木質プラスチック複合材（主にWPCデッキ材）の経年劣化と耐候性を向上させるには？

経年変化と耐候性を向上させるには 木質プラスチック複合材 材料（主に WPCデッキ)？

WPC木質プラスチック複合材料の経年劣化と気候による損傷は、主に使用中の湿度、光、温度による色、物理的特性、機械的特性への影響によって現れる。
WPCデッキ は一般に、耐老化性・耐候性改質剤の添加、WPCの主成分マトリックスの処理、フィラーの添加などにより、耐老化性・耐候性機能を付与している。
老化防止剤と耐候性改良剤の添加

簡単な操作と容易な実施という利点から、老化防止剤と耐候性改良剤の添加は、WPCの老化防止と耐候性改良のために一般的に使用される方法となっている。本研究では、ASTMD1435-03に基づくオーク粉末強化PP複合材料の自然耐候性に及ぼす紫外線安定剤の含有量の違いによる影響を試験した。その結果、紫外線安定剤はWPCの耐候性を著しく向上させることができ、最適添加量は1.0%であることがわかった。
紫外線吸収剤は、高密度ポリエチレン（HDPE）ベースのプラスチック製フローリングの表面の堅牢性と耐水性を効果的に向上させることができるが、高温にさらされるため、曲げ耐性が低下する。 WPCデッキ が減少する。光安定剤はまた、WPCの耐老化性を効果的に向上させ、老化による機械的特性の劣化を低減し、老化前後のWPCの色差に大きな影響を与えない。

ホウ酸亜鉛と光安定剤（ヒンダードアミン系光安定剤と紫外線吸収剤を含む）は、WPCの紫外線による損傷を効果的に防止することができ、中でもヒンダードアミン系光安定剤/ホウ酸亜鉛複合体と紫外線吸収剤/ホウ酸亜鉛複合体は、より優れた紫外線老化防止性能を有する。ビタミンEは、PPベースのWPCの光酸化を抑制することができる。ビタミンEの含有量が0.4%と1.2%の場合、WPCはより優れた曲げ性能を持ち、色落ちや表面のひび割れが少なく、耐候性が著しく向上します。したがって、ビタミンEは複合材料の光劣化防止剤として有効である。

ビタミンEは高価なため、亜リン酸系酸化防止剤と組み合わせて使用することができます。0.2%のビタミンEと1.0%の亜リン酸系酸化防止剤の組み合わせは、WPCの曲げ強度や弾性率に与える影響が小さいだけでなく、WPC表面の変色やひび割れを大幅に抑え、耐候性を大幅に向上させます。さらに、ポリエチレングリコールなどの親水性溶剤や疎水性の長鎖脂肪アルコール、改質酸化チタンなどの金属化合物は、WPCの経年劣化や耐候性を効果的に改善することができる。

WPC主成分マトリックス処理
木質材料とプラスチックを含むWPCの主成分を処理することは、WPCの耐老化性と耐候性を高めるもう一つの方法である。研究者たちは通常、アセチル化やカップリング剤を使って木粉を処理し、それをHDPEと複合化することで、耐紫外線劣化性、耐腐食性、耐湿性が大幅に向上したWPCを得ることができます。
ポプラ木粉のエステル化に酢酸塩、プロピオン酸塩、安息香酸塩を用いると、HDPEベースの複合材料の耐候性、生物学的耐久性、物理的・機械的特性に大きな影響を与える。エステル化した木粉をベースとするWPCの表面は、風化によるひび割れや色の変化が少なく、耐久性が向上し、褐色腐朽菌や白色腐朽菌に対して良好な抑制効果を示す。木粉染色処理は、WPCの経時変化と耐候性を向上させることができる。木粉を染色して調製したWPCは、表面光沢値が高く、ひび割れが少なく、曲げ性能への影響が小さい。
木粉抽出（トルエン/エタノール抽出、アセトン/水抽出、熱水抽出を含む）または脱リグニン（すなわち亜塩素酸ナトリウム/酢酸処理）後、加速エージング実験後に調製したHDPEベースWPCの表面色の変化は非常に小さく、曲げ強度、静的曲げ強度、弾性率が高く、耐老化性と耐候性が著しく向上した。
また、プラスチックの前処理に関する研究では、30%質量分率のフタル酸ジイソセンチル懸濁液をHDPEと75℃で30分間十分に混合した後、ステアリン酸亜鉛、紫外線安定剤、パイン粉末を添加して複合化したWPCが見出されている。人工耐候性実験の結果、安定剤の含有量が多いほど、WPCの耐紫外線性、耐老化性、耐候性が向上することがわかった。
真空アシスト樹脂トランスファー成形技術を用いて、メチレンジフェニルジイソシアネート/ポリオールを織布繊維ベースの複合材料に注入し、強化複合材料を作製した。促進老化実験に基づき、耐老化性と耐候性を評価した。その結果、複合材料の変色率および総変色率は未処理の複合材料よりも低く、樹脂改質により複合材料の耐老化性および耐候性が向上した。

フィラーの追加
関連文献の報告によると、フィラーの添加もWPCの耐老化性と耐候性を効果的に向上させることができる。カーボンブラック、グラファイト、膨張性グラファイト、カーボンナノチューブ、炭素繊維などの炭素フィラーが、PPベースのWPCの経年劣化と耐候性に及ぼす影響を、加速経年劣化実験に基づいて研究した。その結果、カーボンフィラーはWPCの表面色の変化を効果的に抑制し、経年劣化と耐候性性能を向上させることができ、炭素繊維がより優れた効果を発揮することがわかった。
ナノ炭酸カルシウムやタルク粉末などの無機充填材は、複合材料の耐劣化性や耐候性を効果的に向上させるだけでなく、複合材料の機械的特性も向上させることができる。シランカップリング剤で改質した赤土で補強したHDPEベースのWPCの紫外線加速エージング実験では、シランカップリング剤で改質した赤土を充填することで、WPCの光劣化を効果的に防止できることがわかった。充填剤の添加量が5%の場合、WPCの色変化は最も小さく、耐老化性能は最も優れている。