エポキシモールド機器の低炭素化に向けて　～バイオマス樹脂と樹脂リサイクル技術を社会実装へ～

【材料の低炭素化】バイオマス樹脂で電力機器としての高性能と低炭素化の両立

田野倉エポキシモールド機器の低炭素化に向けた取り組みの中で、私はバイオマス材料（植物由来の材料）をベースとした樹脂開発を担当しており、バイオマス材料の選定から試作、評価までを進めています。

バイオマス樹脂は、従来の石油由来材料に比べると、どうしても電気的や機械的な性能が下がってしまう傾向があります。その中で、バイオマス材料の配合比率を高く保ちながら、従来品と同等の性能を維持することが一番苦労している点です。電力機器用のエポキシ樹脂には、電気的な信頼性や長期間の機械的安定性、成形時の再現性など、非常に高い性能が求められます。材料の配合、成形、評価という検証を何十パターンも繰り返し、想定通りの性能が出ることもあれば、形にもならないこともあります。材料を変えたり、添加剤を入れたり、評価条件も変えながら、少しずつ欲しい性能に近づけていきました。

石谷バイオマス樹脂の製品適用は、性能とコストの両立が一番難しいところです。従来の材料と同等以上の性能を実現するのは簡単ではありませんが、配合技術やプロセスを工夫することで、電力機器として使えるレベルまできています。

田野倉前任の方がある程度形を作ってくださっていましたので、私は課題として挙がっていたコスト面の改良に注力しています。特にコストが高かった添加剤については、以前より安いものがないか、いろいろなところから入手して評価を繰り返しました。そして改良を重ねた結果、現在では実器試作を見据えた段階まで研究が進んでいます。電気特性や機械特性の評価も一通りクリアし、今後は長期的な信頼性の評価が本格化していくフェーズです。それに向けて、設計部門とも相談しながら、どの製品に適用していくかを具体的に検討しています。

【リサイクル技術】「捨てるしかなかった」エポキシモールド機器を再資源化する

松本材料の見直しと並んで重要なテーマとなるのが、使用後の再資源化です。私はこのリサイクル技術の開発を主に担当しています。

現時点では、エポキシモールド機器の樹脂を溶解し、内部にあるコイルを取り出すことに成功しています。溶解した樹脂は液体になり、沈殿物が残ります。樹脂中に多く含まれている充填材（無機粉末）は比較的取り出しやすく、量も確保しやすいことから再利用が期待されています。現在の目標は、回収した充填材を再び電力機器に適用することです。電力機器は数十年単位で使われることも珍しくないため、長期的な信頼性の確保が欠かせません。新品材料と比べて同等以上の性能であることを検証し、もし性能が満たない場合は、どの工程で、なぜそうなったのかを一つずつ確認していきます。可能性が高そうなところから優先度をつけて確認していくので、どうしても時間はかかりますね。現時点では、ほぼ新品材料と同等の性能を実現できています。

石谷樹脂を溶かす技術自体は、実は昔から知られている部分もあります。ただ、それを電力機器に再利用するところまできちんと詰めてきた例は多くありません。コイルと充填材を取り出した後の溶解液をどう使い回すか、燃料にする以外の活用方法がないかといった点も含めて、次のステップを見据えた検討になっていくと思います。

材料の低炭素化＆リサイクルの技術を磨き上げ社会実装へ

石谷材料の低炭素化とリサイクルの技術開発は、それぞれ手段は違いますが、最終的にはカーボンニュートラルにどう貢献するか、というところに行き着きます。材料の低炭素化は“作るとき”のCO₂を減らす技術で、リサイクルは“使った後”の環境負荷を減らす技術です。どちらか一方だけではなく、両方を組み合わせて初めて、エポキシモールド機器として意味のある低炭素化になると思っています。

すでに研究レベルではどちらの技術も確立してきた段階であり、60〜80％くらいの達成度と見ています。どちらも「できるかどうか」ではなく、「どう社会に組み込んでいくか」が問われるフェーズに入りました。そんな中、これからのテーマとなってくるのがスケールアップです。量産レベルの製造をするうえで品質の安定性をどのように確保するか、事業化できる量の使用済みエポキシモールド機器をどう回収するかなど、運用面の課題も大きくなってきます。

松本リサイクル事業の本格的な展開となると、ステークホルダと連携しながら進めていく必要があります。特に回収の話は、自社だけで完結するものではなく、関連会社やお客様との連携も不可欠です。またエポキシモールド機器は使用期間が長く、設置されてから数十年経って回収されるケースもあります。回収された機器の中には当社以外の製品が含まれることも想定されますので、経年によって特性がどのように変化しているのか、異なる材料や形でも同じ条件で溶解・再利用できるのかなど、多角的な検討が必要です。

田野倉バイオマス樹脂の長期的な信頼性の評価も、まさに今進行中です。現在は電力機器として長期間電気を流した場合の耐性について検証をしています。10年先を見るなら、熱と荷重をかけて劣化速度を上げる加速試験でも1年くらいかけて評価する必要があります。時間はかかりますが、ここをしっかり確認しないと実用化には進めません。

石谷また、これからは情報発信も重要です。学会発表などを通じて広くこの技術を知ってもらうことで、興味を持ってくれる企業が出てくる可能性もあります。そうした出会いから、絶縁材料以外の新しい用途や展開が生まれるかもしれません。

松本最終的に目指しているのは事業化です。研究開発は形にならないことも多い中で、この取り組みを事業として成立させたい。うまくいかないときは悩みますが、あれこれ試行錯誤することも面白く、社会貢献度の高い仕事ができることにやりがいを感じています。

田野倉私は開発しているバイオマス樹脂を自社製品の標準仕様にしたいという思いがあります。まずは一つ製品への適用実績を作って、そこから適用範囲を広げていきたいです。一つひとつ目の前の課題をクリアしていくことに、ものづくりの楽しさを感じています。

石谷業界でも先駆けて材料の低炭素化やリサイクルの技術に取り組み、先端の領域に携われるのは当社ならではです。材料技術グループは若いチームなので、サポートをしながら全体の技術力を底上げしていきたいですね。最終的には、世の中でこの技術が当たり前に使われる状態を目指しています。