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特殊碳酸钙在尿不湿透气膜中应用

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文章附图

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

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,从而沟通了薄膜两面的环境。

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

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(‍主要有奥诺碳酸钙助剂处理):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(主要由研磨设备以及分级设备处理):拉伸性能、透湿率、均匀性、加工

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