innerban

透氣膜是什么?為何衛生巾、紙尿褲都用它?

2018-08-14 17:30:46 瀏覽次數:120

透氣膜是一種環保型透氣(汽)隔水(液、菌、塵)的功能性材料。微孔型透氣膜的出現已有二十多年的歷史,近10年得到迅速發展。中國在技術、市場及應用等方面均處在初級階段。


聚烯烴類透氣膜,它是通過將惰性填料加入PE或PP載體中,經制膜、拉伸而制得。用于個人衛生護理用品,透氣膜是普通隔水膜的升級換代產品。透氣膜與普通膜不能作簡單的替換,最終產品的結構設計合理與否對透氣膜的透氣效果體現至關重要!


透氣膜的透氣原理


所謂的透氣性薄膜,是通過聚烯烴原料中均勻加入混入一種功能性無機物產品,使制品在成膜過程中因高倍拉伸而產生氣孔,從而具備透氣、導濕功能;透氣膜的功能簡言之:隔水、透氣(濕氣),以最常用的PE為載體的透氣膜為例。

2. 透氣膜基本成膜原理


透氣膜成膜原理:PE+CaCO3(母粒) --- 成膜 --- 拉伸 --- 透氣膜


PE透氣膜是在LDPE/LLDPE聚乙烯樹脂載體中,添加50%左右的特種碳酸鈣進行共混,經擠出成膜后定向拉伸一定倍率而成。由于聚乙烯樹脂為熱塑性塑性材料,可在一定條件下進行拉伸和結晶,拉伸時聚合物與碳酸鈣顆粒之間發生界面剝離,碳酸鈣顆粒周圍就形成了相互連通的蜿蜒曲折的孔隙或通道,正是這些孔隙和通道賦予了薄膜的透氣(濕)功能,從而溝通了薄膜兩面的環境。


3. 透氣膜的作用機理


當薄膜一側的水蒸氣濃度在大于薄膜另一側的環境時,形成了一種濕度梯度壓力差。這就提供了氣(汽)體對流的基本條件,由于對流的形成從而使得薄膜兩側的濕度環境趨于了相對的平衡。


透氣膜作為隔水膜使用,對液體有阻隔效果,因為薄膜中存在的許多通路,它所形成的曲折通道“長徑比”(L/D)值很大,可理解為毛細管。所以,在同一液體(如水)、相同壓力情況下,只要毛細管的液柱高度小于毛細管的長度,就可保證液體不會漏出。


因此薄膜的隔水性直接取決于透氣膜的孔隙大小和通路長度。這種性能通常上可用耐水壓(ΔP)來衡量,當水壓超過微孔膜所能承受的耐水壓值時,水就會漏出。


根據以上毛細管原理,微孔膜微孔的耐水壓可用毛細浸透壓ΔP來置換,此時可用下式表示:


ΔP=2σcosα/d


其中:


ΔP—浸透壓(Pa)


σ—表面張力(N/m)


α—接觸角(度)


d—毛細管直徑

由此可見,可以通過設計不同的微孔直徑和薄膜厚度來滿足耐水壓值要求(安全要求);顯然,亦可通過改變薄膜的微孔直徑和微孔密度來實現WVTR的要求。


注:對于個人衛生護理用品中所使用的透氣膜,必須遵循在確保安全性(ΔP值)的前提下,提高薄膜的透氣性能的原則。


透氣膜的生產技術原則


微孔型透氣膜的制造按制膜工藝的不同可分為吹膜法和流延法;按拉伸工藝的不同可分為單向拉伸法、雙向拉伸法及局部拉伸法等。與普通PE流延壓紋膜相比,透氣膜的制造具有更高的技術要求。生產過程中,以下方面要特別予以重視:


1)原料的選擇


樹脂的選擇


硬挺性透氣膜——密度高聚乙烯;柔軟性透氣膜——密度低聚乙烯;高拉伸透氣膜——高強度聚乙烯;印刷(套色、定位切)——強度高聚乙烯


碳酸鈣的選擇


碳酸鈣的表面處理:流動性、擠出穩定性、??诮Y焦、針孔、薄膜力學性能等


碳酸鈣粒徑的選擇:拉伸性能、透濕率、均勻性、加工性


原料的選擇直接影響透氣膜的可加工性(如結焦時間、擠出穩定性、薄型膜材的可制作性及針孔缺陷等)及物性(如透氣率、耐水壓、熱穩定性及機械性能等)。所以,適合客戶對薄膜的物性要求及與加工設備的匹配狀況,是選擇透氣料首先要考慮的;


2)除濕系統


原料的濕度偏高,是導致透氣膜出現孔洞及T膜結焦的主要原因,它會嚴重影響透氣膜生產效能和產品質量。因此,透氣膜的生產不僅要對原料進行除濕(<250ppm),原料的輸送及飛邊回收等系統,都應有嚴格的濕度控制要求;


3)擠出厚度控制


拉伸對擠出厚度的偏差有放大作用,所以,擠出厚度的控制,是確保最終產品厚度均勻性的前提;

4)拉伸控制


透氣膜的制造有2個必要條件,一是碳酸鈣,一個就是拉伸。所以,拉伸在透氣膜的制造過程中至關重要。拉伸溫度、拉伸比、拉伸速率及拉伸間隙是拉伸工藝的4要素,它的整體平衡,會對透氣膜的透氣率、機械性能、一致性及外觀產生很大影響;


5)熱處理


用熱處理的方法,回復和松弛拉伸后僵直的高分子鏈段,是提高透氣膜材料在后道工序及使用過程中穩定性的必要手段。


透氣膜的檢測


1、水氣透過率WVTR:Water Vapor Transmit Rate


建議條件:


增重法---40℃.75%~90%濕度


減重法---40℃.50%~60%濕度


2、空氣通過率AP:Air Permeability ------sce/100cc


3、收縮率:%/80℃.15min


4、耐水壓:mm


使用透氣膜的原則


1、最終透氣效果的體現,透氣膜的固有特性是基礎,但個人衛生護理用品的結構設計是關鍵;

2、作為隔水材料使用,透氣膜的安全性(隔水性)是前提,只有在確保安全性的前提下,才可談及透氣性;


3、“寬—比較寬大”、“薄--薄型、貼身”、“包—比較封閉”型結構及相對較長時間使用(如尿褲、護墊等)的護理產品,使用透氣膜材料是必要的;


4、與普通PE壓紋膜相比,透氣膜有它固有的不足,所以,制品的設計要善于規避缺憾,發揮特長。如,透氣膜的橫向強度(CD)較低、色彩比較單調、熱穩定性差等等;


5、最終的透氣效果與透氣膜的實際透氣面積成正比。產品設計時要珍惜和保護有效的透氣面積;


6、最終產品的設計要考慮小環境的對流;


7、透氣性產品在使用者身上的效能體現是有時滯的。


透氣膜的應用


透氣薄膜用于紙尿褲、衛生巾、醫療用床墊等,在歐美等國家一直有著穩定的需求,而國內的衛材市場必將隨著功能性、舒適性的需求而走向成熟,對透氣薄膜的需求空間必將越來越大。