郭信良、林品宥、黃淑娟／工研院材化所
因應全球限塑政策的推展，生分解塑膠的使用為減緩一次性塑膠對於環境衝擊的主要方法之一。本文針對生分解塑膠國際專利的解析，以協助國內產業及研究單位進行相關技術之布局。專利分析顯示，國際領導廠商在聚酯組成設計與合成、複合高分子混摻，以及製品加工技術等進行大量的布局，但在功能性助劑開發以及兼具應用物性與可調控分解速率的生分解材料技術仍具有專利空間。
【內文精選】
前言
為了便利人類的生活，人們對於塑膠製品的需求日益殷切，迄今全球塑膠類製品累積總量已高達83億噸，2050年其總量將快速增加至340億噸。然而，目前塑膠類製品尚有相當比例直接流入環境，對全球環境與生態造成莫大的衝擊。有鑑於此，世界各國皆已開始制定相關的限塑政策，包含塑膠袋使用的減量、以可生分解(Biodegradable)或可堆肥材料取代傳統塑膠袋，甚至未來全面禁止使用一次性塑膠袋與吸管等，也將在2020~2030年內逐步開始實施。
專利檢索與分析
為協助國內廠商與研發單位在生分解材料領域中尋找可能的布局方向，本文嘗試從生分解塑膠技術研發現況，逐步切入進行全球生分解材料專利態勢、專利權等分析，以了解各主要領導廠商的布局策略以及技術發展方向。
專利申請國歷年專利件數變化趨勢以及專利所屬國趨勢分析分別整理於圖四及圖五。分析結果顯示，2009年以前生分解材料技術發展主要由日本廠商所主導，布局國家則以日本與美國為主。最早期的專利是由日本公司於2000年所申請，主要專利技術在於可應用至模塑以及膜材的材料與製作方法，例如使用PLA進行信用卡的製作。
圖四、專利申請國歷年專利件數變化趨勢
整體技術生命趨勢則顯示如圖六，由結果可知，目前生分解材料在技術上已開始進入技術瓶頸期，儘管從2015~2017年的專利申請仍維持一定的數量，但已開始緩慢下降，不過在技術與應用上仍具有部分的突破空間。
圖六、生分解塑膠技術生命週期圖
生分解塑膠專利的功效與應用比較以及矩陣分析分別顯示如圖八及表五。包含食品、電子等包材產品為目前生分解材塑膠技術發展最主要的應用領域，其總專利件數高達200件，其中又以食品包材為最，專利數達92件；而其他主要技術布局之應用領域依序為農膜、紡織品、生醫以及餐具，其迄今專利件數落於30~60件。由整體專利布局趨勢，可得知生分解塑膠應用以一次性材料為主流。
ITRI在生分解材料技術開發上，除了前期針對關鍵助劑以及加工製程進行布局外，近期亦針對能兼具常溫生分解特性與膜材應用特性的生分解聚酯進行特定結構設計開發與相關專利布局。藉由在脂肪族聚酯系統中導入能降低酯基水解活化能之寡聚物鏈段，並透過寡聚物結構改質設計，即能有效進行整體材料的常溫生分解速率調控，並能同步提供相當的延伸性與耐衝擊特性。圖九為PBS商品與透過不同結構改質設計所形成之共聚酯於生分解快速篩選平台之測試結果，可利用培養基的溶解圈以及變色菌落區塊多寡，了解 …以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料》雜誌396期，更多資料請見下方附檔。