晴時多雲

《科技與創新》用生質材料 打造無毒家園

2020/04/24 08:00

在環保意識抬頭的現代,工研院的無甲醛環保接著劑採天然原料製成,除已取得臺、美、日等地專利,也受到歐、日系家具大廠青睞,再現臺灣材料新實力。(圖片由工研院提供)

「無甲醛環保接著劑及曲木應用」拿下2019年工研院傑出研究金牌獎,這項技術是以 市場角度研發的成果,不僅可望取代有毒的尿素甲醛樹脂,採天然原料製成,除已取 得台、美、日等地專利,也受到歐、日系家具大廠青睞,再現臺灣材料新實力。

「無甲醛環保接著劑及曲木應用」乍聽之下十分 陌生,但實際上與你我的生活息息相關,由 於目前裝潢,廠商多半選擇使用「尿素甲醛樹脂」 做為黏著劑,但長時間該黏著劑將慢慢釋放出對人體有害的甲醛,且室內空間封閉難以散去,進而 讓人體暴露在一級致癌物的甲醛環境中。

為解決上述問題,工研院研發出一款不含 甲醛的「環保接著劑」。談到研發的起源與申請專利的過程,工研院材料與化工研究所組長林 顯光表示,這得回溯到5、6年前,美國當時有 一項取得專利的「無甲醛環保接著劑」,是以大 豆蛋白作為原料,他便興起研發出一款「無甲醛 環保接著劑」的想法。

專利守護無毒環保創意發明

林顯光回憶與廠商接觸的過程,由於環保與健康意識抬頭,不少業者也都在尋找不含甲醛的接著膠,這才促使他再次提出研發的念頭。「我們的想法是,若使用大豆蛋白作為原料,這樣會有爭搶糧食的問題。」林顯光指出,使用大豆蛋白製成的無甲醛環保接著劑固然好,但全球糧食問題並沒有解決,團隊認為在研發的初步階段,是否能找出不爭搶糧食,但兼具環保的原料,最終選上了「纖維素」。

林顯光說:「我們用這個纖維素,就是地球上最多、取之不盡的纖維素,包括漂流木、廢棄木材的木漿和棉花等都有大量的纖維素,用這個來當作原料,然後開發出一個無甲醛、環保的黏著劑。」

在研發計畫第一階段相當順利,透過「纖維素」的原料來研發出環保膠,本身結構很強、黏著力非常高,因為具有技術新穎創意,便立即申請「無甲醛環保接著劑」的第一篇專利,並分別在美國、臺灣、中國大陸皆取得專利權。
但接下來「無甲醛環保接著劑」團隊遇到的技術困難一一浮現;林顯光指出,耐水煮的問題是所有黏著膠會遇上的狀況,包括大豆蛋白無毒膠,也無法通過耐水煮測試,就連市面上普遍流通的毒性尿素甲醛膠,也無法耐水煮。如果尿素甲醛樹脂加上「酚醛樹脂」,就能達到耐水煮的效果,但這卻是「毒上加毒」的一種膠體。

因此,第二階段研發的首要之務就是解決耐水煮問題。林顯光坦言,這是研究過程中遇上的棘手環節,最終,團隊引入「樹脂乳液」,透過該樹脂延展性高的特性,耐水煮的問題終於迎刃而解,成為全球第一款可耐水煮的「無甲醛環保接著劑」,隨後於美國、臺灣、中國大陸、日本、歐洲等國取得專利。

團隊非常呵護「無甲醛環保接著劑」的發明,這兩篇專利是「無甲醛環保接著劑」的基石,也是團隊依此持續擴充相關發明與布局專利的關鍵。每克服一項問題,團隊都會思考如何將此技術申請專利以達到最好的保護,以利未來的發展與應用。

工研院的無甲醛環保接著劑是全球唯一通過曲木測試的無甲醛材料,在國際市場上的具有強大競爭力。(圖片由工研院提供)團隊引入「樹脂乳液」,透過該樹脂延展性高的特性,耐水煮的問題終於迎刃而解,成為全球第一款可耐水煮的「無甲醛環保接著劑」。(圖片由工研院提供)

要黏要美觀 還要避免被抄襲

在因緣際會下,團隊透過關係與國際連鎖家具大廠接上線,林顯光表示,「這才知道他們也一直在找無甲醛的環保膠,不過卻沒有一家廠商能通過其測試。」

工研院的「無甲醛環保接著劑」結構性非常強,並且是全球唯一通過曲木測試的無甲醛材料,因此便在眾多評比材料中脫穎而出。

這給工研院的研發團隊打了一劑強心針,顯示這「無甲醛環保接著劑」是很有機會在國際市場上競爭的。當然,此一獨步全球的技術,也獲得國際專利權保護。在團隊持續努力下,目前已符合全球最嚴格美國加州空氣資源局委員會(CARB)的NAF級標準,及美國環保局EPA最新標準TSCA-6。

「無甲醛環保接著劑」在研發過程中,每到一個階段就申請專利。林顯光透露,由於「無甲醛環保接著劑」的成分及配方,競爭同業是可能解析還原的,因此在專利的申請上必須積極,以備未來廠商商品化時,擁有保護的利器,可避免被抄襲而造成損失。

團隊也相當清楚,針對專利申請的核心技術內容,必須規劃與設計得宜,既不能將配方秘密流露出去,但也不能對產品保護力不足。幸好,以纖維素為原料的無甲醛環保接著劑屬於創新的發明,可申請較大範圍的專利保護權利,因此,可利用營業秘密及專利混搭方式,共同保護無甲醛環保接著劑,以避免未來被抄襲的風險,如此才有市場商品化的機會。

2019年「無甲醛環保接著劑及曲木應用」拿下工研院傑出研究金牌獎,這項技術是以市場角度研發的成果,可望取代有毒的尿素甲醛樹脂,改寫全球家具業市場。(圖片由工研院提供)

無毒加上專利保護 國際品牌趨之若鶩

工研院「無甲醛環保接著劑及曲木應用」研發團隊已成立新創公司,目前接案穩定,並與日系、歐系家具大廠合作,2019年5月開始出貨。

值得一提的是,「無甲醛環保接著劑」的成本雖較有毒的「尿素甲醛樹脂」高出3倍,但各家具大廠還是爭相合作。林顯光說明,雖然「無甲醛環保接著劑」成本較高,但現今環保意識抬頭,在市場上具有相當的吸引力,尤其歐、美、日系市場更為重視,加上有完整專利組合的保護,讓國際品牌家具大廠更為深信市場的差異化,高度提升了採購的意願。

完整的專利布局是新創團隊成員的信心,畢竟在國際的競爭上,好東西很容易被抄襲,更不能在打開市場後,就被抄襲者取代,所以這批專利的核心技術布局,是新創公司長期營運的護身符。

工研院「無甲醛環保接著劑」的問世,無論是在高雄財稅大樓、苗栗小木屋等場域應用,甚至未來走進你我的家中,這項領先國際同業的專利技術將協助建築、裝潢等傳統產業轉型再升級,也推動世界往無毒家園更向前一步。

(本文轉載自工業技術與資訊月刊/《專利這樣做 商機拿到手》)

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