木材

2015 年 5 月 4 日

フラウンホーファー協会による

木材はインテリアデザインで人気の素材ですが、その吸水性により、変色したりカビが発生しやすいバスルームでの使用は制限されます。 フラウンホーファーの科学者とパートナーは、湿気に強く、可燃性が低い家具用の木質ポリマー複合材料を開発しました。

省資源の木質ポリマー複合材 (WPC) は、ガーデンファニチャーやその他の屋外用途、特にテラスデッキや下見板、フェンスパネルなどの材料の最新トレンドです。 EUが後援するLIMOWOODプロジェクトの一環として、ブラウンシュヴァイクにあるフラウンホーファー木材研究所、ヴィルヘルム・クラウディッツ研究所WKIの研究者らは現在、ベルギー、スペイン、フランス、ドイツの産業パートナーと協力して、圧入に適した材料の開発を進めている。屋内家具製造用の耐湿性WPCボード。

これらのボードは、約 60 パーセントの木材粒子と 40 パーセントの熱可塑性材料 (通常はポリプロピレンまたはポリエチレン) で構成されています。 木材とプラスチックのコンポーネントはどちらもリサイクルの流れから調達できます。 WPC ボードの木材成分は、麻や綿などの植物の繊維部分、または米粒やヒマワリの種の殻に由来する他のリグノセルロース製品で置き換えることができます。 これらの素材はすべて 100% リサイクル可能です。 さらに、WKI の研究者が製造したプレス WPC ボードはホルムアルデヒドを含みません。 「したがって、従来の圧縮木材製品に使用されている結合剤によるホルムアルデヒドの放出という物議を醸す問題は、この場合には問題になりません」とWKIの研究科学者Arne Schirp博士は述べています。

適切な添加剤を選択することで、研究者らは WPC ボードの難燃特性を強化することができました。 彼らは当初、溶融段階で木材とポリマーの混合物に添加される市販のハロゲンフリー難燃剤を使用して、実験室規模で配合を開発しました。 最初のステップでは、試験対象品目の限界酸素指数を決定する必要がありました。このパラメータは、炎にさらされたときのプラスチックまたは木が入ったプラスチック配合物の挙動を定義します。 これは、材料が発火した後も燃え続ける最小酸素濃度を表します。 この値が高いほど、材料の可燃性は低くなります。 チャープ氏らは、赤リンや膨張黒鉛などの難燃剤を組み合わせて最良の結果を得た。 この方法で処理された WPC ボードの限界酸素指数は、ボードに含まれる木材粒子も難燃処理されている場合に限り、38% まで拡張されます。 比較すると、標準的な木質パーティクルボードの限界酸素指数は 27 パーセント、未処理の WPC ボードの限界酸素指数は 19 パーセントです。 ブンゼンバーナーを試験サンプルに当てて行う単一火源試験でも、処理された WPC ボードは高い耐火性を示しました。 300 秒間暴露しても、ボードは発火しませんでした。 対照的に、標準的な木製パーティクルボードと未処理の WPC ボードからなる参照サンプルは発火し、燃え続けました。

新しい WPC 素材のもう 1 つの特別な特徴は、水をほとんど吸収しないため、バスルームやキッチンでの使用に非常に適していることです。 この試験では従来の木質パーティクルボードは完全に破壊されましたが、沸騰したお湯に5時間浸漬した後でも材料は無傷で現れます。 WPC のアプリケーションにおける唯一の制限要因は、高い静的負荷をサポートできないことです。 しかし、ここでも構成材料の適切な組み合わせを利用することで、従来のパーティクルボードをはるかに上回る曲げ強度を高めることができました。

木材とポリマーの複合材料はさまざまな方法で製造できます。 最も一般的に使用されるプロセスは射出成形と押出成形で、木材繊維、熱可塑性材料、添加剤などのさまざまなコンポーネントが高温高圧下で溶解され、連続金型で成形されます。 Arne Schirp のチームは、家具の製造に使用するボードを製造する最良の方法であるプレス技術に焦点を当てました。 「得られたボードは、全木製製品と同じ視覚的魅力を持ち、接着またはネジ止めして魅力的な家具を作ることができます。それらは、耐荷重性のないあらゆる装飾要素に適しています。」 しかし、木材とポリマーの複合材には、建物の外装の下見板、展示会のブースの建設、住宅や船舶の内装など、他にも多くの用途があります。 LIMOWOOD プロジェクトのパートナーは、開発作業を通じて、家具市場のハイエンドとローエンドの間のギャップを埋めることを目指しています。このギャップは、高価で必ずしも環境に配慮しているとは限らない素材と、現時点ではパーティクルボードまたはファイバーボードで作られた安価な製品との間にあります。主にホルムアルデヒドベースの結合剤を使用して製造されます。 WKI の研究者らは、5 月 5 日から 8 日までケルンで開催される Interzum 見本市 (Boulevard、B077) で難燃性 WPC ボードのプロトタイプを発表する予定です。

フラウンホーファー・ゲゼルシャフト提供