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新闻来源:   添加时间:2018-03-13 17:41:51

透气膜是一种环保型透气(汽)隔水(液、菌、尘)的功能性材料。微孔型透气膜的出现已有二十多年的历史,近10年得到迅速发展。中国在技术、市场及应用等方面均处在初级阶段。

透气膜是纸尿裤的必备材料,纸尿裤结构分为3层:表面包覆层、吸收芯层和底层。

纸尿裤表层是由无纺布做成的,吸收芯层是吸水珠与绒毛纤维,而底层材质则主要由PE膜或PE膜+无纺布制成,PE透气底膜的主要目的是为了防止漏尿。

聚烯烃类透气膜,它是通过将惰性填料加入PE或PP载体中,经制膜、拉伸而制得。用于个人卫生护理用品,透气膜是普通隔水膜的升级换代产品。透气膜与普通膜不能作简单的替换,最终产品的结构设计合理与否对透气膜的透气效果体现至关重要!


一、透气膜的透气原理

所谓的透气性薄膜,是通过聚烯烃原料中均匀加入混入一种功能性无机物产品,使制品在成膜过程中因高倍拉伸而产生气孔,从而具备透气、导湿功能;透气膜的功能简言之:隔水、透气(湿气),以最常用的PE为载体的透气膜为例。

1.透气的原理

原理很简单:无机物+拉伸=微孔,实际上操作是很讲究的,只有尺寸合适,分布均匀的微孔才有效如图1所示:

图1:透气薄膜的有效孔径

如下图2、3拉伸不足及孔径过小、拉伸不足及无孔径,不良的拉伸和尺寸不足的微孔只能是废品。

图2:透气薄膜孔径对比图

2.透气膜基本成膜原理

透气膜成膜原理:PE+CaCO3(母粒) --- 成膜 --- 拉伸 --- 透气膜

PE透气膜是在LDPE/LLDPE聚乙烯树脂载体中,添加50%左右的特种碳酸钙进行共混,经挤出成膜后定向拉伸一定倍率而成。由于聚乙烯树脂为热塑性塑性材料,可在一定条件下进行拉伸和结晶,拉伸时聚合物与碳酸钙颗粒之间发生界面剥离,碳酸钙颗粒周围就形成了相互连通的蜿蜒曲折的孔隙或通道,正是这些孔隙和通道赋予了薄膜的透气(湿)功能,从而沟了薄膜两面的环境。

3.透气膜的作用机理

当薄膜一侧的水蒸气浓度在大于薄膜另一侧的环境时,形成了一种湿度梯度压力差。这就提供了气(汽)体对流的基本条件,由于对流的形成从而使得薄膜两侧的湿度环境趋于了相对的平衡。

透气膜作为隔水膜使用,对液体有阻隔效果,因为薄膜中存在的许多通路,它所形成的曲折通道"长径比"(L/D)值很大,可理解为毛细管。所以,在同一液体(如水)、相同压力情况下,只要毛细管的液柱高度小于毛细管的长度,就可保证液体不会漏出。

因此薄膜的隔水性直接取决于透气膜的孔隙大小和通路长度。这种性能通常上可用耐水压(ΔP)来衡量,当水压超过微孔膜所能承受的耐水压值时,水就会漏出。

根据以上毛细管原理,微孔膜微孔的耐水压可用毛细浸透压ΔP来置换,此时可用下式表示:

ΔP=2σcosα/d

其中:

ΔP-浸透压(Pa)

σ-表面张力(N/m)

α-接触角(度)

d-毛细管直径

由此可见,可以通过设计不同的微孔直径和薄膜厚度来满足耐水压值要求(安全要求);显然,亦可通过改变薄膜的微孔直径和微孔密度来实现WVTR的要求。

注:对于个人卫生护理用品中所使用的透气膜,必须遵循在确保安全性(ΔP值)的前提下,提高薄膜的透气性能的原则。


二、透气膜的生产技术原则

微孔型透气膜的制造按制膜工艺的不同可分为吹膜法和流延法;按拉伸工艺的不同可分为单向拉伸法、双向拉伸法及局部拉伸法等。与普通PE流延压纹膜相比,透气膜的制造具有更高的技术要求。生产过程中,以下方面要特别予以重视:

1.原料的选择

树脂的选择

硬挺性透气膜--密度高聚乙烯;柔软性透气膜--密度低聚乙烯;高拉伸透气膜--高强度聚乙烯;印刷(套色、定位切)--强度高聚乙烯

碳酸钙的选择

碳酸钙的表面处理:流动性、挤出稳定性、模口结焦、针孔、薄膜力学性能等

碳酸钙粒径的选择:拉伸性能、透湿率、均匀性、加工性

原料的选择直接影响透气膜的可加工性(如结焦时间、挤出稳定性、薄型膜材的可制作性及针孔缺陷等)及物性(如透气率、耐水压、热稳定性及机械性能等)。所以,适合客户对薄膜的物性要求及与加工设备的匹配状况,是选择透气料首先要考虑的;

2.除湿系统

原料的湿度偏高,是导致透气膜出现孔洞及T膜结焦的主要原因,它会严重影响透气膜生产效能和产品质量。因此,透气膜的生产不仅要对原料进行除湿(<250ppm),原料的输送及飞边回收等系统,都应有严格的湿度控制要求;

3.挤出厚度控制

拉伸对挤出厚度的偏差有放大作用,所以,挤出厚度的控制,是确保最终产品厚度均匀性的前提;

4.拉伸控制

透气膜的制造有2个必要条件,一是碳酸钙,一个就是拉伸。所以,拉伸在透气膜的制造过程中至关重要。拉伸温度、拉伸比、拉伸速率及拉伸间隙是拉伸工艺的4要素,它的整体平衡,会对透气膜的透气率、机械性能、一致性及外观产生很大影响;

5.热处理
用热处理的方法,回复和松弛拉伸后僵直的高分子链段,是提高透气膜材料在后道工序及使用过程中稳定性的必要手段。


三、透气膜的检测

1.水气透过率WVTR:Water Vapor Transmit Rate

建议条件:

增重法---40℃.75%~90%湿度

减重法---40℃.50%~60%湿度

2.空气通过率AP:Air Permeability ------sce/100cc

3.收缩率:%/80℃.15min

4.耐水压:mm


四、使用透气膜的原则

1.最终透气效果的体现,透气膜的固有特性是基础,但个人卫生护理用品的结构设计是关键;

2.作为隔水材料使用,透气膜的安全性(隔水性)是前提,只有在确保安全性的前提下,才可谈及透气性;

3."宽-比较宽大"、"薄--薄型、贴身"、"包-比较封闭"型结构及相对较长时间使用(如尿裤、护垫等)的护理产品,使用透气膜材料是必要的;

4.与普通PE压纹膜相比,透气膜有它固有的不足,所以,制品的设计要善于规避缺憾,发挥特长。如,透气膜的横向强度(CD)较低、色彩比较单调、热稳定性差等等;

5.最终的透气效果与透气膜的实际透气面积成正比。产品设计时要珍惜和保护有效的透气面积;

6.最终产品的设计要考虑小环境的对流;

7.透气性产品在使用者身上的效能体现是有时滞的。


五、透气膜的应用

透气薄膜用于纸尿裤、卫生巾、医疗用床垫等,在欧美等国家一直有着稳定的需求,而国内的卫材市场必将随着功能性、舒适性的需求而走向成熟,对透气薄膜的需求空间必将越来越大。