可冲散性湿巾的技术发展现状

随着人们生活水平的快速提高和科技的不断进步，人们的生活习惯在不断地发生变化。湿巾逐渐成为人们生活中必不可少的清洁卫生用品。特别是新冠肺炎疫情爆发以来，洁净、卫生、消毒类湿巾用量快速提升。随着一次性卫生用品用量的不断增加，其在给人们带来健康便利生活的同时，也慢慢地带来了一些环境问题。每年国内湿巾的消耗量就有数十万吨，这势必会给环境带来很大负担。特别是湿厕巾被发明和市场化以来，如何更好地适应使用场景并符合排水管道等市政排污设施的要求成为市场的关注点，这也对可冲散湿巾产品的可冲散性、降解性等指标提出了更高的要求。

1 可冲散性湿巾的基本性能要求

可冲散性，即产品使用后废弃物丢入马桶，在水流作用下易分散、易通过排水管道，同时经排水管道系统后废弃物原形态分散为不可辨识的形态且不能蓄积，进入化粪池后具有可降解的性能，在全过程中，保持抽水马桶和排水管道系统的畅通，与现有的污水输送、处理、再利用和处置等系统相容。可冲散性和产品的湿强具有矛盾性，既要确保产品有恰当的湿态强力不影响使用，又要求产品在马桶及管道中可被冲散，只能在这两者之间寻找一个平衡点进行开发，并且产品还要有良好的生物可降解性。

可冲散性非织造材料主要应用于湿厕纸，也有部分用于婴儿湿巾、护理湿巾等。目前，国际上可冲散性非织造产品的执行标准主要为美国非织造布协会（INDA）和欧洲非织造布协会（EDANA）的《评价用即弃非织造布产品可冲散性导则》，我国由中国产业用纺织品行业协会牵头起草的国家推荐性标准《可冲散型水刺非织造材料及其制品》已完成意见征集，处于待审定阶段。

作为湿厕巾使用的可冲散性水刺非织造材料及其制品的性能评价，需重点考虑可冲散性、湿强和可降解性等指标，甲醛含量、重金属含量、可迁移荧光增白剂和微生物等指标与人体健康有关，也是必须评估的指标。另外对产品的常规指标，如产品尺寸、克重、厚度偏差、干湿强力等方面也应有相应的规范，有颜色的产品还应有染色牢度方面的要求。产品在干态强力上主要考虑其可进行加工和使用方面，比如卷绕、分切等加工工序，湿强则主要考虑满足使用要求和具有较好的体验感，确保产品使用时可以完整无破损或不会产生较大变形。对于卫生清洁用擦拭类产品，吸水性也是一项重要的性能指标，鉴于可冲散产品还需有很好的可降解性能，目前一般使用纸浆或纤维素纤维来制作。

2 可冲散非织造材料加工技术

可冲散材料的研究始于20世纪80年代，本世纪初逐渐开始商业化生产。据报道，目前全球可冲散湿巾占整体湿巾市场总量的5%左右，中国内地的可冲散湿巾市场占比更小，没有大量的商业化产品。在原材料的选择方面，可冲散非织造材料主要选择天然纤维和再生纤维素纤维，比如木浆纤维、棉纤维、粘胶纤维、莱赛尔纤维等，这类纤维具有较好的可生物降解性，属于环保型纤维。另外，要使材料达到可冲散性，纸浆纤维至少需达到70%以上。根据INDA/EDANA《评价用即弃非织造布产品可冲散性导则》修订版，早期较多标注可冲散的产品很难符合要求，特别是含有合成纤维的产品，在降解性能上无法达到要求。

可冲散非织造布在成网工艺上主要有梳理成网、气流成网和湿法成网 3 种工艺，目前全球发展最快和采用最多的为湿法成网水刺加固工艺。

梳理成网一般需要纤维的长度较长，多采取功能性纤维生产，随着可冲散标准要求的不断提高，梳理成网的产品很难通过可冲散检测，该工艺方法生产的可冲散产品已逐渐被市场淘汰。气流成网则是通过气流将梳理出来的单纤输送到接收帘上，最后形成纤维网，与梳理成网相比，纤维排列方面更加随机，力学性能基本显示各向同性的特点。湿法成网和造纸工艺类似，将纤维和水按一定比例在打浆机中打浆形成浆料，再均匀地涂覆在网帘上，去除掉多余水分以后就形成了纤维网。湿法成网工艺所用的纤维在这 3 种成网方式中长度是最短的，而且在均匀性上也相对更好。

经过以上 3 种成网方式制备出来的纤维还需经过一道最为重要的工序，即对纤维网进行加固，使可冲散非织造布产品既拥有较好的湿态使用性，同时也具有可冲散性能。目前可冲散非织造布常见的加固工艺主要有化学黏合、热黏合和水刺 3 种方法。

化学黏合法加固可冲散非织造布的关键是使用特殊的黏合剂，要求黏合剂在水流剪切冲刷下能被溶解，纤维变为分散状态。该法所采用的黏合剂种类对产品的可冲散性好坏起到决定性作用，化学试剂的安全性和刺激性也是需要考虑的重点。

热黏合法可冲散非织造布是将少量可加热熔融的纤维和纤维素纤维进行混纺，通过热轧或热风的加热方式使纤维熔融将纤维素纤维黏合加固。可加热熔融的纤维一般有ES纤维、聚乳酸纤维（PLA）、聚乙烯纤维和聚丙烯纤维等。但是热熔纤维一般不符合100%可生物降解，如果大量使用，不可降解的纤维将会在污水处理系统中堆积，加大污水处理负担。但随着可降解PLA、聚对苯二甲酸－己二酸丁二醇酯（PBAT）等材料的发展，热黏合法全降解材料也将有良好的发展空间。

水刺法加固可对上文提到的 3 种成网方式形成的纤维网进行加固，其是采用高压水射流对纤维网进行水刺，纤维网中的纤维在水射流的穿刺下发生位移，同时部分水射流在托网帘阻挡作用下重新弹射穿刺纤维网，使纤维发生位移并相互抱合、缠结，纤维网得到加固。水刺法加固是一种物理柔性加固，不损伤纤维，产品也具有更高的安全性。水刺加固法需要合适的水刺工艺参数，保证生产过程较低的流失率和超短纤维具有合适的缠结度，最终产品拥有合适的湿强和可冲散性。

3 国内外对于可冲散性湿巾的评价方法

INDA和EDANA为规范产品研究，促进用即弃非织造布产品的产业化发展，在总结以往研究的基础上，于2008年联合发布了《评价用即弃非织造布产品可冲散性导则》，用于指导业界生产、规范商家销售和培养大众消费行为。2012—2013年INDA和 EDANA对第 1 版进行了修订，形成了第 2 版和第 3 版导则，2018年对其进行了第 4 次修订，该可冲散性湿巾的评价方法是目前国际上比较认可和沿用较多的一种。近年来，我国也开展了可冲散性材料相关标准的研究，目前有《可冲散性水刺非织造材料及其制品》（已完成意见征集）和《一次性卫生用非织造材料的可冲散性试验方法及评价》（已通过审定但未发布），前者是针对水刺法可冲散非织造材料及其制品的一个综合性指标要求，后者是针对一次性卫生用非织造材料可冲散性的试验方法和评价方法。

对于可冲散性湿巾的评价方法，INDA/EDANA的《评价用即弃非织造布产品可冲散性导则》需要对 7 项指标进行测试，我国待审定的标准则需要 8 个指标来判定，增加了一项湿态断裂强力的测试和评定，并且作为是否进行其余 7 项测试的依据。这是由于作为一款合格可冲散湿巾，关键是要具有一定湿强而不影响产品的基本使用性能，比如产品能否完整抽出，在使用时应该是完整的、不易掉屑的，因此国内待审定的标准要求产品的纵横向强力均满足≥3 N/5 cm后才能进行后面 7 项测试。其余测试项目分别为抽水马桶及排水管道清洁试验、晃动箱分解试验、家庭泵试验、沉降试验、好氧生物分解/降解试验、厌氧生物分解/降解试验和市政排污泵试验。

3.1 抽水马桶及排水管道清洁试验

用于评价可冲散湿巾在马桶和排水管道中是否有堵塞的可能性，以模拟四口之家正常使用马桶两天并且每天重复至少 3 次，按照规定的次序冲洗马桶35次后，不使用水拔子进行疏通，试样的质心移动距离不得在连续 5次冲洗过程中持续变小为通过测试。不同国家及地区的抽水马桶和管道的各个参数可能有所区别，测试条件应该根据实际情况进行适当调整。

3.2 晃动箱分解试验

将试样放在装有 2 L自来水的晃动箱内，以一定的幅度和频率晃动一定时间后，再将试样通过12.5 mm筛网，计算通过筛网的样品干重占原干重的百分比。INDA/EDANA的《评价用即弃非织造布产品可冲散性导则》第3 版晃动时间为 3 h，第 4 版要求有所提高，晃动时间由3 h修改为60 min，以所有测试试样中至少80%的样品测试分解率达到60%以上才为通过测试。《一次性卫生用非织造材料的可冲散性试验方法及评价》中晃动时间为60 min，对于干巾和非干/湿巾成品试样，至少80%以上试样的分解率大于90%时才能判定通过测试；对于湿巾试样，至少80%以上试样的分解率大于70%时才能判定通过测试。相对于INDA/EDANA的标准，我国对于产品的分散性要求更高。

3.3 家庭泵试验

考虑到有些家庭的排污系统是有排污泵的，为了确保可冲散湿巾不会对排污泵造成损坏，还要测试可冲散湿巾是否能顺利通过排污泵。测试的方法是模拟一家四口按照规定的使用程序往家庭排污水泵系统添加纸巾和可冲散湿巾，每天隔 5 h执行 2 次添加程序，执行到第4—第 5 天时静置系统后，第 6—第 8 天重复前 3 天的测试。在这样的测试过程中，污水池的水位达到设定值时，排污泵被启动排污。符合要求的依据是，首先不能出现试样导致测试系统停止运行的情况；其次，第 2 —第 6 测试日，池中剩余测试样品的平均值不超过一天内加载的测试样品的数量。

3.4 沉降试验

该项目用于评估产品是否会在污水坑、化粪池、有氧系统现场以及和相关泵站或城市污水处理厂有关的沉降室中沉淀。将已处理的样品放在直径约为20 cm的装有一定高度自来水的透明管内，通过样品自然沉降的速度来评价样品的沉降性能。评价的指标为至少有95%的样品沉降的速度≥0.1 cm/s，并且沉降静置24 h以后已沉淀的样品不出现上浮超出标线以上。

3.5 好氧生物分解/降解试验

该项目分两部分进行，第 1 部分好氧生物分解试验是将样品放置在活性污泥培养液里有氧培养14天后，将样品通过 1 mm筛网过滤后，计算样品透过筛网的透过率及分解程度。分解度至少≥95%才能符合分解要求。第 2部分好氧生物降解试验是将样品放置在活性污泥培养液里培养28天后，含有样品的实验组产生的二氧化碳量和无样品的实验组产生的二氧化碳量的差值为样品降解排放的二氧化碳量。通过计算二氧化碳的碳占产品含碳质量的百分比来评价样品的生物降解性。28天后产生二氧化碳的平均值大于理论二氧化碳总量的60%，可认为该样品通过好氧生物降解试验。

3.6 厌氧生物分解/降解试验

该项目同样分两步进行，第 1 部分厌氧生物分解是将样品放在厌氧污泥培养液里培养28天后，将样品通过1 mm筛网过滤后，计算样品透过筛网的透过率及分解程度。分解度至少≥95%才能符合分解要求。第 2 部分厌氧生物降解将试样在盐培养基接种水平低的消化池污泥中培养56天后，在有无产品的情况下对产生的气体进行测量，用转化为二氧化碳和甲烷的碳占产品含碳质量的百分比来评价样品生物降解的百分比。若试样产生的二氧化碳的平均值大于理论二氧化碳总量的70%，可认为该样品通过厌氧生物降解试验。

3.7 市政排污泵试验

该项目用于评估湿巾产品对市政排污泵的影响，如果可冲散湿巾的分散程度不好，可能会形成大块污染物，通过市政排污泵时会带来较大阻力，增加排污泵负荷，增加能耗。在测试时，在10 min内将60片试样每隔10 s放置在靠近排污泵入口的位置，监测每 1 s排污泵的功率，计算每一个数据点的功率相对于基线的百分比增幅。另外，用基线功率曲线对测试时间积分，计算相对于基线提高的功率百分比。试验共进行 5 轮，如相对于基线的总平均功率增加百分比（TAPI）≤5%，则判定该试样通过市政排污泵试验。

4 可冲散性湿巾的应用前景

可冲散性湿巾是对传统湿巾的一次创新，相对而言更加生态环保。随着社会进步和生态环保理念日益深入人心，可冲散湿巾产品的应用范围也将越来越广泛，具有非常好的市场应用前景，主要表现在以下 3 个方面。

4.1 产品的使用性能更加优异

首先，可冲散性湿巾具有与传统湿巾相近的舒适性，又有比传统卫生纸更好的湿强度，在湿态下不影响使用。传统卫生纸一般采用纯木浆纤维制成，纤维之间基本没有物理缠结，其强力主要取决于纤维分子间的氢键，遇水后纤维间的氢键被破坏，卫生纸的强力急剧下降，无法湿态使用。可冲散湿巾为湿态擦拭，其清洁效果、舒适性、安全卫生性等远好于纸巾，特别适用于痔疮患者、婴幼儿、医院病患等擦拭使用。从人们所追求的更加安全卫生、简单方便的生活方式来看，一次性可冲散湿巾具有很好的应用前景。

4.2 具有良好的环境友好性

用即弃产品给人们生活带来巨大便利的同时，也给废弃物处理和环境带来了巨大压力。人类的生存环境正在不断被影响和破坏，促使人们对环境的保护意识不断增强，政府也纷纷出台垃圾分类、限塑令等环保政策。传统湿巾的大量使用，加大了垃圾处理的负担，并且大量具有不可降解成分的纤维进一步加大了环境污染风险。而可冲散湿巾可以被当作人体排泄物进行处理，最后降解形成植物所需的养分，形成一种可循环的生态链。从环保的角度来看，可冲散湿巾更环保，更受消费者和各项环保政策的青睐，更符合未来绿色环保的发展理念。

4.3 相关标准的推出提供正确指引

尽管可冲散性湿巾在国外也出现过一些争议，例如在美国、加拿大、澳大利亚、英国等国家均出现过可冲散湿巾堵塞城市污水管道、污染环境、加大清洁难度和清洁费用高等问题的报道，但INDA认为其主要是因为普通婴儿湿巾或其他不可冲散的湿巾引起的，城市的污水问题和可冲散湿巾无关，因此INDA和EDANA在导则中进行了完善，防止一些不可冲散的湿巾被冲入马桶。随着标准研究的不断完善、产品工艺技术及性能的持续优化、生产者和消费者对可冲散湿巾认识的不断提高，相信会有更多人选择可冲散性湿巾。