９０重量部および木質系材料９５
〜１０重量部からなる配合物を異形押出して得られる木
質系窓用枠材に関し（請求項１，２）、これによって曲
げ剛性率や加熱収縮率線膨張係数に優れた木質系窓用枠
材を得る。木質系材料を非常に多く配合することにより
感触が木材に近くなり、金属や合成樹脂主体の窓用枠材
に比べて暖かみを有するものになるし、釘打ちなどの作
業も容易に行うことができる。

【０００９】また木質系粉体が木粉やセルロースであ
り、その平均粒子径を０．０５〜１０．０ｍｍとするこ
とによって、その効果を一層高めることができる（請求
項３、４）。

【００１０】該木質系枠材はその外表面の全面または一
部が、５０〜５００ミクロンの厚さで共押出されるアク
リル樹脂層で被覆されており、これによって曲げ剛性率
や加熱収縮率線膨張係数に優れた木質系窓用枠材に、耐
候性などの実用的な性能を付与できる（請求項５，
６）。

【００１１】更には外枠材表面の全面または一部が、５
０〜５００ミクロンの厚さで共押出されるアクリル樹脂
層で被覆されており、これに重なるか、または重ならな
い部分に加飾層をもうけるものであり、これによって曲
げ剛性率や加熱収縮率線膨張係数に優れた木質系窓用枠
材に、例えば木目模様等の優れた外観を付与できる（請
求項７，８）。

【００１２】該木質系窓用枠材は、中空構造であっても
良いし、中実構造であってもよい。中空構造であれば外
形を大きくできる割には、重量増加を抑えることが出来
るし、中実構造であれば外形を小さくしても強度を保持
しやすい窓の利点がある（請求項９）。

【００１３】このようにして得られる木質系窓用枠材
は、異型押出だから長尺ものとして製造されるが、適宜
切断して木質系断熱窓枠として使用される（請求項１
０）。

【００１４】

【発明の実施の形態】すなわち本発明は、該熱可塑性合
成樹脂配合物５〜９０重量部、好ましく１０〜５０重量
部、より好ましくは２０〜４０重量部、これに対し該木
質系材料９５〜１０重量部、好ましくは９０〜５０重量
部、より好ましくは８０〜６０重量部から構成される配
合物を用いて、異形押出成形により作られた枠材、およ
びそれらを用いて組み立てられた断熱特性を有しかつ経
済性の有利な木質系断熱窓枠を提供するものである。

【００１５】以下本発明につき説明する。本発明に於い
て熱可塑性合成樹脂配合物とは、熱可塑性合成樹脂と以
下に記述する通常の異型押出の副原料として用いられる
添加剤との混合物からなるもので、熱可塑性合成樹脂と
しては塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン樹
脂、ポリエチレン樹脂等単独もしくは複数樹脂にて構成
された主要樹脂を用いることが出来る。経済性の観点か
らは、熱可塑性合成樹脂として塩ビ樹脂、ポリプロピレ
ン樹脂、ポリエチレン樹脂等を主要樹脂とすることが好
ましいが、特に防火性の観点からは自消性のある塩化ビ
ニル樹脂を用いることがさらに好ましい。

【００１６】また、異形押出成形を可能とするための添
加物としては、加工性改良用のアクリル系樹脂、モンタ
ン酸ワックス等に代表されるような脂肪酸エステル系滑
剤、低分子量ポリエチレン等に代表されるようなオレフ
ィン系滑剤、ステアリン酸カルシウム等に代表されるよ
うな金属石鹸系滑剤、主要樹脂の押出加工時の熱安定性
を確保する有機錫化合物、および／または無機鉛系化
合物等に代表されるような安定剤を、熱可塑性樹脂に単
独もしくは複合して添加された組成物を挙げることが出
来る。

【００１７】また、ＭＢＳ樹脂等に代表されるような耐
衝撃性改良剤、炭酸カルシウムやタルクに代表されるよ
うな無機充填剤、耐候性を向上させる光安定剤や抗酸化
剤、酸化チタンに代表されるような酸化チタンや有機顔
料を単独もしくは複合して適宜添加させ、物性や耐候
性等の向上を図った組成物であってもよい。

【００１８】本発明の木質系材料は、木材を粉砕し粉末
化したもの、あるいは雑穀等から採取されるセルロース
系材料の粉末化したものが挙げられる。具体的には、針
葉樹の皮を剥いだ中心部分をクラッシャーなどで粉砕し
たものやトウモロコシ、馬鈴薯、タピオカ、小麦などを
粉末化した澱粉などを上げることができる。

【００１９】木材の粉末化の場合、木材の品種や粉砕前
に形態、さらには粉砕方法については、特に制限や選択
はない。粉末の粒子径については、その平均粒子径０．
０５〜１０．０ｍｍが好ましく、更に好ましくは０．１
〜８．０ｍｍ、押出成形性の観点からは、平均粒子径
０．２〜８．０ｍｍ、がより好ましい。

【００２０】該木質系材料は異型押出成形中に水分がほ
とんど抜けるように充分に乾燥しておく必要があり、水
分としては１２％以下、好ましくは１０％以下にして
おく。

【００２１】なお、熱可塑性合成樹脂配合物との分散性
・相溶性を向上させるために、木質系材料にアルキルシ
ランアルコキシレート、アルキルチタンアルコキシレー
トに代表されるようなカプリング剤を用いてもよい。こ
れらのカップリング剤を使用する場合は該木質系材料の
表面に付着させるように、事前にカップリング剤を希釈
した溶液に木質系材料を懸濁させ、ロータリーエバポレ
ーターなどで乾燥付着させるなど処理しておく。

【００２２】窓の室外側は太陽光に曝されて表面の樹脂
が劣化して、窓表面が変色したり、材料の強度低下が懸
念される。一方で住宅のファション化も進んでおり、窓
の室内外ともに、種々の色や柄を組み合わせたデザイン
対応も必要となってきている。

【００２３】この両者の市場要求に応えるべく、本発明
の枠材は、アクリル系樹脂および／または加飾用樹脂組
成物にて、表面の全面および／または一部がコーティン
グされたもの、または共押出成形されたものを用いるこ
とが出来る。

【００２４】本発明に於けるアクリル系樹脂は、高耐候
性かつ異形押出成形に適したものであれば、いかなるも
のも用いることが出来る。また、加飾用樹脂組成物とは
押出成形に於いて木目調パターンを発現させるものであ
れば、いかなるものも用いることが出来る。なお、それ
らアクリル系樹脂および／または加飾用樹脂組成物の厚
みは、耐候性の観点から５０ミクロン以上が必要であ
る。押出成形性や経済性を鑑みると、好ましくは８０〜
５００μｍ、より好ましくは１００〜４００ミクロンと
なる。

【００２５】中空構造材料の切断加工性や材料自体の剛
性を考慮すると外壁厚みが２ｍｍ以上、好ましくは２．
５ｍｍ以上で設計することが望ましい。また材料を窓と
して組み立てる際に、ビス引き抜き耐強度を得るために
外壁厚みを部分的に３〜６ｍｍもしくはそれ以上にする
ことも出来る。中空構造の数は窓の強度設計の自由度を
向上させるために制限は無いが、断熱の観点からすれば
室内外方向で中空数の多い設計が有利となる。

【００２６】また中実構造であれば、窓枠のサイズを小
さくできる利点がある。

【００２７】後述するように本発明の木質系窓用枠材
は、従来のプラスチック窓用枠材と比較して３倍の剛性
が得られること、加熱収縮がほとんど無いこと、線膨張
係数が３分の１以下の特性が得られることから、プラス
チック窓用枠材よりもスリムかつ肉薄の枠材の設計が可
能となり形材の重量を低減できること、風圧に対する枠
材のたわみが小さいくなり、従来のプラスチック窓枠の
心材として用いられていた金属製の補強材を使用する必
要が無くなることから、従来の窓用枠材よりも軽量且つ
スリムにすることが出来、廉価な窓枠を設計することが
出来る。

【００２８】木質系材料を用いた断熱性の高い木質系窓
枠に、さらに断熱性を向上させるための複層ガラスや三
層ガラスを用いることも出来る。また、ガラス面に熱線
反射層を設けたものや、ガラス間に乾燥空気の他にアル
ゴンガス等を封入したものを用いるとによりさらに断熱
効果が高まる。

【００２９】

【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明を具体的に説
明する。

【００３０】押出成形に用いた、可塑性樹脂配合物を表
１に示す。ここでは、熱可塑性樹脂として、塩化ビニル
樹脂とポリプロピレン樹脂を用いた。表１の熱可塑性樹
脂組成物に、表２のごとく木質系材料を任意の量を添加
し、押出成形により木質系枠材を得た。

【００３１】木粉１は平均粒子径３００ミクロン程度に
調整した針葉樹の粉砕品、木粉２は３〜８ｍｍ程度に調
製した針葉樹の粉砕品を用いた。尚両粉末共に水分を８
％以下に調製した。これらの粉砕品と樹脂組成物は、予
め均一の混合してから押出機に供給した。

【００３２】押出機は５８ｍｍ径で、コニカル２軸ノス
クリューを用いた。ダイスは４６ｍｍ角で厚み３ｍｍの
中空形状を用いた。押出条件は樹脂温度１７５〜１８０
℃とし、吐出量１４０Ｋｇ/Ｈｒにて成形した。

【００３３】表２に得られた枠材の物性を示す。木粉６
０重量部以上の添加にて、比較例１の木粉無添加の枠材
と比較して、曲げ剛性率が３倍以上を有し、窓枠の設計
として従来のプラスチック窓枠よりスリムな設計が可能
となることが分かる。また、熱変形性についても、成型
品歪みの緩和による変形と見なされる加熱収縮率がほと
んど発生しないこと、および線膨張係数の変化が従来
（比較例１）の３分の１程度であることから、窓枠の変
形や伸縮が従来のプラスチック窓枠より小さくなり、そ
れらの変形・伸縮が原因で発生する気密性低下が小さく
なり、断熱性を損なわずに、よりスリムな窓枠の設計が
可能となることが分かる。

【００３４】表１実施例に用いた熱可塑性樹脂配合配合１配合２熱可塑性樹脂塩化ビニル（重合度６８０）ポリプロピレン（ＭＩ＝６０）１００重量部７５重量部衝撃性改良剤カネエースＦＭ−２１８重量部加工性改良剤カネエースＰＡ−２０無水マレイン酸３重量部２５重量部熱安定剤二塩基性亜リン酸鉛４重量部無機物炭酸カルシウム１０部滑剤ステアリン酸カルシウム０．５重量部ステアリン酸鉛０．３重量部脂肪酸系滑剤０．６重量部ＰＥワックス０．１重量部

【００３５】表２枠材の物性実施例１実施例２実施例３実施例４比較例１配合１４０３０２０ − １００配合２ − − − ２０ − 木粉１６０７０８０ − − 木粉２ − − − ８０ − 物性曲げ剛性率 7486 8010 8304 7364 2366 （ＭＰａ）加熱収縮率 0.02 0.01 0.01 0.01 1.73 （％）線膨張係数 2.1 1.7 1.6 1.8 6.8 （×10^-5m/m・℃）測定方法曲げ剛性率ＪＩＳＫ７１７１テスト速度１.５ｍｍ／分加熱収縮率ＪＩＳＫ６７８５１００℃×１時間線膨張係数測定範囲 −１０〜６０℃

【００３６】

【発明の効果】本発明では、プラスチック窓の断熱特性
を損なわずに、木の感触を有し、かつ曲げ剛性率や加熱
収縮率、線膨張係数などの物性が、通常の合成樹脂に比
し格段にすぐれており、これによって経済的な窓枠を提
供することが出来る。

【００３７】特に、窓用枠材のサイズを小さくしても使
用に耐えることが出来、釘打ちなどの作業も容易であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｋ 27:06 Ｂ２９Ｋ 27:06 Ｂ２９Ｌ 9:00 Ｂ２９Ｌ 9:00 22:00 22:00 31:10 31:10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性合成樹脂配合物５〜９０重量部
および木質系材料９５〜１０重量部からなる配合物を異
形押出して得られる木質系窓用枠材。
【請求項２】熱可塑性樹脂配合物が塩ビ樹脂配合物で
あることを特徴とする請求項１の木質系窓用枠材。
【請求項３】木質系材料が木粉および／またはセルロ
ース系粉末である請求項１の木質系窓用枠材。
【請求項４】木質系材料の平均粒子径が０．０５〜１
０．０ｍｍの粉末であることを特徴とする請求項３の木
質系窓用枠材。
【請求項５】枠材の外表面の全部又は一部が、共押出
されるアクリル系樹脂で被覆されて一体化していること
を特徴とする請求項１の木質系窓用枠材。
【請求項６】共押出されるアクリル系樹脂層の平均厚
さが５０〜５００ミクロンであることを特徴とする請求
項５記載の木質系窓用枠材。
【請求項７】枠材表面の全面または／および一部がア
クリル系樹脂または／および加飾用樹脂にてコーティン
グされている枠材である請求項１の木質系窓用枠材。
【請求項８】枠材の外表面のアクリル樹脂層とは重な
らない部分に、加飾層を設けてなることを特徴とする請
求項７記載の木質系窓用枠材。
【請求項９】断面が中空構造又は中実構造であること
を特徴とする請求項６〜８記載の木質系窓用枠材。
【請求項１０】請求項１〜９記載の木質系窓用枠材を
用いて組み立てられる木質系断熱窓枠。