高分子在工業上之應

單體經過聚合反應形成高分子材料，通常在應用上，很少單獨使 用，為了發揮高分子材料的特性，必須加入適當的添加劑或其他高分 子，經過加熱熔融、固化或硬化反應等加工程序，製造成實用的產 品，，而此程序稱為高分子加工。應用於高分子加工的添加劑有很多 種，主要有性質改質劑、安定劑和填充料或補強物等三大類，而每一 項目所涵蓋的種類相當多樣化。添加劑的項目與種類如表1-1[1]所示。

項目 種類

性質改質劑

可塑劑、抗靜電劑、色料、

阻 燃 劑 、 耐 衝 擊 劑 、 潤 滑 劑……

安定劑

熱安定劑、抗氧化劑、紫外 光吸收劑、抗菌防黴劑……

填充料或補強物

碳酸鈣、雲母、黏土、玻璃 纖維、合成有機纖維……

表1-1 添加劑的項目與種類

而不同添加劑有其不同目的，例如增加流動性的加工助劑、提升 耐紫外光和耐熱性質的安定劑、五彩繽紛的色母、增強材料機械性質 的補強劑和降低成本的填充劑等等，這些都是為了製造出具有最優異 物理性質與機械性質的高分子產品。

目前常見的高分子加工方法有押出成型、射出成型、吹壓成型、

熱壓成型、發泡成型、壓延加工、塗布等，依照不同的產品需求，選 擇適當的加工方法與設備。押出成型是最常用的高分子加工方法，主 要是利用押出機把粉狀、粒狀或丸狀的高分子材料與添加劑，加熱熔 融後經由螺桿的輸送，再把這熔融物質從定型模頭裡連續不斷地擠 出，經過冷卻以後，可以形成連續的產品。這些產品包括膠管、膠片、

各種異型剖面製品等。其中薄膜(film)為高分子重要產品之一，在工 業上廣泛應用於食品包裝、藥品包裝等包裝薄膜，而各種薄膜產品依 用途要求需具有阻水性(water barrier)、阻氧性(oxygen barrier)、抗紫 外線(UV barrier)、高機械強度(high mechanical strength)、光澤或透明 性等多種功能。但單一高分子塑料製作之單層薄膜無法同時滿足上述 要求，共押出製程則改善了此種狀況。

共押出製程(coextrusion)以單一模具同時押出兩種或兩種以上高 分子塑料成為層狀結構(lamellar structure)之板材、薄膜或管材等產 品，經由同時押出多種高分子塑料可得到獨特之產品特性以及減少成

本花費，在高分子加工業上極受重視。共押出薄膜可由吹模製程 (blown film)或平模製程(flat die)得到。本論文中僅探討平模製程之共 押出流動問題，而平模製程製造多層板、膜時，大致上可分為兩種方 法：

1. 多歧管模具(Multi-manifold)：

高分子熔膠分別流過各自歧管模具(manifold die)並形成所要求 之形狀，之後匯流成層狀離開模口成形，如圖 1-1。此方法可針對不 同高分子之流變性質及操作溫度分別設計其分歧管通道，避免不同層 之高分子熔膠有較大之流體性質差異時，產生界面不穩定等問題。此 方法有以下優缺點：

優點:

(1) 可精準調整各層膜之厚度。

(2) 適用流動特性差異極大之高分子塑料，因此可成形之材料範圍較 廣。

缺點:

(1) 各歧管間之絕熱設計不易克服。

(2) 構造複雜且昂貴。特別是要製造超過5層以上之多層膜時，使用 下述之進料區塊較為有利。

2. 進料區塊(Feedblock)/單歧管模具[2, 3]：

不同於前述方法，此方法將多層高分子熔膠預先經由進料區塊組 合為層狀再進入歧管模具，如圖 1-2。此方法為使用舊有之傳統模具 在前端接一進料區塊整合來自不同押出機之塑料再進入模具內成為 多層共押出物，此進料區塊之作用在整合(combine)與分配(arrange)不 同 之 高 分 子 使 之 以 均 勻 厚 度 通 過 模 口 ， 以 提 供 多 元 共 押 出 加 工 (coextrusion)生產多層板、膜時之調整彈性，如各層厚度等。此方法 有以下優缺點：

優點:

(1) 構造簡單且可沿用舊有之押出機及模具。

(2) 極易增加層數。

圖 1-1 多重分歧管模具(Multi-manifold die)示意圖

缺點:

不同層高分子熔膠之流動特性不可相差太多(如黏度及剪切率 等)，否則極易在多層板、膜之界面產生流動不穩定現象及失去厚 度分佈均勻性(uniformity)。

近年來，奈米技術發展迅速，把奈米技術和高分子材料的加工結 合，製備具特殊功能或高性能的高分子複合材料，已成為新的趨勢。

材料的尺度由微米縮小到奈米，並不只是尺寸的縮小，通常嶄新而獨 特的物質特性也會因為材料的奈米化而出現。如何把奈米技術應用到 日常生活中的高分子材料，包括紡織品、汽車零件、保特瓶、運動鞋 上的彈性體、甚至是電子材料或生醫材料等，都是未來所面臨的挑 戰。但是目前許多人工合成的高分子材料，在大自然的環境中不容易 分解，漸漸地造成全球環境保護的一大隱憂。因此，如何合成出對環 境友善的高分子材料，也就是可以被大自然的環境所分解，或是開發

圖1-2 共押出進料區塊/單歧管模具(Feedblock)示意圖

一套完善的高分子材料回收技術，把高分子材料對環境的不良影響降 到最低，甚至達到無污染的終極目標，也是我們未來繼續努力的方向。