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),主要用于日用品中的面膜基布、干巾、化妆棉片、湿巾、一次性卫生用品纸尿裤、隔尿垫、卫生巾等。
以最常用的PE为载体的透气膜为例,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。
1、透气膜用碳酸钙质量指标要求
碳酸钙作为透气膜的致孔剂,其自身性质的变化,都会影响到下游透气膜的质量。
《T/GDPIA33—2021塑料透气膜用碳酸钙成孔剂》团体标准规定了塑料透气膜用碳酸钙成孔剂的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。本文件适用于用湿法生产的塑料透气膜用成孔的碳酸钙。
欧米亚Omya film®757:表面特殊处理和活化过的用于多孔透气膜生产的细碳酸钙粉末。在聚烯烃中具有优秀的分散性,低水分。CaCO3含量98%,MgCO3含量1%,盐酸不溶物1%;20µm筛余物0.005%。d98为9μm,d50为2.5μm,白度94%,105℃挥发物0.1%;主要用于口罩熔喷布、聚烯烃透气膜、卫生用品(尿不湿底片、卫生棉/护垫等)、成人护理产品的外层等领域。

四川贡嘎雪新材料有限责任公司:透气膜用碳酸钙采用湿法工艺生产,白度大于95%,碳酸钙含量大于98%,铁含量极少,2µm细粉含量达到70%,D100为9-10µm,吸油量34.5-35.5ML/100g,水量小于3‰。
2、透气膜用碳酸钙技术问题
(1)游离硬脂酸问题
透气膜专用料的生产多采用硬脂酸活化处理的活性重质碳酸钙,其主要目的是改善碳酸钙的分散性、碳酸钙与聚合物基体的界面相容性以及碳酸钙的流动性。
碳酸钙采用硬脂酸进行表面处理属于化学反应,硬脂酸的端羧基与碳酸钙表面的羟基反应生产了硬脂酸钙,即使硬脂酸添加量保持在“单分子层浓度”,但仍有部分的硬脂酸处于游离态。游离的硬脂酸不仅会在后续的流延或吹膜中导致烟雾、口模积料等问题,特别是对于吹膜生产工艺,硬脂酸蒸汽无法被排出膜泡会造成各种膜面缺陷;还会显著影响复合材料的热氧降解行为,使得透气膜专用料氧化诱导期大大减小。但盲目降低硬脂酸添加量,虽然可在一定程度上减少游离硬脂酸的含量并改善后续生产的烟雾、口模积料等问题,但可能会使得碳酸钙粉体的表面处理不充分,导致其分散性出现波动。
针对游离硬脂酸含量高会引发一系列后续加工问题的缺陷或不足,金发科技《一种聚烯烃材料及其制备方法和应用》专利公开了一种聚烯烃材料及其制备方法和应用。该聚烯烃材料包括聚烯烃树脂组合物、多孔吸附物质、干燥剂、分散剂和抗氧剂。该发明提供的聚烯烃材料通过硬脂酸表面改性重质碳酸钙、多孔吸附剂和干燥剂的协同配合,具有较佳的加工性能,游离硬脂酸含量低,其作为聚烯烃透气膜专用料时可改善后加工中的烟雾、口模积料和膜面缺陷等问题,特别对于吹膜生产工艺,可大幅提高清理膜泡内风环等的时间间隔,提高膜面质量和产能。
该发明涉及的硬脂酸表面改性重质碳酸钙用量为80~230份,粒径d50为1.1~3.5μm;硬脂酸表面改性重质碳酸钙中硬脂酸的重量分数为0.6~1.5%。
(2)透气率问题
由于聚烯烃透气膜的透气性对干燥剂包、暖宝宝、蒸汽眼罩和水果套袋等产品的使用效果影响显著,其中干燥剂包、水果套袋等产品需要聚烯烃透气膜透气性越高越好,王研氏透气率小于100s,而常规聚烯烃透气膜即使碳酸钙粉体填充量高达60%且制膜环节采用最大拉伸比进行生产,其王研氏透气率也仅约150s左右,不能满足干燥剂包和水果套袋等产品越来越高的产品要求。
为提高透气率,金发科技《一种超高透气聚烯烃透气膜材料及其制备方法》专利公开了一种超高透气聚烯烃透气膜材料及其制备方法,包括聚乙烯树脂、微米级表面改性重质碳酸钙、分散剂和抗氧剂。该发明通过优选微米级表面改性重质碳酸钙粒径分布,并且加入了高密度聚乙烯,制备得到外观良好的超高透聚烯烃透气膜材料,王研氏透气率小于100s,且膜面无晶点、针孔等膜面缺陷;同时,微米级表面改性重质碳酸钙可提高聚烯烃透气膜材料拉伸过程中的界面剥离成孔数量和平均孔径,从而提高其透气率。
该发明涉及的微米级表面改性重质碳酸钙用量为50-65份;粒径分布为小于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为4.0‑5.5μm。

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