中國粉體網(wǎng)訊 聚烯烴（聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯等）透氣膜是以碳酸鈣、二氧化硅、黏土、二氧化鈦等作為無機(jī)填料填充聚烯烴，通過壓延或流延、吹塑方法制成薄膜，然后經(jīng)單向或雙向拉伸形成可透氣薄膜。透氣膜產(chǎn)品可廣泛用于嬰兒/成人紙尿褲、個(gè)人衛(wèi)生用品、防護(hù)服、食品保鮮、建筑外墻透濕防水材料等領(lǐng)域。
1透氣膜制備技術(shù)
1.1透氣膜與碳酸鈣“成孔劑”
從功能上看，透氣膜允許水蒸氣擴(kuò)散透過但阻隔液態(tài)水滲漏。透氣膜的孔徑非常微細(xì)（約0.01～10um），只能透過粒徑約為0.4nm的水蒸氣分子，因此一般水滴無法透過。給透氣膜“造孔”的正是碳酸鈣等無機(jī)填料，在透氣膜制備工藝過程中，碳酸鈣微粒（1~10μm）與正在定型的塑料膜基體結(jié)合處發(fā)生分離而形成均勻微孔。
在下游應(yīng)用中，碳酸鈣粒徑大小和分布決定其粉體流動(dòng)性，能直接影響透氣膜的生產(chǎn)速度和工藝穩(wěn)定性，對(duì)透氣膜的拉伸成孔性、孔結(jié)構(gòu)、透氣性能和力學(xué)性能有決定性作用。
透氣膜與填料“致孔”微觀結(jié)構(gòu)
1.2透氣膜與碳酸鈣關(guān)鍵指標(biāo)
透氣膜用碳酸鈣性能指標(biāo)：熔指：1.0～2.5g/min；水份含量：<0.2%；灰份：45～65wt%；白度：≥90%。粒徑范圍：20μm（625目）~5μm（2500目）。此外，碳酸鈣高疏水性，高流動(dòng)性、低吸油值等都是重要指標(biāo)。
透氣膜性能指標(biāo)：克重：18～30g/m2；WVTR：3000～8000g/m2/day；縱向拉伸強(qiáng)度：15~20MPa；橫向拉伸強(qiáng)度：6~9MPa；縱向伸長(zhǎng)率：230～300%；橫向伸長(zhǎng)率：330～450%；收縮率：3%。
從微觀角度分析，碳酸鈣粒徑過小，分散性變差，吸油值高，容易造成膜的品質(zhì)不穩(wěn)定，增加與樹脂混合時(shí)的工作強(qiáng)度；粒徑過大，流延后的膜的孔隙變大，導(dǎo)致透水無法應(yīng)用。
1.3透氣膜工藝優(yōu)化方向
除了上述碳酸鈣的關(guān)鍵指標(biāo)，高分子材料透氣應(yīng)用技術(shù)的難點(diǎn)也體現(xiàn)在傳統(tǒng)流延設(shè)備材料受熱不均、材料攪拌混合性能不強(qiáng)等方面。
綜合來看，透氣膜生產(chǎn)有以下三大關(guān)鍵工藝：
（1）采用油加熱方式取代傳統(tǒng)的電加熱方式，導(dǎo)熱油加熱、傳熱性能好，相比電加熱能耗低，可使流延機(jī)上的材料受熱更均勻，增加材料的塑性。
（2）把傳統(tǒng)的單螺桿擠出方式改為雙螺桿多層共擠出方式，使擠出量大幅增加，材料攪拌更均勻，產(chǎn)品品質(zhì)更優(yōu)異。
（3）碳酸鈣是透氣膜的關(guān)鍵核心材料之一，其性能決定了透氣膜的生產(chǎn)速度和工藝穩(wěn)定性，并直接影響著透氣膜的孔結(jié)構(gòu)、透氣性能和力學(xué)性能。如何通過物理和化學(xué)作用（濕法研磨+改性），使無機(jī)碳酸鈣顆粒在高分子基體中均勻分散，且兩者之間有較強(qiáng)的界面相互作用，從而使拉伸過程中碳酸鈣填料與高分子基體兩相之間產(chǎn)生均勻微細(xì)的孔隙，是目前透氣膜專用碳酸鈣研發(fā)的關(guān)鍵所在。
2透氣膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
隨著三胎政策開放，人口老齡化加劇，國內(nèi)紙尿褲、個(gè)人衛(wèi)生用品需求量大幅度增加。雖然近兩年人口增長(zhǎng)緩慢，但疫情影響，全球范圍內(nèi)對(duì)醫(yī)用防護(hù)服、口罩等物資的需求仍是居高不下，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看“三胎”這片市場(chǎng)遲早會(huì)釋放。目前，除了穩(wěn)定的女性衛(wèi)生用品市場(chǎng)，亞洲與非洲是紙尿褲產(chǎn)品需求量最大的集中地，寶潔的“幫寶適”和金佰利的 “好奇”都在非洲投建大批新廠，因此透氣膜和專用碳酸鈣的需求不斷加碼。
碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)中，四川貢嘎雪新材料、常州蓋亞、安徽江東科技粉業(yè)、池州銳強(qiáng)新材料以及國外歐米亞等都有一定的透氣膜專用鈣粉產(chǎn)能。此外，如東莞五全機(jī)械、長(zhǎng)沙萬榮粉體設(shè)備等碳酸鈣超細(xì)粉碎設(shè)備商，也都看好這一市場(chǎng)。在2021年6月，廣西壯族自治區(qū)工信廳印發(fā)了《廣西工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2021年本)》，對(duì)廣西區(qū)域內(nèi)14個(gè)產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)類別進(jìn)行了明確劃定。其中明確指出，鼓勵(lì)發(fā)展透氣膜用、密封膠用和油墨用等高端工業(yè)專用型碳酸鈣產(chǎn)品。
在這樣的發(fā)展環(huán)境中，透氣膜與碳酸鈣致孔劑順勢(shì)而起，產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵材料的迅速發(fā)展可以預(yù)見。
2021年11月3日，聚石化學(xué)（688669）以1.32億元收購廣東冠臻科技有限公司55%的股權(quán)，成為冠臻科技控股股東。聚石化學(xué)表示，按計(jì)劃聚石化學(xué)（長(zhǎng)沙）有限公司將與冠臻科技進(jìn)行產(chǎn)能合并、資源整合，形成年產(chǎn)能約4.35萬噸的規(guī)模化量產(chǎn)，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本、采購成本，公司有望成為全國最大的透氣膜生產(chǎn)商。
2021年12月，河南省科學(xué)技術(shù)廳將河南鑫泰鈣業(yè)有限公司對(duì)“透氣膜功能性碳酸鈣高分子新材料關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目”的研發(fā)需求以“揭榜掛帥”的形式進(jìn)行對(duì)接公示。
2019年12月，池州市銳強(qiáng)新材料有限公司在池州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)投建“年產(chǎn)5000噸聚乙烯防水透氣膜專用料和5000噸納米碳酸鈣生產(chǎn)項(xiàng)目（一期）”，生產(chǎn)車間安裝自動(dòng)上料系統(tǒng)、高混機(jī)、75雙螺桿擠出機(jī)、水環(huán)模面熱切造粒輔機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)等生產(chǎn)設(shè)備30余臺(tái)套。
2019年6月，安徽江東科技粉業(yè)有限公司在涇縣云嶺鎮(zhèn)蘭山工業(yè)園投建“年產(chǎn)5萬噸透氣膜碳酸鈣建設(shè)項(xiàng)目”，生產(chǎn)600—800目透氣膜用重質(zhì)碳酸鈣。
除了上述新建投產(chǎn)的一些透氣膜和碳酸鈣項(xiàng)目，專注改性塑料領(lǐng)域的金發(fā)科技早在2005年便開始致力于PE透氣膜材料的研究。目前，金發(fā)科技醫(yī)用防護(hù)服用透氣膜的年銷量超過2萬噸，其透氣膜材料具有高靜水壓、高透氣量、高耐磨、高耐滲等優(yōu)點(diǎn)，可滿足GB19082-2009和EN340:2003一次性防護(hù)服標(biāo)準(zhǔn)的要求。
3碳酸鈣研究進(jìn)展
3.1歐米亞透氣膜用碳酸鈣
歐米亞公司以表面處理技術(shù)賦予透氣膜專用碳酸鈣Omyafilm®良好的分散性、熱穩(wěn)定性以及疏水性。此外，由于碳酸鈣的粒徑對(duì)于透氣膜形成最佳的微孔結(jié)構(gòu)至關(guān)重要，進(jìn)而決定產(chǎn)品的透氣性以及機(jī)械性能。歐米亞透氣膜專用碳酸鈣的粒徑分布設(shè)計(jì)的足夠“窄”。歐米亞指出，受控的粒徑尺寸不僅能降低薄膜次品率，而且是優(yōu)化共混性能的關(guān)鍵。
3.2四川貢嘎雪新材料有限責(zé)任公司
透氣膜專用碳酸鈣是“貢嘎雪”六大功能型碳酸鈣產(chǎn)品之一，采用濕法工藝生產(chǎn)，具有較好的親油性、良好分散性、低吸油性，幫助下游降低成本、增強(qiáng)功能。其生產(chǎn)工藝如下：首先將大理石破碎至直徑為40～70μm，按照重量比大理石粉︰水︰高分子表面活性劑=1︰0.2～1.5︰0.001～0.1將三者混勻后球磨過濾；再脫水至含水量不大于1%，解散團(tuán)聚粉體，再干燥至含水量不大于0.2%，加入占干燥后粉料總重量0.5～3%的活化劑，在110～140℃充分反應(yīng)，冷卻，混勻，包裝即可。
3.3東莞市五全機(jī)械有限公司
五全機(jī)械通過干法研磨、二次分級(jí)及高包覆率改性等工藝，生產(chǎn)出高品質(zhì)透氣膜致孔劑用碳酸鈣。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，五全機(jī)械深入研究了透氣膜中填料（致孔劑）的關(guān)鍵問題，并通過設(shè)備研發(fā)完成粉體深加工。粒徑大小分布決定透氣膜孔徑大小，通過高精度二次分級(jí)技術(shù)完成碳酸鈣粒徑分布控制。碳酸鈣的表面處理決定透氣膜成孔率，通過釘盤活化機(jī)進(jìn)行均勻的高效率的碳酸鈣包覆活化。
五全機(jī)械高精度二次分級(jí)機(jī)
結(jié)語
目前，國內(nèi)生產(chǎn)透氣膜用碳酸鈣的企業(yè)逐漸增加，發(fā)揮關(guān)鍵作用的鈣粉指標(biāo)不斷被優(yōu)化。但是，高品質(zhì)的透氣膜專用碳酸鈣依舊是產(chǎn)能規(guī)模小、產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊的局面。
信息來源：粉體網(wǎng)、金融界、金發(fā)科技、百度學(xué)術(shù)、東莞五全機(jī)械、四川貢嘎雪新材料、歐米亞、蓋亞材料、中國建材報(bào)、河南省科技廳、涇縣人民政府、貴池區(qū)生態(tài)環(huán)境分局等
