一种提高婴儿纸尿裤可降解性能方案的研究

艾志伟

(欣龙控股(集团)股份有限公司,海南 澄迈 571924)

塑料制品因质轻、防水、耐用、生产技术成熟、成本低的优点,在全世界范围被广泛应用且呈逐年增长趋势。但是又因其难以降解,对人类生态环境造成潜在危害,视觉可见的白色污染,视觉不可见的微塑料污染,对人类生态环境的危害众所周知。资源和环境问题近年来受到越来越多的社会关注,目前全球已有60多个国家出台了限制或者禁止一次性不可降解塑料制品政策,限塑、禁塑正成为全球保护环境的共识和共同举措。

尽管婴儿纸尿裤/片、卫生巾、成人失禁用品等吸收性卫生用品暂未包含在新限塑政策范围内,但是吸收性卫生用品多为一次性用品,产品内含有大量不可降解的材料成分,例如聚乙烯、聚丙烯、吸水树脂、热熔胶等。随着国民生活水平的提高以及吸收性卫生用品的舒适性和方便性,2014~2019年我国吸收性卫生用品市场规模由670.7亿元增至1 165.3亿元[1]。至此,理应思考一下吸收性卫生用品与生态环境的可持续发展,以婴儿纸尿裤为具体分析对象,结合现有材料的可降解性,浅析了一种提高婴儿纸尿裤可降解性能的方案。

1 婴儿纸尿裤结构及材料分析

婴儿纸尿裤主要由结构辅材和吸收芯体组成。结构辅材主要包括面层、防侧漏隔边、底膜、底层、热熔胶、橡筋、前腰贴及魔术扣;吸收芯体可分为绒毛浆高分子吸收芯体和无纺布高分子复合芯体。

1.1 婴儿纸尿裤辅材可降解性能分析

经过对市面常规婴儿纸尿裤产品的辅材分析,可得出表1内容,由此可见市面常规婴儿纸尿裤的辅材基本上都是不可降解的材料。

表1 辅材主体材料及可降解性能

1.2 婴儿纸尿裤吸收芯体可降解性能分析

市面常规婴儿纸尿裤的吸收芯体主要有无纺布高分子复合芯体和绒毛浆高分子吸收芯体,具体特点及主体材料见表2和表3。

表2 无纺布高分子复合芯体主体材料及可降解性能

表3 绒毛浆高分子吸收芯体主体材料及可降解性能

由表2可知,无纺布高分子复合芯体主要是由无尘纸、蓬松热风无纺布、高分子、包覆层及热熔胶复合而成。此类吸收芯体是中国市场主要的流行产品,主要优点是厚度薄,手感柔软,吸收尿液后不易断层,不易起坨;缺点是成本偏高,吸收下渗速度慢,可降解性能差,整个芯体可降解成分约占12.23%。

由表3可知,绒毛浆高分子吸收芯体主要是由绒毛浆、高分子、包覆纸及热熔胶制作而成。此类吸收芯体是国外品牌流行的产品,中国早期市场上的产品也是此类吸收芯体,主要优点是吸收下渗速度快、成本低、成型工艺灵活、可降解性能好,整个芯体可降解成分约占53.55%。其缺点是厚度偏厚,吸收尿液后易起坨、易断层。

2 水刺无纺布复合膜性能分析

2.1 水刺无纺布复合膜结构及物理性能分析

水刺无纺布复合膜与市场常规热风无纺布复合膜的性能分析见表4、表5。

表4 2种复合膜主体材料及可降解性能

表5 2种复合膜的物理性能指标对比

有表5可知,2种复合膜在克重相近的情况下,抗静水压性能相近,水刺无纺布复合膜的透湿性能较优,热风无纺布复合膜的MD断裂强度稍好。

2.2 水刺无纺布复合膜耐磨性测试及对比分析

耐磨性测试仪器及参数。

测试仪器:YG(B)401T型马丁代尔耐磨仪;

标准耐磨布:平纹、杂交精毛纺布,直径140 mm圆形;

测试样:直径38 mm圆形裁样;

夹持样品上压力重锤:9 kPa;

耐磨循环:160个耐磨循环=10个完整的Lissajous曲线。

测试结果如图1、图2所示。

图1 水刺无纺布复合膜耐磨性对比

由测试图片图1和图2对比可知,经过160个耐磨循环之后,2种复合膜都出现了较为严重的起球现象,但两者耐磨性相当。

图2 常规热风无纺布复合膜耐磨性对比

经测试对比可得,水刺无纺布复合膜与市场常规热风无纺布复合膜的性能非常接近,热风无纺布复合膜在婴儿纸尿裤中应用普遍,水刺无纺布复合膜也可应用到婴儿纸尿裤中。

3 提高婴儿纸尿裤可降解性能的方案分析

经对市面常规婴儿纸尿裤产品的详细分析可得:无纺布复合芯体纸尿裤产品中的辅材占产品组分的40%~50%,吸收芯体占产品组分的50%~60%。由表1可知,辅材基本上都是不可降解的材料。由表2可知,吸收芯体中可降解成分占芯体组分约12.23%,产品整体的可降解组分为6.12%~7.34%。

绒毛浆高分子芯体纸尿裤产品中的辅材占产品组分的30%~40%,吸收芯体占产品组分的60%~70%。由表1可知,辅材基本上都是不可降解材料。由表3可知,吸收芯体中可降解的成分约占芯体组分的53.55%,产品整体可降解组分为32.13%~37.49%。

建议方案是将可降解的水刺无纺布复合膜引用到纸尿裤的底层和防侧漏隔边结构处,从而提高婴儿纸尿裤的可降解性能。

以具体实例L码婴儿纸尿裤来分析底层和防侧漏隔边引入水刺无纺布复合膜后,其可降解成分可提高。

表6 L码婴儿纸尿裤无纺布高分子复合芯体产品

表7 L码婴儿纸尿裤绒毛浆高分子吸收芯体产品

4 结论

(1)市面常规婴儿纸尿裤的结构辅材基本都是不可降解材料。无纺布高分子复合芯体中材料的可降解率大概只有12.23%。绒毛浆高分子吸收芯体中材料的可降解率大概可达53.55%。

(2)全黏胶水刺无纺布与热塑性聚酯弹性膜的复合膜材料可降解率高达80%,其物理性能指标及耐磨性能与克重相近的常规使用的热风无纺布与PE膜复合膜相当,可替换不可降解的热风无纺布复合膜应用到婴儿纸尿裤产品。

(3)在无纺布高分子复合芯体的婴儿纸尿裤产品中应用全黏胶水刺无纺布复合膜,可将产品总体可降解率由7%左右提高到36%左右。在绒毛浆高分子吸收芯体的婴儿纸尿裤产品中应用全黏胶水刺无纺布复合膜,可将产品总体可降解率由35%左右提高到56%左右。