可沖散性濕巾的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著人們生活水平的快速提高和科技的不斷進步，人們的生活習(xí)慣在不斷地發(fā)生變化。濕巾逐漸成為人們生活中必不可少的清潔衛(wèi)生用品。特別是新冠肺炎疫情爆發(fā)以來，潔凈、衛(wèi)生、消毒類濕巾用量快速提升。隨著一次性衛(wèi)生用品用量的不斷增加，其在給人們帶來健康便利生活的同時，也慢慢地帶來了一些環(huán)境問題。每年國內(nèi)濕巾的消耗量就有數(shù)十萬噸，這勢必會給環(huán)境帶來很大負擔(dān)。特別是濕廁巾被發(fā)明和市場化以來，如何更好地適應(yīng)使用場景并符合排水管道等市政排污設(shè)施的要求成為市場的關(guān)注點，這也對可沖散濕巾產(chǎn)品的可沖散性、降解性等指標(biāo)提出了更高的要求。

1 可沖散性濕巾的基本性能要求

可沖散性，即產(chǎn)品使用后廢棄物丟入馬桶，在水流作用下易分散、易通過排水管道，同時經(jīng)排水管道系統(tǒng)后廢棄物原形態(tài)分散為不可辨識的形態(tài)且不能蓄積，進入化糞池后具有可降解的性能，在全過程中，保持抽水馬桶和排水管道系統(tǒng)的暢通，與現(xiàn)有的污水輸送、處理、再利用和處置等系統(tǒng)相容?？蓻_散性和產(chǎn)品的濕強具有矛盾性，既要確保產(chǎn)品有恰當(dāng)?shù)臐駪B(tài)強力不影響使用，又要求產(chǎn)品在馬桶及管道中可被沖散，只能在這兩者之間尋找一個平衡點進行開發(fā)，并且產(chǎn)品還要有良好的生物可降解性。

可沖散性非織造材料主要應(yīng)用于濕廁紙，也有部分用于嬰兒濕巾、護理濕巾等。目前，國際上可沖散性非織造產(chǎn)品的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)主要為美國非織造布協(xié)會（INDA）和歐洲非織造布協(xié)會（EDANA）的《評價用即棄非織造布產(chǎn)品可沖散性導(dǎo)則》，我國由中國產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會牽頭起草的國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)《可沖散型水刺非織造材料及其制品》已完成意見征集，處于待審定階段。

作為濕廁巾使用的可沖散性水刺非織造材料及其制品的性能評價，需重點考慮可沖散性、濕強和可降解性等指標(biāo)，甲醛含量、重金屬含量、可遷移熒光增白劑和微生物等指標(biāo)與人體健康有關(guān)，也是必須評估的指標(biāo)。另外對產(chǎn)品的常規(guī)指標(biāo)，如產(chǎn)品尺寸、克重、厚度偏差、干濕強力等方面也應(yīng)有相應(yīng)的規(guī)范，有顏色的產(chǎn)品還應(yīng)有染色牢度方面的要求。產(chǎn)品在干態(tài)強力上主要考慮其可進行加工和使用方面，比如卷繞、分切等加工工序，濕強則主要考慮滿足使用要求和具有較好的體驗感，確保產(chǎn)品使用時可以完整無破損或不會產(chǎn)生較大變形。對于衛(wèi)生清潔用擦拭類產(chǎn)品，吸水性也是一項重要的性能指標(biāo)，鑒于可沖散產(chǎn)品還需有很好的可降解性能，目前一般使用紙漿或纖維素纖維來制作。

2 可沖散非織造材料加工技術(shù)

可沖散材料的研究始于20世紀80年代，本世紀初逐漸開始商業(yè)化生產(chǎn)。據(jù)報道，目前全球可沖散濕巾占整體濕巾市場總量的5%左右，中國內(nèi)地的可沖散濕巾市場占比更小，沒有大量的商業(yè)化產(chǎn)品。在原材料的選擇方面，可沖散非織造材料主要選擇天然纖維和再生纖維素纖維，比如木漿纖維、棉纖維、粘膠纖維、萊賽爾纖維等，這類纖維具有較好的可生物降解性，屬于環(huán)保型纖維。另外，要使材料達到可沖散性，紙漿纖維至少需達到70%以上。根據(jù)INDA/EDANA《評價用即棄非織造布產(chǎn)品可沖散性導(dǎo)則》修訂版，早期較多標(biāo)注可沖散的產(chǎn)品很難符合要求，特別是含有合成纖維的產(chǎn)品，在降解性能上無法達到要求。

可沖散非織造布在成網(wǎng)工藝上主要有梳理成網(wǎng)、氣流成網(wǎng)和濕法成網(wǎng) 3 種工藝，目前全球發(fā)展最快和采用最多的為濕法成網(wǎng)水刺加固工藝。

梳理成網(wǎng)一般需要纖維的長度較長，多采取功能性纖維生產(chǎn)，隨著可沖散標(biāo)準(zhǔn)要求的不斷提高，梳理成網(wǎng)的產(chǎn)品很難通過可沖散檢測，該工藝方法生產(chǎn)的可沖散產(chǎn)品已逐漸被市場淘汰。氣流成網(wǎng)則是通過氣流將梳理出來的單纖輸送到接收簾上，最后形成纖維網(wǎng)，與梳理成網(wǎng)相比，纖維排列方面更加隨機，力學(xué)性能基本顯示各向同性的特點。濕法成網(wǎng)和造紙工藝類似，將纖維和水按一定比例在打漿機中打漿形成漿料，再均勻地涂覆在網(wǎng)簾上，去除掉多余水分以后就形成了纖維網(wǎng)。濕法成網(wǎng)工藝所用的纖維在這 3 種成網(wǎng)方式中長度是最短的，而且在均勻性上也相對更好。

經(jīng)過以上 3 種成網(wǎng)方式制備出來的纖維還需經(jīng)過一道最為重要的工序，即對纖維網(wǎng)進行加固，使可沖散非織造布產(chǎn)品既擁有較好的濕態(tài)使用性，同時也具有可沖散性能。目前可沖散非織造布常見的加固工藝主要有化學(xué)黏合、熱黏合和水刺 3 種方法。

化學(xué)黏合法加固可沖散非織造布的關(guān)鍵是使用特殊的黏合劑，要求黏合劑在水流剪切沖刷下能被溶解，纖維變?yōu)榉稚顟B(tài)。該法所采用的黏合劑種類對產(chǎn)品的可沖散性好壞起到?jīng)Q定性作用，化學(xué)試劑的安全性和刺激性也是需要考慮的重點。

熱黏合法可沖散非織造布是將少量可加熱熔融的纖維和纖維素纖維進行混紡，通過熱軋或熱風(fēng)的加熱方式使纖維熔融將纖維素纖維黏合加固?？杉訜崛廴诘睦w維一般有ES纖維、聚乳酸纖維（PLA）、聚乙烯纖維和聚丙烯纖維等。但是熱熔纖維一般不符合100%可生物降解，如果大量使用，不可降解的纖維將會在污水處理系統(tǒng)中堆積，加大污水處理負擔(dān)。但隨著可降解PLA、聚對苯二甲酸－己二酸丁二醇酯（PBAT）等材料的發(fā)展，熱黏合法全降解材料也將有良好的發(fā)展空間。

水刺法加固可對上文提到的 3 種成網(wǎng)方式形成的纖維網(wǎng)進行加固，其是采用高壓水射流對纖維網(wǎng)進行水刺，纖維網(wǎng)中的纖維在水射流的穿刺下發(fā)生位移，同時部分水射流在托網(wǎng)簾阻擋作用下重新彈射穿刺纖維網(wǎng)，使纖維發(fā)生位移并相互抱合、纏結(jié)，纖維網(wǎng)得到加固。水刺法加固是一種物理柔性加固，不損傷纖維，產(chǎn)品也具有更高的安全性。水刺加固法需要合適的水刺工藝參數(shù)，保證生產(chǎn)過程較低的流失率和超短纖維具有合適的纏結(jié)度，最終產(chǎn)品擁有合適的濕強和可沖散性。

3 國內(nèi)外對于可沖散性濕巾的評價方法

INDA和EDANA為規(guī)范產(chǎn)品研究，促進用即棄非織造布產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，在總結(jié)以往研究的基礎(chǔ)上，于2008年聯(lián)合發(fā)布了《評價用即棄非織造布產(chǎn)品可沖散性導(dǎo)則》，用于指導(dǎo)業(yè)界生產(chǎn)、規(guī)范商家銷售和培養(yǎng)大眾消費行為。2012—2013年INDA和 EDANA對第 1 版進行了修訂，形成了第 2 版和第 3 版導(dǎo)則，2018年對其進行了第 4 次修訂，該可沖散性濕巾的評價方法是目前國際上比較認可和沿用較多的一種。近年來，我國也開展了可沖散性材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究，目前有《可沖散性水刺非織造材料及其制品》（已完成意見征集）和《一次性衛(wèi)生用非織造材料的可沖散性試驗方法及評價》（已通過審定但未發(fā)布），前者是針對水刺法可沖散非織造材料及其制品的一個綜合性指標(biāo)要求，后者是針對一次性衛(wèi)生用非織造材料可沖散性的試驗方法和評價方法。

對于可沖散性濕巾的評價方法，INDA/EDANA的《評價用即棄非織造布產(chǎn)品可沖散性導(dǎo)則》需要對 7 項指標(biāo)進行測試，我國待審定的標(biāo)準(zhǔn)則需要 8 個指標(biāo)來判定，增加了一項濕態(tài)斷裂強力的測試和評定，并且作為是否進行其余 7 項測試的依據(jù)。這是由于作為一款合格可沖散濕巾，關(guān)鍵是要具有一定濕強而不影響產(chǎn)品的基本使用性能，比如產(chǎn)品能否完整抽出，在使用時應(yīng)該是完整的、不易掉屑的，因此國內(nèi)待審定的標(biāo)準(zhǔn)要求產(chǎn)品的縱橫向強力均滿足≥3 N/5 cm后才能進行后面 7 項測試。其余測試項目分別為抽水馬桶及排水管道清潔試驗、晃動箱分解試驗、家庭泵試驗、沉降試驗、好氧生物分解/降解試驗、厭氧生物分解/降解試驗和市政排污泵試驗。

3.1 抽水馬桶及排水管道清潔試驗

用于評價可沖散濕巾在馬桶和排水管道中是否有堵塞的可能性，以模擬四口之家正常使用馬桶兩天并且每天重復(fù)至少 3 次，按照規(guī)定的次序沖洗馬桶35次后，不使用水拔子進行疏通，試樣的質(zhì)心移動距離不得在連續(xù) 5次沖洗過程中持續(xù)變小為通過測試。不同國家及地區(qū)的抽水馬桶和管道的各個參數(shù)可能有所區(qū)別，測試條件應(yīng)該根據(jù)實際情況進行適當(dāng)調(diào)整。

3.2 晃動箱分解試驗

將試樣放在裝有 2 L自來水的晃動箱內(nèi)，以一定的幅度和頻率晃動一定時間后，再將試樣通過12.5 mm篩網(wǎng)，計算通過篩網(wǎng)的樣品干重占原干重的百分比。INDA/EDANA的《評價用即棄非織造布產(chǎn)品可沖散性導(dǎo)則》第3 版晃動時間為 3 h，第 4 版要求有所提高，晃動時間由3 h修改為60 min，以所有測試試樣中至少80%的樣品測試分解率達到60%以上才為通過測試?！兑淮涡孕l(wèi)生用非織造材料的可沖散性試驗方法及評價》中晃動時間為60 min，對于干巾和非干/濕巾成品試樣，至少80%以上試樣的分解率大于90%時才能判定通過測試；對于濕巾試樣，至少80%以上試樣的分解率大于70%時才能判定通過測試。相對于INDA/EDANA的標(biāo)準(zhǔn)，我國對于產(chǎn)品的分散性要求更高。

3.3 家庭泵試驗

考慮到有些家庭的排污系統(tǒng)是有排污泵的，為了確保可沖散濕巾不會對排污泵造成損壞，還要測試可沖散濕巾是否能順利通過排污泵。測試的方法是模擬一家四口按照規(guī)定的使用程序往家庭排污水泵系統(tǒng)添加紙巾和可沖散濕巾，每天隔 5 h執(zhí)行 2 次添加程序，執(zhí)行到第4—第 5 天時靜置系統(tǒng)后，第 6—第 8 天重復(fù)前 3 天的測試。在這樣的測試過程中，污水池的水位達到設(shè)定值時，排污泵被啟動排污。符合要求的依據(jù)是，首先不能出現(xiàn)試樣導(dǎo)致測試系統(tǒng)停止運行的情況；其次，第 2 —第 6 測試日，池中剩余測試樣品的平均值不超過一天內(nèi)加載的測試樣品的數(shù)量。

3.4 沉降試驗

該項目用于評估產(chǎn)品是否會在污水坑、化糞池、有氧系統(tǒng)現(xiàn)場以及和相關(guān)泵站或城市污水處理廠有關(guān)的沉降室中沉淀。將已處理的樣品放在直徑約為20 cm的裝有一定高度自來水的透明管內(nèi)，通過樣品自然沉降的速度來評價樣品的沉降性能。評價的指標(biāo)為至少有95%的樣品沉降的速度≥0.1 cm/s，并且沉降靜置24 h以后已沉淀的樣品不出現(xiàn)上浮超出標(biāo)線以上。

3.5 好氧生物分解/降解試驗

該項目分兩部分進行，第 1 部分好氧生物分解試驗是將樣品放置在活性污泥培養(yǎng)液里有氧培養(yǎng)14天后，將樣品通過 1 mm篩網(wǎng)過濾后，計算樣品透過篩網(wǎng)的透過率及分解程度。分解度至少≥95%才能符合分解要求。第 2部分好氧生物降解試驗是將樣品放置在活性污泥培養(yǎng)液里培養(yǎng)28天后，含有樣品的實驗組產(chǎn)生的二氧化碳量和無樣品的實驗組產(chǎn)生的二氧化碳量的差值為樣品降解排放的二氧化碳量。通過計算二氧化碳的碳占產(chǎn)品含碳質(zhì)量的百分比來評價樣品的生物降解性。28天后產(chǎn)生二氧化碳的平均值大于理論二氧化碳總量的60%，可認為該樣品通過好氧生物降解試驗。

3.6 厭氧生物分解/降解試驗

該項目同樣分兩步進行，第 1 部分厭氧生物分解是將樣品放在厭氧污泥培養(yǎng)液里培養(yǎng)28天后，將樣品通過1 mm篩網(wǎng)過濾后，計算樣品透過篩網(wǎng)的透過率及分解程度。分解度至少≥95%才能符合分解要求。第 2 部分厭氧生物降解將試樣在鹽培養(yǎng)基接種水平低的消化池污泥中培養(yǎng)56天后，在有無產(chǎn)品的情況下對產(chǎn)生的氣體進行測量，用轉(zhuǎn)化為二氧化碳和甲烷的碳占產(chǎn)品含碳質(zhì)量的百分比來評價樣品生物降解的百分比。若試樣產(chǎn)生的二氧化碳的平均值大于理論二氧化碳總量的70%，可認為該樣品通過厭氧生物降解試驗。

3.7 市政排污泵試驗

該項目用于評估濕巾產(chǎn)品對市政排污泵的影響，如果可沖散濕巾的分散程度不好，可能會形成大塊污染物，通過市政排污泵時會帶來較大阻力，增加排污泵負荷，增加能耗。在測試時，在10 min內(nèi)將60片試樣每隔10 s放置在靠近排污泵入口的位置，監(jiān)測每 1 s排污泵的功率，計算每一個數(shù)據(jù)點的功率相對于基線的百分比增幅。另外，用基線功率曲線對測試時間積分，計算相對于基線提高的功率百分比。試驗共進行 5 輪，如相對于基線的總平均功率增加百分比（TAPI）≤5%，則判定該試樣通過市政排污泵試驗。

4 可沖散性濕巾的應(yīng)用前景

可沖散性濕巾是對傳統(tǒng)濕巾的一次創(chuàng)新，相對而言更加生態(tài)環(huán)保。隨著社會進步和生態(tài)環(huán)保理念日益深入人心，可沖散濕巾產(chǎn)品的應(yīng)用范圍也將越來越廣泛，具有非常好的市場應(yīng)用前景，主要表現(xiàn)在以下 3 個方面。

4.1 產(chǎn)品的使用性能更加優(yōu)異

首先，可沖散性濕巾具有與傳統(tǒng)濕巾相近的舒適性，又有比傳統(tǒng)衛(wèi)生紙更好的濕強度，在濕態(tài)下不影響使用。傳統(tǒng)衛(wèi)生紙一般采用純木漿纖維制成，纖維之間基本沒有物理纏結(jié)，其強力主要取決于纖維分子間的氫鍵，遇水后纖維間的氫鍵被破壞，衛(wèi)生紙的強力急劇下降，無法濕態(tài)使用?？蓻_散濕巾為濕態(tài)擦拭，其清潔效果、舒適性、安全衛(wèi)生性等遠好于紙巾，特別適用于痔瘡患者、嬰幼兒、醫(yī)院病患等擦拭使用。從人們所追求的更加安全衛(wèi)生、簡單方便的生活方式來看，一次性可沖散濕巾具有很好的應(yīng)用前景。

4.2 具有良好的環(huán)境友好性

用即棄產(chǎn)品給人們生活帶來巨大便利的同時，也給廢棄物處理和環(huán)境帶來了巨大壓力。人類的生存環(huán)境正在不斷被影響和破壞，促使人們對環(huán)境的保護意識不斷增強，政府也紛紛出臺垃圾分類、限塑令等環(huán)保政策。傳統(tǒng)濕巾的大量使用，加大了垃圾處理的負擔(dān)，并且大量具有不可降解成分的纖維進一步加大了環(huán)境污染風(fēng)險。而可沖散濕巾可以被當(dāng)作人體排泄物進行處理，最后降解形成植物所需的養(yǎng)分，形成一種可循環(huán)的生態(tài)鏈。從環(huán)保的角度來看，可沖散濕巾更環(huán)保，更受消費者和各項環(huán)保政策的青睞，更符合未來綠色環(huán)保的發(fā)展理念。

4.3 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的推出提供正確指引

盡管可沖散性濕巾在國外也出現(xiàn)過一些爭議，例如在美國、加拿大、澳大利亞、英國等國家均出現(xiàn)過可沖散濕巾堵塞城市污水管道、污染環(huán)境、加大清潔難度和清潔費用高等問題的報道，但INDA認為其主要是因為普通嬰兒濕巾或其他不可沖散的濕巾引起的，城市的污水問題和可沖散濕巾無關(guān)，因此INDA和EDANA在導(dǎo)則中進行了完善，防止一些不可沖散的濕巾被沖入馬桶。隨著標(biāo)準(zhǔn)研究的不斷完善、產(chǎn)品工藝技術(shù)及性能的持續(xù)優(yōu)化、生產(chǎn)者和消費者對可沖散濕巾認識的不斷提高，相信會有更多人選擇可沖散性濕巾。