中國粉體網訊 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，然后經單向或雙向拉伸形成可透氣薄膜。透氣膜產品可廣泛用于嬰兒/成人紙尿褲、個人衛生用品、防護服、食品保鮮、建筑外墻透濕防水材料等領域。
1透氣膜制備技術
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散透過但阻隔液態水滲漏。透氣膜的孔徑非常微細（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合處發生分離而形成均勻微孔。
在下游應用中，碳酸鈣粒徑大小和分布決定其粉體流動性，能直接影響透氣膜的生產速度和工藝穩定性，對透氣膜的拉伸成孔性、孔結構、透氣性能和力學性能有決定性作用。
透氣膜與填料“致孔”微觀結構
1.2透氣膜與碳酸鈣關鍵指標
透氣膜用碳酸鈣性能指標：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，高流動性、低吸油值等都是重要指標。
透氣膜性能指標：克重：18～30g/m2；WVTR：3000～8000g/m2/day；縱向拉伸強度：15~20MPa；橫向拉伸強度：6~9MPa；縱向伸長率：230～300%；橫向伸長率：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，容易造成膜的品質不穩定，增加與樹脂混合時的工作強度；粒徑過大，流延后的膜的孔隙變大，導致透水無法應用。
1.3透氣膜工藝優化方向
除了上述碳酸鈣的關鍵指標，高分子材料透氣應用技術的難點也體現在傳統流延設備材料受熱不均、材料攪拌混合性能不強等方面。
綜合來看，透氣膜生產有以下三大關鍵工藝：
（1）采用油加熱方式取代傳統的電加熱方式，導熱油加熱、傳熱性能好，相比電加熱能耗低，可使流延機上的材料受熱更均勻，增加材料的塑性。
（2）把傳統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，產品品質更優異。
（3）碳酸鈣是透氣膜的關鍵核心材料之一，其性能決定了透氣膜的生產速度和工藝穩定性，并直接影響著透氣膜的孔結構、透氣性能和力學性能。如何通過物理和化學作用（濕法研磨+改性），使無機碳酸鈣顆粒在高分子基體中均勻分散，且兩者之間有較強的界面相互作用，從而使拉伸過程中碳酸鈣填料與高分子基體兩相之間產生均勻微細的孔隙，是目前透氣膜專用碳酸鈣研發的關鍵所在。
2透氣膜產業發展現狀
隨著三胎政策開放，人口老齡化加劇，國內紙尿褲、個人衛生用品需求量大幅度增加。雖然近兩年人口增長緩慢，但疫情影響，全球范圍內對醫用防護服、口罩等物資的需求仍是居高不下，從長遠看“三胎”這片市場遲早會釋放。目前，除了穩定的女性衛生用品市場，亞洲與非洲是紙尿褲產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。
碳酸鈣生產企業中，四川貢嘎雪新材料、常州蓋亞、安徽江東科技粉業、池州銳強新材料以及國外歐米亞等都有一定的透氣膜專用鈣粉產能。此外，如東莞五全機械、長沙萬榮粉體設備等碳酸鈣超細粉碎設備商，也都看好這一市場。在2021年6月，廣西壯族自治區工信廳印發了《廣西工業產業結構調整指導目錄(2021年本)》，對廣西區域內14個產業的結構調整指導類別進行了明確劃定。其中明確指出，鼓勵發展透氣膜用、密封膠用和油墨用等高端工業專用型碳酸鈣產品。
在這樣的發展環境中，透氣膜與碳酸鈣致孔劑順勢而起，產業鏈關鍵技術和關鍵材料的迅速發展可以預見。
2021年11月3日，聚石化學（688669）以1.32億元收購廣東冠臻科技有限公司55%的股權，成為冠臻科技控股股東。聚石化學表示，按計劃聚石化學（長沙）有限公司將與冠臻科技進行產能合并、資源整合，形成年產能約4.35萬噸的規模化量產，進一步降低生產成本、采購成本，公司有望成為全國最大的透氣膜生產商。
2021年12月，河南省科學技術廳將河南鑫泰鈣業有限公司對“透氣膜功能性碳酸鈣高分子新材料關鍵技術研究項目”的研發需求以“揭榜掛帥”的形式進行對接公示。
2019年12月，池州市銳強新材料有限公司在池州高新技術產業開發區投建“年產5000噸聚乙烯防水透氣膜專用料和5000噸納米碳酸鈣生產項目（一期）”，生產車間安裝自動上料系統、高混機、75雙螺桿擠出機、水環模面熱切造粒輔機生產系統等生產設備30余臺套。
2019年6月，安徽江東科技粉業有限公司在涇縣云嶺鎮蘭山工業園投建“年產5萬噸透氣膜碳酸鈣建設項目”，生產600—800目透氣膜用重質碳酸鈣。
除了上述新建投產的一些透氣膜和碳酸鈣項目，專注改性塑料領域的金發科技早在2005年便開始致力于PE透氣膜材料的研究。目前，金發科技醫用防護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、高耐滲等優點，可滿足GB19082-2009和EN340:2003一次性防護服標準的要求。
3碳酸鈣研究進展
3.1歐米亞透氣膜用碳酸鈣
歐米亞公司以表面處理技術賦予透氣膜專用碳酸鈣Omyafilm®良好的分散性、熱穩定性以及疏水性。此外，由于碳酸鈣的粒徑對于透氣膜形成最佳的微孔結構至關重要，進而決定產品的透氣性以及機械性能。歐米亞透氣膜專用碳酸鈣的粒徑分布設計的足夠“窄”。歐米亞指出，受控的粒徑尺寸不僅能降低薄膜次品率，而且是優化共混性能的關鍵。
3.2四川貢嘎雪新材料有限責任公司
透氣膜專用碳酸鈣是“貢嘎雪”六大功能型碳酸鈣產品之一，采用濕法工藝生產，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、增強功能。其生產工藝如下：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，冷卻，混勻，包裝即可。
3.3東莞市五全機械有限公司
五全機械通過干法研磨、二次分級及高包覆率改性等工藝，生產出高品質透氣膜致孔劑用碳酸鈣。結合實際生產，五全機械深入研究了透氣膜中填料（致孔劑）的關鍵問題，并通過設備研發完成粉體深加工。粒徑大小分布決定透氣膜孔徑大小，通過高精度二次分級技術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，通過釘盤活化機進行均勻的高效率的碳酸鈣包覆活化。
五全機械高精度二次分級機
結語
目前，國內生產透氣膜用碳酸鈣的企業逐漸增加，發揮關鍵作用的鈣粉指標不斷被優化。但是，高品質的透氣膜專用碳酸鈣依舊是產能規模小、產品質量良莠不齊的局面。
信息來源：粉體網、金融界、金發科技、百度學術、東莞五全機械、四川貢嘎雪新材料、歐米亞、蓋亞材料、中國建材報、河南省科技廳、涇縣人民政府、貴池區生態環境分局等
