透气膜是什么？为何卫生巾、纸尿裤都用它？
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透气膜是一种环保型透气（汽）隔水（液、菌、尘）的功能性材料。微孔型透气膜的出现已有二十多年的历史，近10年得到迅速发展。中国在技术、市场及应用等方面均处在初级阶段。
聚烯烃类透气膜，它是通过将惰性填料加入PE或PP载体中，经制膜、拉伸而制得。用于个人卫生护理用品，透气膜是普通隔水膜的升级换代产品。透气膜与普通膜不能作简单的替换，最终产品的结构设计合理与否对透气膜的透气效果体现至关重要！
一、透气膜的透气原理
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。
1. 透气的原理
原理很简单：无机物+拉伸=微孔，实际上操作是很讲究的，只有尺寸合适，分布均匀的微孔才有效如图1所示：
图1：透气薄膜的有效孔径
如下图2、3拉伸不足及孔径过小、拉伸不足及无孔径，不良的拉伸和尺寸不足的微孔只能是废品。
图2：透气薄膜孔径对比图
2. 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。
图3：透气性薄膜应用于纸尿裤
二、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：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：拉伸性能、透湿率、均匀性、加工性
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。
三、透气膜的检测
1、水气透过率WVTR：Water Vapor Transmit Rate
建议条件：
增重法---40℃.75%~90%湿度
减重法---40℃.50%~60%湿度
2、空气通过率AP：Air Permeability ------sce/100cc
3、收缩率：%/80℃.15min
4、耐水压：mm
四、使用透气膜的原则
1、最终透气效果的体现，透气膜的固有特性是基础，但个人卫生护理用品的结构设计是关键；
2、作为隔水材料使用，透气膜的安全性（隔水性）是前提，只有在确保安全性的前提下，才可谈及透气性；
3、“宽—比较宽大”、“薄--薄型、贴身”、“包—比较封闭”型结构及相对较长时间使用（如尿裤、护垫等）的护理产品，使用透气膜材料是必要的；
4、与普通PE压纹膜相比，透气膜有它固有的不足，所以，制品的设计要善于规避缺憾，发挥特长。如，透气膜的横向强度（CD）较低、色彩比较单调、热稳定性差等等；
5、最终的透气效果与透气膜的实际透气面积成正比。产品设计时要珍惜和保护有效的透气面积；
6、最终产品的设计要考虑小环境的对流；
7、透气性产品在使用者身上的效能体现是有时滞的。
五、透气膜的应用
透气薄膜用于纸尿裤、卫生巾、医疗用床垫等，在欧美等国家一直有着稳定的需求，而国内的卫材市场必将随着功能性、舒适性的需求而走向成熟，对透气薄膜的需求空间必将越来越大。
图4：透气性薄膜应用于卫生巾
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