【エポキシ樹脂】三菱電機、耐熱性・流動性を実現したバイオマス度40％の絶縁用エポキシ樹脂を開発

　三菱電機は、電気系統分離や安全性確保などを目的に電気を遮断する絶縁用の材料として、バイオマス由来成分を40％以上含有し、高い耐熱性や流動性を有するエポキシ樹脂を開発した。今後、同社の製品への適用を通じて、電力・電子機器の環境負荷軽減を目指す。

　絶縁用樹脂には、加熱や化学反応によって一度固まると再溶融しない熱硬化性樹脂の一種である、エポキシ樹脂が広く使われている。エポキシ樹脂は、絶縁材料に求められる耐熱性や流動性に優れる一方で、その特性からリサイクルが困難で、焼却処理が一般的に行われているため、環境負荷の軽減が課題となっている。このような中、原材料の成長過程におけるCO2吸収によって焼却時のCO2発生を相殺し、ライフサイクルにおける実質的なCO2排出を抑制できる植物由来のバイオマス材料を使用したエポキシ樹脂が求められている。しかしながら、これまではバイオマス由来成分の割合を増やしながら耐熱性や流動性を維持することが困難であったため、エポキシ樹脂のバイオマス度は20～30％程度に留まっていた。

　今回、同社が開発したエポキシ樹脂は、主剤の一部にバイオマス度100％のエポキシ化合物を使用し、さらにバイオマス度約70％の添加剤を配合することで、バイオマス度40％以上を達成しながら、高い耐熱性と流動性を確保した。添加剤を含む樹脂の硬化プロセスを制御することにより、ガラス転移温度（Tg）（※1） 180℃以上という優れた耐熱性を実現している。加えて、液状の主剤と低粘度の添加剤を使用することで、さまざまな製品に合わせた成形が可能な流動性も確保している。

　同社はサステナブルな材料の開発を通じて、電力・電子機器分野のサプライチェーンにおける脱炭素化に貢献する。

■開発の特長

1．ガラス転移温度（Tg）180℃以上の高耐熱性を実現

・主剤のエポキシ樹脂（バイオマス度100％）と硬化剤から、網目状の架橋ポリマーを形成。そこに、結合によって耐熱性を示す線状ポリマーを形成するモノマー（※2）（バイオマス度約70％）を添加剤として配合

・樹脂の硬化プロセスにおいて、架橋ポリマーと線状ポリマーが絡み合って多重網目を形成する半相互侵入網目（Semi-IPN）構造を形成

・添加剤の耐熱性に加え、化学的な架橋が緩む高温の領域においても、Semi-IPN構造の物理的な絡み合いが分子運動を抑制することで、高耐熱性を実現

2．さまざまな製品に合わせた成形が可能な流動性を確保

・主剤には液状のエポキシ樹脂、添加剤には分子量が小さく高い流動性を有するモノマーを使用。配合比率の適正化によって、注型や封止による成形が可能な高い流動性を確保

・今回開発したバイオマス由来のエポキシ樹脂に、汎用の充填材を配合した場合も、成形性が損なわれないため、産業用途での使用が可能

■今後の予定・将来展望

　今後はさまざまな製品の要求特性を満たすバイオマス由来絶縁材料の開発を進め、モーターなどの同社製品への適用を目指す。

※1　プラスチックや樹脂などのポリマー材料が、硬くて脆いガラス状態から柔らかく粘りのあるゴム状態へと変化する温度
※2　ポリマーを構成する基本的な単位となる小さな分子。モノマーが多数結合することでポリマーとなる