透气膜是什么?为何卫生巾、纸尿裤都用它?

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!

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。