高信敬、姜智埕、劉榮昌、陳建明／工研院材化所
我國石化產業自1960年發展以來，已成為重要兆元核心產業。台灣石化產業在歷經兩次石油危機、產業外移、環保意識抬頭、中東及中國大陸石化業者強力競爭與全球貿易戰等不利條件影響下，卻仍能保持競爭力而蓬勃發展，其中的關鍵因素即是高值化策略。本文闡述工研院材化所高分子組自1983年成立以來，如何藉由高分子改質技術引領我國石化產業朝向高值化發展的軌跡。
【內文精選】
工研院材料與化工研究所高分子組自1983年起即投入高分子改質技術(Polymer Modifying Technology)研發，多年來已累積豐富成果與經驗，茲以本文說明本組前輩與同仁一路走來，引領台灣石化產業朝向高值化發展的方法與貢獻。
熱塑高分子改質技術開發、技術移轉與生產輔導
1983年本組有鑑於台灣石化產品停留在PVC、PE合成與下游加工應用階段，即以科專計畫進行高分子複合化（合膠、複合材料、阻燃材料）技術開發，之後藉由轉移技術至產業界且輔導產業界進行商業化生產，以因應國內資通、車輛、機械等各產業對工程塑料的需求，也逐漸建立起台灣高分子改質產業。由於創新高性能熱塑高分子不容易被設計及合成，透過材料改質技術來升級既有熱塑高分子性能，已成為最便捷且符合成本效益的路徑。本組主要藉由建構全台首套W&P ZSK-30雙螺桿押出機，開啟了國內熱塑高分子改質產業的蓬勃發展，開發出大於60項次之熱塑高分子改質技術，且進行大於100家次廠商的技術移轉，所創造之年產值大於500億元，成功落實商業化。熱塑高分子改質技術之新規格材料開發/生產流程如圖一所示。熱塑高分子改質技術之技轉執行績效如圖二所示。
圖一、熱塑高分子改質技術之新規格材料開發/生產流程
創新技術開發與跨業整合應用
1. 策略性產業政策–開發太陽光電模組封裝材料
2. 前進世界級高科技技術–環保節能輪胎開發
3. 次世代光學級材料
4. 高分子淬火液開發與應用
5. 高分子積層列印創新材料開發與應用
積層列印鞋製程的建構係在確保生產品質與製程成本下，發展生產自動化與智慧生產的製鞋製程，而開發之積層列印鞋產品則能針對消費者需求進行客製化產品設計及測試的服務。藉由電腦模擬輔助與積層列印技術的搭配，將能大幅減少製鞋製程中開模打版次數，縮短設計到製成成品時間，透過「取得設計，就近製造」的生產模式減低長途運輸與倉儲的成本，並達到快速反應市場需求、客製化、多樣化的生產模式。在積層列印熱塑高分子材料開發方面，目前市售之積層列印高分子主要以PLA、ABS等硬質材料為主，彈性體材料的應用仍非常缺乏，工研院這項開發案以聚酯彈性體材料與其合膠為主，將有利於擴展積層列印材料的選擇性，有助於相關產業的應用。工業級積層列印機提供產業專業服務及應用，包含列印精密度及大型物件於產業生產使用，此計畫以大型專業列印機台製作客戶需求之平衡片/中底/表面花飾，以提升產業發展，其解決方案如圖十二所示。
圖十二、高分子積層列印創新材料開發與應用創新解決方案
6. 高性能彈性體複材開發與應用
因應全球化之環境政策，世界各國紛紛針對環保法制定出相關產品法規，如歐盟危害物質限用指令(RoHS)法規禁用聚氯乙烯，減少PVC、EPDM材料的使用量，因此改用環保型材料成為未來發展的主流趨勢之一。由於生產廠商持續的產品創新，使熱塑性彈性體(TPE)不斷取代傳統彈性體和熱塑性塑膠，且TPE亦具有加工簡單、能耗低、可重複回收使用等優點，在環保意識高漲的今天，儼然已成為符合需求之高分子材料。目前已工業化生產且常用的TPE可分為六大類：苯乙烯系熱塑性彈性體(TPS)、聚氨酯類熱塑性彈性體(TPU)、熱塑性硫化彈性體(TPV)、聚烯烴系熱塑性彈性體(TPO)與聚酯類熱塑性彈性體(TPEE)及醯胺系彈性體(TPAE)，其特性及物性如表三所示…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》409期，更多資料請見下方附檔。