特許 7231532 建築物用枠部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-20

(45)【発行日】2023-03-01

(54)【発明の名称】建築物用枠部材

(51)【国際特許分類】

   E06B 5/16 20060101AFI20230221BHJP

   E06B 1/30 20060101ALI20230221BHJP

   E06B 1/28 20060101ALI20230221BHJP

   E04B 1/94 20060101ALI20230221BHJP

   A62C 2/00 20060101ALI20230221BHJP

【ＦＩ】

E06B5/16

E06B1/30

E06B1/28

E04B1/94 F

A62C2/00 X

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019214334

(22)【出願日】2019-11-27

(65)【公開番号】P2020094477

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2022-10-03

(31)【優先権主張番号】P 2018222479

(32)【優先日】2018-11-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】303046244

【氏名又は名称】旭化成ホームズ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390018717

【氏名又は名称】旭化成建材株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100186015

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 靖之

(72)【発明者】

【氏名】高田 和規

(72)【発明者】

【氏名】平井 雅樹

(72)【発明者】

【氏名】太田 一人

(72)【発明者】

【氏名】冨田 直哉

(72)【発明者】

【氏名】倉橋 竜一

【審査官】河内 悠

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２２９５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１２９６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１４６５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０６Ｂ ５／１６

Ｅ０６Ｂ １／００－１／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建築物に用いられる固定枠を有する枠部材の枠内に設置され、長手方向の内部に空洞部を有する合成樹脂製の建築物用枠部材であって、
該空洞部には、成形された熱膨張性難燃断熱材が、該空洞部の長手方向全体にわたって挿入されており、
該熱膨張性難燃断熱材の体積が最大に膨張する温度が３００℃以上、６００℃未満の範囲であり、前記熱膨張性難燃断熱材は、前記最大に膨張する温度において前記空洞部を閉塞している状態となるように、構成されている、ことを特徴とする建築物用枠部材。

【請求項2】

横断面図において、建築物用枠部材の内部は隔壁によって少なくとも２つ以上の空洞部に分割されており、該少なくとも２つ以上の空洞部には該熱膨張性難燃断熱材が挿入されており、該少なくとも２つ以上の空洞部の少なくとも１つ以上には該熱膨張性難燃断熱材を囲繞する金属製補強材が配設されている、請求項１に記載された建築物用枠部材。

【請求項3】

横断面図において、該熱膨張性難燃断熱材の占有面積割合が、該空洞部の面積に対して７０～９９％である、請求項１に記載された建築物用枠部材。

【請求項4】

横断面図において、該熱膨張性難燃断熱材の占有面積割合が、該金属製補強材によって規定される空間の面積に対して７０～９９％である、請求項２に記載された建築物用枠部材。

【請求項5】

該熱膨張性難燃断熱材の該最大膨張温度における最大面積膨張率が１～３０％である、請求項１～４のいずれかに記載された建築物用枠部材。

【請求項6】

該熱膨張性難燃断熱材の独立気泡率が８０％以上である請求項１～５のいずれかに記載された建築物用枠部材。

【請求項7】

該熱膨張性難燃断熱材が、フェノール樹脂フォーム、エポキシ樹脂フォーム、不飽和ポリエステル樹脂フォーム、ジアリルフタレート樹脂フォームおよびシリコーン樹脂フォームからなる群から選ばれる少なくとも一つである、請求項１～６のいずれかに記載された建築物用枠部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、住宅等の建築物に用いられる固定枠を有する枠部材の枠内に設置され、防火性能を有する建築物用枠部材に関する。より詳しくは、該建築物用枠部材の内部に空洞部を有し、該空洞部には、成形された熱膨張性難燃断熱材が、該建築物用枠部材の長手方向全体にわたって挿入されている合成樹脂製の建築物用枠部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、住宅等の建築物に用いられる固定枠を有する枠部材の枠内に設置される、建築物用枠部材として、引き戸枠部材、開き戸枠部材および窓枠部材等が使用されている。
住宅等の建築物の内部または外部で火災が発生した場合、該火災による延焼を防ぐ必要があり、該火災の炎等が建築物用枠部材を貫通して延焼しないように、建築物用枠部材は防火性能に優れるものでなければならない。また、該建築物用枠部材の普及を促進するためには、低価格であることが好ましいことから、該建築物用枠部材についての生産効率が高く、低コストで製造することが可能であることも重要である。
建築物用枠部材の防火性能を高める技術として、例えば、窓枠部材である樹脂サッシの空洞内部に、ポリウレタン樹脂等の熱膨張性耐火材料が注入され、前記熱膨張性耐火材料が、前記空洞の内部に注入された後に、２５℃において前記空洞の内部で流動性を失う防火性樹脂サッシ（特許文献１）、合成樹脂製の枠材と金属製部材と耐火性のある板材とを備えたサッシについて、そのサッシに使用される枠材の長手方向に複数の空洞が設けられていて、断面形状が略コ字状等をしている金属製部材に、エポキシ樹脂等の粘着性を有する平板状の熱膨張性耐火材を貼り合わせて一体化した耐火シート貼着部材が該枠材の空洞の長手方向に沿って挿入されている防火性樹脂サッシ等が提案されている（特許文献２）。
しかしながら、該熱膨張性耐火材料を樹脂サッシの空洞内部に配設する手段、方法として、該熱膨張性耐火材料を樹脂サッシの空洞内部に注入後に硬化すること、または熱膨張性耐火材を貼り合わせて一体化した耐火シート貼着部材を作成後、該耐火シート貼着部材を空洞の長手方向に沿って挿入すること等から、防火性能の高い建築物用枠部材の製造における生産効率が低く、製造コストが高くなるという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－０１２９６２号公報

【文献】特許第４６９１３２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、高い防火性能を有すると共に、生産効率が高く、低コストで製造することが可能である建築物用枠部材を提供することを目的とする。

【0005】

本発明は、さらに建築物用枠部材の内部が隔壁によって少なくとも２つ以上の空洞部に分割されることにより、隔壁による熱伝導抑制の効果が加わるため、より高い防火性能を有すると共に、空洞部分割による対流伝熱抑制の効果が加わるため、高い断熱性能を有する建築物用枠部材を提供することができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、住宅等の建築物に用いられる固定枠を有する枠部材の枠内に設置され、内部に空洞部を有する樹脂製の建築物用枠部材であって、該空洞部には、成形された熱膨張性難燃断熱材が、該建築物用枠部材の長手方向全体にわたって挿入されており、該熱膨張性難燃断熱材の体積が最大に膨張する温度が３００℃以上、６００℃未満の範囲であると共に、該最大に膨張する温度において、該熱膨張性難燃断熱材が該空洞部を閉塞する、ことを特徴とする建築物用枠部材を提供する。
ここで、該空洞部は、枠部材を構成するために必須の部分であり、かつ防火性能を必要とする部分に設けられる空洞部を意味しており、意匠的な効果のみを有する部分に設けられる空洞部または防火性能を必要としない部分に設けられる空洞部を意味しない。ただし、さらなる防火性能向上のため、該意匠的な効果のみを有する部分に設けられる空洞部または防火性能を必要としない部分に設けられる空洞部に本発明を採用することを妨げるものではない。

【0007】

該建築物用枠部材は、該空洞部の横断面図において、建築物用枠部材の内部は隔壁によって少なくとも２つ以上の空洞部に分割されており、該少なくとも２つ以上の空洞部には該熱膨張性難燃断熱材が挿入されており、該少なくとも２つ以上の空洞部の少なくとも１つ以上には該熱膨張性難燃断熱材を囲繞する金属製補強材が配設されていることが好ましい。
ここで、該少なくとも２つ以上の空洞部に該熱膨張性難燃断熱材が挿入されていることにより、本発明は高い防火性能を有すると共に、高い断熱性能を有する建築物用枠部材を提供することができる。

【0008】

該建築物用枠部材は、該空洞部の横断面図において、該熱膨張性難燃断熱材の占有面積割合が、該空洞部の面積または該金属製補強材によって規定される空間の面積に対して７０～９９％であることが好ましい。

【0009】

該建築物用枠部材は、該熱膨張性難燃断熱材の該最大膨張温度における最大面積膨張率が１～３０％であることが好ましい。

【0010】

該熱膨張性難燃断熱材の独立気泡率が８０％以上であることが好ましい。

【0011】

該建築物用枠部材は、該熱膨張性難燃断熱材が、フェノール樹脂フォーム、エポキシ樹脂フォーム、尿素樹脂フォーム、不飽和ポリエステル樹脂フォーム、ジアリルフタレート樹脂フォームおよびシリコーン樹脂フォームからなる群から選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、長手方向の内部に空洞部を有し、該空洞部に、成形された熱膨張性難燃断熱材が、前記長手方向全体にわたって挿入されている合成樹脂製の建築物用枠部材であり、断熱建築物用枠部材として十分な性能を発揮する。また、加熱前は空洞部と熱膨張性難燃断熱材の間は完全に閉塞されておらず、多少の空間を有するが、必要にして十分な断熱性能を有している。そして、火災の発生等により加熱された場合、熱膨張性難燃断熱材が膨張し、前記空間を閉塞することにより、高い防火性能を発揮する。

【0013】

従来技術において、熱膨張性耐火材料を建築物用枠部材の空洞内部に注入後に硬化する場合、熱膨張性耐火材料の調製工程、建築物用枠部材の空洞内部への注入工程、硬化工程等の各工程において、硬化工程前に熱膨張性耐火材料の硬化が開始しないよう、特定の時間内で前記注入工程前までを終了する時間管理の必要がある点、並びに、硬化工程において、加熱の温度及び時間を適切に制御する必要がある点に対し、本発明の場合、あらかじめ成形された熱膨張性難燃断熱材を建築物用枠部材の空洞部へ挿入するだけであることから、前記時間管理の必要、並びに前記加熱の温度及び時間を適切に制御する必要がないことから、生産効率が高く、低コストで製造することが可能となる。

【0014】

さらに、熱膨張性耐火材料を建築物用枠部材の空洞内部に注入後に硬化する場合、熱膨張性耐火材料の空洞内部への注入量が不十分だと、硬化後の熱膨張性耐火材料が充填不足となり、断熱性に劣る不良品が発生し、また、注入量が過剰だと、硬化後の熱膨張性耐火材料の膨張により樹脂サッシが変形する等の不良品が発生する可能性があるため、注入量の制御を厳密に行う必要があるが、本発明の場合、成形された熱膨張性難燃断熱材の建築物用枠部材の空洞部への挿入量の制御が容易であり、熱膨張性難燃断熱材の過不足による不良品が発生しにくいことから、生産効率が高く、低コストで製造することが可能となる。

【0015】

本発明の建築物用枠部材は、長手方向の内部に空洞部を有し、該空洞部に、成形された熱膨張性難燃断熱材を、該建築物用枠部材の長手方向全体にわたって挿入することによって製造されることから、従来の防火性の樹脂サッシ等と比較して、生産効率が高く、低コストで製造することが可能である。さらに、該熱膨張性難燃断熱材の体積が最大に膨張する温度が３００℃以上、６００℃未満の範囲であり、該最大に膨張する温度において、該熱膨張性難燃断熱材が該空洞部を閉塞することから、高い防火性能を有する。

【0016】

本発明は、さらに建築物用枠部材の内部が隔壁によって少なくとも２つ以上の空洞部に分割されることにより、隔壁による熱伝導抑制の効果が加わるため、より高い防火性能を有すると共に、空洞部分割による対流伝熱抑制の効果が加わるため、高い断熱性能を有する。

【0017】

本発明の建築物用枠部材の材料には、アルミニウム等の金属に比べて断熱性に優れる合成樹脂を用いるが、必要に応じてアルミニウム等の金属と合成樹脂を組み合わせて用いてもよい。該合成樹脂としては難燃性を有する合成樹脂のすべてが含まれるが、好ましくは塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等であり、さらに好ましくは、難燃性、成形性、製造コスト等に優れることから塩化ビニル樹脂である。

【0018】

該合成樹脂は、難燃性、成形性等の向上のため、公知の添加剤、例えば、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、リン化合物、ハロゲン化合物等の難燃剤、フタル酸エステル、アジピン酸エステル等の可塑剤、流動パラフィン、ステアリルアルコール等の滑剤、金属石鹸、有機スズ化合物等の塩ビ用安定剤等を添加することができる。

【0019】

本発明の建築物用枠部材は、押出成形や射出成形によって、長手方向の内部に空洞部を有するように成形される。空洞部は１つだけであってもよいが、横断面図において、建築物用枠部材の内部が隔壁によって少なくとも２つ以上の空洞部に分割されていることが好ましい。少なくとも２つ以上の空洞部に分割されることにより、隔壁による熱伝導抑制の効果が加わるため、防火性能がより向上すると共に、空洞部分割による対流伝熱抑制の効果が加わるため、高い断熱性能が付与される。

【0020】

該少なくとも２つ以上の空洞部には、該熱膨張性難燃断熱材が挿入されており、該熱膨張性難燃断熱材の体積が最大に膨張する温度は３００℃以上、６００℃未満の範囲であり、該最大に膨張する温度において、該熱膨張性難燃断熱材が該空洞部を閉塞することにより、本発明の建築物用枠部材は高い防火性能を有する。
ここで、本発明の建築物用枠部材は、該少なくとも２つ以上の空洞部の一部に該熱膨張性難燃断熱材が挿入されていない場合であったとしても高い防火性能を有するが、該少なくとも２つ以上の空洞部のすべてに該熱膨張性難燃断熱材が挿入されている場合が好ましい。この場合、本発明の建築物用枠部材は高い防火性能を有すると共に、高い断熱性能を有する。

【0021】

建築物用枠部材の防火性能について、建築基準法第２条第９号の２ロにおいて、防火戸その他の防火設備の構造は、遮炎性能に関して政令で定める技術的基準に適合するものでなければならないことが規定されており、該技術的基準として、建築基準法施行令第１０９条の２において、防火設備に通常の火災による火炎が加えられた場合に、加熱開始後２０分間当該加熱面以外の面に火炎を出さないものであることが規定されている。
そして、ＩＳＯ８３４には、標準加熱温度曲線としてＴ＝３４５ｌｏｇ１０（８ｔ＋１）＋２０（ここで、Ｔ：平均炉内温度（℃）、ｔ：試験の経過時間（分）である。）が規定されており、該標準加熱温度曲線にしたがった加熱開始２０分後の平均炉内温度は７８１℃となる。

【0022】

熱膨張性難燃断熱材が最大に膨張する温度について、前記建築基準法およびＩＳＯ８３４にしたがった遮炎性能に関する試験を行った場合、温度の上昇と共に該熱膨張性難燃断熱材の体積が膨張を開始し、ある特定の温度において、該熱膨張性難燃断熱材の体積の膨張が最大となる。さらに加熱を続けると、該熱膨張性難燃断熱材の体積は最大に膨張した状態を保持しつつ、徐々に炭化が進行し、ある特定の温度において、炭化に伴う体積の減少が始まる。つまり、熱膨張性難燃断熱材が最大に膨張する温度は、特定の範囲を有している。
そして、本発明において、熱膨張性難燃断熱材が最大に膨張する温度が３００℃以上、６００℃未満の範囲であることとは、該熱膨張性難燃断熱材の最大に膨張する温度範囲の一部または全部が３００℃以上、６００℃未満の範囲に含まれることを意味しており、好ましくは４５０℃以上、５５０℃未満の範囲である。

【0023】

一般的に建築物用枠部材に用いられる合成樹脂である塩化ビニル樹脂を用いた、長手方向の内部に空洞部を有する建築物用枠部材について、前記建築基準法およびＩＳＯ８３４にしたがった遮炎性能に関する試験を行うと、４００℃未満までは炭化せずに建築物用枠部材としての形状を保持するが、４００℃以上、６００℃以下の範囲で炭化が発生し、６００℃を超えると、炭化による収縮によって、火炎の当たっている側の建築物用枠部材の壁が崩壊し、内部の空洞部が露出する。

【0024】

この場合、体積が最大に膨張する温度が３００℃未満の熱膨張性難燃断熱材は、３００℃未満の温度で炭化による体積減少が始まることから、建築物用枠部材に用いられる合成樹脂よりも遮炎性能が低いため、建築物用枠部材全体として高い防火性能を有するとはいえない。
また、体積が最大に膨張する温度が６００℃以上の熱膨張性難燃断熱材は、遮炎性能は高いが、６００℃以上の温度では、すでに建築物用枠部材の壁が崩壊し、内部の空洞部が露出している状態であることから、膨張したとしても該空洞部を閉塞することができないため、これも建築物用枠部材全体として高い防火性能を有するとはいえない。
体積が最大に膨張する温度が３００℃以上、６００℃未満の範囲であれば、該温度範囲内で建築物用枠部材内部の空洞部を閉塞することができ、伝熱効果により、建築物用枠部材の壁の熱を内部の熱膨張性難燃断熱材に吸収できることから、建築物用枠部材全体として高い防火性能を発揮することができる。

【0025】

横断面図において、建築物用枠部材の内が隔壁によって少なくとも２つ以上の空洞部に矩形該熱膨張性難燃断熱材を囲繞する金属製補強材が配設されていることが好ましく、この場合、該金属製補強材は合成樹脂製の建築物用枠部材が焼失しても建築物用枠の形状を保持することができる。
空洞部における該金属製補強材の形状は略コ字状又は角パイプ状をしており、該金属製補強材の材質は、形鋼、鉄、ステンレス、アルミニウム、アルミ合金等を用いることができ、型鋼を用いた場合の形状は、特に限定されず、平板型、溝型、角型、Ｌ型、山型、Ｉ型、Ｔ型、およびこれらを２つ以上組合せたもの等を用いることができる。
該金属製補強材の空洞部への挿入方法は、熱膨張性難燃断熱材と同様に該空洞部の長手方向全体にわたって挿入すればよく、最初に該金属製補強材が囲繞するように熱膨張性難燃断熱材を挿入してから、両者を一緒に該空洞部へ挿入してもよく、先に該空洞部に金属製補強材を挿入後、熱膨張性難燃断熱材を該金属製補強材の内部に挿入してもよい。

【0026】

横断面図において、熱膨張性難燃断熱材の占有面積割合が、空洞部の面積または金属製補強材によって規定される空間の面積に対して７０～９９％であることが好ましく、８０～９９％がより好ましく、８０～９５％がさらに好ましい。
この場合、あらかじめ成形された長尺の熱膨張性難燃断熱材を建築物用枠部材の空洞部にスムーズに挿入することができることから、本発明の建築物用枠部材について、生産効率が高く、低コストで製造することが可能となる。
ここで、熱膨張性難燃断断熱材の占有面積割合が、空洞部の面積または金属製補強材によって規定される空間の面積に対して７０％未満の場合、熱膨張性難燃断熱材が最大に膨張したとしても建築物用枠部材が有する空洞部を閉塞することができない可能性があり、９９％を超える場合、熱膨張性難燃断熱材を建築物用枠部材の空洞部にスムーズに挿入することが困難となる可能性がある。
また、「空洞部を閉塞する」ことは、空洞部の空間を難燃断熱材が熱膨張することにより塞ぐことを意味しており、空洞部の形状によっては、空洞部の空間を完全に塞ぐことができず、部分的にわずかな空間が発生する場合も想定されるが、該わずかな空間は防火性能にほとんど影響を与えないと考えられることから、そのような場合であっても、空洞部の空間を完全に塞いだ場合と同等の高い防火性能を維持することができる。

【0027】

本発明における熱膨張性難燃断熱材の面積膨張率（％）とは、該熱膨張性難燃断熱材の横断面図の面積を用いた次の計算式：ΔＡ＝「（Ａe－Ａo）／Ａo×１００」（加熱前における面積をＡoとし、加熱後における膨張した面積をＡeとする。ここで、Ａe＞Ａoである。）のΔＡを意味する。ここで、加熱の際、多少のクラックが発生した後、炭化による大きな亀裂が発生し、熱膨張性難燃断熱材が大きく膨張する現象が発生する場合があるが、該亀裂は防火性能を低下させることが明らかであることから、該面積膨張率（％）は該亀裂が発生していない状態であることを前提に定義される。
なお、膨張率の測定において、体積膨張率の測定に比べ、面積膨張率の測定が容易であることから面積膨張率の測定を採用しているのであり、体積が最大に膨張する温度と面積が最大に膨張する温度は同一である。

【0028】

熱膨張性難燃断熱材の該最大膨張温度における最大面積膨張率（％）は１～３０％であることが好ましく、５～２５％がより好ましい。この場合、膨張によって空洞部を閉塞することから防火性能が向上し、建築物用枠部材全体の高い防火性能を発揮することが容易である。ここで、該最大膨張温度における最大面積膨張率が１％未満の場合、膨張することによって空洞部を閉塞することが困難となり、最大面積膨張率が３０％を超える場合、該熱膨張性難燃断熱材の密度が低下することによって断熱性能が低下する可能性がある。

【0029】

横断面図における熱膨張性難燃断熱材の占有面積割合（膨張前）と熱膨張性難燃断熱材の最大面積膨張率（％）を用いて、熱膨張性難燃断熱材の膨張時の占有面積割合を算出することができる。例えば該占有面積割合（膨張前）が最小値である７０％、該面積膨張率が最大値である３０％の場合、熱膨張性難燃断熱材の膨張時の占有面積割合は（７０／１００）×（１＋（３０／１００））＝９１／１００と算出され、空洞部の面積の９割以上を閉塞することが可能であり、該占有面積割合（膨張前）が例えば８０％の場合では、膨張時の占有面積は（８０／１００）×（１＋（３０／１００））＝１０４／１００と算出され、理論上では空洞部の面積を完全に閉塞することが可能である。
また、該面積膨張率が最小値である１％であったとしても、該占有面積割合（膨張前）が最大値である９９％であれば、熱膨張性難燃断熱材の膨張時の占有面積は（９９／１００）×（１＋（１／１００））＝１００／１００と算出され、上記と同様に理論上では空洞部の面積を完全に閉塞することが可能である。

【0030】

熱膨張性難燃断熱材としては樹脂フォームを用いることが好ましい。樹脂フォームは樹脂の内部に気泡を含む発泡体であることから、断熱性能に優れると共に、加熱により膨張するという機能特性を有する。
また、該樹脂フォームの独立気泡率は特に限定されないが、好ましくは該樹脂フォームの独立気泡率は８０％以上であり、さらに好ましくは９０％以上である。該樹脂フォームの独立気泡率が８０％以上であると、特に断熱性能に優れるという機能特性が得られる。

【0031】

該樹脂フォームとしては、熱可塑性樹脂フォームおよび熱硬化性樹脂フォームを用いることができるが、熱硬化性樹脂フォームを用いることが好ましい。熱硬化性樹脂フォームは、熱可塑性樹脂フォームと異なり、加熱に対して可塑性を有さず耐熱性が高いという機能特性を有する。

【0032】

該熱硬化性樹脂フォームとしては、例えば、フェノール樹脂フォーム、エポキシ樹脂フォーム、不飽和ポリエステル樹脂フォーム、ジアリルフタレート樹脂フォームおよびシリコーンフォームからなる群から選ばれる少なくとも１つが挙げられ、これらを２つ以上組み合わせて用いてもよい。好ましくは加熱減量が少なく、燃焼時の煙発生も少ないことから、フェノール樹脂フォームが挙げられる。

【0033】

熱膨張性難燃断熱材は、熱膨張率の調整、難燃性の向上、断熱性の向上等のため、公知の添加剤、例えば、熱膨張性黒鉛等の熱膨張剤、シリカ、アルミナ等の膨張抑制剤、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等の膨張抑制剤兼難燃剤、リン化合物、ハロゲン化合物等の難燃剤、中空ガラスバルーンやセラミック真空バルーン等の断熱性向上剤等を添加することができる。

【0034】

本発明の建築物用枠部材は、前記建築基準法およびＩＳＯ８３４にしたがった遮炎性能に関する試験を行った場合、長手方向の内部に空洞部を有する合成樹脂製の建築物用枠部材である塩化ビニル樹脂において、６００℃を超えて、火炎の当たっている側の壁が崩壊したとしても、該空洞部に挿入され、成形された熱膨張性難燃断熱材がさらに遮炎性能を発揮することにより、加熱開始２０分後の平均炉内温度７８１℃においても、該熱膨張性難燃断熱材が膨張した状態で炭化残渣を形成し、当該可熱面以外の面に火炎を出さないため、遮炎性能に関して政令で定める技術的基準に適合しており、高い防火性能を有する。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】図１は、成形された熱膨張性難燃断熱材を挿入する前の本発明に係る窓枠 部材の横断面図である。

【図2】図２は、本発明に係る窓枠部材の横断面図である。

【図3】図３は、熱膨張性難燃断熱材の面積膨張率試験に用いる試験体の横断面図 である。

【図4-1】図４は、実施例２および比較例１～２を用いた面積膨張率試験の試験体横断面の画像である。ここで、（ａ）は加熱前、（ｂ）は最終加熱温度が１００℃の試験体の画像を示す。

【図4-2】図４は、実施例２および比較例１～２を用いた面積膨張率試験の試験体横断面の画像である。ここで、（ｃ）、（ｄ）は最終加熱温度が２００℃、３００℃の試験体の画像を示す。

【図4-3】図４は、実施例２および比較例１～２を用いた面積膨張率試験の試験体横断面の画像である。ここで、（ｅ）、（ｆ）は最終加熱温度が４００℃、５００℃の試験体の画像を示す。

【図4-4】図４は、実施例２および比較例１～２を用いた面積膨張率試験の試験体横断面の画像である。ここで、（ｇ）、（ｈ）は最終加熱温度が６００℃、７００℃の試験体の画像を示す。

【図4-5】図４は、実施例２および比較例１～２を用いた面積膨張率試験の試験体横断面の画像である。ここで、（ｉ）は最終加熱温度が７８１℃の試験体の画像を示す。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本発明に係る建築物用枠部材の好適な実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は該実施形態に限定されるものではない。

【0037】

本発明に係る建築物用枠部材は、住宅等の建築物の窓を規定する固定枠に設置され、長手方向の内部に空洞部を有する合成樹脂製の窓枠部材であって、該空洞部には、成形された熱膨張性難燃断熱材が、該空洞部の長手方向全体にわたって挿入されており、該熱膨張性難燃断熱材の体積が最大に膨張する温度が３００～６００℃の範囲であり、該最大に膨張する温度において、該熱膨張性難燃断熱材が該空洞部を閉塞する。

【0038】

図１は、成形された熱膨張性難燃断熱材を挿入する前の本発明に係る窓枠部材１の横断面図を示しており、長手方向の内部に空洞部を有する合成樹脂製の窓枠部材であって、該空洞部は隔壁によって、窓枠部材１の室外側２の空洞部および室内側３の空洞部に分割され、さらに室外側２の空洞部は上下に２つの空洞部４～５、室内側３の空洞部は上下に３つの空洞部６～８に分割され、計５つの空洞部に分割されている。
また、室外側の上部の空洞部４には、金属製補強材として、略コ字状の形鋼９が配設されている。

【0039】

図２は、図１で示された窓枠部材１に、成形された熱膨張性難燃断熱材１０を挿入した後の本発明に係る窓枠部材１の横断面図を示しており、空洞部４には、形鋼９が熱膨張性難燃断熱材１０を囲繞するように配設され、空洞部５～８のそれぞれには、熱膨張性難燃断熱材１０のみが挿入されている。
ここで、該空洞部５～８の面積または該金属製補強材である形鋼９によって規定される空間の面積に対する、熱膨張性難燃断熱材１０の面積の割合は、それぞれ９０％である。
そして、例えば熱膨張性難燃断熱材１０の最大膨張温度３００℃における最大面積膨張率を１５％であるとした場合、熱膨張性難燃断熱材１０の最大膨張時の面積は１０３．５％（（９０／１００）×（１＋１５／１００）＝１．０３５）と算出され、１００％を超えるため、熱膨張性難燃断熱材１０は３００℃において、該空洞部５～８の面積または該金属製補強材である形鋼９によって規定される空間のそれぞれを閉塞することができる。

【0040】

実施例１として、遮炎性能試験を実施した。図２に示された窓枠部材１において、長手方向の内部に空洞部を有する合成樹脂として塩化ビニル樹脂、および熱膨張性難燃断熱材１０としてフェノール樹脂フォーム（ネオマフォーム（登録商標）、旭化成建材株式会社製）を採用し、長手方向の長さを２０ｃｍに切断した試験体を８個準備した。
遮炎性能試験は、窓枠部材１の室外側２からの火災を想定し、窓枠部材の室内側３とほぼ同一形状である矩形の貫通孔を有するセラミック板に、室外側２が露出するように該試験体を嵌入した後、該セラミック板を室外側２が加熱されるよう加熱炉に設置した。
それぞれ試験体を１個ずつ使用し、加熱開始２０分後の平均炉内温度が７８１℃になるまでのＩＳＯ８３４にしたがった標準加熱温度曲線において、１００℃ごとに加熱を終了する試験を繰り返すことにより、最終加熱温度が１００～７００℃まで各１００℃の試験体および７８１℃の試験体を計８個得た。該加熱後の試験体について、それぞれ室外側２および室内側３の正面からの外観、並びに横断面の外観の観察を行った。

【0041】

実施例１の遮炎性能に関する試験の結果を表１に示す。
ここで、室内側３の正面からの外観は、最終加熱温度が１００～７８１℃までの試験体すべてにおいて特に変化はなかったため、表１への記載を省略する。
表１ 遮炎性能に関する試験の結果

【0042】

表１の室外側２の正面からの外観の観察結果から、窓枠部材１の合成樹脂として用いた塩化ビニル樹脂は、４００℃までは炭化せず、空洞部５の室外側２の壁が長手方向に膨らみ凸部変形はするものの窓枠部材としての形状を保持していた。４００～５００℃の範囲で炭化が発生し、表面が黒色に変化すると共に多数の亀裂が入り、表面形状が凹凸になった。６００℃ではフェノール樹脂フォームがごく僅かに露出していることから、６００℃までは炭化による収縮はほとんど進行せず、６００℃を超えると、炭化による収縮によって、火炎の当たっている室外側２の壁が崩壊・消失し、空洞部４～５に挿入されたフェノール樹脂フォームが露出した。
また、横断面の外観の観察結果から、３００～４００℃の範囲で、室外側２の空洞部４～５に挿入されたフェノール樹脂フォームは、それぞれ膨張して空洞部４～５を閉塞した。さらに、５００℃では該フェノール樹脂フォームは空洞部４～５を閉塞したまま特に変化はなく、６００℃では該フェノール樹脂フォームの室外側約２０％が炭化した。塩化ビニル樹脂が崩壊・消失した７００℃では、完全に露出した該フェノール樹脂フォームの室外側約５０％が炭化すると共に、室内側３の空洞部６～８に挿入されたフェノール樹脂フォームが、それぞれ膨張して空洞部６～８を閉塞した。７８１℃では、空洞部４～５に挿入されたフェノール樹脂フォームだけでなく、空洞部４～５と空洞部６～８の間の隔壁までが炭化し、空洞部６～８のフェノール樹脂の室外側約２０％が炭化した。
しかしながら、７８１℃においても室内側３の空洞部６～８のフェノール樹脂の室外側約２０％が炭化しただけであったことから、該遮炎性能に関する試験に合格するだけでなく、室内側３の正面からの外観についても特に変化なかったため、本発明の建築物用枠部材が高い防火性能を有することが明らかとなった。

【0043】

次に、熱膨張性難燃断熱材１０の面積膨張率試験を行った。熱膨張性難燃断熱材１０の試験試料は、実施例２としてフェノール樹脂フォーム（ネオマフォーム（登録商標）、旭化成建材株式会社製）、比較例１としてポリスチレンフォーム（スタイロフォーム（登録商標）、デュポン・スタイロ株式会社製）、および比較例２として硬質ウレタンフォーム（アキレスボード（登録商標）、アキレス株式会社製）を用いた。

【0044】

面積膨張率試験は、図３に示すように、内寸において、長手方向の長さが１００ｍｍ、横幅２９ｍｍおよび高さ３４ｍｍの略コの字状横断面を有する形鋼９の内部に、該熱膨張性難燃断熱材１０の面積の割合が該形鋼９の内部の面積に対して１００％になるように配設した試験体を試験試料ごとに８個準備し、実施例１と同様に建築基準法およびＩＳＯ８３４にしたがった加熱試験を行うことにより、最終加熱温度が異なる試験体をそれぞれの試験試料ごとに８個得た。

【0045】

図４に試験試料ごとの試験体横断面の画像を示した。ここで、（ａ）は加熱前、（ｂ）～（ｈ）は最終加熱温度が１００～７００℃まで各１００℃、（ｉ）は最終加熱温度が７８１℃の試験体の画像である。比較例１は５００℃以降、比較例２は７８１℃で完全に炭化して粉末になったため画像を省略した。

【0046】

また、面積膨張率試験における試験体の横断面の外観について、加熱前に対する加熱後の目視観察結果を表２に示した。面積膨張率（％）については、画像解析によって求められた横断面の加熱前における面積をＡo、加熱後における膨張した面積をＡeとして、「面積膨張率（％）＝（Ａe－Ａo）／Ａo×１００」の計算式を用いて算出した。
表２ 面積膨張率試験後の試験体の横断面の外観についての目視観察結果

【0047】

実施例２において、面積膨張率の最大値は最終加熱温度６００℃の２１％だったが、試験体が加熱により大きな亀裂が発生していたことから、該亀裂が発生していない状態であることを前提とする面積膨張率の定義から外れる。したがって、実施例２のフェノール樹脂フォームの横断面の面積が最大に膨張する温度が５００℃前後であり、フェノール樹脂フォームの最大面積膨張率が１８％前後であることが明らかとなった。すでに説明したように面積が最大に膨張する温度と体積が最大に膨張する温度とは同一であることから、実施例２のフェノール樹脂フォームの体積が最大に膨張する温度が５００℃前後であることは明らかである。
また、比較例１のポリスチレンフォームは、熱可塑性樹脂であることから、高温に加熱されるほど溶融するため、加熱により膨張することはなく、比較例２の硬質ウレタンフォームは熱硬化性樹脂であることから、高温に加熱されても溶融することはないが、加熱により膨張することはなく、高温になるほど徐々に炭化し、体積が減少することも明らかとなった。

【符号の説明】

【0048】

１：窓枠部材
２：窓枠部材の室外側
３：窓枠部材の室内側
４：室外側の上部空洞部
５：室外側の下部空洞部
６：室内側の上部空洞部
７：室内側の真ん中の空洞部
８：室内側の下部空洞部
９：略コの字状の形鋼
１０：熱膨張性難燃断熱材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4-1】

【図4-2】

【図4-3】

【図4-4】

【図4-5】