■淡江大學 化學工程與材料工程學系 / 黃招財 教授
前言
第38屆高分子加工學會國際研討會（38th International Conference of the Polymer Processing Society，簡稱PPS-38），已經於2023年5月22-26日於瑞士 St. Gallen舉行。此次國際研討會議在由EMPA Material Science and Technology主辦，並由Dr. Rudolf Hufenus擔任主席。整個會議大約蒐集700篇口頭報告及壁報刊登，超過750人註冊參加，參加國別超過45個國家，其中台灣的發表投稿文章共16篇，在亞洲國家中，排名第5，前4位為印度、日本、土耳其、中國，會議熱烈地開場，如文章首圖所示。再者，口頭報告共分成21項分項（如圖１所示）。
Modeling and simulation論文摘要分享
此次本人很幸運有機會參與此研討會Modeling and simulation（建模與模擬）小組之籌辦委員，在此小組口頭報告共蒐集54篇投稿摘要，其中從圖2可知Modeling and simulation在研討會的分量，相關之文章編號，如圖3所示。此處就針對此等投稿摘要，以及部分現場聽講之心得，為大家進行初步解析。首先從表1-1~1-4可以了解在今年PPS-38 Modeling and simulation領域中，全球高分子加工的專家大概在進行哪些研究。具體來說，相關研究以射出成型(injection molding)、押出成型(extrusion)、吹瓶成型(blow molding)、螺桿分析(extruder or screw analysis)、雙螺桿分析(twin screw analysis)、分子模擬(molecular dynamics)、特徵方程式的提出與應用(constitutive equation)、3D列印(3D printing)、產品生命週期管理（Product Lifecycle management，簡稱PLM / Life cycle assessment，簡稱LCA），以及其他項目。此處我們特別將螺桿（包括：押出製程之extruder與射出製程之screw）獨立成另外一項，加以說明。
針對射出成型Modeling and simulation之研究，除了著重於傳統射出製程與成品優化以外(S11-149, S11-167, S11-401, S11-479, S11-480)，有些文章透過in-mold annealing（模內退火）效應導致PP材料之微結構(micro-structure)變化，進而影響它的型態(morphology)變化與產品特性(S11-90, S11-602)；再者，有些研究者探討射出成品之生命週期管理與評估(S11-672, S11-041)。另外，也有探討高分子材料之循環經濟分析預測(S11-117)、脫模力與其機制探討(S11-231)；再來，也有一些研究著重於射出成品內在微結構變化之預測與驗證，包括：物理發泡機制的新進模擬技術(S11-180)；熔膠流動與纖維排向之耦合效應預測(S11-358)；另外，有一篇很有意思，主要探討如何透過新型輕型和緊湊型噪聲和振動解決方案來找尋合適的製造工藝，但也遭遇許多問題(S11-255)。再者，針對押出成型Modeling and simulation之研究，許多專家除了針對傳統整合solid transport, polymer melting, and melt flow的變化利用模擬分析進行探討(S11-60, S11-099)；也有著重於冷卻機制的模擬(S11-687)；異型押出產品之模擬分析(S11-620)；衣架型平板模頭模擬技術(S11-442)；多層共押製程模擬預測(S11-569)；生質材料之押出發泡製程模擬分析(S11-595)等等，加以深入研究。
另外，有關吹瓶成型Modeling and simulation之研究，主要著重於傳統上瓶胚與成品之厚度(S11-475)，如何能透非接觸式技術加以掌握(S11-142)；瓶身在高分子材料固化過程如何建立拉引效應(tube die-drawing)之影響(S11-455)；如何透過glass-rubber model 掌握射拉吹效應；以及利用3D列印進行旋轉模頭(spiral die)之製備，改善因零件組裝或是流道精度不足問題(S11-305, S11-306)。再者，有許多篇文章著重於螺桿Modeling and simulation之研究，其中包括：探索如何掌握高分子熔膠內添加物之分散特性之分析預測(S11-398, S11-450, S11-539)；探討材料特性與製程參數如何影響螺桿之能量耗損(S11-338)；深入探討混鍊元件之混鍊效能(mixing efficiency)模擬(S11-447)；以及特殊雙波浪(double wave)混鍊元件之效能模擬(S11-462)；還有一篇特別針對射出系統之止逆環(non-return valve)效能進行模擬預測(S11-459)等等。
再來，也有許多文章利用分子模擬(MD)探討高分子加工相關議題(S11-545, S11-519) 以外，還包括：利用MD Monte Carlo 技術探討熱固型高分子(thermoset)材料之回收與再加工特性(S11-681)；利用CMMC(coupled matrix-based kinetic Monte Carlo)模擬技術追踪高分子材料在回收程序中相關的降解反應(S11-117)；應用 MD 探索高分子加工程序與材料結構之關係(S11-190)，特別著重於濕-熱-機械(hygro-thermo-mechanical)特性關係等等。另外，針對雙螺桿程序模擬，除了傳統著重於混鍊效能、壓降與能耗剖析雙螺桿機理以外(S11-556, S11-597)，也有幾篇文章探討雙螺桿與特殊應用，其中包括：探討同向旋轉嚙合雙螺桿押出系統如何應用於新型藥物製劑之製備，主軸試探討藥物分子如何分散在聚合物基質中(S11-166)；也有許多篇文章著重於特徵方程式(Constitutive)的提出、修正與應用(S11-680)，其中包括：回顧並探討K-BKZ數學模型提出60年的現況 (S11-297)，此模型與連續方程式及實驗之差異，並分享一些K-BKZ數學模型應用之成功案例；應用extended generalized Newtonian fluid (GNF-X) constitutive equation 特徵方程式預測纏纏的線性和分支型高分子之拉伸流動行為等等(S11-123)。根據上述簡要資訊，基本上只有非常簡短的概要資訊，離真正理解仍有很長距離，未來各位讀者如果有興趣，可以持續追蹤PPS-38的正式論文發表。
結語
最後，個人也擔任一場Modeling and simulation小組演講主持人，透過幾篇文章之發表中，除了看到每一位演講者都使出渾身解數嘗試分享他們團隊的研究成果外，也看到歐盟及歐洲許多國家都非常願意支持學術界進行基礎的學理與模擬研究，即使初步看起來他們的研究並非很高深，有些看起來簡單初淺，有些原理與應用好像已經在產業界進行許久，但他們仍使勁投資與支持。透過這種支持與提攜年輕世代，核心能力才有機會逐漸建立並且茁壯。希望不久的未來，我們的政府與環境也能多重視Modeling and simulation在高分子加工領域上。
