JP5063415B2 - 一体押出成形された複合材からなるサッシ構成部材 - Google Patents

Description

本発明は、芯材とその表面に被覆された合成樹脂とで構成されるサッシ構成部材に関する。

一般住宅等の建築物において、従来より、室内外への出入口やスライド窓、引違い窓等にアルミサッシが使用されている。アルミサッシを構成する部材は断面形状が複雑で、それ故、加工の容易さからアルミニウム材料で構成されている。

しかしながら、アルミニウムは熱伝導率が高く、熱を伝え易いために、結露の問題が生じ易い（断熱性が悪い）。また、アルミニウムは、見た目の印象（イメージ）が冷たく、視覚的に改善の余地があった。

これらの問題を解決するものとして、特許文献１は表面を化粧樹脂で被覆したアルミ形材を開示しており、化粧樹脂を被覆することよりアルミの断熱性の問題をカバーするものである。そこでは、凹所を有するアルミ形材に対して、化粧樹脂が係合爪をもって着脱可能物理的に係合する。このため、アルミ形材および化粧樹脂の両者を、物理的に係合可能な凹所および爪部を有するように構成する必要があり、構造が複雑となってしまう。
また、アルミ形材を用いることなく合成樹脂のみにてサッシを作成した、いわゆる樹脂サッシも最近見られるが、強度や合成樹脂であるための熱収縮等の問題がある。

近年、手すりや格子等に用いられる部材として、特許文献２に記載されるような芯材入り合成樹脂製品が見られる。そこでは、芯材の表面に接着剤を塗布し、この接着剤によって合成樹脂と芯材を一体化している。しかし、このように接着剤を塗布する方法では製造工程が複雑で、生産性が低い。特に、サッシは、一般に良く知られている通り、ガラス板を保持する外周フレームがレール上を走る構成や、枠材と化粧額縁材とを含む構成等種々の構成及び部材からなっており、外周フレーム材、レール材、サッシ枠、サッシ用額縁材等は、いずれも断面形状が複雑で、矩形や楕円形等の単純な形状ではない。したがって、接着剤を塗布すること自体容易ではない。

特許文献３には、アルミ製芯材の表面を合成樹脂層で被覆した建築用部材が開示されている。この建築用部材は、一体押出成形により芯材と被覆層が一体化されている。しかしながら、特許文献３に開示された建築用部材は、断面が矩形または楕円形で、いずれも単純な形状のものである。

特開２００３-１０５９４５号公報 特開昭６２-１３３１５号公報 特開２００７-１７５９４９号公報

本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的は、一般的に断面形状が複雑であるサッシ構成部材について、これらを、「アルミ芯材」と「これを被覆する合成樹脂層」から簡単な製造工程で（すなわち、高い生産性で）提供することである。

本発明のサッシ構成部材は、「アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される芯材」と「一体押出成形により、芯材の表面に被覆された合成樹脂層」とを備える。芯材は、合成樹脂層により全表面が覆われていてもよく、表面の一部が露出していてもよい。
なお、本発明において「サッシ構成部材」とは、スライド式や開き戸式の室内外出入り口や窓等のサッシに用いられる縦枠、横枠、外周フレーム材、レール材、障子枠、框材、額縁材等を含む概念である。

上記構成を備えた本発明のサッシ構成部材は、芯材がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されているため、加工性がよく、一般に形状が複雑とされるサッシ構成部材、例えば、形状の異なる中空部を２以上有するような構成部材、外面にもビスホールを有するような構成部材又は表面にリブ状や突起状部分が５箇所以上有するような構成部材等、いわゆるサッシ枠形状を有するサッシ構成部材を簡単に成形することができる。
また、芯材の表面には、合成樹脂層が被覆されているので、アルミ独特の見た目の冷たさがなく、暖かい印象を与えることができるとともに、断熱性が向上し、結露の問題も低減される。

しかも、合成樹脂層は一体押出成形により、芯材の表面に、芯材の形状に沿って被覆されている。このため、合成樹脂層を芯材に対して物理的に着脱可能な複雑な形状に構成したり（特許文献１）、芯材の表面に予め接着剤を塗布する（特許文献２）、といった手間も不要である。すなわち、製造工程が簡単で、極めて生産性が高い。

本発明の実施形態を添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。

≪サッシ構成部材≫
図１は、本発明にいう「サッシ構成部材」の意味を例示的に説明する簡略図である。一般家庭において、室内への外出入り口や窓に使用されているものが代表例であるが、「サッシ構成部材」とは、図１（ａ）に示したような扉のフレームを構成する縦枠Ａ、横枠Ｂ、あるいは、図１（ｂ）に示したようなガラス板を保持する外周フレームＣ、レール部材Ｄのいずれをも含む概念である。また、これ以外にも、障子枠、框材、額縁材等も本発明に言う「サッシ構成部材」に含まれる。

≪縦枠の断面形状：図２≫
図２は、本発明における縦枠Ａの断面形状を例示している。サッシ構成部材は、一般的に断面形状が複雑であるが故に、加工性のよいアルミ部材で構成される。本発明においても、芯材１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されている。

しかしながら、アルミニウムは断熱性が悪く、結露の問題が生じることが多い。また、見た目にも冷たいイメージがある。本発明においては、これらのアルミ材特有の欠点を解消するために、芯材１０の表面を合成樹脂層３０で被覆している。

図２に示した断面形状は例示的なものであって、本発明においては他の断面形状を採用することが可能である。一般的に、縦枠の断面形状は、単純な矩形や円形ではなく、多くの溝を含む複雑な形状である。

≪横枠の断面形状：図３≫
図３は、本発明における横枠Ｂの断面形状を例示している。横枠Ｂにおいても、縦枠Ａの場合と同様、芯材１０と合成樹脂層３０で構成される。図３に示した断面形状は例示的なものであって、本発明においては他の断面形状を採用することが可能である。一般的に、横枠の断面形状も、単純な矩形や円形ではなく、多くの溝を含む複雑な形状である。

外周フレームＣおよびレール部材Ｄの断面形状は図示していないが、縦枠Ａおよび横枠Ｂと同様、複雑な断面形状の芯材と合成樹脂層で構成される。

≪サッシ構成部材の製法≫
次に、図４を参照して、サッシ構成部材の製法について説明する。
（１）芯材１０は、図２または３に例示したような断面形状を有しており、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いて、押出成形等、一般に知られた方法で予め成形されたものである。
芯材１０の厚みは、本発明においては特に限定されるものではないが、例えば０．５〜３．０ｍｍとすることができ、その範囲の厚みの場合には、アルミニウムまたはアルミニウム合金の押出成形が可能であり、したがって非常に容易に、複雑断面の芯材を得ることが出来るというメリットがある。
なお、芯材１０の表面に長手方向に沿って０．０５〜１．０ｍｍ程度の細かい溝を形成しておくと、その上に一体押出成形される接着層またはアイオノマー樹脂層の接着性を高めることができる。このような溝は、アルミニウムの押出成形時に付与することが可能である。また、アルミニウムまたはアルミニウム合金に、アルマイト処理によるアルマイト層、その他接着力向上等を目的とした加工や処理を施してもよい。アルマイト処理については、接着性を鑑み、いわゆる封孔処理を行わないアルマイト処理が最も好ましい。

（２）この芯材１０をダイス４０に送り込む。これと同時に、表面層用押出機３５から合成樹脂層３０を、中間層用押出機２５からポリエステル樹脂層（接着層）２０を、それぞれ、大略芯材１０の形状に沿うように、芯材１０の周囲に押し出す。
なお、合成樹脂層３０としてアイオノマー樹脂を使用する場合には、アイオノマー自身がアルミ材に対する接着性を有しているので、ポリエステル樹脂層（接着層）２０は不要となり、したがって、いずれか一方の押出機を省略することができる。

（３）図示していないが、ダイス４０は、図２、３に示したサッシ構成部材の断面形状に対応する貫通孔を有しており、当該貫通孔の形状により、合成樹脂層３０の形状および厚みが決まる。
合成樹脂層３０の厚みは、本発明において特に限定されるものではないが、例えば０．１〜５．０ｍｍとするが好ましい。０．１ｍｍ未満では、断熱性の点であまり効果が期待できず、また樹脂特有の表面加飾を施すことが困難となる。また５．０ｍｍを超える場合には、サッシ構成部材自体の厚みが厚くなりすぎるため加工性が低下し、またコスト的にも問題がある。好ましくは、０．２〜３．５ｍｍ、特に好ましくは０．３〜２．５ｍｍである。
なお、図２、３では、芯材１０は全周面に渡って合成樹脂層３０で被覆されているが、場合によっては、芯材１０が一部露出していてもよい。例えば、レール部材の裏面や他部材と係止するための係止片部分等は露出していてもよい。
また、合成樹脂層は単層でもよいが、中間被覆層、表面被覆層からなる２以上の合成樹脂層からなっていてもよい。その場合、複数層で構成される合成樹脂層全体の厚みが上記範囲内（０．１〜５．０ｍｍ）となればよい。押出成形性の容易さの点からすれば、好ましい合成樹脂層の実施形態は単層または２層型被覆層である。

≪合成樹脂層３０の材質≫
合成樹脂層３０の具体的な材質は、本発明において特に限定されるものではないが、押出成形可能な熱可塑性樹脂であればよく、特に、アイオノマー樹脂を使用することが好ましい。アイオノマー樹脂は、アルミニウムに対する接着性を有するので、芯材１０と合成樹脂層３０の間に接着層を設ける必要がない。さらに、着色剤や艶消し剤等の加飾用添加剤を添加することが可能であり、表面外観に優れたサッシ構成部材を得ることが可能となる。また、合成樹脂層を２層以上とする場合には、中間被覆層としてのアイオノマー樹脂層にマイカ粉粒体、有機繊維、バーミキュライト粉体、ガラスチップ等を添加し、表面被覆層としてのアイオノマー樹脂層に透明または半透明の合成樹脂層を用いることで、深みのある外観を得ることも可能となる。

アイオノマー樹脂は、イオン基が導入されたイオン性高分子であり、例えば、側鎖型アイオノマー、テレケリック型アイオノマー、およびアイオネン型アイオノマー等が一般に知られている。

本発明においては、合成樹脂層３０としてアイオノマー樹脂以外の熱可塑性樹脂を使用することも可能である。その場合には、図４を参照して説明したように、芯材１０と合成樹脂層３０との間に、接着層２０として、ポリエステル樹脂を用いるのが好ましい。ポリエステル樹脂は、アルミに対し良好な接着性を有するとともに、耐候性の高い樹脂との接着性も優れるためである。
ここで、耐候性の高い樹脂とは、例えば、ポリメチルメタクリレート樹脂、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート共重合樹脂、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂などのアクリル系樹脂やアクリロニトリル−スチレン−アクリルゴム共重合樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂等である。
なお、接着層２０が必要となる場合であっても、本発明においては、一体押出成形を利用するため、予め接着剤を芯材１０の表面に塗布しておくことは必ずしも必要ではなく、製造工程は比較的簡単である。

アイオノマー樹脂以外の合成樹脂層３０としては、例えば、例えばポリ塩化ビニル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル−スチレン−アクリルゴム共重合樹脂、ポリスチレン樹脂、ハイインパクトポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂、シリコン系複合ゴム変性アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、メチルメタクリレート−ブチルアクリレート共重合樹脂、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂などのアクリル系樹脂またはポリエステル系樹脂もしくはこれらの混合樹脂等を使用することができる。さらに、酸化防止剤、光安定剤等の添加剤を用いてもよい。

≪合成樹脂層３０に加飾用添加剤を添加する例≫
本発明においては、合成樹脂層３０に加飾用添加剤を添加するのが好ましい。サッシ構成部材に優れた外観を付与することが可能となるからである。加飾用添加剤は、例えば、着色剤、艶消し剤、種剤、マイカ粉粒体、有機繊維、バーミキュライト粉体、ガラスチップ等が挙げられる。中でも着色剤、艶消し剤が好ましく使用される。
合成樹脂層３０に、艶消し剤を含有させておくと、製品の重厚感あるいは高級感を増すことができる。艶消し剤は、被覆層である合成樹脂層３０に含有させることによって当該層表面を荒らして光沢を低減できる物質である。建築資材用多層成形体の分野で従来から使用されている有機系または無機系のいずれの艶消し剤を使用してもよい。艶消し剤の具体例として、例えば、アクリル系樹脂および粒状ゴム等の有機系艶消し剤、およびシリカ粉、マイカ粉および炭酸カルシウム等の無機系艶消し剤が挙げられる。
また、合成樹脂層を２層以上とする場合には、中間被覆層としてのアイオノマー樹脂層にマイカ粉粒体、有機繊維、バーミキュライト粉体、ガラスチップ等を添加し、表面被覆層としてのアイオノマー樹脂層に透明または半透明の合成樹脂層を用いることで、深みのある外観を得ることも可能となる。

以下に３つの実施例を説明する。実施例１は、合成樹脂層３０としてアイオノマー樹脂単層を採用した例である。実施例２、３においては、合成樹脂層３０は２層構造である。
実施例２では、最外層の表面被覆層として透明アイオノマー樹脂を、実施例３では、最外層の表面被覆層として茶色のポリメチルメタクリレート樹脂を採用している。

≪実施例１≫
［芯材］
中空状芯材として、押出成形により、図２に示すようなサッシ構成部材形状のものを製造した。芯材のアルミ部分の厚みは一様に１．２ｍｍであった。なお、アルミ芯材には、アルマイト処理（未封孔処理）及び長手方向に延びる溝深さ０．１ｍｍのローレット加工が施されている。

［合成樹脂］
合成樹脂として、白色に着色したアイオノマー樹脂ペレット（三井・デュポンポリケミカル社製「ハイミラン」）１００重量部に艶消し剤（三菱レイヨン社製「メタブレン」を３重量部混合したものを用いた。

［サッシ構成部材の製造方法］
図４に示した共押出式の一体化押出成形機によって一体押出成形体を製造した。詳しくは、上記合成樹脂を押出機から押出し、ダイス４０内でアルミ製芯材１０に積層・被覆して、アルミ製芯材の外表面における周方向の全部に被覆層を有する一体押出成形体を製造した。
なお、押出条件、芯材条件は次の通りである。一体化押出成形機は、図４の成形機から一方の押出機を省略し、１つの押出機のみを備えたものを使用した。
押出機：４０φ、一軸押出機（押出温度約１５０℃）
冷却後の樹脂層厚みは０．８ｍｍである。
アルミ製芯材は、ダイス内に挿入直前に予備加熱（約１００℃）を行う。

得られたサッシ構成部材は、白色外観で温かみがあるとともに、表面に合成樹脂層が被覆されているためアルミ単体に比べ、断熱性にも優れるものであった。

≪実施例２≫
［芯材］
中空状芯材として、押出成形により、図３に示すようなサッシ構成部材形状のものを製造した。芯材のアルミ部分の厚みは一様に１．２ｍｍであった。なお、アルミ芯材には、アルマイト処理（未封孔処理）及び長手方向に延びる溝深さ０．１ｍｍのローレット加工が施されている。

［合成樹脂］
中間被覆層用の合成樹脂として、白色半透明に着色したアイオノマー樹脂ペレット（三井・デュポンポリケミカル社製「ハイミラン」）１００重量部に着色マイカ０．５重量部混合したものを用いた。また、表面被覆層用の合成樹脂層として、透明アイオノマー樹脂を用いた。

［サッシ構成部材の製造方法］
図４に示した共押出式の一体化押出成形機によってサッシ構成部材を製造した。詳しくは、中間被覆層用合成樹脂および表面被覆層用合成樹脂をそれぞれ押出機２５および押出機３５から同時に押出し、ダイス４０内でアルミ製芯材１０に積層・被覆して、アルミ製芯材の外表面における周方向の全部に２層型被覆層を有する一体押出成形体を製造した。
なお、押出条件、芯材条件は次の通りである。

表面層用押出機３５：４０φ、一軸押出機（押出温度約１５０℃）
中間層用押出機２５：４０φ、一軸押出機（押出温度約１５０℃）
冷却後の中間被覆層厚みは０．７ｍｍである。
冷却後の表面被覆層厚みは０．８ｍｍである。
アルミ製芯材は、ダイス内に挿入直前に予備加熱（約１００℃）を行う。

得られたサッシ構成部材は、石目調外観で深みがあるとともに、表面に合成樹脂層が被覆されているためアルミ単体に比べ、断熱性にも優れるものであった。

≪実施例３≫
［芯材］
中空状芯材として、押出成形により、図２に示すようなサッシ構成部材形状のものを製造した。芯材のアルミ部分の厚みは一様に１．２ｍｍであった。なお、アルミ芯材には、アルマイト処理（未封孔処理）及び長手方向に延びる溝深さ０．１ｍｍのローレット加工が施されている。

［合成樹脂］
接着層用の合成樹脂として、ポリエステル系樹脂（東亞合成社製「アロンメルト」）を用いた。また、表面被覆層用の合成樹脂層として、茶色に着色したポリメチルメタクリレート樹脂（三菱レイヨン社製「アクリペット」）を用いた。

［サッシ構成部材の製造方法］
図４に示した共押出式の一体化押出成形機によってサッシ構成部材を製造した。詳しくは、接着層用合成樹脂および表面被覆層用合成樹脂をそれぞれ押出機２５および押出機３５から同時に押出し、ダイス４０内でアルミ製芯材１０に積層・被覆して、アルミ製芯材の外表面における周方向の全部に２層型被覆層を有する一体押出成形体を製造した。
なお、押出条件、芯材条件は次の通りである。

表面層用押出機３５：４０φ、一軸押出機（押出温度約１５０℃）
中間層用押出機２５：４０φ、一軸押出機（押出温度約１５０℃）
冷却後の中間被覆層厚みは０．４ｍｍである。
冷却後の表面被覆層厚みは０．５ｍｍである。
アルミ製芯材は、ダイス内に挿入直前に予備加熱（約１００℃）を行う。

得られたサッシ構成部材は、表面に合成樹脂層が被覆されているためアルミ単体に比べて、断熱性にも優れるものであった。

本発明おけるサッシ構成部材の概念を説明する図。 縦枠の断面形状を例示する図。 横枠の断面形状を例示する図。 サッシ構成部材の製法を説明する図。

符号の説明

Ａ 縦枠
Ｂ 横枠
Ｃ レール部材
Ｄ 外周フレーム
１０ 芯材
２０ 接着層
２５ 中間層用押出機
３０ 合成樹脂層
３５ 表面層用押出機
４０ ダイス

Claims (3)

1. 押出成形によって長手方向に延びる深さ０．０５〜１．０ｍｍの溝を有して形成された後、表面に封孔処理を行わないアルマイト処理を施したアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される芯材（１０）と、
   一体押出成形により、芯材の表面に被覆された厚さ０．１〜５．０ｍｍの合成樹脂層（３０）と、を備え、
   上記芯材（１０）が０．５〜３．０ｍｍの厚さを有し、
   上記合成樹脂層（３０）が、加飾用添加剤を含有する、サッシ構成部材。
   
2. 押出成形によって長手方向に延びる深さ０．０５〜１．０ｍｍの溝を有して形成された後、表面に封孔処理を行わないアルマイト処理を施したアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される芯材（１０）と、
   一体押出成形により、芯材の表面に被覆された厚さ０．１〜５．０ｍｍの合成樹脂層（３０）と、を備えてなるサッシ構成部材。
   
3. 上記芯材（１０）が０．５〜３．０ｍｍの厚さを有する、請求項２記載のサッシ構成部材。
   以上

Images