(57)【要約】      （修正有）【課題】より安価でありながら、良好な断熱性を有する、窓サッシまたは窓またはドア用フレームなどのフレーム構造を提供する。【解決手段】側辺、上辺、および下辺フレーム片を含む、窓サッシまたは窓またはドア用フレームなどの、フレーム構造であり、少なくとも１つのコア部材から成るコア２０２とコア２０２を囲むポリウレタン製シェルとを備えるフレーム構造であって、少なくとも１つのコア部材が密度８０〜２００ｋｇ／ｍ３の発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）製であり、少なくとも１つのコア部材に１つ以上の孔または導管が設けられ、孔または導管は、コア２０２を囲むポリウレタンで完全に、または部分的に、充填される。【選択図】図５
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
側辺、上辺、および下辺フレーム片を含む、窓サッシまたは窓またはドア用フレームなどの、フレーム構造であり、少なくとも１つのコア部材から成るコアと前記コアを囲むポリウレタン製シェルとを備える前記フレーム構造であって、
前記少なくとも１つのコア部材が密度８０〜２００ｋｇ／ｍ３の発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）製であり、少なくとも１つのコア部材に１つ以上の孔または導管が設けられ、前記孔または導管は、前記コアを囲むポリウレタンで完全に、または部分的に、充填されることを特徴とするフレーム構造。
【請求項２】
前記発泡ポリスチレンの密度がほぼ１００〜２００ｋｇ／ｍ３、好ましくは１２０〜１７０ｋｇ／ｍ３、更に好ましくはほぼ１５０〜１６０ｋｇ／ｍ３である請求項１に記載のフレーム構造。
【請求項３】
少なくとも１つのコア部材が、ほぼ８０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度の高温発泡ポリスチレン（ＥＰＳ  ＨＴ）製である請求項１または２に記載のフレーム構造。
【請求項４】
少なくとも１つのコア部材が密度の異なる発泡ポリスチレンのゾーンを複数含む請求項１〜３の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項５】
前記コアの少なくとも５０体積％、より好ましくは少なくとも８０体積％、更に好ましくは少なくとも９０体積％、が密度８０〜２００ｋｇ／ｍ３の発泡ポリスチレンから成る請求項１〜４の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項６】
前記コアは発泡ポリスチレンで形成された複数のコア部材を含む請求項１〜５の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項７】
前記コアは、少なくとも１つのコア部材で各々が形成された複数の独立コア片で、好ましくは前記フレーム構造の前記側辺、上辺、および下辺フレーム片に対応する４つの独立コア片で、構成される請求項６に記載のフレーム構造。
【請求項８】
少なくとも１つのフレームまたはサッシ片の前記コアの断面形状は、前記フレームまたはサッシ片の長さにわたって変化する請求項１〜７の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項９】
前記コアは、前記ポリウレタンの高流量通路として機能するべく意図された１つ以上の孔または導管を含む請求項８に記載のフレーム構造。
【請求項１０】
少なくとも１つのコア部材が、金属、ファイバーグラス、セラミックス、木材または植物由来の材料、場合によっては繊維強化され得る、ポリマー、他の複合材、およびこれらの組み合わせなど、発泡ポリスチレンとは異なる材料から成る請求項１〜９の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項１１】
発泡ポリスチレンとは異なる材料から成る少なくとも１つのコア部材がヒンジ、ロック用組立体などを固締するための基礎を構成する請求項１０に記載のフレーム構造。
【請求項１２】
前記シェルは少なくとも１つの肥厚区間を有する請求項１〜１１の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項１３】
発泡ポリスチレン製の前記コア部材（単数または複数）は、好ましくは高温水蒸気を使用して、成形によって賦形される請求項１〜１２の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項１４】
発泡ポリスチレン製の少なくとも２つのコア部材同士が蟻継ぎによって組み付けられる請求項６〜１３の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項１５】
少なくとも１つのコア部材が粘着を促進する表面形状または表面カバーを有する請求項１〜１４の何れかに記載のフレーム構造。
【考案の詳細な説明】
【考案の詳細な説明】
【０００１】
本考案は、側辺、上辺、および下辺フレーム片を含む、窓サッシまたは窓またはドア用フレームなどのフレーム構造であって、少なくとも１つのコア部材から成るコアとこのコアを囲むポリウレタン製シェルとを備えた前記フレーム構造と、このようなフレーム構造の製造方法とに関する。
【０００２】
伝統的な木製フレーム構造は、美観がよいと考えられているが、あまり堅牢ではなく、特に湿気にさらされるとそうであり、現代建築に求められる断熱性を欠いている。
【０００３】
堅牢性の問題は、極めて広範に用いられているポリ塩化ビニル（ＰＶＣ：ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ）製の窓フレームによって解決されている。他方、本出願者を含む他の窓メーカーは、一般には合板製の、木製コアとポリウレタン（ＰＵＲ：ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）製シェルとを有する形材からフレームを製造することを選択している。他のプラスチック材料もシェル用に用いられているが、ＰＵＲが圧倒的に広く用いられている。その理由は、ＰＵＲは耐候性、断熱性、成形性などに関して適した特性を有するからである。
【０００４】
ただし、これらフレームは、多くの国で採用されつつある更に厳しい建築基準を満たすには断熱性が依然として十分でない。したがって、断熱材をフレーム構造に含める試みがなされている。この１つの例が本願出願人自身の先行特許出願である特許文献１（国際公開第２００７／０５７０２９号）であり、コアの少なくとも一部が、断熱性が向上した熱処理木材から成る。別の特許文献２（独国特許出願公開第１９５１６４８６（Ａ１）号）では、コアは断熱発泡体から成る。
【０００５】
特許文献２において、好適な断熱材は、ＰＵＲシェルで覆われた発泡ＰＵＲであった。再生利用を容易にするために、シェルとコアとは同じ材料から成ることが好ましいと説明されている。他の材料には一切言及されておらず、コア用に実際に適した他の市販材料は極めて少なく、これら材料の大半は実用には費用が掛かり過ぎることが判明している。
【０００６】
ＰＵＲも比較的高価な材料であるので、本考案の目的は、より安価でありながら、良好な断熱性を有する、代替フレーム構造を提供することである。
【０００７】
上記目的は、少なくとも１つのコア部材が密度８０〜２００ｋｇ／ｍ３の発泡ポリスチレン（ＥＰＳ：ｅｘｐａｎｄｅｄ ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）から成るフレーム構造によって達成される。
【０００８】
長い間、発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）は成形ＰＵＲフレーム用には適さないと考えられていた。第１に、ＥＰＳは圧縮および溶融によって劣化しがちであり、第２に、ＰＵＲシェルの成形中にコアが型の内部で変位しがちであったことによる。
【０００９】
ところが、本考案の創作中に、ＥＰＳは、従来から妥当な経済的限界内で可能であった密度よりも、はるかに高密度で製造可能であること、さらにこのような極めて高密度のＥＰＳはＰＵＲシェルと共にフレームでの使用に実際に適していることが意外にも証明された。ほぼ１００〜２００ｋｇ／ｍ３の密度範囲、特に１２０〜１７０ｋｇ／ｍ３の密度範囲は、断熱性と、コストと、扱い易さとの間に特に良好な釣り合いをもたらすことが実証された。現時点では、ほぼ１５０〜１６０ｋｇ／ｍ３の密度が好都合であると考えられている。
【００１０】
なお、密度はコア部材全体にわたって一定である必要はなく、１つ以上のコア部材が密度の異なる発泡ポリスチレンのゾーンを含み得ることに注目されたい。一例として、外層の密度をほぼ１５０ｋｇ／ｍ３、中心の密度をほぼ１００ｋｇ／ｍ３にし得る。このような密度の異なるゾーン間の移行部位は、明確に設定してもよい。しかし、ＥＰＳの性質により、密度が徐々に変化するようにした方が一般には好都合であろう。すなわち、コア部材の断面の少なくとも一部は、ＥＰＳ密度の滑らかな上昇および／または下降によって特徴付けられることとした方が、一般には好都合であろう。
【００１１】
ポリフェニルエーテルなどの添加剤をポリスチレンに追加することによってＥＰＳ材料の耐高温性を高められることも発見されている。このような材料は、高温ＥＰＳ（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ＥＰＳ）またはＥＰＳ  ＨＴとして公知であるが、比較的硬質の外層を形成するので、このような添加剤が追加されていないＥＰＳより圧縮および溶融に対する耐性が高い。したがって、密度が多少低いコア部材の使用が可能であり、ＥＰＳ  ＨＴは密度８０〜１００ｋｇ／ｍ３のコア部材に特に好都合である。
【００１２】
コアがいくつかのコア部材から構成され、そのうちの一部がそれぞれ異なる材料から成り得る場合でも、コアは主に、ＥＰＳ  ＨＴなどのＥＰＳから成ることが好都合であること、およびその最も単純な形態において、コアは単一のコア部材のみで構成され得ることを理解されたい。
【００１３】
コアの少なくとも９０体積％が密度８０〜２００ｋｇ／ｍ３のＥＰＳから成ることが現時点では好ましいが、このようなＥＰＳが占める割合がコアの少なくとも８０体積％または５０体積％であっても少なからぬ利点をもたらす。同様に、さまざまなコア部材をそれぞれ密度の異なるＥＰＳで製造し得ることも理解されたい。例えば、一部を密度１２０ｋｇ／ｍ３のＥＰＳ、その他を密度１５０ｋｇ／ｍ３のＥＰＳで製造し得る。
【００１４】
製造を容易にし、かつコアの特性の最適化を可能にするために、コアを複数のコア片から構成し、これらコア片の各々にＥＰＳ製コア部材を少なくとも１つ含めてもよい。前記複数のコア片の総数は、フレーム構造の側辺、上辺、および下辺フレーム片に対応して４つであると好都合である。この場合、上辺、下辺、および側辺フレーム片に対するさまざまな要望に対応したさまざまな特性をこれらコア片に付与し得る。一例として、窓ヒンジ固締用の基礎を構成するために窓ヒンジ取り付け予定位置に、および荷重をフレーム構造の他の部品に、または屋根構造などの耐荷重構造に、伝達するために、金属製ブラケット、ポリマー製ブロックまたはプラグ、および／または合板製スラットの形態の追加コア部材を側辺コア片に設け得る。ロック用組立体など、他の窓構成要素も、荷重の引き受けに寄与する非ＥＰＳコア部材の配設の恩恵を受け得る。
【００１５】
他の可能な材料の例として、ファイバーグラス、セラミックス、および松、ボール紙、竹または麻繊維など、木材または植物由来の材料が挙げられる。これらは、場合によっては過度の加湿および／または劣化を回避するために、熱処理やアセチル化、含浸処理にかけられてもよい。インサートとして機能するこのようなコア部材は、シェルに埋め込まれてもよく、および／または、例えば、受け座およびライニングなどの補助要素の取り付けのための基部を提供するために、使用されてもよく、および／または、構造を強化するために、フレーム構造の各角部に用いられてもよい。
【００１６】
ＥＰＳ以外の材料製のコア部材は、ポリウレタンによって囲まれる前のＥＰＳコア部材に挿入または取り付けられることができ、それによって利益をもたらすことができる。この挿入または取り付けには、良好な相互接続をもたらすために、場合によっては溶接、粘着剤、または接着剤が用いられる。完成したフレームの断面の中心に非ＥＰＳコア部材を配置する必要がある場合、または非ＥＰＳコア部材を別様にＥＰＳによって囲む必要がある場合は、非ＥＰＳコア部材を２つのＥＰＳコア部材の間に挟んでもよいが、このようなコア部材を、ＥＰＳコア部材の製造中に、ＥＰＳに埋め込むことも可能である。あるいは、非ＥＰＳコア部材を包囲後のコアに挿入してもよく、場合によっては、粘着剤または接着剤によって固定してもよい。
【００１７】
インサートコア部材の使用は、ヒンジおよび継ぎ手の取り付けおよび／または強度のために必要な補強をもたらし得る肥厚区間を少なくとも１つ有するシェルによって補完されてもよいし、置換されてもよい。このような肥厚区間は、少なくとも１つのフレームまたはサッシ片のコアの断面形状をフレームまたはサッシ片の長さにわたって変化させることによって、実現され得る。
【００１８】
これらコア部材の腑形は、何れか適したプロセスによって行われ得る。ただし、ＰＵＲの流動を容易にするために、賦形後のコアの輪郭または断面が比較的滑らかで縁端が丸みを帯びることが好ましい。これにより、製造時間が短縮され、高品質の被覆付きフレーム構造が実現され得る。ＥＰＳ材料のフライス加工および切断は、必ず一部のＥＰＳビーズを破損し、開け放しにする。また、熱線による切断は、現時点では、高密度のために不可能である。したがって、コア部材の腑形は、現時点では、好ましくは高温水蒸気を使用して、成形によって行われることが好ましい。
【００１９】
比較的大量のＰＵＲを特定領域に供給する必要があるデザインをフレームのデザインとして選択する場合は、ＰＵＲの高流量通路として役立ち得る複数の孔または導管（カナル；canal）をコア部材に設けることも好都合であり得る。このような孔または導管は、勿論、フレーム構造の断熱性および強度を十分に考慮して設けられるべきである。これらの孔または導管は、コアが包囲される際に、ＰＵＲで完全に、または部分的に、充填される。
【００２０】
コア部材の孔または導管は、例えば、窓の組み付け、または他の物品、例えばヒンジ、クラッド部品、またはシャッターなど、の取り付けに用いられる、ねじまたはボルトなどの固定手段の取り付け箇所としても設けられ得る。一例として、上記のようにＰＵＲで充填されるコア部材の孔は、フレーム構造にねじ込まれるねじを受け入れるために使用され得るが、コア部材および／またはＰＵＲに埋め込まれる、ロウルプラグ（Ｒａｗｌｐｌｕｇ（商標））など、別個の受け部を設けることも可能である。他の代替案として、ボルトをフレーム構造に通す、または拡張可能な締結具をアンダーカットに係合させる、または孔の内部で広げる、ことができる複数の孔の配設が挙げられる。これらの孔は、ＰＵＲの成形中に孔が閉じないように、例えば、成形中にマンドレル（mandrel）を埋め込むことによって設けられてもよい。
【００２１】
コアを貫通し、ＰＵＲで完全に、または部分的に、充填される孔の配設は、両側のＰＵＲ層間の接続をもたらす。したがって、これらの孔は、強化および／または硬化のために使用され得る。
【００２２】
成形プロセスは、当業者には公知であるので、ここで詳細には説明しないが、ＥＰＳビーズを密閉金型に導入することと、好ましくは高温水蒸気の導入によって、圧力と熱とを加えることとから成る。これは、コアが一体成形される場合にも、複数のコア部材がそれぞれ別個に成形される場合にも、当てはまる。
【００２３】
高温水蒸気を使用する代わりに、例えばエポキシまたはアクリル樹脂による、粘着によってＥＰＳビーズを相互結合してもよい。
【００２４】
この製造方法によると、異なる材料製のコア部材、例えば補強用金属形材など、を１つ以上のコア片の中心に配置できる。この方法以外では、インサートをいくつかのＥＰＳコア部材で挟む必要がある。
【００２５】
フレーム構造のコア部材同士および／またはコア片同士の接合は、何れか適した接合手段によって、例えば、クランプ、ステープル、溶接、エポキシまたはアクリル樹脂を含む粘着剤、接着剤などによって、実現され得る。本考案の一実施形態において、コア部材同士は蟻継ぎによって組み付けられる。これにより、特殊工具を必要とせず、比較的容易に短時間でフレーム構造が組み立てられ得る。
【００２６】
ＰＵＲ材をコア部材間および／またはコア片間の間隙に流入させることによって接合部を安定させ得る。ＰＵＲ材は間隙内で硬化し、接着剤として機能する。
【００２７】
接合部はＰＵＲによって完全に囲まれるので、フレーム構造の表面は閉じられて不浸透性となり、フレーム構造を対候性および堅牢にする。
【００２８】
粘着を容易にするために、粘着を促進する表面形状または表面被覆によってコア部材（単数または複数）の表面を前処理することも可能である。これは、いくつかの方法で、例えば、コアの製造に使用される型の表面のエッチングや適したプライマの塗布などによって、実現され得る。
【００２９】
現時点では、表面の密着性を向上させるために、ＥＰＳの表面を粗面化することが好ましい。粗面化によって、コアとシェルとの間の接触面の面積が増える。このような粗面化は、例えば、コア部材の製造に用いられる型に、例えばフォトエッチングによって、表面形状を設けることによって実現され得る。ほぼ１ｍｍの深さのジグザグパターンをコア部材の表面に設けると、ＰＵＲの良好な粘着がもたらされることが証明されている。
【００３０】
以下においては、図面を参照して本考案をより詳細に例として説明する。
【００３１】
図１のフレーム構造は、２つの側辺フレーム片１ａと、１つの下辺フレーム片１ｂと、１つの上辺フレーム片１ｃとを有する窓フレーム１である。以下により詳細に説明するように、個々のフレーム片の構造は、高密度および／または高温発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）から形成された少なくとも１つのコア部材を含むコアがポリウレタン製シェルに囲まれるという本考案の基礎を成す一般原理の範囲内で、可変である。
【００３２】
窓フレームは単なる一例に過ぎず、本考案は窓サッシまたはドアフレームなど、他の形材要素の構造にも適用されることは当業者には明らかであろう。
【００３３】
図２の図面では、本考案による窓フレームの側辺フレーム片１ａの断面図を見ることができる。側辺フレーム片１ａは、発泡ポリウレタン（ＰＵＲ）で形成された表面層３の形態のシェルに封入された高密度ＥＰＳ製コア部材２から成るコアを備える。
【００３４】
図２に示されている断面は、窪み４および５をコア部材に備える。窪み４および５は、フレーム上のこの位置では使用されないが、側辺フレーム片に沿った別の場所で、例えばねじを収容するなどの、機能を有する。断面形状が一定でない側辺コア片を選択する場合は、これら窪みの代わりに、コア部材（単数または複数）の局所的凹みを用いることもできる。別の窪み６は、ライニングを受け入れるようになっているので、シェル材料によって充填されていない。
【００３５】
ＰＵＲシェルの理想的な肉厚は、製造されたフレーム構造の完全性、材料コスト、断熱性などの釣り合いである。ただし、ＰＵＲ材は比較的高価であるので、肉厚を極力薄くする必要がある。しかし、プラスチックの成形に関する実際的な問題により、約１ｍｍという低い値が設定される。プラスチック材料の好適な平均肉厚範囲は、１〜８ｍｍ、好ましくは２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【００３６】
この実施形態においてはコアがＰＵＲシェルによって完全に覆われるが、本考案の範囲から逸脱することなく、コアを露出させる開口部をシェルに複数設け得る。
【００３７】
ＰＵＲ材は、１００〜８００ｋｇ／ｍ３の範囲内の密度の一体型ＰＵＲ発泡体であることが好ましく、ほぼ６００ｋｇ／ｍ３の密度で良好な結果が達成されている。この発泡体は、硬質、堅牢、耐候性で、すっきりした表面をもたらす。この表面は、強度と剛性とをもたらし、掃除し易い。より優れた特性が必要とされる場合は、８００〜１２００ｋｇ／ｍ３の範囲内の密度を有する塊状の一体型発泡体を選択することもできる。
【００３８】
ＥＰＳに関しては、ペンタンによって発泡させ、水蒸気によってほぼ１２０〜１５０ｋｇ／ｍ３の密度に成形したＥＰＳによって良好な結果が達成された。現時点では１５０ｋｇ／ｍ３が好適であり、高温ＥＰＳの場合はほぼ８０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度が好適である。
【００３９】
図３は、図１のような、しかし図２に示されている実施形態とは異なる実施形態における、窓フレームの左側辺フレーム片１ａと上辺フレーム片１ｃとの間の角部の断面図を示す。図２を参照して既に説明した要素と同じ機能を有する要素には、同じ参照符号に１００が加えられている。
【００４０】
図から分かるように、この図のフレーム構造１は比較的複雑なレイアウトを有し、一連の部品と材料とから構成される。これらは、例えば強度、剛性、および断熱に関する要件に応じて数が異なってもよく、また個々のフレーム片の長さにわたって可変であり得る。
【００４１】
ＥＰＳコア１０２の強度と剛性とは比較的低いので、補強用要素が設けられる。これら補強用要素は、側辺フレーム片１ａの断面角部に設けられた２つのアングルバー４０と１つのＵ字形バー５０とを含む。他方、上辺フレーム片１ｃには２つのＵ字形バー８、９が設けられる。補強用アングルバー４０とＵ字形バー５０、８、９とは、外側シェル１０３の内側に隣接して設けられても、または、現時点で好適であるように、外側シェル１０３に埋め込まれてもよい。これらのバーは外側シェル１０３によって覆われるので、外側からは見えない。剛性および強度に関する最良の結果は、これら補強用バーがフレーム片の中心軸線３０から遠くに配置されたときに、達成される。これら補強用バーは、フレームを構成するフレーム片１ａ、１ｂ、１ｃの全長にわたって延在しても、またはその長さの一部のみを覆ってもよい。これら補強用バーは、剛性および強度を更に高めるために、フレーム構造の各角部において相互に接続され得る。
【００４２】
バー４０、５０、８、９は、金属製、または、場合によっては引き抜き成形された、高強度プラスチックおよび／または繊維材料製でもよい。図示の実施形態において、各アングルバーの肉厚は１．５ｍｍであり、アングルバーの各脚の長さは１０ｍｍである。他方、Ｕ字形バーの肉厚は１．５ｍｍであり、各脚の長さは８ｍｍであり、背部の長さは１６ｍｍである。
【００４３】
図示されている側辺フレーム片１ａと上辺フレーム片１ｃとは、インサートを更に備える。各インサートの機能は、フレームの剛性と強度とを更に高めることである。側辺フレーム片１ａは、Ｕ字形バー５０とアングルバー４０とによって保持された第１のアンカー７と第２のアンカー１４とに固締される板要素６０の形態のインサートを備える。したがって、このインサートは、コア１０２および外側シェル１０３の成形前および成形中に、各補強用要素の組み付けおよび保持のための手段を更に提供する。同様に、上辺フレーム片１ｃは、アンカー１５および１６に固締される板要素１７を備える。板要素１７、６０とアンカー７、１４、１５、１６とは、金属製、またはプラスチックおよび／または繊維材料製でもよく、これら板要素とアンカーとを同じ材料で製造する必要はない。図示のように、これらインサートをそれぞれ別個の部分から組み立てることができる。あるいは、これらインサートは、射出成形または引き抜き成形されたプラスチック製のバーなど、一体構造であってもよい。これらインサートは、熱橋の形成を回避、または少なくとも低減、するために、コア１０２に埋め込まれることが好ましい。同じ理由により、これらインサートがコア材料によって完全に囲まれるように、これらインサートは外側シェルおよび補強用要素に対してスペーサを介して位置付けられてもよい。これらインサートは各要素の全長にわたって延在し得るが、このような補強用インサートがフレーム角部から限られた距離のみ延在するように、このようなインサートはフレーム構造の角部にのみ設けられることが現時点では好ましい。あるいは、一体型ウェブまたは筋かいを外側シェルの材料で形成することによって、形材要素構造の角部領域を補強してもよい。
【００４４】
継ぎ手、ブラケット、およびヒンジ位置の構造を強化するために、追加のインサート（図示せず）を使用してもよい。
【００４５】
必要であれば、形材要素へのねじの取り付けを可能にする堅固な基礎および受け座のための支持をもたらすために、ここでは上辺フレーム片１ｃにのみ示されている、スラット２０をフレームに設け得る。スラット２０は、木製、合板製、または適したプラスチック材料製にし得る。このような締結具の挿入を可能にするために、複数の開口部２２または脆弱箇所が外側シェル１０３に設けられる。
【００４６】
形材要素構造の他の場所、ここでは側辺フレーム片１ａ、へのねじ、釘、または他の締結手段の取り付けを可能にするために、更なるスラット２１が設けられ得る。これは、例えば、ライニングなどの取り付けに好都合であり得る。
【００４７】
補強用スラット２０、２１または類似要素は、独立要素でもよく、または閉じたフレームを構成するべく組み付けられてもよく、側辺および上辺フレーム片１ａ、１ｃの全長に沿って延在し得る。
【００４８】
さまざまな窓部品、例えば継ぎ手、ブラケット、ヒンジ、カバー、クラッド、シャッターなど、をねじまたは同様の締結具７０によって確実に取り付けられるようにする代替手段が図４に示されている。
【００４９】
左上隅の詳細Ａ）は、ねじまたはペグ７０を受け入れるためのインサート７１の使用を示している。このインサートは、荷重の影響を受けたときにフレームからのねじまたはペグの抜けを防止する受け部としてのみ機能し得るが、荷重をフレーム材料および／または耐荷重構造に分散させるためにも役立ち得る。代わりに、または加えて、この種のインサートは、他の機能、例えば導電体としての機能を有し得る。この場合、締結具７０の代わりに、電気プラグを使用し得る。この図では、インサートは、フレーム形材の中心より僅かに下方に位置付けられている。この位置は、曲げ荷重を引き受ける補強部として機能する場合に好都合な位置であるが、どこか別の場所に配置されてもよく、ＰＵＲシェルに接触させてもよい。同様に、インサートの形状も変化させ得るので、埋め込まれたインサートとフレームの外面とを接触させるために、複数の屈曲部または突起が用いられ得る。このフレーム形材は複数のインサートを収容し得ることを理解されたい。一例は、補強用インサートと導電体としての別のインサートとの組み合わせである。
【００５０】
詳細Ｂ）は、ＰＵＲ層に設けられた肥厚部７２を示す。肥厚部７２は、フレームに更なる強度と剛性とをもたらすので、例えば、ヒンジの取り付けにより適するようになる。このねじまたはペグ７０の取り付け方法は、上で説明したので、ここでは詳細に説明しない。
【００５１】
詳細Ｃ）は、コアを貫通する孔７３を示す。上でも説明したように、孔７３はＰＵＲで部分的に充填されている。詳細Ｄ）は、本実施形態の一変形例であり、ＥＰＳコアに設けられた孔は、管７３１で内張りされている。内張り７３１は、ＥＰＳとＰＵＲとの間の摩擦を減らし、ＰＵＲを所期のように孔に流入させ易くする。この孔は、ＥＰＳコア部材の成形中に、例えば心棒を型に配置することによって、形成されてもよく、または後で、例えば穿孔または溶融によって、形成されてもよい。
【００５２】
詳細Ｅ）は、第５の実施形態を示す。この実施形態において、ＥＰＳを貫通する孔７３２は依然として開放孔であるので、ボルト７０１を貫通させ、反対側でナット７０２によって固定できる。図から分かるように、ＰＵＲ層７２１は両側から孔７３２の内部に一定距離入り込むが、両側からのＰＵＲ層７２１同士は接触せず、詳細Ｃ）のように一方の側からもう一方の側まで達する連続構造を形成しない。これは、ボルト・ナット接続部が締め付けられるか、または荷重の影響を受けたときにフレームが僅かに撓むことができるので、孔内の架橋部またはフレームの外面でのＰＵＲ層の破断の危険性が最小化されるという利点を有する。詳細Ｅ）では孔に入り込んだＰＵＲシェルの先端間の空間はＥＰＳで充填されているが、これら空間は空隙のままでもよく、あるいは別の圧縮性材料で充填されてもよい。孔に入り込んだＰＵＲシェル部分の腑形は、ＰＵＲシェルの成形中に融解または溶解する材料を用いることによって、または、必要であれば後で容易に貫通され得る、例えば薄肉プラスチックシート製の、成形部品をＥＰＳコアに設けることによって、実現され得る。
【００５３】
詳細Ｆ）およびＧ）は、インサート７４、７５の配設を示す。インサート７４、７５は、ＰＵＲ層を貫通して突出し、ＰＵＲ層の下に固定される突出フランジ７４１、７５１を有する。ねじまたはペグ７０がこれらインサートに押し込まれると、その材料は撓み、フランジ７４１、７５１はフレーム構造からのインサートの抜けを防止する。適切な材料で製造されると、このようなインサート７４、７５は電気接続部として機能し得る。この場合、インサート７４、７５は、詳細Ａ）に示されているように、形材の内側でインサートに接続され得る。これは、例えば、ブラインド、シャッター、開放装置、雨センサなどにエネルギーを供給するために使用され得る。このような電気系統に接続可能なヒンジ装置の一例が国際公開第２０１０／００３４２６号に記載されている。更に、インサートのこのような組み合わせは、導電体の代わりに光ファイバを使用すれば照明に使用可能であろうし、フレーム形材にシステム導管を設ければ換気用にさえ使用可能であろう。
【００５４】
詳細Ｈ）およびＩ）は、ねじを壁に取り付ける際に一般に用いられるプラグに似ているが、これより若干複雑な設計の、対応するインサート７６、７７を示す。これらプラグは、プラグの抜け防止に更に寄与するねじ山状フランジ７６１、７７１を外側面に有し、ねじまたはペグ７０用の場所を空けるべく設計された内腔７６２、７７２を更に有する。これにより、詳細Ｆ）およびＧ）より剛性の材料の使用を可能にする。ねじ山付きとは、これらインサートがコア部材にねじ込まれ得ることを意味する。
【００５５】
詳細Ｊ）では、コア部材のボケット孔の内側がＰＵＲ層によって覆われ、同時にまたはその後に、ねじまたはペグ７０を受け入れるためのインサート７８がこのポケット孔に挿入されている。図から分かるように、このインサートはその外側面にインサートの抜け防止用のさかとげ７８１を有する。これは、剛性インサートの周囲にＰＵＲ材を硬化させることによって、または形状化された表面をＰＵＲに設け、次にこの表面の窪みにインサートを埋めることによって実現され得る。この場合、インサートは、挿入後に硬化する材料で形成され得る。
【００５６】
同様のインサート７９が詳細Ｋ）に示されている。ただし、この図では、コア部材に設けられた異なる材料のブロック７９１にインサート７９が挿入され、その抜け防止のためにＰＵＲ層の下に入り込んでいる。このブロックの材料は、剛性材料でも、または上記のように接着剤などの凝結材でもよい。
【００５７】
図４の各詳細に示されている各実施形態は組み合せられてもよいので、これら実施形態のうちの２つ以上が同じフレームで組み合わせられてもよく、これら実施形態がフレームの同じ場所に存在してもよいことを理解されたい。例えば、詳細Ａ）に示されているようなインサートが詳細Ｂ）に示されているようにＰＵＲ層の肥厚部の下に存在し得る。
【００５８】
次に図５に移ると、本考案によるフレーム構造用の、この図では窓サッシ用の、ＰＵＲシェルの成形前のコア２０２の一例が示されている。図から分かるように、このコア２０２は、フレーム構造の側辺、下辺、および上辺フレーム片にそれぞれ対応する４つのコア片２０１ａ、２０１ｂ、２０２ｃから形成され、接合箇所１８１、１８２、１８３、１８４において組み付けられる。これらコア部材の成形および組み付けを容易にするために、上辺および下辺フレーム片の最外端のコアとして機能するべく意図された材料は、ここでは側辺コア片２０１ａの一部である。これは、特定の長さの窓であれば、何れの窓のサッシフレームの製造にも同じ側辺コア片２０１ａを使用し得ることを更に意味する。窓の幅は、さまざまな上辺および下辺コア片を単に選択するだけで、変化させ得る。他の場合、例えば、代わりに切断またはフライス加工によってコア部材を製作する場合は、それぞれのコア部材の形状、ひいてはコア部材間の接合箇所の位置、を変えるとより好都合であり得る。
【００５９】
各コア片は、上で説明したように、いくつかのコア部材で構成され得る。一例として、各側辺コア片の突当ビード２２１をそれぞれ別個に製造し、より単純な主側辺コア部材２２４に取り付けてもよい。
【００６０】
図５において、接合箇所１８１、１８２、１８３、１８４は蟻継ぎとして作られている。すなわち、コア部材は、ＰＵＲシェルによって固定されるまで、互いに一時的に繋ぎ止められる。ただし、単純な突合せ継ぎなど、他の種類の接合も、接着剤、粘着剤、クランプなどと同じように、仮止め用に使用され得ることは言うまでもない。
【００６１】
一体型の閉じたフレームとしてコア２、１０２、２０２を製作することによって以降の組み付け作業を回避することも勿論可能であるが、この場合、フレーム構造の形状にいくつかの制限が課せられる。
【００６２】
ＰＵＲシェルの形成は、コア全体をＰＵＲ型に挿入し、次にこのコアの周囲にＰＵＲシェルを成形することによって行われることが好ましい。あるいは、フレーム構造１の製造は、外側シェル３、１０３を、場合によっては２つの半体シェルとして、必要であれば補強用要素を埋め込んで、最初に成形し、次にその空洞にＥＰＳを充填することによって行われ得る。
【００６３】
図６は、本考案によるフレーム構造用の、ここでは窓フレーム用に意図された、コアの一代替実施形態を示す。このフレーム用コアは、その長さに沿って一様な断面を有する直線コア片３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃで組み立てられる。
【００６４】
ここで、ＥＰＳは、難燃剤が追加されているため暗色である。要望によっては、例えばＵＶ安定剤など、他の機能性添加物も使用され得る。
【００６５】
下側角部の接合箇所には、接合部を補強し、側辺および下辺部材間に滑らかな移行をもたらすために、補助楔部品１３が設けられている。楔部品１３は、必ずしもＥＰＳ製である必要はなく、例えばポリマー製でもよい。
【００６６】
図７には、フレーム構造用、ここでは窓サッシ用の組み立て式コア４０２の更に別の実施形態が見られる。このコアの形状は図５のコアの形状に相当するが、ここでは突当ビード４２１は、側辺コア片４０１ａの主部材４２４とは異なる材料から成る、断面形状がほぼ一定の別個のコア部材として製造されている。追加のコア部材４２２、４２３、および４２５が下辺コア片４０１ｂおよび上辺コア片４０１ｃに用いられている。
【００６７】
図１に示されている、当業者には公知の方法で、遮蔽構成をフレーム構造に設け得る。この遮蔽体は、上方および外方に面する側にほぼ平行な第１の部分と、第１の部分にほぼ直角な第２の部分とを有するクラッド１０を含み得る。したがって、クラッドの第２の部分は、フレーム部材の外方および側方に面する部分を覆う。また、フレームと窓サッシとの間の継ぎ目を覆うためのカバー部材１１が設けられる（図示せず）。この遮蔽体は、水切り（図示せず）を更に含み得る。この水切りは、コア部材の外方および側方に面する部分に沿った第１の部分と、第１の部分にほぼ直角な第２の部分とを備え、組み付けられた姿勢において屋根葺き材の下に、これとほぼ平行に、位置付けられるように適合化される。このようなクラッド、カバー、および水切り部品は、ＰＵＲシェルに取り付けられても、埋め込まれてもよい。
【００６８】
ポリスチレンの溶融点が比較的低いことを考えると、フレームに用いられる材料の再生利用は比較的問題ない。高温添加剤なしにＥＰＳを使用すると、各フレーム片をほぼ２００°Ｃの温度に簡単に加熱できる。この温度では、ポリスチレンは既に溶融しているので、この温度でその形状を保っているポリウレタンから分離できる。
【００６９】
本考案による形材要素構造を用いると、特定用途の要件に合わせて製作可能な、適応性に富む構造が実現される。したがって、この形材要素構造は、窓またはドア用のフレームまたはサッシとして使用可能であり、本構造は、例えば更なる補強用要素を組み込むことによって、特定用途向けに適合化可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本考案による窓フレームを示す斜視図である。
【図２】クラッドおよびカバー部材などを取り外した窓フレームの詳細の、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図３】クラッドおよびカバー部材などを取り外した、本考案の第２の実施形態による窓フレームの、図１に円ＩＩＩで示されている角部の断面斜視図である。
【図４】ねじまたはペグをフレーム構造に留め付けるためのさまざまな方法の一連の部分切開断面図である。
【図５】本考案の第３の実施形態における窓サッシ構造のコアを示す斜視図である。
【図６】本考案の第４の実施形態に対応する窓フレーム試作品のコアの斜め側方からの写真である。
【図７】本考案の第５の実施形態に対応する窓サッシ試作品のコアの斜め側方からの写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年6月15日(2015.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
側辺、上辺、および下辺フレーム片を含む、窓サッシまたは窓またはドア用フレームなどの、フレーム構造であり、少なくとも１つのコア部材から成るコアと前記コアを囲むポリウレタン製シェルとを備える前記フレーム構造であって、
前記少なくとも１つのコア部材が密度８０〜２００ｋｇ／ｍ３の発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）製であり、少なくとも１つのコア部材に１つ以上の孔または導管が設けられ、前記孔または導管は、前記コアを囲むポリウレタンで完全に、または部分的に、充填されることを特徴とするフレーム構造。
【請求項２】
前記発泡ポリスチレンの密度がほぼ１００〜２００ｋｇ／ｍ３である請求項１に記載のフレーム構造。
【請求項３】
前記発泡ポリスチレンの密度がほぼ１２０〜１７０ｋｇ／ｍ３である請求項１に記載のフレーム構造。
【請求項４】
前記発泡ポリスチレンの密度がほぼ１５０〜１６０ｋｇ／ｍ３である請求項１に記載のフレーム構造。
【請求項５】
少なくとも１つのコア部材が、ほぼ８０〜１００ｋｇ／ｍ３の密度の高温発泡ポリスチレン（ＥＰＳ  ＨＴ）製である請求項１に記載のフレーム構造。
【請求項６】
少なくとも１つのコア部材が密度の異なる発泡ポリスチレンのゾーンを複数含む請求項１〜５の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項７】
前記コアの少なくとも５０体積％が密度８０〜２００ｋｇ／ｍ３の発泡ポリスチレンから成る請求項１に記載のフレーム構造。
【請求項８】
前記コアの少なくとも８０体積％が密度８０〜２００ｋｇ／ｍ３の発泡ポリスチレンから成る請求項１に記載のフレーム構造。
【請求項９】
前記コアの少なくとも９０体積％が密度８０〜２００ｋｇ／ｍ３の発泡ポリスチレンから成る請求項１に記載のフレーム構造。
【請求項１０】
前記コアは発泡ポリスチレンで形成された複数のコア部材を含む請求項１〜９の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項１１】
前記コアは、各々が少なくとも１つのコア部材で形成された複数の独立コア片で構成される請求項１０に記載のフレーム構造。
【請求項１２】
前記コアは、各々が少なくとも１つのコア部材で形成された４つの独立コア片で構成され、前記４つの独立コア片はそれぞれ、前記フレーム構造の前記側辺、上辺、および下辺フレーム片に対応する、請求項１０に記載のフレーム構造。
【請求項１３】
少なくとも１つのフレームまたはサッシ片の前記コアの断面形状は、前記フレームまたはサッシ片の長さにわたって変化する請求項１〜１２の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項１４】
前記コアは、前記ポリウレタンの高流量通路として機能するべく意図された１つ以上の孔または導管を含む請求項１３に記載のフレーム構造。
【請求項１５】
少なくとも１つのコア部材が、金属、ファイバーグラス、セラミックス、木材または植物由来の材料、場合によっては繊維強化され得る、ポリマー、他の複合材、およびこれらの組み合わせなど、発泡ポリスチレンとは異なる材料から成る請求項１〜１４の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項１６】
発泡ポリスチレンとは異なる材料から成る少なくとも１つのコア部材がヒンジ、ロック用組立体などを固締するための基礎を構成する請求項１５に記載のフレーム構造。
【請求項１７】
前記シェルは少なくとも１つの肥厚区間を有する請求項１〜１６の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項１８】
発泡ポリスチレン製の前記コア部材は、成形によって賦形される請求項１〜１７の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項１９】
発泡ポリスチレン製の前記コア部材は、高温水蒸気を使用して、成形によって賦形される請求項１〜１７の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項２０】
発泡ポリスチレン製の少なくとも２つのコア部材同士が蟻継ぎによって組み付けられる請求項１〜１９の何れかに記載のフレーム構造。
【請求項２１】
少なくとも１つのコア部材が粘着を促進する表面形状または表面カバーを有する請求項１〜２０の何れかに記載のフレーム構造。