JP3181819B2 - 樹脂製窓枠 - Google Patents

樹脂製窓枠

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂製窓枠に関す
る。さらに詳しくは、木製芯材と樹脂製外枠との少なく
とも2層構造を有する高強度で耐久性の改善された樹脂
製窓枠に関する。
【0002】
【従来の技術】樹脂性窓枠は、熱伝導率が低いため、冬
期に室内側への結露が少ないという優れた特徴を有して
いる。しかしながら、中空状の樹脂で窓枠を成形した場
合、強度が十分とはいえず、また、たわみ変形やクリー
プ変形を起こすという欠点を有している。このため、樹
脂製窓枠を金属で補強することが提案されているが、補
強材として金属材料を用いた場合には、結果として窓枠
の熱伝導率が高くなるため暖冷房効率が低下するばかり
でなく、樹脂と金属の熱収縮率の違いから両者が容易に
剥離し、その間隙に水分が侵入し金属材料の腐食を招く
という欠点があった。この欠点を解決するために、実開
昭59−32090号には、補強材として木製の芯材を
使用した樹脂製窓枠が開示されているが、該窓枠に関し
ても次のような問題点が指摘されている。
【0003】即ち、樹脂製窓枠を木製芯材で補強するこ
とによって、補強材として金属を使用した時の前記欠点
はかなり改善されるものの、特に樹脂層の厚さが薄い場
合には、温度変化の大きな環境下で長期間使用すると、
部分的なふくれや微細なひびが発生し外観が悪化した
り、該ふくれやひびの発生が契機となって樹脂層と芯材
との間に水分が侵入し、芯材延いては窓枠の強度が低下
するという問題が指摘されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、過酷な条
件下で長期間使用しても、外観の悪化や強度の低下の少
ない、かつ高強度な樹脂製窓枠が望まれていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく、樹脂の配合剤に着目して鋭意検討を行っ
た。その結果、特定量のセルロース系微粉末を添加した
塩化ビニル系樹脂で木製芯材を被覆すると、高温−低温
の熱サイクルを繰り返した時のふくれやひびの発生が少
ないことを見い出し、本発明を完成するに到った。
【0006】即ち、本発明は、窓枠形状に形成された塩
化ビニル系樹脂製の中空状外枠中に、該樹脂製外枠の中
空部に相当する形状・寸法を有する木製芯材を嵌合して
なる樹脂製窓枠において、上記樹脂製窓枠が塩化ビニル
系樹脂100重量部に対してセルロース系微粉末を15
〜25重量部含む樹脂組成物の成形体であることを特徴
とする塩化ビニル系樹脂製窓枠である。なお、本発明に
おいては、框も含めて窓枠と指称する。
【0007】本発明においては、上記記載に示されるよ
うに、木製芯材を使用した樹脂製窓枠における前記課題
を、樹脂製外枠の素材として特定量のセルロース系微粉
末を配合した塩化ビニル系樹脂を用いることにより解決
している。このような手段により前記課題が解決される
理由は必ずしも明らかではないが、木製芯材の主成分で
もあるセルロース系微粒子を配合した塩化ビニル系樹脂
で外枠を成形すると、該外枠と木製芯材との熱膨張係数
の差が小さくなり熱サイクルに起因する応力が小さくな
るためと推定している。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図1を用いて本発明の樹脂
製窓枠を説明する。
【0009】図1に示されるように、本発明の樹脂製窓
枠における中空状外枠1は、塩化ビニル系樹脂100重
量部に対してセルロース系微粉末を15〜25重量部含
む樹脂組成物を中空状の窓枠形状に成形したものであ
る。ここで使用される樹脂は、セルロース系微粉末の均
一分散の容易性及び成形の容易性、さらに機械的諸物
性、熱伝導性、耐候性等のバランスの点で、塩化ビニル
樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体と塩化ビニルとのグ
ラフトポリマー等の塩化ビニル系樹脂が使用される。
【0010】また、前記塩化ビニル系樹脂に配合される
セルロース系微粉末は、セルロースを主成分とする粉末
で、塩化ビニル系樹脂に配合したときに成形性を著しく
損なわないものであれば、その製法、形状及び粒径は特
に限定されない。本発明で一般的に使用されるセルロー
ス系微粉末を例示すれば、木材の粉砕物、バカスの粉砕
物、稲藁の粉砕物等の各種植物性原料の粉砕物を磨砕処
理したものが挙げられる。木材の粉砕物を原料としたセ
ルロース系微粉末を用いた場合には、窓枠に木質感を与
えることもできる。また、セルロース系微粉末の粒径
は、一般的には1〜1000μm程度であるが、樹脂へ
の均一分散性を考慮すると該微粉末の粒径は100μm
程度以下で均一であることが好ましい。さらに、セルロ
ース系微粉末に含まれる水分は、成形時の発泡の原因と
もなるので、該微粉末は、含有される水分量ができるだ
け少なくなるように十分に乾燥させて使用するのが好ま
しい。
【0011】これらセルロース系微粉末の前記塩化ビニ
ル系樹脂に対する配合量は、塩化ビニル系樹脂100重
量部に対してセルロース系微粉末を15〜25重量部で
ある。セルロース系微粉末の塩化ビニル系樹脂100重
量部に対する配合量が15重量部未満のときには十分な
効果が得られない場合があり、該配合量が25重量部を
越える場合には成形性が低下する傾向がある。
【0012】最終的に得られる窓枠の物性を考慮する
と、セルロース系微粉末は前記塩化ビニル系樹脂中に均
一に分散することが好ましく、そのため、セルロース系
微粉末は、粉末状もしくは粒状の前記塩化ビニル系樹脂
と成形前にヘンシェルミキサー等により十分に混合して
おくことが好ましい。このとき、本発明の効果を損なわ
ない範囲で、各種安定剤、顔料、染料、可塑剤、成形助
剤等を配合することができる。なお、顔料は予めセルロ
ース系微粉末に担持しておくこともできる。この様にし
て得られたセルロース系微粉末と塩化ビニル系樹脂粉粒
末との混合物は、中空状の窓枠形状の外枠に成形され
る。
【0013】該樹脂製外枠の成形に際しては、成形後の
変形防止等の目的で内部に壁を設ける場合もあり、該樹
脂製外枠は複数の中空部を有することもある。また、該
樹脂製外枠は、木製芯材を嵌合させる時の操作性を考慮
して、組み立てた時の形状が最終的な窓枠の形状となる
ような複数の窓枠材に分割して成形されるのが一般的で
ある。このときの成形方法としては、押出成形法、射出
成形法等の公知の成形方法が採用でき、成形条件も含め
て適宜決定すればよい。
【0014】本発明で使用される木製芯材2は、前記の
樹脂製外枠の中空部に相当する形状・寸法を有する必要
がある。該芯材は必ずしも一体品である必要はなく、組
み合わせた形状・寸法が前記の樹脂製外枠の中空部に相
当しさえすれば、加工し易い形状の複数部分に分割され
ていてもよい。該木製芯材は、木製角材や丸太等を直接
加工して得ることもできるが、一般に窓枠の形状は複雑
なため、木質チップ等を接着材等と共に所望の形状に圧
縮成形した所謂、集成材を使用することが好適である。
木製芯材に集成材を使用した場合には、複雑な形状にも
対応できるばかりでなく、芯材自体の機械的強度も高
く、その異方性も少ないという副次的効果も得られる。
また、本発明で使用される木製芯材は防腐処理、耐水処
理、難燃処理等を施されたものであることが好適であ
る。
【0015】本発明の樹脂製窓枠は、前記の樹脂製外枠
に該外枠の中空部に相当する形状・寸法を有する木製芯
材が嵌合されている。但し、樹脂製外枠が複数の中空部
を有する場合には、木製芯材は主要な中空部に嵌合して
いれば良く、必ずしも全ての中空部に木製芯材を嵌合さ
せる必要はない。ここでいう主要な中空部とは、該主要
な中空部の総断面積が全中空部の総断面積の半分以上を
占め、且つ、該主要な中空部に木製芯材が嵌合されれば
十分な補強効果が得られるという1つ若しくは複数の中
空部の意である。
【0016】樹脂製外枠の中空部に木製芯材を嵌合させ
る方法は、結果として両者が密着する方法であれば特に
制限されず任意の公知の方法が採用される。例えば、予
め成形された中空状の樹脂製外枠に木製芯材をそのまま
或いは該芯材の表面に接着剤を塗布して挿入することに
より、又は、予め該外枠の中空部に相当する形状・寸法
に加工された木製芯材の表面を前記のセルロース系微粉
末を含有する樹脂で被覆するように、2層(共)押出成
形法等で一体成形することにより両者を良好な密着状態
で嵌合させることができる。特に、後者の一体成形法
は、一度の操作で樹脂製外枠と木製芯材とを良好に密着
させることが可能となるばかりでなく、樹脂製外枠の厚
さを薄くすることもできるため本発明の樹脂製窓枠を工
業的に生産するのに適した方法である。該一体成形にお
いても、複雑な形状を有する窓枠を一度に成形するのは
困難であるため、窓枠材ごとに成形するのが一般的であ
る。各窓枠材は組み立てられ、最終的な窓枠形状とされ
る。なお、本発明の窓枠が框の場合には、窓枠材組立後
に複層ガラス3を押縁4等を用いて組込んで使用に供さ
れる。
【0017】この様にして組み立てられた本発明の樹脂
製窓枠は、本発明の効果を損なわない範囲で任意の二次
的な加工をすることができる。ここでいう二次的な加工
とは、例えば意匠性向上を目的とした採色、模様付け、
エンボス加工等の各種表面処理・加工、退色防止や耐表
面傷つき性向上を目的とした保護皮膜の形成、或いは、
パッキン等の窓枠としての性能向上を目的とした各種付
属部品の取付等である。特に、彩色や模様付けを行った
場合には、紫外線等による退色が著しいため、アクリル
系樹脂等により表面をコーティングし、退色を防止する
のは好ましい態様である。
【0018】
【実施例】次に、本発明の効果を一層明らかとするため
に、実施例及び比較例を挙げてさらに詳細に説明する
が、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
なお、本発明の効果は、窓枠を作成するまでもなく簡単
なモデル試験片で確認することができるので、以下の実
施例及び比較例ではモデル試験片を用いて実験を行っ
た。 実施例1〜7及び比較例1〜2 集成材から成る1辺3cmの正方形断面を有する角材を芯
材として用い、塩化ビニル樹脂100重量部に木材の粉
砕物から調製した平均粒径100μmの十分に乾燥した
セルロース系微粉末を第1表に示す重量部配合した樹脂
組成物を2層押出成形して、表面が該樹脂組成物で被覆
された棒状成形体を得た。得られた棒状成形体を長さが
10cmとなるように切断し、さらに両端の切断面を被覆
層と同一組成の樹脂板で蓋をし、該樹脂板を側面の樹脂
被覆層と溶接してモデル試験片とした。得られた試験片
の樹脂層の厚さは第1表に示す通りである。試験片は、
各実施例及び比較例につき15本づつ用意した。
【0019】試験片を温度23℃の恒温室に48時間保
存した後、15本の試験片を同時に60℃に保たれた恒
温槽に5分間浸し、その後直ちに−20℃に保たれた恒
温槽に5分間浸すという操作を繰り返した。該操作を2
0回繰り返した後、15本の試験片中から5本を取り出
した。その後、残りの10本の試験片について同様の操
作を更に30回(計50回)繰り返し、5本の試験片を
取り出した。その後さらに残りの5本の試験片について
同様の操作を更に50回(計100回)繰り返した。試
験後の各試験片は、目視によりふくれや微細なひびの有
無を調べることによってその評価を行った。その結果を
第1表にまとめる。表中の評価の欄の数字は、同一回数
の熱サイクルを受けた5本の試験片中、ふくれもしくは
微細なひびが認められた試験片の数を表している。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】第1表に示される如く、セルロース系微
粒子を配合した塩化ビニル系樹脂を用いて作成した各実
施例の試験片は、セルロース系微粒子を配合しない塩化
ビニル系樹脂を用いて作成した比較例の試験片と比べて
高温−低温の熱サイクルを繰り返したときの外観の劣化
が極めて少ない。この結果は、本発明の樹脂製窓枠が、
過酷な自然環境下での耐久性が従来の木製芯材を有する
樹脂製窓枠より優れていることを示すものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の樹脂製窓枠の一部斜視図で
ある。
【符号の説明】
1・・・中空状外枠 2・・・木製芯材 3・・・複層ガラス 4・・・押縁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E06B 1/26 - 1/32 E06B 1/70 B32B 21/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】窓枠形状に形成された塩化ビニル系樹脂製
    の中空状外枠中に、該樹脂製外枠の中空部に相当する形
    状・寸法を有する木製芯材を嵌合してなる樹脂製窓枠に
    おいて、上記樹脂製窓枠が塩化ビニル系樹脂100重量
    部に対してセルロース系微粉末を15〜25重量部含む
    樹脂組成物の成形体であることを特徴とする塩化ビニル
    系樹脂製窓枠。
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