2020 年度実績報告書

木材・プラスチック双方から発生するラジカルがWPCの耐候性に及ぼす影響の解明

研究課題

研究課題/領域番号	17K07884
研究機関	国立研究開発法人森林研究・整備機構
研究代表者	小林正彦国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員等 (00397530)
研究分担者	片岡厚国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員等 (80353639) [辞退]
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード	木材・プラスチック複合材（WPC） / ラジカル / 電子スピン共鳴（ESR） / 耐候性
研究実績の概要	本研究は、木材・プラスチック複合材（WPC）の光劣化挙動に及ぼす木粉およびプラスチック（ポリプロピレン：PP）のそれぞれから紫外線照射時に発生するラジカルの影響を明らかにすることを目的としている。昨年度までに木粉の成分のうちどの成分が最もWPCの光劣化に影響を及ぼすかについて検討した結果、WPCの光劣化は主として木粉中のリグニンから発生するフェノキシラジカル（Ar-O・）により進行することがわかった。また、紫外線照射時にWPC中の木粉がPPから発生するラジカルにより受ける影響について検討した結果、PPから発生する炭素ラジカル（C・）が木粉に作用し木粉からのAr-O・の発生量が増加することが明らかとなり、これによりWPCの劣化が促進されることがわかった。本年度は紫外線照射時にWPC中のPPが木粉から発生するラジカルにより受ける影響を明らかにするために、木粉の配合割合（木粉率）を1.0％、0.5％、0.1％としてWPCを製造し、超高圧水銀灯による紫外線照射を10分間行いながら電子スピン共鳴（ESR）測定を行い、得られた吸収スペクトルをPPの吸収スペクトルと比較した。木粉率を0.5％以下にすることで木材から発生するAr-O・とPPからのC・の吸収スペクトルを分離できることが判明したことから、分離後のそれぞれのスペクトルを解析した。その結果、木粉率が高いほどAr-O・の吸収ピークは増大したが、PPからのC・の吸収ピークには変化が無かったことから、木粉率を高めAr-O・が増加してもC・の発生量の増減が無いことがわかった。これは、短時間の紫外線照射においてはWPC中のPPは木粉から発生するラジカルの影響をほとんど受けないことを示している。本研究により得られた成果はWPCの高耐候化のための最適な添加剤の設計や、有効な木粉の前処理技術の開発に資する基礎的な知見であると考えられる。