新素材ＷＰＣ
| 新素材含浸強化木材（ＷＰＣ） |
| 特徴一言で ●木材内部まで含浸・染色してあり色落ちはありません。 ●水に強く変形しません。 ●木のぬくもりもあり更に楽しくなります。 |
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●ＷＰＣ（Wood Plastic Combination）とは… ・木材の持つ本来のぬくもりを損なわず、強度・耐久性などを付加させた技術です。 ・木材表面を保護する塗装処理に対してWPCは、木材の内部に樹脂を強制的に含浸重合させ、内部から木材を強化します。 ・染料を加えて木材全体を自由に着色することで、従来の塗装では出せなかった深みのある色合いを付与することができます。 ＷＰＣ木柄シリーズは、このWPC木材の特徴を最大限に活かした商品です。 |
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●当社協力工場ＷＰＣの主な特徴 ◎ シナノキの場合、含浸後の硬度は、2～10倍、その他の材料でも1.5倍以上は確保できます。 ◎ 木材の内部まで均一に着色することが出来、木材の質感を向上させることが出来ます。 ◎ 今まで非常に難しかったケヤキ材の含浸が可能です。 ◎ あらゆるニーズを想定して、小ロット生産に対応が可能です。 |
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カバ無垢材とＷＰＣ処理比較 衝撃曲げ…約2倍 硬さ… 約10倍 せん断強さ…約2.5倍 横圧縮強さ…約6倍 縦圧縮強さ…約2.2倍 曲げ弾性係数…約2倍 曲げ強さ…約2倍 |
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ＷＰＣ製造ライン 1. 木材の荒取り加工 製品の形状に応じて荒取りを行います。 2. 高周波乾燥 木材を割らずに低含水率に処理する特殊な乾燥行程です。 3. 含浸処理 樹脂や染料を木材の中に注入する行程 4. 重合硬化 注入した樹脂を加熱重合して硬化させます。 5. 仕上げ加工 最終加工は特殊切削機を使用します。ＷＰＣ木材の特性に合った繊細な作業となります。 6. 研磨・塗装作業 ＷＰＣ木材の特性に合った研磨・塗装作業がおこなわれます。 |
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化学処理木材 ＷＰＣは、木材にプラスチック系モノマーを注入した後、加熱重合させることにより、木材にプラスチックの性質を付与して、木材の性質を活かしつつ欠点を改良した複合材料である。 |
| ● 樹脂液 樹脂液は、不飽和ポリエステル・スチレン混合液、スチレン・アクリロニトリル混合液、メタクリル酸メチルが汎用される。 樹脂液に着色剤、橋かけ剤、難燃剤などを添加剤として混合してＷＰＣの改質が行われる。着色剤には通常樹脂液との溶解性のよい油溶性染料を用い、各種色調の着色ＷＰＣを得ている。 ● 木材への注入 使用樹脂は、マツ類、ヒノキなど針葉樹、ミズナラ、カンバ類、カエデ類など広葉樹と広範にわたっている。樹脂液の木材中への注入は、減圧法または減圧・加圧法で行われる。これらの操作は、減圧して木材内の空気を排気する（0.5～2時間）、樹脂液を導入する、大気圧に戻す（減圧法はここまで）、加圧する（1～20㎏/cm2、2～20時間）、大気圧に戻す（減圧・加圧法）という手順で行われる。減圧および加圧の圧力、時間は用いる木材の樹種、形状、大きさ、目的含浸量により異なる。これらの操作により木材中に注入された樹脂液の量を、木材重量に対する樹脂液重量の割合モノマー率で表す。 ● 重合 木材中に注入した樹脂液を重合させるには、一般的には触媒（重合開始剤）を用いて加熱する方法が用いられる。この触媒加熱法は、あらかじめ樹脂液に重合開始液を0.2～1％溶解しておき、注入後、50～80℃で1～20時間加熱して重合・硬化させる方法である。加熱中における樹脂液の揮散を防ぐため、アルミ箔、ポリエチレンフィルムなどでラッピングすることや密閉容器中で行うことが必要である。重合処理後木材中に残存した硬化樹脂量を、木材重量に対する残存樹脂重量の割合（ポリマーローディング、ＰＬ）で表す。 ● ＷＰＣの性能 ＷＰＣの性能は、用いた樹脂、樹種、含浸量、木材中における樹脂の分布状態などにより左右される。 ＷＰＣの性能で最も期待されるのは、硬さ、曲げ強さ、圧縮強さなどの機械的性質の向上で、これらはＰＬの増加とともに増大する。特に、硬さ、横圧縮強さ、耐摩耗性の向上が大きく、ＰＬ40％～50％の場合で素材に比べ数倍になる。その他の強さは2倍程度になる。次いで期待される性能は、吸湿性、吸水性の改善、寸法安定性の向上である。吸湿性、寸法安定性の評価はそれぞれ計算される。抗吸湿能ＭＥＥ、抗膨潤能ＡＳＥで表される。ＭＥＥはＰＬの増加に伴って増大し、主として木材空隙中への樹脂の充填による水蒸気や水の流動の阻害によるものであると考えられている。ＡＳＥは非極性の樹脂を用いた場合あまり大きくないが、この樹脂を極性溶媒に溶解して用いたり、極性モノマーとの混合液で用いたりすることにより、大きく改善される。また、あらかじめ無水酢酸などと反応させてアセチル基等の疎水性の官能基を木材中に導入しておくと、非極性の樹脂との新和性が向上し、ＡＳＥの改善を図たる事が出来る。これらは、永久空隙中への樹脂の充填による膨潤収縮の阻害によるとともに、細胞壁中に注入された樹脂によるかさ（バルキング）効果が生じたためと考えられる。この効果を積極的に利用して木材の寸法安定化を主眼として、極性基を持つアクリル系オリゴマーの水とのエマルジョン、あるいは水または極性有機溶媒の溶液を用いた低含浸ＷＰＣがある。機械性性能の向上はあまり期待できないが、触感、吸湿性など木材の特性を保持しつつ寸法安定性が向上したＷＰＣが得られる。このほかのＷＰＣの性能では、吸湿性の低下にともなう耐腐朽性の向上、樹脂の被覆による独特の表面光沢、汚れ難さ、傷つき難さ、着色による高級な色調の付加などがあるが、逆に不都合な性能としては硬さの増加による切削、鋸断等加工性の低下、接着剤に対する濡れの減少による接着性の低下などがある。これらは、超硬合金チップソーの使用、適切な接着剤の選択等により解決が図られている。 |
| 木材の機械的性能（力学的性能）比較表 新潟県工業技術総合研究所実用研究資料より 樹種名 カエデ メープル カエデＷＰＣ1 カエデＷＰＣ2 圧縮強さＮ/ｍｍ2 73.6 43.1 曲げ強さｋＮ/ｍｍ2 1337 980 1383 1451 曲げヤング係数10Ｎ/ＭＭ2 110.7 100.9 112.7 117.9 せん断強さＮ/ｍｍ2 柾目 24.9 17.0 33.9 31.0 板目 21.6 20.8 29.6 27.6 硬さＮ/ｍｍ 柾目 21.16 13.11 45.69//60.81 58.92//52.04 板目 31.21 19.91 73.99//81.69 60.04//69.53 木口 60.77 42.08 87.47//107.72 92.79//102.91 注）硬さの2項値は表面2㎜削った深さの硬さ 樹脂注入木材の含浸率は、ＷＰＣ1で38.8％ＷＰＣは35.9％である。 |
| ● 用途 上記の性能を利用して広範な用途に用いられている。例えば床材では、ＷＰＣ化することで硬さや耐久性を付与することができるため、体育館、デパート等の公共施設の床、住宅の玄関ホールの床など過酷な条件で使用される箇所に用いられる。このほか、織物用シャトル、家具の天板、器具類の柄、銃床、ゴルフクラブヘッド、楽器、ボタンなど硬さと美観などが要求される用途に用いられる場合が多い。 |
当社商品例 はめ込み式グリップ応用/最終＃240研磨 はめ込み式グリップ応用/最終＃240研磨 埋め込み式グリップ応用/最終＃240研磨 グリップ応用/最終＃240研磨/ウレタン塗装 グリップ応用/最終＃240研磨/ウレタン塗装 ウレタン塗装仕上げ//バフ研磨仕上げ |
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