木材・プラスチック再生複合材

概要

項目	内容
材料名	木材・プラスチック再生複合材
略記号	WPRC、WPC、木材プラスチック複合材
IUPAC	単一化学物質ではないため該当しない。主成分は木質材料と熱可塑性樹脂の複合材である。
英語名	Wood Plastic Recycled Composite、Wood Plastic Composite
日本語名	木材・プラスチック再生複合材、木粉プラスチック複合材、木質プラスチック複合材、再生木材、人工木材、樹脂木材
分類	木質系複合材料、熱可塑性樹脂複合材、再生プラスチック複合材
プラスチック分類	プラスチック複合材、汎用プラスチック系複合材
化学式または代表構造	木粉・木質繊維 + 再生PE、再生PP、PVCなどの熱可塑性樹脂 + 相溶化剤 + 添加剤
CAS No.	複合材としての一般的なCAS No.はない。主成分例：ポリエチレン 9002-88-4、ポリプロピレン 9003-07-0、セルロース 9004-34-6。
構造・主成分	木粉、木質繊維、竹粉、籾殻などの植物系充填材と、再生ポリエチレン、再生ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂を混練した複合材料である。
主な用途	デッキ材、ルーバー、フェンス、ベンチ、外装材、建築資材、景観資材、屋外設備部材、パレット、園芸資材など。

木材・プラスチック再生複合材は、木粉や木質繊維などの植物由来材料と、再生ポリエチレン、再生ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂を混合して成形した複合材料である。一般にWPCまたはWPRCと呼ばれ、天然木に近い外観と、プラスチック由来の耐水性・成形性を両立する材料として使用される。

一般的な木材・プラスチック再生複合材は、木質成分を40〜70質量％程度、熱可塑性樹脂を20〜50質量％程度含むことが多い。ただし、配合比、木粉粒径、樹脂種類、相溶化剤、顔料、紫外線吸収剤、難燃剤などにより、物性、外観、耐候性、吸水性、成形性は大きく変化する。

屋外用途では、耐候性、吸水による寸法変化、熱膨張、表面温度、滑り性、ビス保持力、クリープ、退色を確認する必要がある。実使用では、グレード、温度、荷重、応力、紫外線暴露、使用時間、施工条件を確認して材料を選定することが重要である。

特徴

項目	内容
長所	木材調の外観、耐水性、寸法安定性、腐朽しにくさ、リサイクル材利用、押出成形性、塗装不要グレードがある点が特徴である。
短所	天然木より高密度で重い場合が多く、熱膨張、クリープ、表面温度上昇、紫外線による退色、吸水による膨潤、木粉界面の劣化に注意が必要である。
外観	茶色、黒色、灰色、木目調など。押出時の表面処理やサンディングにより木質感を付与することが多い。
耐熱性	母材樹脂がPE系の場合は比較的低く、PP系ではやや高い。一般に連続使用温度は50〜80℃程度が目安である。
耐薬品性	ポリオレフィン系母材では酸、アルカリ、水、油に比較的強いが、木質成分は水分、アルカリ、酸化剤、微生物、紫外線の影響を受ける場合がある。
加工性	押出成形に適する。切断、穴あけ、ビス止めは可能であるが、天然木とは異なり熱膨張、割れ、座屈、ビス保持力を考慮する必要がある。
分類上の注意	木材、プラスチック、繊維強化プラスチックのいずれか単独ではなく、木質充填材を多量に含む熱可塑性複合材として扱う。

構造式

項目	内容
化学式の画像	画像タグは使用しない。代表構造を文字式で示す。
代表的な構造単位	木質成分：セルロース骨格 C6H10O5 の繰返し単位、PE：–CH2–CH2–、PP：–CH2–CH(CH3)–
モノマーまたは構成単位	木粉、セルロース、ヘミセルロース、リグニン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、相溶化剤、顔料、安定剤など。
代表構造	木粉表面の水酸基と、ポリオレフィン系樹脂母材との界面に相溶化剤が作用し、分散性と界面密着性を高める構造である。
変性グレード	無水マレイン酸変性ポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリエチレン、シラン処理、カップリング剤処理、耐候処方、難燃処方、発泡処方などがある。

代表構造は次のように表せる。

木粉・木質繊維 + 再生PEまたは再生PP + 相溶化剤 + 添加剤 → 木材・プラスチック再生複合材

セルロース代表単位：–[C6H10O5]n–
ポリエチレン代表単位：–[CH2–CH2]n–
ポリプロピレン代表単位：–[CH2–CH(CH3)]n–

種類

種類の名称	主成分または特徴	長所	短所	主な用途
PE系WPC	木粉 + HDPE、LDPE、再生PE	耐水性、耐薬品性、低温特性が良い	耐熱性、剛性、クリープに注意	デッキ材、フェンス、外構材
PP系WPC	木粉 + PP、再生PP	PE系より耐熱性と剛性を高めやすい	低温衝撃、耐候性、熱膨張に注意	自動車内装、建材、押出材
PVC系WPC	木粉 + PVC	寸法安定性、難燃性、剛性を得やすい	熱安定剤、加工温度、リサイクル性に注意	内装材、建材、窓枠、装飾材
高木粉配合WPC	木質成分を高比率で配合	木質感、剛性、環境訴求性に優れる	吸水、割れ、流動性低下、脆化に注意	景観材、デッキ材、ルーバー
発泡WPC	発泡剤により軽量化したWPC	軽量、断熱性、切削性が良い	表面硬度、圧縮強度、吸水に注意	内装材、装飾材、建築部材
耐候性WPC	紫外線吸収剤、HALS、顔料を配合	屋外退色、表面劣化を抑えやすい	完全に退色を防ぐ材料ではない	屋外デッキ、外装、フェンス
難燃WPC	難燃剤、無機充填材を配合	燃焼性を低減できる	比重増加、強度低下、吸水増加に注意	建築内装、設備部材

代表グレード

グレード	主な設計目的	特徴	注意点
汎用グレード	外構材、デッキ材、一般押出材	成形性、外観、コストのバランスを重視する。	長期屋外使用では退色、吸水、熱膨張を確認する。
耐候グレード	屋外暴露用途	紫外線吸収剤、光安定剤、耐候顔料を配合する。	濃色品は表面温度上昇が大きくなる場合がある。
耐熱グレード	高温環境、夏季屋外用途	PP系、無機充填材配合などにより耐熱性を高める。	木質成分の熱劣化と寸法変化を確認する。
難燃グレード	建築内装、設備用途	難燃剤や無機充填材により燃焼性を低減する。	UL94、建築基準法、酸素指数などはグレードごとに確認する。
高剛性グレード	荷重部材、補強材	木粉量、無機充填材、繊維状充填材により曲げ弾性率を高める。	衝撃強さ、割れ、ビス保持力を確認する。
食品接触対応グレード	食品関連設備、容器周辺部材	原料と添加剤を食品接触規制に合わせて管理したグレードである。	再生材を含む場合、食品衛生法、FDA、溶出試験、用途条件の確認が必須である。

成形加工

加工方法	適性	内容
射出成形	○	木粉配合率が低〜中程度のグレードで可能である。流動性、乾燥、金型摩耗、ガス発生に注意する。
押出成形	◎	最も一般的な加工方法である。デッキ材、板材、中空材、異形押出材に適する。
ブロー成形	△	木粉配合によりパリソン安定性が低下しやすい。低配合グレードに限定される。
圧縮成形	○	板材、成形ボード、リサイクル系成形品に使用される場合がある。
真空成形	△	シート化されたグレードでは可能であるが、伸びが小さいため深絞りには不向きである。
切削加工	○	切断、穴あけ、面取りは可能である。木粉と無機充填材により刃物摩耗が大きくなる場合がある。
溶着	△	母材樹脂が同一であれば可能な場合があるが、木粉が界面に存在するため強度は確認が必要である。
接着	△	ポリオレフィン系WPCでは接着しにくい。表面処理、プライマー、機械固定の併用が望ましい。

成形条件

項目	代表条件	備考
乾燥温度	80〜105℃	木粉を含むため乾燥管理が重要である。過乾燥や高温乾燥では変色に注意する。
乾燥時間	2〜6時間	吸湿状態、木粉量、ペレット形状により調整する。
シリンダー温度	150〜200℃	PE系は低め、PP系はやや高めに設定する。木粉の熱劣化を避けるため過熱は避ける。
金型温度	30〜80℃	外観、寸法安定性、反り、結晶化状態により調整する。
押出温度	150〜190℃	滞留時間が長い場合は木粉の焦げ、臭気、ガスに注意する。
成形収縮率	0.2〜1.0％	木粉量が多いほど収縮は小さくなる傾向があるが、流れ方向と直角方向で差が出る。
水分管理	低水分状態を維持	水分が多いと発泡、銀条、ボイド、強度低下、臭気の原因となる。

代表的な物性値又は機械的性質

項目	単位	PE系WPC	PP系WPC	GF強化PP	CF強化PP	備考
密度	g/cm3	1.05〜1.30	1.00〜1.25	1.10〜1.35	1.05〜1.25	木粉量、発泡有無、無機充填材量により変化する。
引張強さ	MPa	15〜30	20〜40	50〜120	70〜150	WPCは界面密着性と木粉分散が影響する。
伸び	%	1〜5	1〜4	1〜5	0.5〜3	木粉量が多いほど伸びは低下しやすい。
曲げ強さ	MPa	25〜55	35〜70	80〜180	100〜220	デッキ材では曲げ特性が重要である。
曲げ弾性率	GPa	2.0〜5.0	3.0〜7.0	4.0〜10.0	6.0〜15.0	木粉充填により母材樹脂より高くなる。
アイゾット衝撃強さ	J/m	20〜80	15〜70	50〜150	30〜120	ノッチ有無、温度、木粉量により大きく変動する。
荷重たわみ温度	℃	60〜90	80〜120	120〜160	130〜170	荷重条件により値が変わる。
融点またはガラス転移温度	℃	PE融点 105〜135	PP融点 160〜170	PP融点 160〜170	PP融点 160〜170	WPC自体は複合材であり、母材樹脂の熱特性に支配される。
連続使用温度	℃	50〜70	60〜80	80〜120	90〜130	屋外では日射による表面温度上昇を考慮する。
吸水率	%	0.5〜3.0	0.5〜2.5	0.1〜0.5	0.1〜0.5	24時間吸水の目安。長期浸漬では増加する。
線膨張係数	×10-5/K	3〜8	3〜7	2〜5	1〜4	施工時の伸縮逃げを考慮する。
体積抵抗率	Ω・cm	10¹¹〜10¹⁵	10¹¹〜10¹⁵	10¹²〜10¹⁵	10²〜10⁸	木粉の吸湿、導電性添加材、炭素繊維により低下する。

耐薬品性

薬品分類	代表薬品	評価	備考
酸類	希塩酸、希硫酸、酢酸	○	ポリオレフィン系母材は比較的安定であるが、強酸、高温、長時間では木質成分への影響を確認する。
強酸・酸化性酸	濃硫酸、硝酸、クロム酸	×	木質成分の炭化、酸化、樹脂劣化の可能性がある。
アルカリ類	NaOH、KOH、水酸化ナトリウム水溶液	△	母材樹脂は比較的安定でも、木質成分、顔料、添加剤への影響が出る場合がある。
低級アルコール類	エタノール、IPA、メタノール	○	短時間接触では比較的安定である。長時間浸漬、応力下では確認が必要である。
高級アルコール類	グリセリン、MMB、ベンジルアルコール	○〜△	溶剤の種類、温度、接触時間により膨潤や表面変化が出る場合がある。
芳香族炭化水素類	トルエン、キシレン、エチルベンゼン	△〜×	PE、PP系母材は膨潤しやすい。長時間接触には不向きである。
脂肪族炭化水素類	ヘキサン、灯油、ミネラルスピリット	△	油分や炭化水素により膨潤、軟化、重量変化が起こる場合がある。
ケトン	アセトン、MEK、MIBK	○〜△	PE、PP系では比較的安定な場合が多いが、PVC系、添加剤、表面処理により異なる。
エステル	酢酸エチル、酢酸ブチル	△	表面変化、添加剤抽出、膨潤に注意する。
塩素系溶剤	ジクロロメタン、トリクロロエチレン、クロロホルム	×	膨潤、軟化、クラックの可能性が高く、通常は避ける。
水・温水	水、温水、湿潤環境	○〜△	短期では安定しやすいが、長期では木粉由来の吸水、膨潤、カビ、界面劣化を確認する。
油	植物油、鉱物油、潤滑油	○〜△	油の種類、温度、接触時間により汚染、膨潤、しみ込みが起こる場合がある。
燃料	ガソリン、軽油、アルコール燃料	△〜×	ポリオレフィン系母材の膨潤、添加剤抽出、木粉界面への浸透に注意する。

SP値（溶解度パラメータ）

項目	内容
代表的なSP値	木材・プラスチック再生複合材の見かけSP値は、母材樹脂と木質成分の配合により一般に18〜23 MPa^1/2程度を目安とする。
PE系WPCの目安	17〜21 MPa^1/2
PP系WPCの目安	18〜22 MPa^1/2
木質成分の影響	セルロースやリグニンは水酸基を含むため、単純なポリオレフィンより極性が高い挙動を示す場合がある。
注意	SP値は溶解・膨潤傾向の目安であり、耐薬品性は結晶性、木粉量、界面密着性、温度、応力、薬品濃度、接触時間、添加剤により変化する。

溶解性の目安

SP値差	溶解・膨潤の目安	判定
0〜2	膨潤・軟化しやすい	×
2〜5	条件により膨潤する	△
5〜8	短時間接触では比較的安定	○
8以上	溶解・膨潤しにくい	◎

SP値から見た耐溶剤性

薬品名	SP値 MPa^1/2	WPCとの差の目安	評価	備考
水	47.9	約25〜30	○〜△	SP値差は大きいが、木質成分は吸水するため長期浸漬では注意する。
エタノール	26.0	約3〜8	○	短時間接触では比較的安定である。
IPA	23.5	約1〜6	○〜△	長時間接触、応力下、表面処理品では確認が必要である。
アセトン	20.3	約0〜4	○〜△	SP値は近いが、PE・PP系では溶解しにくい。添加剤や表面変化を確認する。
MEK	19.0	約0〜4	△	グレードにより膨潤や表面変化が出る場合がある。
酢酸エチル	18.6	約0〜4	△	表面変化、添加剤抽出に注意する。
トルエン	18.2	約0〜5	△〜×	ポリオレフィン系母材の膨潤が起こりやすい。
キシレン	18.0	約0〜5	△〜×	高温、長時間接触では不適となる場合が多い。
ヘキサン	14.9	約3〜8	△	SP値差はややあるが、ポリオレフィンは炭化水素で膨潤する場合がある。
ジクロロメタン	20.2	約0〜4	×	膨潤、軟化、クラックの可能性が高い。

評価基準：◎非常に良好、○概ね良好、△注意が必要、×不適。SP値による判定は初期スクリーニングであり、実使用では薬品濃度、温度、応力、接触時間、紫外線、吸水状態、グレードを確認する必要がある。

製法

工程	内容	注意点
原料	木粉、木質繊維、竹粉、籾殻、再生PE、再生PP、PVC、相溶化剤、滑剤、顔料、紫外線吸収剤、酸化防止剤などを使用する。	木粉の水分、粒径、灰分、異物、樹脂のMFR、劣化履歴を管理する。
重合方法	WPC自体は重合で製造する材料ではなく、既存の熱可塑性樹脂と木質材料を混練して作る複合材料である。	母材樹脂の重合方法はPE、PP、PVCなどの樹脂種に依存する。
乾燥	木粉やペレットを乾燥し、水分を低減する。	水分が多いと押出時に発泡、ボイド、表面荒れ、強度低下が起こる。
コンパウンド	二軸押出機、ニーダー、混練機などで木粉、樹脂、添加剤を混練する。	木粉の熱劣化を避けるため、温度と滞留時間を管理する。
ペレット化	混練物をストランドカット、ホットカットなどでペレット化する。	ペレット内部水分、粉化、分散不良に注意する。
成形	押出成形、射出成形、圧縮成形などで成形品を得る。	押出材では冷却、引取速度、反り、寸法変化を管理する。
後加工	サンディング、ブラッシング、エンボス、切断、穴あけ、表面処理を行う場合がある。	表面処理により外観、滑り性、吸水性、耐候性が変化する。

代表的な工程式は次のように表せる。

木粉 + 再生PEまたは再生PP + 相溶化剤 + 顔料 + 安定剤 → 乾燥 → 溶融混練 → ペレット化 → 押出成形 → 木材・プラスチック再生複合材成形品

相溶化剤を使用する場合、無水マレイン酸変性ポリオレフィンが木質成分表面の水酸基と相互作用し、ポリオレフィン母材との界面密着を改善する。これは厳密な単一反応式というより、エステル化、水素結合、極性相互作用、機械的絡み合いを含む界面改質として理解される。

詳細な利用用途

分野	用途例	選定ポイント
自動車	内装基材、トリム材、荷室部材、パネル材	軽量性、剛性、VOC、臭気、耐熱性、寸法安定性を確認する。
電気・電子	筐体、カバー、装飾パネル	難燃性、絶縁性、吸湿、寸法精度、アウトガスを確認する。
機械部品	治具、カバー、スペーサー、補助部材	荷重、クリープ、切削性、ビス保持力、耐油性を確認する。
医療	一般には限定的	清浄性、滅菌性、溶出、吸水、微生物管理が必要であり、医療用途には専用品の確認が必要である。
食品機械	非接触カバー、周辺設備、作業台周辺部材	食品接触の有無、洗浄薬品、吸水、カビ、異物混入、食品衛生法適合を確認する。
建築・設備	デッキ材、ルーバー、フェンス、外装材、ベンチ、手すり	耐候性、滑り性、熱膨張、曲げ強度、施工ピッチ、難燃性を確認する。
物流	パレット、仕切り板、保護材、敷板	衝撃、荷重、フォークリフト接触、吸水、耐油性を確認する。
園芸・農業	プランター、杭、土留め、園芸支柱	土壌接触、水分、紫外線、薬剤、長期屋外耐久性を確認する。

難燃性

項目	内容
一般グレード	木質成分とポリオレフィンを含むため可燃性である。UL94ではHB相当となる場合が多い。
難燃グレード	リン系、窒素系、無機系難燃剤、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどを配合する場合がある。
酸素指数	一般品では20前後の範囲が目安であり、難燃処方では上昇する。ただし配合により大きく変化する。
注意点	建築用途では材料単体の燃焼性だけでなく、施工状態、厚み、空気層、下地、法規制を確認する必要がある。

法規制

規制・規格	確認内容	注意点
JIS A 5741	木材・プラスチック再生複合材に関する日本の規格である。	用途、性能区分、試験条件に応じて適合性を確認する。
RoHS	鉛、カドミウム、水銀、六価クロム、臭素系難燃剤、フタル酸エステル類などの制限物質を確認する。	再生材を使用する場合、ロットごとの管理が重要である。
REACH	SVHC、制限物質、添加剤、顔料、安定剤の確認が必要である。	輸出用途では最新の規制リストを確認する。
食品衛生法	食品接触用途では樹脂、添加剤、再生材の適合性を確認する。	一般的な建材用WPCを食品接触用途へ転用することは避ける。
FDA	米国食品接触用途では該当規制への適合確認が必要である。	再生材を含む場合、使用条件と原料由来の確認が重要である。
医療用途	生体適合性、滅菌性、抽出物、微粒子、吸水性の確認が必要である。	一般WPCは医療用途には通常適さない。

用途別選定

用途	推奨される材料設計	確認項目
デッキ材	耐候性WPC、高剛性WPC、中空または中実押出材	曲げ強度、滑り性、熱膨張、退色、ビス保持力、施工ピッチ
ルーバー	耐候性、高寸法安定、軽量グレード	反り、たわみ、熱変形、風荷重、固定方法
筐体	射出成形用WPC、低臭気グレード	外観、寸法精度、難燃性、衝撃性、アウトガス
チューブ	一般には不向き	柔軟性、耐圧性、内面平滑性、吸水性に課題がある。
ギア	一般には不向き	摩耗粉、寸法精度、吸水、疲労、衝撃の面で専用エンプラが適する。
軸受	一般には不向き	摺動性、摩耗、発熱、吸水、相手材攻撃性を考慮し、UHMWPEやPOMなどを検討する。
フィルム	低木粉配合または別材料を検討	薄膜成形性、破断伸び、表面粗さが課題となる。
コネクタ	一般には不向き	寸法精度、耐熱、難燃、電気特性が必要であり、PBT、PA、LCPなどが優先される。

注意点

注意項目	内容
吸水	母材樹脂が疎水性でも、木粉は吸水する。長期湿潤環境では膨潤、寸法変化、界面劣化に注意する。
加水分解	PE、PP系では加水分解は小さいが、木質成分、添加剤、相溶化剤、表面処理層は劣化する場合がある。
応力割れ	溶剤、施工応力、ビス締結、温度変化によりクラックが発生する場合がある。
熱劣化	木粉は高温で変色、臭気、分解ガスを生じやすい。成形時の過熱と滞留を避ける。
アウトガス	木粉由来の水分、揮発成分、添加剤、再生樹脂由来成分が発生する場合がある。
耐候性	紫外線、雨水、熱サイクルにより退色、白化、表面粉化が起こる場合がある。
熱膨張	天然木より熱膨張が大きい場合があるため、施工時には伸縮目地や固定方法を考慮する。
クリープ	長期荷重下ではたわみが進行する。デッキ材や梁材では支持間隔と荷重条件を確認する。

比較材料	特徴	対象材料との違い
ポリプロピレン（PP）	軽量、耐薬品性、成形性、耐熱性のバランスに優れる汎用プラスチックである。	WPCは木粉を含むため剛性と木質感は高まるが、伸び、衝撃、流動性は低下しやすい。
ポリエチレン（PE）	耐水性、耐薬品性、低温特性に優れる汎用プラスチックである。	PE系WPCはPEの耐水性を活かしつつ木質感を付与するが、吸水とクリープに注意が必要である。
ポリ塩化ビニル（PVC）	難燃性、剛性、耐候性、寸法安定性を得やすい材料である。	PVC系WPCは剛性と難燃性を得やすいが、熱安定性と添加剤管理が重要である。
複合材料	複数材料を組み合わせ、単一材料では得にくい特性を付与する材料群である。	WPCは複合材料の一種であり、木質充填材と熱可塑性樹脂を組み合わせる点が特徴である。
超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）	耐摩耗性、低摩擦性、耐衝撃性に優れる高分子量PEである。	UHMWPEは摺動部材に適するが、WPCは主に建材・外構材に適する。
ポリブテン-1（PB-1）	柔軟性、耐クリープ性、耐熱水性に特徴があるポリオレフィンである。	PB-1は配管やフィルム用途が中心であり、WPCのような木質外観や高充填構造とは異なる。
プラスチック耐薬品性一覧	主要プラスチックの耐薬品性を比較する資料である。	WPCは母材樹脂だけでなく木粉と添加剤の影響も受けるため、単純な樹脂単体の評価とは異なる。

代表的なメーカー

メーカー	代表製品・ブランド	概要
ミサワホーム株式会社	M-Wood	木粉と樹脂を用いた木質系複合材料として知られる。建材、住宅関連部材での展開例がある。
株式会社LIXIL	樹ら楽ステージなど	人工木デッキ材、外構材としてWPC系材料を使用した製品を展開している。
YKK AP株式会社	リウッドデッキ	再生木、人工木系のデッキ材を展開している。屋外デッキ用途で使用される。
三協立山株式会社	人工木デッキ材	エクステリア分野で人工木材、デッキ、フェンス関連製品を展開している。
タカショー株式会社	エバーエコウッドなど	庭園、外構、景観資材向けの人工木材製品を展開している。
積水化学工業株式会社	再生樹脂系建材、複合材関連製品	樹脂加工、建材、環境配慮材料分野での展開がある。具体的な適用製品は用途ごとに確認する。