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
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
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