透氣膜是什么？為何衛生巾、紙尿褲都用它？

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），以常用的PE為載體的透氣膜為例。

1. 透氣的原理

原理很簡單：無機物+拉伸=微孔，實際上操作是很講究的，只有尺寸合適，分布均勻的微孔才有效如圖1所示：

圖1：透氣薄膜的有效孔徑

如下圖2拉伸不足及孔徑過小、拉伸不足及無孔徑，不良的拉伸和尺寸不足的微孔只能是廢品。

圖2：透氣薄膜孔徑對比圖

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、模口結焦、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、床墊等，在歐美等國家一直有著穩定的需求，而我們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。

本文僅代表作者觀點，不代表新三合立場。轉自：百家號