(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築用材として適した薄壁熱可塑性樹脂構造体であって、当該構造体が、中央中空断面部材（１０）と、中央中空断面部材（１０）の片面から垂直方向に伸延した少なくとも２つの長手方向フランジ部材（１４）と、中央中空断面部材の反対側の面から垂直に伸延した少なくとも１つの追加フランジ部材（１６）とを備えており、当該熱可塑性樹脂構造体が、１６０°Ｆ（７１℃）を越えるガラス転移温度を有する基材と気候と紫外光に対して耐性の外層とからなる熱可塑性ポリマー材料で形成されており、基材が剛性アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレンポリマーであり、外層が（ａ）アクリル‐スチレン‐アクリロニトリルポリマー又は（ｂ）アクリル‐スチレン‐アクリロニトリルポリマーとポリ塩化ビニルとのブレンドである、構造体。
【請求項２】
長手方向フランジ部材（１４）及び追加フランジ部材（１６）が中空である、請求項１記載の構造体。
【請求項３】
中央中空断面部材（１０）が、該中空断面部材（１０）の中空部を通って長手方向に伸延する波形形状のねじり安定化用リブ（１２）を備える、請求項１記載の構造体。
【請求項４】
中央中空断面部材（１０）が、該中空断面部材（１０）の両面の間に垂直に伸延する少なくとも１つの長手方向リブ（１２）を備える、請求項１記載の構造体。
【請求項５】
前記気候と紫外光に対して耐性の外層の厚さが０．００１〜０．１００インチ（０．０２５〜２．５ｍｍ）である、請求項１記載の構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は建築用材、特に新規な窓枠、ドアフレームなどに係り、またある種の熱可塑性樹脂を押出して製造されるそのような用材・製品に係る。本発明の構造体は、少なくとも２種の熱可塑性樹脂、たとえばビニル芳香族ポリマー組成物およびその上の紫外光（ＵＶ）および気候に対して耐性のコーティングの共押出異形材であってもよく、また単一の押出ポリマー異形材であってもよい。
【０００２】
【従来の技術】
ポリ塩化ビニルを使用する剛性プラスチック材料の窓用集合体に関しては次に述べるような従来技術がある。たとえば、米国特許第４，８３１，７８１号は窓の縦枠部材および上枠部材（これらは中空であってもよい）用の材料に関するものである。米国特許第４，５１６，３５６号はドア、窓などの絶縁プラスチックフレームに関する。この窓・ドア用の枠・フレームは押出されたプラスチックでできている。この押出されたプラスチック構造体はポリ塩化ビニルを利用しており、またこのプラスチック構造体の中空部には発泡材料のような絶縁材が充填されている。米国特許第４，１３０，９７６号は、発泡した合成樹脂異形材内に中空の金属異形材を入れたドア、窓など用のフレーム・枠に関するものである。この合成樹脂異形材の外側部分は高密度化された樹脂外皮である。米国特許第３，９６４，２３１号はプラスチックに包まれた金属中空異形部材に関するものであり、この異形材は金属中空異形部材とその上に押出されたプラスチック製の鞘とで構成されている。しかしながら、これらの文献はいずれも、本発明の独特な構造またはそれによって達成される効果も、本発明で使用する特定の熱可塑性樹脂も開示していないし、示唆すらしていない。
【０００３】
今日の市場において、熱可塑性ポリマー、特にポリ塩化ビニル（ビニール）はドアや窓のフレーム・枠の構築に、また羽目板に幅広く用いられている。しかし、ビニールには、アメリカ合衆国の南部や西部の過酷な熱、または世界の他の地域における高温の気候に対する耐性があまりよくないという問題がある。温暖な気候の地方では特に白色に着色したビニールが用いられているが、それでも熱の蓄積によって亀裂が入ったり変形したりすることがあるのでうまくない。暗色に着色したビニールは耐熱性または熱の蓄積に関してもっと悪い。さらに、剛性（剛さ）を出すために、壁を厚めにした部分が作製されている。しかし、壁を厚めにしたビニールは、厚めの壁の部分があるために熱の蓄積および亀裂や変形の程度が小さくなるとはいっても、依然として同じ問題をもっている。また、上記文献に示されているようにビニールで被覆された中空の金属異形材も用いられている。
【０００４】
高温の気候で起こる熱の蓄積は赤外スペクトル領域で生じる。熱の蓄積によりビニール部品の収縮が起こるため、ビニール部品が拘束されたモードにある場合、たとえば窓枠やドアのフレームの場合、破損、軟化および／または変形が起こる。生起している現象として考えられるのは、熱が蓄積されるにつれてビニールの温度がそのガラス転移温度（Ｔｇ）を越え得るということである。ビニールの温度がそのＴｇを越えると、押出しの際にそのビニールの内部に発生した応力が解放され、そのため収縮を引き起こすことになる。ビニールが収縮すると、そのビニール異形材またはフレームが拘束されている場合、そのビニールは亀裂を生じたり反ったりするのである。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は建築産業用の製品として独特な高精細度異形構造体、およびそのような製品用の特定の熱可塑性樹脂に関する。このプラスチック系および高精細度異形構造体は耐熱性と耐候性が良好であり、そのままで世界中のあらゆる気候に適している。したがって本発明のプラスチック系および高精細度異形構造体は地理的な制限がない。また、本発明の独特な構造体およびプラスチック系は構造上の剛性は保ったまま対応する従来の設計のものと比べて材料を少なくすることができる。さらに、本発明で利用するプラスチック系では材料と材料費が低減するばかりでなく冷却が迅速なため生産性がよくなる。すなわち、本発明によると、エネルギー効率の良い系が得られ、高温に耐性の構造体が得られ、また従来の熱可塑性プラスチック系と比べて使用する熱可塑性樹脂の量が少ないので環境上有益な系が得られる。本発明のこの独特な構造体を以下「高精細度異形構造体」という。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、剛性で熱可塑性の高精細度異形構造体を提供することである。
本発明のもうひとつ別の目的は１つ以上の熱可塑性ポリマーからなる熱可塑性複合材を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、建築物の開口部用の剛性で熱可塑性のフレーム・枠を提供することである。
【０００７】
【発明の詳細な開示】
本発明は本明細書および図面に規定されているような押出された高精細度異形構造体に関する。特に、本発明の独特な高精細度異形構造体は、少なくとも２つの長手方向フランジ部材を有する中央の中空断面部材からなり、かかるフランジ部材の少なくとも１つは断面中空部材の対向側から長手方向に伸びている。また各フランジは中空のフランジ部材であっても中実のフランジ部材であってもよい。中央の断面中空部材は、この中央中空断面部材に対して垂直方向で長手方向に沿って伸びる２つ以上の長手方向フランジ部材をもちうる。しかし、中空の断面部材の各面からは少なくとも１つの長手方向フランジ部材が長手方向にかつ垂直に伸びているものと理解されたい。中空断面部材の一方の面から垂直かつ長手方向に３つのフランジ部材がほぼ平行な関係で伸び、中空断面部材の反対の面から長手方向かつ垂直に１つのフランジ部材が伸びているのが好ましい。これらの長手方向フランジ部材は中空でも中実でもよい。中空の場合、フランジ部材の長さに沿って長手方向に、かつフランジの側壁に対して垂直方向に伸びる１つ以上のリブ部材があってもよい。中央の中空断面部材は、その中央中空部の長さに沿って垂直な配位で長手方向に伸びる１つ以上のリブ部材をもっていてもよい。一方、好ましい態様の場合、この中央の中空部はそこを通って長手方向に伸びる波形のリブ部材をもっていてもよい。この波形は図面に示したようにさまざまな設計のものとすることができ、本明細書ではねじり安定具という。好ましい態様の場合、中央の断面部材から伸びる３つのフランジ部材を有する面は、たとえば窓ガラスや窓枠のような垂直の可動パネルを受容・保持することができるみぞ様またはＵ字形の凹みを形成している。本発明の好ましい構造体はまた、水平スライドドア用のドアフレームまたは天窓の窓枠を形成することもできよう。実際本発明の好ましい構造体は建築物のいかなるタイプの開口部のフレーム・枠として使用することができる。また、本発明の好ましい構造体において、３つのフランジ部材と反対側の面から伸びる単一のフランジは時として取付または固定フランジといわれることがある。このフランジによって、窓枠またはドアフレームを建築物に取付けて固定するのである。窓枠の場合、側部は一般に「縦枠（抱き）」といわれ、頂部は一般に「上枠（ヘッダ）」といわれ、底部は「下枠（敷居）」といわれる。
【０００８】
すでに述べたように、中央の中空断面部材は完全に中空でもよいし、あるいはその中を通って長手方向に伸びる垂直な配位関係にある１つ以上のリブをもっていてもよいし、あるいはまたその中を通って長手方向に伸びる波形のリブをもっていてもよい。この断面部材を完全に中空とする場合、絶縁材、木、金属、その他建築業界で用いられている任意の適切な物質で充填してもよい。
【０００９】
一般に、本発明の高精細度異形構造体に使用することができる熱可塑性材料は、この異形材を建築用材にして使用しようとする地方によって、またはその地方の建築基準に応じて、任意の熱可塑性材料とすることができる。好ましい熱可塑性材料は、高温耐性の熱可塑性樹脂、たとえば、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン  （ＡＢＳ）、ポリカーボネート、ポリカーボネート／ＡＢＳブレンド、コ‐ポリカーボネート‐ポリエステル、アクリル‐スチレン‐アクリロニトリル（ＡＳＡ）、アクリロニトリル‐（エチレン‐プロピレンジアミン変性）‐スチレン（ＡＥＳ）、ポリアルキレンテレフタレート、たとえばポリブチレンテレフタレート  （ＰＢＴ）もしくはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはこれらのブレンド、ポリフェニレンエーテル／ポリアミドのブレンド［ゼネラル・エレクトリック社(General Electric Company)製のノリル(NORYL) ＧＴＸ−登録商標］、ポリカーボネート／ポリブチレンテレフタレートと耐衝撃性改良剤のブレンド［ゼネラル・エレクトリック社(General Electric Company)製のゼノイ(XENOY) −登録商標］、ポリカーボネート／ＰＢＴ／ＰＥＴのブレンド、など、またはこれらと他の添加剤（たとえば充填材、耐衝撃性改良剤、顔料、安定剤、強化材など）のブレンドである。本発明の高精細度異形材は共押出しその他の積層法によって製造できる積層体または複合体であることができる。たとえば、ベースまたは基材をポリアルキレンテレフタレート（ＰＢＴなど）とし、外層をＡＳＡまたはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）またはこれらのブレンドとすることができよう。別の積層体は、ポリカーボネートの基材とＡＳＡまたはＰＶＣまたはこれらのブレンドの外層とから形成することができよう。実際問題として本発明の高精細度異形材は３つの層からなる積層体とすることができよう。しかし、積層体の場合、外層は天候および紫外光（ＵＶ）に対して耐性の熱可塑性樹脂とするのが好ましい。明らかなことであるが、使用する熱可塑性ポリマー自体が元来天候およびＵＶに耐性であれば外層は必要ないであろう。好ましい系は、ＡＢＳのベースまたは基材と、ＡＳＡまたはＡＳＡとＰＶＣのブレンドの薄い外層とからなる積層高精細度異形材である。外層は厚さが約０．００１〜約０．１００″、好ましくは約０．００５〜約０．０５０″、さらに好ましくは０．０１０〜約０．０２０″の薄い層である。実際、積層体の外層は厚さが１〜５０ミルのビニールフィルム（ＰＶＣ）、フルオロカーボンフィルム（ＰＴＦＥ）または高度に可塑化されたビニールフィルムとすることができる。
【００１０】
本発明の独特な高精細度異形材にはＰＶＣを単独で使用することができるが、それから作成された窓枠、ドアフレームその他の枠・フレームのような建築用材は、熱の蓄積（赤外）がＰＶＣのＴｇに近いほぼ１６０°Ｆを越えることのない涼しい気候の地方に限るべきである。そうしないと、すでに述べたように拘束された構造体に使用したときビニール（ＰＶＣ）が収縮し、したがって亀裂が生じ、ひび割れができ、かつ／または変形する。
【００１１】
同様にすでに述べたように、本発明の独特な高精細度異形材には多くの利点がある。本発明の好ましい熱可塑性樹脂を使用する場合、その組成物はＰＶＣ（比重１．４）と比べて比重が小さい（１．０５）ので、本高精細度異形材は押出しの際の冷却速度がずっと速い。すなわち、ＰＶＣは本発明の好ましい組成物ほど速く冷却することができず、押出しの際に反ったり、陥没痕を生じたり、あるいは変形したりする傾向がある。また本発明の好ましい熱可塑性プラスチックによると押出しの速度も速くなる。加えて、本発明の高精細度異形材または構造体は窓用およびドア用の従来の熱可塑性構造体と比べて剛性が高いので同等の剛性を得るのに熱可塑性材料が少なくて済む。壁の厚みを薄くできるので、場合によっては、ビニールに匹敵する剛性、すなわちねじり・ひねりまたは座屈に対する抵抗性は維持したままで５０％もの材料を減らすことができる。
【００１２】
【図面の詳細な説明】
図１は、本発明の高精細度異形材のひとつの具体例の断面図である。中空部１１とねじり安定化用リブ１２を有する中央の中空断面部材１０、みぞ様の凹み１５を形成するフランジ１４、および取付または固定用フランジ１６が示されている。図１でフランジ１４と１６は中空部１８とリブ２０をもっている。
【００１３】
図２は本発明の高精細度異形材の別の具体例であり、中空部１１とねじり安定化用リブ１２を有する中央の中空断面部材１０が示されている。残りの部分は図１と同様である。
図３は、本発明の高精細度異形材のさらに別の具体例であり、中央の中空断面部材１０の中に波形形状のリブが示されている。ここでもその他の部分は図１および図２の場合と同様である。ねじり安定化用リブ１２は波形網状構造になっている。
【００１４】
図４は、本発明の高精細度異形材のもうひとつ別の具体例であり、中空部１１と垂直なねじり安定化用リブ１２を有する中央の中空断面部材１０が示されている。フランジ１４がみぞ様の凹み１５を形成している。この具体例の場合取付または固定フランジ１６とフランジ１４は中実である。
以上説明した高精細度異形材の形態およびそれに使用する熱可塑性材料は本発明の好ましい態様を構成するが、本発明はこれらの具体形に限定されることなく、特許請求の範囲に定義した本発明の範囲と思想から逸脱することなく変更や修正を施すことができるものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高精細度異形材のひとつの具体例の断面図である。
【図２】本発明の高精細度異形材の別の具体例の断面図である。
【図３】本発明の高精細度異形材のさらに別の具体例の断面図である。
【図４】本発明の高精細度異形材のもうひとつ別の具体例の断面図である。
【符号の説明】
１０  中央の中空断面部材、
１１、１８  中空部、
１２  ねじり安定化用リブ、
１４  フランジ、
１５  みぞ様の凹み、
１６  取付または固定用フランジ、
２０  リブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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