JP2002250179A - ガラス固定材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】窓枠の断熱特性、気密・水密特性を長期に渡り
維持するため、低収縮特性・低線膨張係数に優れたガラ
ス固定材を提供すること。 【解決手段】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
押出して得られるガラス固定材。

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組成物と軟質材料とを共押出
して得られる、収縮特性と線膨張係数の小さいガラス固
定材に関する。更に詳しくは、外気温の変化に対する伸
縮特性が小さく、かつプラスチック押出形材の特徴であ
る成形歪が小さい故に、従来のガラス固定材よりも気密
性・水密性などの窓性能の維持を容易とするために提供
するガラス固定材である。

【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、
複層ガラスを用いたプラスチック素材の窓枠が開発され
てきた。これらの枠材には、ガラスを固定する押縁等と
呼ばれるガラス固定材が用いられている。従来、このガ
ラス固定材は窓枠素材と同じ素材が用いられている。従
来のプラスチック素材をガラス固定材に用いた場合、夏
場の温度上昇により押出成形時に残留する成形歪が緩和
され収縮したり、冬場の温度低下により線膨張係数の分
だけ収縮したりする。これらの収縮により窓枠とガラス
固定材の間に隙間が発生し、プラスチック窓枠の特徴で
ある高断熱特性が隙間から進入する暖気や冷気の流出入
が起こりにより、窓枠の断熱特性が損なわれる。また、
暖気や冷気の流出入は、気密・水密特性をも損なうこと
となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これまで、ガラス固定
材は窓性能上支障が無ければ使い続けることは可能であ
るが、隙間の発生により支障を来した場合、該当窓枠の
ガラス固定材を隙間のないような寸法のものに取り替え
る必要があり、窓枠性能の長期維持およびメンテナンス
多発によるコスト増大など市場要求に応え難い商品とな
っている。

【０００５】例えば、成形歪の残留量の基準としては１
００℃×１時間の加熱処理前後で収縮を評価する加熱収
縮試験があり、ＪＩＳ Ｋ６７８５では２．５％以下、
ドイツ中心の業界規格ＲＡＬ−ＧＺ７１６／１では２．
０％以下、英国規格ＢＳ７４１３では３．０％以下とな
っている。加熱収縮率３．０％のガラス固定材を横幅９
００ｍｍの窓枠に使用した場合、ガラス固定材は経年変
化で２７ｍｍ収縮する計算となる。実際には、ガラスや
窓枠と嵌合接続されていること、ガラス固定材が黒色の
場合でもその表面温度上昇が７５℃程度であることか
ら、これほどの収縮は発生しないと予測されるが、実際
に４〜６ｍｍ程度の隙間が観察される。また、プラスチ
ック窓枠に主に用いられている塩ビ樹脂は膨張係数が５
〜１１×１０^-5ｍ／ｍ℃（出典：日本化学会編、化学便
覧）である。雰囲気温度が２０℃に調整された工場生産
されたプラスチック窓枠が断熱特性の生かせる冬場−１
０℃になる北海道の家屋に施工したと仮定すると、横幅
９００ｍｍ窓枠に使用したガラス固定材は温度差３０℃
で１．３５ｍｍ以上は収縮することとなる。前述の成形
歪により発生する収縮と合わせると少なくとも５ｍｍ以
上の収縮、いわゆる隙間が発生することとなり、窓の断
熱特性や気密・水密特性が損なわれることが十分に予測
される。

【０００６】

【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なる組成物と軟質材料を共押出成
形される異型押出の低収縮特性・低線膨張係数の形材を
用いることで、ガラス固定材の気温変化や経年変化によ
る収縮を低減させる可能性を見出し、この知見に基づい
て本発明の完成に至った。

【０００７】すなわち本発明は、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重量部からなる組成物を異形押出し
て得られる形材に関し（請求項１，２）、これによって
低線膨張係数および低収縮特性にすぐれた性質を有した
ガラス固定材を得る。

【０００８】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。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０．０５〜１０．０
ｍｍ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）。

【０００９】該木質系枠材はその外表面の一部が、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、これによって低収縮特性・低線膨張
係数に優れたガラス固定材に、耐候性などの実用的な性
能を付与できる（請求項５，６）。

【００１０】更には外枠材表面の一部が、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、これにより低加熱収縮率・
線膨張係数に優れたガラス固定材に、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）。

【００１１】該ガラス固定材は、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
やすいガラス固定材とする利点がある（請求項９）。

【００１２】該ガラス固定材は、軟質材料が軟質塩化ビ
ニル系樹脂からなることを特徴とし、更にはガスケット
を構成することを特徴とする。これらは押出成形時に同
時に共押出されて一体化されたガスケットを付加したも
ので、硬質／軟質共押出形したものである。押出成形時
にガスケットを付加することで、ガラス固定時にガスケ
ットを固定材と同じ長さに切りそろえたり、固定材にガ
スケットを嵌合する等の手間を省くことが出来る（請求
項１０）。このようにして得られるガラス固定材は、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
て使用される。

【００１３】

【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組
成物と軟質材料とを共押出して一体化するように異形押
出成形により作られたガラス固定材を提供するものであ
る。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。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。経済性の観点からは、熱可塑性合成樹
脂配合物として塩ビ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエ
チレン樹脂等を、主要樹脂とした組成物が好ましい。

【００１７】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。

【００１８】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。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。

【００１９】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。

【００２０】ガラス固定材は、一般的にガラスを固定す
るために軟質材料、例えば軟質塩化ビニル系樹脂、熱可
塑性エラストマー、ＥＰＤＭに代表される合成ゴム類等
を、ガラス固定材とガラスの間に挟んで使用するケース
がほとんどである。

【００２１】本発明では、押出成形の際に、木質系材料
と熱可塑性合成樹脂配合からなる組成物と軟質材料とを
共押出して得られる一体化されたものであるからガスケ
ットを同時に付着成形しており、ガラス固定作業の生産
性、を改善できる。

【００２２】本発明においては、軟質材料の材質は何ら
限定されるものではないが、一体化させやすい点で軟質
塩化ビニル系樹脂が好ましい。

【００２３】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。この両者の市場要求に応
えるべく、本発明のガラス固定材は、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。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。

【００２４】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１０
０〜４００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。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。

【００２６】図１にガラス固定材の一例であるが、木質
系材料と熱可塑性合成樹脂配合からなる組成物（木粉混
入塩ビ樹脂３）と軟質材料のガスケット２とアクリル系
樹脂２とが異型共押出された長尺物の断面を示す。本願
発明はこれに限定されるものではないことは当然であ
る。

【００２７】

【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明を具体的に説
明する。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。

【００２８】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。押出機は５８
ｍｍ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。

【００２９】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、成型歪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、それらの収縮が原因となり発生する気密・水
密特性、断熱特性を維持することが予測できる。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−２１ ８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 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１ ４０ ３０ ２０ − １００ 配合２ − − − ２０ − 木粉１ ６０ ７０ ８０ − −木粉２ − − − ８０ − 物性 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 加熱収縮率 ＪＩＳ Ｋ６７８５ １００℃×１時間 線膨張係数 測定範囲 −１０〜６０℃

【００３０】

【発明の効果】本発明では、通常のプラスチック窓枠に
用いられているガラス固定材に対して、格段に優れたの
低膨張、低収縮性を有したガラス固定材を窓枠にもちい
ることにより、温度変化や経年変化による断熱特性や気
密・水密特性の低下を抑制し、長期に渡る窓性能を維持
し快適な居住空間の創出およびガラス固定材交換等のメ
ンテナンスを省いた低経済性を提供することが出来る。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラス固定材の設計例

【符号の説明】

１ 軟質材料のガスケット ２ アクリル樹脂層 ３ 木粉混入塩美ビ樹脂

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【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９５〜１０重量部からなる組成物と軟質
   材料とを共押出して一体化してなるガラス固定材。
2. 【請求項２】 該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記載のガラス固定材。
3. 【請求項３】 該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記載のガラス固定材。
4. 【請求項４】 該木質系材料の平均粒子径が０．０５〜
   １０．０ｍｍの粉末であることを特徴とする請求項３記
   載のガラス固定材。
5. 【請求項５】 該ガラス固定材の外表面の一部が、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記載のガラス固定材。
6. 【請求項６】 共押出される該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記載のガラス固定材。
7. 【請求項７】 該ガラス固定材の表面の一部がアクリル
   系樹脂または／および加飾用樹脂にてコーティングされ
   ていることを特徴とする請求項５記載のガラス固定材。
8. 【請求項８】 該ガラス固定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記載のガラス固定材。
9. 【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１乃至８記載のガラス固定材。
10. 【請求項１０】 該軟質材料が軟質塩化ビニル系樹脂か
    らなるガスケットであることを特徴とする請求項１乃至
    ９のガラス固定材。