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),主要用于日用品中的面膜基布、干巾、化妝棉片、濕巾、一次性衛生用品紙尿褲、隔尿墊、衛生巾等。
以最常用的PE為載體的透氣膜為例,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。
1、透氣膜用碳酸鈣質量指標要求
碳酸鈣作為透氣膜的致孔劑,其自身性質的變化,都會影響到下游透氣膜的質量。
《T/GDPIA33—2021塑料透氣膜用碳酸鈣成孔劑》團體標準規定了塑料透氣膜用碳酸鈣成孔劑的術語和定義、技術要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸和貯存。本文件適用于用濕法生產的塑料透氣膜用成孔的碳酸鈣。
歐米亞Omya film®757:表面特殊處理和活化過的用于多孔透氣膜生產的細碳酸鈣粉末。在聚烯烴中具有優秀的分散性,低水分。CaCO3含量98%,MgCO3含量1%,鹽酸不溶物1%;20µm篩余物0.005%。d98為9μm,d50為2.5μm,白度94%,105℃揮發物0.1%;主要用于口罩熔噴布、聚烯烴透氣膜、衛生用品(尿不濕底片、衛生棉/護墊等)、成人護理產品的外層等領域。
四川貢嘎雪新材料有限責任公司:透氣膜用碳酸鈣采用濕法工藝生產,白度大于95%,碳酸鈣含量大于98%,鐵含量極少,2µm細粉含量達到70%,D100為9-10µm,吸油量34.5-35.5ML/100g,水量小于3‰。
2、透氣膜用碳酸鈣技術問題
(1)游離硬脂酸問題
透氣膜專用料的生產多采用硬脂酸活化處理的活性重質碳酸鈣,其主要目的是改善碳酸鈣的分散性、碳酸鈣與聚合物基體的界面相容性以及碳酸鈣的流動性。
碳酸鈣采用硬脂酸進行表面處理屬于化學反應,硬脂酸的端羧基與碳酸鈣表面的羥基反應生產了硬脂酸鈣,即使硬脂酸添加量保持在“單分子層濃度”,但仍有部分的硬脂酸處于游離態。游離的硬脂酸不僅會在后續的流延或吹膜中導致煙霧、口模積料等問題,特別是對于吹膜生產工藝,硬脂酸蒸汽無法被排出膜泡會造成各種膜面缺陷;還會顯著影響復合材料的熱氧降解行為,使得透氣膜專用料氧化誘導期大大減小。但盲目降低硬脂酸添加量,雖然可在一定程度上減少游離硬脂酸的含量并改善后續生產的煙霧、口模積料等問題,但可能會使得碳酸鈣粉體的表面處理不充分,導致其分散性出現波動。
針對游離硬脂酸含量高會引發一系列后續加工問題的缺陷或不足,金發科技《一種聚烯烴材料及其制備方法和應用》專利公開了一種聚烯烴材料及其制備方法和應用。該聚烯烴材料包括聚烯烴樹脂組合物、多孔吸附物質、干燥劑、分散劑和抗氧劑。該發明提供的聚烯烴材料通過硬脂酸表面改性重質碳酸鈣、多孔吸附劑和干燥劑的協同配合,具有較佳的加工性能,游離硬脂酸含量低,其作為聚烯烴透氣膜專用料時可改善后加工中的煙霧、口模積料和膜面缺陷等問題,特別對于吹膜生產工藝,可大幅提高清理膜泡內風環等的時間間隔,提高膜面質量和產能。
該發明涉及的硬脂酸表面改性重質碳酸鈣用量為80~230份,粒徑d50為1.1~3.5μm;硬脂酸表面改性重質碳酸鈣中硬脂酸的重量分數為0.6~1.5%。
?。?)透氣率問題
由于聚烯烴透氣膜的透氣性對干燥劑包、暖寶寶、蒸汽眼罩和水果套袋等產品的使用效果影響顯著,其中干燥劑包、水果套袋等產品需要聚烯烴透氣膜透氣性越高越好,王研氏透氣率小于100s,而常規聚烯烴透氣膜即使碳酸鈣粉體填充量高達60%且制膜環節采用最大拉伸比進行生產,其王研氏透氣率也僅約150s左右,不能滿足干燥劑包和水果套袋等產品越來越高的產品要求。
為提高透氣率,金發科技《一種超高透氣聚烯烴透氣膜材料及其制備方法》專利公開了一種超高透氣聚烯烴透氣膜材料及其制備方法,包括聚乙烯樹脂、微米級表面改性重質碳酸鈣、分散劑和抗氧劑。該發明通過優選微米級表面改性重質碳酸鈣粒徑分布,并且加入了高密度聚乙烯,制備得到外觀良好的超高透聚烯烴透氣膜材料,王研氏透氣率小于100s,且膜面無晶點、針孔等膜面缺陷;同時,微米級表面改性重質碳酸鈣可提高聚烯烴透氣膜材料拉伸過程中的界面剝離成孔數量和平均孔徑,從而提高其透氣率。
該發明涉及的微米級表面改性重質碳酸鈣用量為50-65份;粒徑分布為小于1.0um含量≤5%,大于等于1.0um且小于3.0μm含量≤20%,大于等于3.0μm、小于5.5μm含量≥40%,大于等于5.5、小于等于10μm含量≥25%,大于10μm含量≤10%,d50為4.0?5.5μm。
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