循環經濟興起,減廢、再生成為產業新課題。工研院從源頭材料端著手,將全球每年使用量超過2,000萬噸、臺灣使用量超過200萬噸的一次型熱固型環氧樹脂,化為可循環再利用的環保材,解決工業廢棄物問題,讓臺灣產業朝向綠色企業轉型邁進。

工研院材化所邱國展組長提到,一般對於「熱固型」這個名詞比較難理解,其實,我們時常看到最多的塑膠袋,是屬於「熱塑型」的材料,而高分子材料分成兩種,一是「熱固型」另一種是「熱塑型」。
兩種材料的區別在於是否可以重複使用。「熱塑型」就是一種可以加工重複使用的材料,雖然無法到很乾淨,但他可以經過多次的加工,多次的再回收使用。例如塑膠袋或是身上穿的纖維衣服,都是屬於熱塑型。像之前世足賽的球員身上的運動服都是屬於熱塑型,他就是經過再加工、再回收使用所做成的衣服。

「熱固型」就像是我們平常所用的強力膠,把很多種材質可以互相連著在一起的接著劑,都是熱固性,它是一次性的加工,且擁有很強的機械特性、耐化性,所以經過一次加工後,就沒辦法再做使用。平常所用的很多電子產品,為了要求它擁有很好的機械特性,就是使用了熱固型,它可以維持很好的尺寸安定性而不會變形,讓我們有很好的一個功能性。然而,這個產品經過回收後,是沒有辦法再供使用的,就會成為廢棄物全部碾碎,透過焚燒或是掩埋的方式處理掉。

由於台灣現在電子產品的垃圾越來越多,零組件越來越複雜,因此要透過焚燒來處理是有它的困難度。這也是引發我們開發熱固型樹脂技術很重要關鍵因素。熱固性樹脂的全球使用量,一年大概有近2千噸,而台灣的加工產業佔全世界排名第一第二的地位,市佔率約10%。若以10%來計算,台灣每年只少用掉2百萬噸的熱固性樹脂。如果沒有處理的話,對環境就會造成大的衝擊。

目前熱固型環氧樹脂廣泛使用在印刷電路板(PCB)、複合材料、塗料和接著劑四大產業,臺灣是全球PCB產業龍頭,對熱固型環氧樹脂需求量極大,每年廢棄量超過15萬噸。而一般聽眾的所謂塑膠回收再加工,其實是把這些熱固性樹脂的材料多次加工,但在加工的過程中,會讓他的分子鏈斷掉,所以它的機械性會變差,因此也只能做降級的使用。

工研院研發的「可循環熱固型樹脂合成設計」,其設計概念可比喻為拉鍊,設計分子結構在低溫時拉上拉鍊,固定分子型態,形成穩定鏈結,類似蜘蛛網一樣強度的樹脂強度,可以用在電子產品上。當我們不使用,溫度拉高時,則像拉開拉鍊(解鏈),但他的分子鏈還是維持原本的大小跟強度。所以它就不需要去做其他用途,可以回到原本的產業中去使用,產生一個完全循環的概念。而不是像現在做的只是一個半循環,雖然回收後可以再利用,但達到一定程度強度不夠時,還是會產生廢棄物,因此我們希望利用這個新技術的導入,可以達到一個零廢棄物、全循環概念。

其實這項技術在2017、2018年經過兩年的前瞻技術,就開發出來了,但後來我們沒有在關鍵材料技術裡面去做開發,而是直接拿到外面廠商去驗證。一開始,我們是找樹脂廠,每個廠商都說這樣的技術很好,也希望可以使用這樣的技術,但他看不到下游的使用者是誰,覺得我們把樹脂當上游,CCL廠、材料廠當中游,PBC板廠、電子廠、手機廠、或是電腦傷當下游廠商,這樣的區分方式,造成這些上游廠商他也無法說服客戶使用這樣的材料。雖然有廠商詢問過,但品牌商沒有要求。因此在初期的推廣上碰到很大的困難與阻礙。
團隊覺得這是一個必須要做的事情,因此我們重新思考商業模式,改成從下游廠商來做。因為是環保材料,成本相對比較高一些,因此怎麼將成本、需求跟產品的特性做一個連結,就變成一個重要且要突破的思考點。後來我們就思考是否從下游廠商來做突破,是比較有機會的,從下往上去推,這樣技術才能真正的落實下來。

經過這樣的經驗之後,後來我們很多的技術思考邏輯也有所顛覆,不只是在找這個技術的產業領域,重要的是把完整的產業鏈找出來,看見關鍵的突破點,才比較容易連起來。也讓我們整個技術在開發的過程中,成功力可以提高,也可以讓廠商看見這些技術的一個真正的價值,找到正式市場的需求破口,真正做到與產業接軌,落實技術。

本節目由工研院院友會贊助播出,IC之音竹科廣播製播