JP2011502832A - 窓構造のための断熱性が改善された強化プラスチック断面の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに本発明は、その他の独立請求項のプリアンブルに記載のプラスチック断面に関する。
プラスチック断面を強化するための金属断面を、代替物無しに省くことは、剛性が小さくなりすぎるので考えられない。
それでもPVC断面内部の金属を省く場合は、改めて強化のために、断熱性の強化断面が用いられる。当該強化断面は、繊維強化複合材料から製造されており、ポリウレタンフォームが充填されている。このような断面は、その製造方法が時間を要するものであるという欠点を有する。当該方法においては、コアとなる断面が外側断面とは別に製造され、完成後ようやく外側断面に嵌め込まれる。
i)第1の加熱可能な押出機に固体状のプラスチックが装入される。
ii)プラスチックがスクリューコンベヤによってノズルの方向に搬送されている間に融解し、圧縮される。
iii)融解したプラスチックがノズルを通って中空断面に絞り出される。
iv)第2の押出機に固体状の発泡材料が装入される。
v)固体状の発泡材料がスクリューコンベヤによってノズルの方向に搬送される。
vi)固体状の発泡材料が共押出されるプラスチック断面の空洞内に搬送される。
vii)発泡材料がプラスチック断面の内部で発泡する。
さらに有利なのは、本発明に係る方法で製造されるプラスチック断面の力学的特性ならびに断熱特性が改善されることである。これらの特性は、さらに発泡材料の選択に影響を受ける。
本発明に係る方法のさらなる利点は、熱によって発泡する材料を使用する場合に、プラスチック断面の押出によって発生する熱を利用して当該材料を発泡させることができるという点にある。すなわち、発泡のためにさらなるエネルギーを用いる必要がない。
本明細書では「ポリマー」という概念は一方において、化学的には単一だが、重合度、モル質量及び鎖長の点で異なる高分子であって、重合反応(重合、付加重合、縮合重合)によって製造された高分子の集合体を含んでいる。他方では、こうした重合反応によって生じる高分子の集合体の誘導体も含んでいる。すなわち、例えば付加又は置換といった、所定の高分子の官能基の変換によって得られる化合物であり、当該化合物は化学的に単一であっても良いし、単一でなくとも良い。当該概念はさらに、いわゆるプレポリマーも含んでいる。すなわち、その官能基が高分子の合成に関与する反応性低重合プレポリマーである。
「ポリウレタンポリマー」という概念は、いわゆるジイソシアネート付加重合法によって製造されるポリマー全体を含む。また、ほぼ又は完全にウレタン基を含まないポリマーも含まれる。ポリウレタンポリマーの例としては、ポリエーテル‐ポリウレタン、ポリエステル‐ポリウレタン、ポリエーテル‐ポリウレア、ポリウレア、ポリエステル‐ポリウレア、ポリイソシアヌレート及びポリカルボジイミドが挙げられる。
本明細書では「プラスチック中空断面」(「外側断面」とも言う)は、プラスチックから成る縦長の中空体を指す。通常、その長さは横断面よりもはるかに大きい。第2の材料が当該中空体の内部に同時に押し出される共押出法においては、当該中空体は完全に充填され、プラスチック中空断面という概念は単にこの外側のプラスチック体に関連する。内側の材料は「コア」と呼ばれる。
本明細書では「プラスチック断面」という概念は、全ての要素、すなわちコアを含む当該プラスチック中空断面を指している。
図1には、長方形の断面形状を有するプラスチック断面1の単純な形状が概略的に示されている。こうしたプラスチック断面は、例えばプラスチックのジャロジーなどの薄板に適している。
本発明に係る方法で製造されたプラスチック断面は、剛性が非常に大きく、熱的分離特性が非常に優れている点に加えて、遮音特性も改善しており、特に窓の構造にとってはさらなる利点となる。
図2の窓断面のように、この種類のプラスチック断面は、ワンピース又はツーピースであっても、例えば戸、門、シャッター、天窓などに使用可能である。
特に硬質PVCを使用する際には安定剤の添加が必要である。硬質PVCは熱感受性が強く、約140℃で分解を開始するからである。
このような発泡材料は、典型的には化学的又は物理的な発泡剤を有している。化学的発泡剤は、温度、湿度、又は電磁気の放射の影響を受けて分解する有機化合物又は無機化合物であり、分解生成物の少なくとも1つはガスである。物理的発泡剤としては、例えば温度を上昇させると気体状の凝集状態に遷移する化合物を使用することができる。それによって、化学的発泡剤も物理的発泡剤も、ポリマー内の発泡構造の位置に発生し得る。
発泡に必要な熱は、外部熱源又は発熱性化学反応のような内部熱源によって供給される。
当該好適な実施形態の利点は、発泡材料の発泡のために別個のエネルギー源を必要とせず、押出されたプラスチック中空断面の余熱を発泡に利用できるという点にある。
自明のことながら、発泡材料が軟化、発泡、硬化する温度の範囲は、それぞれ明確に区切られてはおらず、互いに重なることもある。例えば、発泡材料の軟化は70℃〜120℃の範囲で行われ、発泡プロセスは80℃〜160℃の範囲で行われ、硬化は140℃〜220℃の範囲で行われる。したがって、発泡材料の選択及び製造に際しては、その温度に依存する特性が方法の要求を満たし得るよう、すなわち、例えば発泡剤及び熱によって活性化する硬化剤の選択を調整し合って、発泡が硬化の前に行われるように注意すべきである。
発泡材料のための靱性改善剤として適しているのは、ニトリルゴム又はポリエーテルポリオール‐ポリウレタンの誘導体に基づく反応性液状ゴム、コアシェルポリマー、及び当業者に知られている類似の系である。
当該プラスチックは、好ましくは150℃〜350℃、特に170℃〜260℃、特に好ましくは180℃〜220℃で押出される。
プラスチック3は、漏斗14を通って第1の押出機8の内部に至る。当該プラスチックは、第1の押出機の内部において、エンジン18によってギア16を介して駆動されるスクリューコンベヤ10によってノズル12の方向に搬送されると同時に、第1の押出機に取り付けられた加熱要素13によって、外側からその融点を超す温度まで加熱されて融解する。融解したプラスチック4は、製造されるべき断面の横断面形状を有するノズル12を通じて圧縮される。
上述のステップと並行して、発泡材料6を特にペレットの形状で、第2の押出機9の漏斗15に充填すると、発泡材料6は漏斗15を通って第2の押出機の内部に至る。第1の押出機とは異なり、第2の押出機では加熱が行われず、当該発泡材料は固体状のまま、エンジン19によってギア17を通じて駆動されるスクリューコンベヤ11によってノズル12の方向に搬送される。
発泡材料6は、ノズルからプラスチック中空断面の空洞内に共押出され、プラスチック中空断面の内壁と接触する。好ましくは150℃〜350℃、特に170℃〜260℃、特に好ましくは180℃〜220℃の温度で融解物から押出されるプラスチック中空断面は、発泡材料を軟化するため、160℃以下、特に80℃〜150℃、好ましくは90℃〜140℃の温度で熱によって発泡させるため、及び、硬化するために十分な温度を有している。
必要な場合、プラスチック断面1は調整装置の後に別個の冷却装置を通過し、例えば水浴に達するか、又は水のシャワーが吹き付けられる。
特定の条件下において、調整装置20の代わりに1つの冷却装置のみを使用することも可能である。これは例えば、プラスチック中空断面が発泡プロセスの開始直前又は開始と同時に、外側から冷却されることによって、当該プラスチック中空断面が表面的には完全に凝固しているが、内側は発泡プロセスに十分な温度を有している場合である。このとき、凝固した外部領域には、プラスチック断面の横断面形状が発泡プロセスの間に損なわれないだけの硬さが必要である。共押出法の最後に除去装置21が用いられる。プラスチック断面1は、除去装置21によって押出機の能力に適応した一定の速度で取り去られ、分離装置によって所望の長さに切断される。
2 プラスチック中空断面もしくは外側断面
3 固体状のプラスチック
4 融解したプラスチック
5 コア/発泡した材料
6 発泡材料
7 部分的に発泡した材料
8 第1の押出機
9 第2の押出機
10 第1の押出機のスクリューコンベヤ
11 第2の押出機のスクリューコンベヤ
12 ノズル
13 加熱要素
14 第1の押出機の漏斗
15 第2の押出機の漏斗
16 第1の押出機のギア
17 第2の押出機のギア
18 第1の押出機のエンジン
19 第2の押出機のエンジン
20 調整装置
21 除去装置
22 窓のサッシ断面
23 窓の枠断面
24 窓ガラス
Claims (16)
- 発泡コアを有するプラスチック断面(1)を共押出法で製造するための方法において、
発泡材料(6)がプラスチック中空断面の空洞内に共押出され、前記空洞内において発泡することを特徴とする方法。 - 加熱可能な第1の押出機(8)に固体状のプラスチック(3)が装入されること、
前記プラスチック(3)はスクリューコンベヤ(10)によってノズル(12)の方向へ搬送されている間に融解し、圧縮されること、
融解したプラスチック(4)が前記ノズルを通ってプラスチック中空断面(2)に絞り出されること、
第2の押出機(9)に固体状の発泡材料(6)が装入されること、
前記固体状の発泡材料がスクリューコンベヤ(11)によって前記ノズル(12)の方向に搬送されること、
前記固体状の発泡材料が前記共押出されるプラスチック中空断面の空洞内に搬送されること、及び、
前記発泡材料が前記プラスチック中空断面の内部で発泡すること、
を特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記プラスチック中空断面のプラスチックが、150℃〜350℃、特に170℃〜260℃、好適には180℃〜220℃の温度で押出されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記プラスチックがポリ塩化ビニル(PVC)であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プラスチック(3)がペレット又は粉末の形状であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記発泡材料は160℃以下、特に80℃〜150℃、好適には90℃〜140℃の熱によって発泡可能であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記発泡材料(6)が前記ノズル(12)を離れる際に、前記プラスチック中空断面の余熱によって発泡することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 発泡した材料が前記プラスチック中空断面の余熱によって硬化することを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記発泡材料(6)がペレットの形状であることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記発泡材料(6)が少なくとも1つの化学的発泡剤を含有していることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プラスチック断面(1)が共押出法の直後に調整装置(20)を通過し、前記調整装置内では前記プラスチック断面の所定の横断面形状が、発泡材料が発泡している間も維持されることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プラスチック断面(1)が共押出法の後に冷却装置を通過することを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記プラスチック断面(1)が窓又は戸のサッシ断面(22)又は枠断面(23)であることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から13のいずれか一項に記載の方法によって製造されたプラスチック断面。
- 前記プラスチック断面が窓又は戸のサッシ断面(22)又は枠断面(23)であることを特徴とする請求項14に記載のプラスチック断面。
- 請求項1から13のいずれか一項に記載の方法によって製造されるプラスチック断面の、窓、戸、門、シャッター、天窓などとして、特に窓のサッシ断面及び/又は枠断面としての使用。
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