樹脂にパルプを配合して得られる物性

樹脂にパルプ（セルロース繊維：木材パルプ）を配合すると、補強材としての

性質や環境面でのメリットにより、様々な物性変化は得られます。

「樹脂の種類×どの程度の配合量×パルプの長さ(L/D)」で大きく変化しますが

一般的なトレンドを細かく整理して説明します。

■樹脂にパルプを配合すると得られる主な物性変化

①剛性(曲げ弾性率)の向上

・パルプはセルロース由来でヤング率が高い(約10～20Gpa)

　→PP、PE、PS　等の汎用樹脂の剛性を大きく改善する。

※例(目安）

　PP＋20wt％パルプ　→　曲げ弾性率1.3～1.5倍

　PP＋30wt％パルプ　→　1.6～1.9倍

②曲げ強度の向上

・樹脂との界面相性が良く、パルプが長繊維の場合は曲げ強度も

　向上しやすい。

※改善幅

　・10～20wt％で1.1～1.3倍程度が一般的

　・高相溶化(カップリング剤添加)で1.4倍以上も可能

③引張強度(改善する場合と低下する場合どちらもある）

・パルプの「長さ」と「分散」がカギ。

※改善するケース

　・長繊維パルプ

　・乾式混錬ではなく樹脂側で表面処理済のパルプ

※悪化するケース

　・パルプが短くなる(押出で折れる)

　・樹脂との界面相性が悪い

④衝撃強度(一時的には低下)

※パルプは硬い為、衝撃負荷時クラックの起点になりやすい。

・衝撃強度の変化(例)

　10wt％添加で0.7～0.9倍

　 20wt％添加で0.5～0.8倍

※改善策

　・相溶化剤(MAPP、MAH系　等)

　・長繊維を持つ混錬プロセス(低せん断)

　・柔軟性樹脂とのブレンド

⑤耐熱性の向上(熱変形温度　HDT)

※パルプは夏膨張が小さい為、樹脂全体のHDTが上昇する。

・PPの場合(例)

　PP　　　　　　　 : HDT約100℃

　PP＋30wt％パルプ : HDT110～125℃に上昇

⑥線膨張整数(CTE)の低減

※パルプは寸法安定性が高い　→　成形品の反り改善

・特に以下で効果大

　PP、PE　等の高CTE樹脂

　金型寸法精度が要求される製品(ハウジング　等)

⑦比重の低下　→　軽量化

・パルプ密度(1.4～1.5)

　一般樹脂よりやや軽い為、充填剤としては珍しく軽量化に付与。

※PPでの比較(例)

　PP　　　　　　　 : 約0.90

　PP＋30wt％パルプ : 0.95～1.00程（タルク・ガラスと比べると軽い)

⑧吸水率の向上(弱点)

※パルプを配合した材料の最大のデメリット

・20wt％添加で、吸水率は0.5～2wt％程度に上昇。

・寸法変化、膨潤、強度低下の原因に

※対策

・パルプの表面処理

・疎水化剤

・相溶化材

・成形体の塗装(コーティング)

⑨表面外観の変化(木質感)

※樹脂に木粉ほどではないものの、ナチュラル感・マット感が出る。

・表面が明るい色調になる。(白色繊維の為)

・微細な繊維が散在して木質調になる。

・黒色の着色でも「木目風の深み」が出るケースがある。

⑩射出流動性は低下(粘度が上がる)

※パルプ繊維によりメルト粘度が上昇し、流動性は悪化。

・具体例(PP+30wt％パルプ)

　メルトフローレイト(MFR): 1/2～1/4になる場合もあり。

※設計上の注意点

　・ゲートを大きくする

　・金型温度を高めに設定

　・せん断発熱に注意

⑪環境性・サステナビリティの向上

・バイオマス度が上昇。

・CO2排出量低減に繋がる。

・プラ削減アピールが可能。(木質樹脂としても市場価値あり)

二軸混錬コンパウンド