可冲散湿巾冲洗及沉淀性测试研究

王向钦，倪冰选，孙现伟

(广州纤维产品检测研究院，广东广州511447)

0 引言

与普通湿巾相比，可冲散湿巾产品在使用方便、舒适的同时，并未给环境带来负担，这也是未来湿巾产品的重点发展方向。可冲散性湿巾能够在水中被冲击分散，可在室内的抽水马桶及下水管道系统中流动，并在城市污水处理厂的沉降室中沉淀，最终可在整个城市下水道和污水处理系统过程中实现自然分解或降解，从而有效解决普通湿巾所带来的环境污染问题[1]。湿巾可冲散性测试应包括以下3个方面：①在产品预期使用条件下，可顺利通过马桶和排水管道系统，分解为散纤维，不发生堵塞和损坏现象；②与污水运输系统、污水处理系统和循环再利用系统相容；③在合理的时间内可发生生物分解或降解作用，对环境友好[2]。

目前国际上比较全面的湿巾冲洗和沉淀性能的测试评价方法是由欧洲非织造布协会（EDANA）和北美非织造布协会（INDA）联合制订的《一次性无纺布产品可冲散性能评估指南（第三版）》（Guidelines for Assessing the Flushability of Disposable Nonwoven Products（The third edition））。这是一个综合测试评价可冲散非织造产品在马桶、下水道、市政系统中可冲洗性、堵塞性、分散性、分解及降解性的测试评价指南，该评估指南主要包括抽水马桶及下水道冲洗清洁测试、晃动箱分解测试、家庭泵测试、沉淀测试、好氧生物分解/降解测试、厌氧生物分解/降解测试和市政排污泵测试[3]7个方面的测试内容。

目前国内在可冲散湿巾生产工艺方面的研究逐渐增多，市场上也越来越多地出现标识为可冲散的湿巾产品，但是对这类可冲散湿巾产品的测试评价方法相对滞后，是否真正具备可冲散性需进一步评估。具有良好冲洗清洁性能的可冲散湿巾产品适宜于马桶和下水管道系统，而冲洗清洁性能差的产品会增加马桶及下水道输送系统发生堵塞的几率；可冲散湿巾产品的沉淀测试主要用于模拟污水坑、化粪池、有氧系统现场或城市污水处理厂的沉降室沉淀的情况。

试验将市场上购买的4种标识为可冲散的湿巾产品分别进行冲洗清洁测试和沉淀测试，以研究湿巾的可冲散性能，并采用质量重心位置变化表征可冲散湿巾的冲洗流动性，采用沉降速度及浮起情况表征其沉淀性能。

1 试验

1.1 试验样品

从市场上购买的4种标识为可冲散的湿巾产品，其产品参数详见表1。对含液倍率进行测试时，可用电子天平先称取每片湿巾的湿态质量，再将湿巾样品置入烘箱中烘干，称取每片湿巾的干态质量，然后计算可冲散湿巾的含液倍率；对于断裂强力的测试，先将湿巾裁剪为5 cm宽的样条，采用电子强力机测试获得可冲散湿巾产品的纵向湿态强力和横向湿态强力。

1.2 测试装置

1.2.1 冲洗清洁测试装置

冲洗清洁测试装置包括抽水马桶（见图1）和下水管道系统（见图2）两个部分。下水管道材料为透明的PVC管道，以便观察冲洗物与水流的运动轨迹，下水道的一端与冲水马桶出口相连。每一段下水管道都有可调节的支撑，可以通过调节管道的斜度来改变下水管道的位置。在下水道的水流流动方向，标有0．5 m的标注线，方便快速读取和记录每次冲洗物的位置（与马桶的距离）。在下水管道的末端装有一个滤网，用于测试过程中收集从管道冲出的材料。

图1 冲洗清洁测试装置（抽水马桶部分）

表1 市场上购买的4种可冲散湿巾产品参数

图2 冲洗清洁测试装置（管道部分）

1.2.2 沉淀测试装置

沉淀测试装置由内径为20 cm的装有自来水的透明塑料圆柱体组成，底部密封，以及用于保持圆柱体竖直的支架。透明塑料保证产品沉淀行为可以被顺利观察，测量可冲散湿巾产品在圆柱体中沉降设定距离所需要的时间，用于计时的上下标记线之间的垂直距离为105 cm。

图3 沉淀测试装置

1.3 测试内容

可冲洗清洁性能和可沉淀性能是可冲散湿巾产品可冲散性能的重要组成部分，冲洗清洁测试和沉淀测试可用于模拟表征可冲散湿巾的可冲洗流动特性及可沉降特性。测试时按照《一次性无纺布产品可冲散性能评估指南（第三版）》中FG501和FG504部分方法进行。

1.3.1 可冲洗清洁测试

用于测试产品在马桶及下水道中的流动能力，测试系统由抽水马桶及相应的下水道组成。每次冲洗完毕后，检查湿巾产品是否留存在马桶及存水弯道，记录每次冲洗后冲洗物在下水道中的位置，即在下水道中的位置相对于马桶的距离，记录与冲洗物最为靠近的标记点距离，精确至0．5 m，然后计算所有湿巾产品在冲洗过程中的质量重心位置，用于表征湿巾产品在下水道和马桶的可冲洗流动性能。测试过程中，卫生用品在模拟排泄物后加入，记录冲洗物在下水管道中相对于马桶的距离，采用下水管道中不同位置的冲洗物质量和距离计算冲洗物的平均质量重心。在加入湿巾产品等到抽水马桶中时，确保马桶处于停止运转状态，并且马桶水位正常，每次向马桶中加入冲洗物时，将它们置于马桶的中央，以给予足够的时间吸水饱和。

1.3.2 沉淀测试

用于评估一个产品是否会在污水池、化粪池、有氧系统现场以及城市污水处理厂有关的沉降室中沉淀。测试过程中将测试产品置于一个装有自来水的烧杯中，并随后倒入圆柱体测试管的顶端，从产品倒入时开始计时，当样品下沉到下端标记时停止计时，记录整个沉降时间，测试装置的沉降距离为105 cm。对于每一个沉淀样品，以秒为单位记录其下沉105 cm所用的沉降时间，并用沉降距离除以沉降时间可获得可冲散湿巾的沉降速度（cm/s）。重复上述过程，对10只样品进行沉淀测试，记录试验中沉淀的样品数量，计算沉淀样品所占百分比，同时记录经过24 h静置后依然保持沉淀状态或浮起的样品数量，并计算其百分比。

2 结果与分析

2.1 冲洗清洁测试结果

在《一次性无纺布产品可冲散性能评估指南（第三版）》中，冲洗清洁测试结果可接受时应满足两个条件：①形成堵塞的测试产品的冲洗次数占总冲洗次数的比例不超过5%；②连续5次冲洗过程中，冲洗物质量重心距离马桶位置不可出现连续的下降。

可冲散湿巾产品冲洗清洁测试采用冲洗物质量重心变化进行表征，测试装置中整个下水管道的长度为23 m，即当冲洗物被冲出下水道时，相对马桶距离为2 m。1#可冲散湿巾冲洗清洁测试质量重心变化见图4。由图4可以看出：对于1#可冲散湿巾产品，共有16次冲水将可冲散湿巾产品冲洗出下水管道，占总冲洗次数的45．7%；冲洗物质量重心距离马桶位置出现连续下降的最大次数为3次，分别是第4次、第5次和第6次冲水。1#湿巾产品通过了冲洗清洁测试。

2#可冲散湿巾冲洗清洁测试质量重心变化见图5。由图5可以看出：对于2#可冲散湿巾产品，共有22次冲水将可冲散湿巾产品冲洗出下水管道，占总冲洗次数的62．9%；冲洗物质量重心距离马桶位置出现连续下降的最大次数为2次，分别是第7次和第8次冲水。2#湿巾产品也通过了冲洗清洁测试。

3#可冲散湿巾冲洗清洁测试质量重心变化见图6。由图6可以看出：对于3#可冲散湿巾产品，共有14次冲水将可冲散湿巾产品冲洗出下水管道，占总冲洗次数的40．0%；冲洗物质量重心距离马桶位置出现连续下降的最大次数为5次，分别是第30次、第31次、第32次、第33次和第34次，并且出现一次堵塞。3#湿巾产品未能通过冲洗清洁测试。

4#可冲散湿巾冲洗清洁测试质量重心变化见图7。由图7可以看出：对于4#可冲散湿巾产品，共有15次冲水将可冲散湿巾产品冲洗出下水管道，占总冲洗次数的42．9%；冲洗物质量重心距离马桶位置出现连续下降的最大次数为2次，在4个位置出现，分别是第5次和第6次、第10次和第11次、第19次和第20次、第29次和第30次冲水。4#湿巾产品通过了冲洗清洁测试。

图4 可冲散湿巾（1#）冲洗清洁测试质量重心变化

图5 可冲散湿巾（2#）冲洗清洁测试质量重心变化

图6 可冲散湿巾（3#）冲洗清洁测试质量重心变化

由图4—图7可以看出：1#～4#可冲散湿巾产品被冲洗出下水管道的次数占总冲洗次数比例分别为45．7%、62．9%、40．0%和42．9%，因此从冲洗出下水管道次数看，2#产品＞1#产品＞4#产品＞3#产品；从质量重心与马桶位置距离出现连续下降的最大次数看，1#～4#可冲散湿巾产品出现连续下降的最大次数分别是3次、2次、5次和2次，其中4#可冲散湿巾产品共出现4次连续下降2次的情况，而2#可冲散湿巾产品共出现1次连续下降2次的情况，从出现连续下降的最大次数和频率可知2#产品是最优的，其次分别为4#产品、1#产品和3#产品；从堵塞次数可知，1#产品、2#产品和4#产品在测试过程中均未出现堵塞情况，而3#产品出现了一次堵塞情况，需要采用柱塞疏通马桶中的产品和水。

综上所述，1#、2#和4#可冲散湿巾产品通过冲洗清洁测试，而3#湿巾出现了5次冲水过程中质量重心与马桶距离不断变小的情况，并且出现一次堵塞的情况，未能通过冲洗清洁测试。综合冲洗出下水管道次数、质量重心与马桶位置距离连续下降最大次数、堵塞次数，比较4种可冲散湿巾产品的可冲洗清洁性能，2#产品是最优的，其次分别为1#产品，4#产品和3#产品。

2.2 沉淀测试结果

在《一次性无纺布产品可冲散性能评估指南（第三版）》中，所有沉淀的样品的平均下沉速度须大于0．1 cm/s，且至少95%的样品成功沉淀；经24 h静置后，至少95%以上已沉淀的样品不能具有足够的浮力达到离圆柱体底部30 cm高度以上的位置。

4种可冲散湿巾产品的沉淀速度测试结果见表2，1#～4#可冲散湿巾产品的沉降速度分别达到2．72 cm/s、2．38 cm/s、1．80 cm/s和 2．50 cm/s，具有较高的沉降速度。从4种可冲散湿巾产品的沉降速度看，1#＞4#＞2#＞3#。对于3#可冲散湿巾，共出现5次测试不发生沉淀，占总测试次数的50%。

4种可冲散湿巾不沉和浮起测试结果见表3，对于1#和2#可冲散湿巾产品，10次测试均能正常沉降，24 h内未发生浮起现象，不沉降比例为0，浮起比例为0；对于3#可冲散湿巾产品，出现5次测试不沉降，占总测试次数的50%，24 h内未发生浮起现象，浮起比例为0；对于4#可冲散湿巾产品，均能正常沉降，不沉降比例为0，24 h内发生浮起现象的测试有2次，浮起比例为20%。

图7 可冲散湿巾（4#）冲洗清洁测试质量重心变化

表24 种可冲散湿巾沉淀速度测试结果 （/cm·s-1）

表3 4种可冲散湿巾不沉和浮起情况

从沉淀测试结果看：1#和2#产品全部能够正常沉降，24 h内均并无发生浮起现象，1#和2#产品符合沉淀测试要求；对于3#样品，只有50%的测试样品成功沉淀，不符合测试要求；对于4#样品，24 h出现浮起的比例为20%，不符合测试要求，浮起原因是气泡的产生导致浮力对湿巾产品的作用。

3 结论

（1）1#、2#和4#可冲散湿巾产品通过冲洗清洁测试，而3#湿巾出现5次冲水过程中质量重心与马桶距离不断变小的情况，并且出现一次堵塞的情况，未能通过冲洗清洁测试。综合冲洗出下水管道次数、质量重心与马桶位置距离连续下降最大次数和堵塞次数，发现2#产品的可冲洗清洁性能是最优的，其次分别是1#产品，4#产品和3#产品。

（2）从沉淀测试结果看：1#和2#产品全部能够正常沉降，24 h内均并未发生浮起现象，产品符合沉淀测试要求；3#产品只有50%的成功沉淀，不符合测试要求；4#产品24 h内浮起比例为20%，不符合测试要求。

（3）从测试结果来看：目前市场上标识为可冲散湿巾产品并非完全达到可冲散性能的各项测试要求，有些产品只符合部分测试要求，有些则依然存在堵塞下水管道和马桶的情况。消费者需谨慎使用可冲散湿巾，以免造成马桶和下水管道的堵塞。质检部门应加强对该类产品的监督，确保具有可冲散性能的湿巾产品得到合理使用。