近年來,隨著科學技術的發展和生活水平的提高,人們對生活質量的要求也越來越高,對自我防護的意識也在逐步提高。然而,科學技術發展帶來的危害也逐漸顯現,如霧霾天氣頻頻發生、噪音污染的加劇等造成的環境污染,以及各類病毒的爆發,又嚴重危害著人類的健康。
聚合物直接成網法非織造技術以其工藝簡單、生產流程短等特點在許多工業、民用領域不斷得到開發及廣泛應用,尤其是由紡粘和熔噴非織造材料生產的防護用品,在特殊時期的防護性能已被人們所證實,因此其需求量急劇增加。但是,目前接近90%的聚合物直接成網法非織造材料都采用聚丙烯(PP)制成,還有部分是由聚酯(PET)制成,這些合成材料源于石油,屬于不可再生資源,并且在自然環境下無法降解,因此其廢棄物處置造成了諸多環境問題。
在非織造布領域,對于消費者和生產商來說,可持續性是一個不斷上升的趨勢。東南亞消費者越來越意識到自己的消費行為對環境的影響,因此,相應地會選擇更多環保產品。企業也在生產過程和品牌打造方面,采取積極行動,以加強環境的保護,實現可持續發展。放眼全球市場,菲律賓品牌Hannah使用經認證的100%未漂白和未染色的有機棉,用來生產衛生用品。與此同時,馬來西亞當地的一家初創企業ENYA正在使用不含合成殺蟲劑的有機棉,生產衛生用品。
總部位于德國的Sandler從一開始就將可持續性作為其非織造布業務的重點,該公司生產的水刺非織造布使用了可再生和可循環的原料,其中包括粘膠纖維、棉纖維或PLA。該公司一直在尋找可提高其產品和業務的可持續性的方法,并且正在尋找可替代的原材料,這些原材料能提供更高的可持續性,同時又能保持原有的產品功能和質量。
在擦拭巾領域,業界指出,只有逐步向可持續基材轉變,擦拭巾行業才能生存和蓬勃發展。Aralar將纖維素基材引入可沖散濕巾,并處于領先地位。盡管纖維素的應用對水刺非織造布乃至擦拭巾市場還比較新,但Aralar長期在軟包裝行業使用該材料的經驗幫助他們將其應用于擦拭巾市場。
非織造布行業與整個紡織行業一樣,面臨著節能環保的巨大壓力。目前,眾多國外非織造布生產企業已經從原料端著手,使用更天然、安全的材質改善產品的“環保”屬性。而隨著人們生態環保意識的提升,以及業界對企業社會責任工作的愈發重視,“綠色”、“低碳”將成為產業發展的必然選擇。
目前,以PP等不可降解的材料制備的塑料污染正在席卷全球,同樣,PP聚合物直接成網法非織造材料的廢棄物也被列入此列。據統計,全世界已經生產了超過80億t塑料,其中9%得以回收,90%被填埋、焚燒或拋進大海。而在這90%不可回收的垃圾中,每年有800萬t流入海洋,相當于每分鐘有一輛大型垃圾車將垃圾倒入海洋里,導致逾百萬的海洋生物因塑料停止呼吸,海洋中漂浮的垃圾總量已經超過26萬t,并且已經到達了南北兩極,世界上最后一片凈土也淪陷了。
科學家指出,塑料制品可能幾個世紀都無法降解,其污染危機可能導致地球陷入“永久污染”,從而引發了全球“禁塑令”。2018年12月4日,聯合國宣布啟動全球反塑料污染行動;2019年5月初,塑料垃圾列入全球進出口的限制對象;截至目前,全球發布“禁塑令”的國家和地區已超過15個:包括英國、法國、歐盟成員國、智利、澳大利亞、印度、韓國、冰島、美國紐約州和華盛頓州、巴西圣保羅等。
中國塑料制品生產總量約占全球總量的25%,在全球禁塑趨勢的影響下,中國的“禁塑令”也緊跟出臺。2019年2月,海南限塑令升級為禁塑令,到2025年底全面禁止生產、銷售和使用列入《海南省禁止生產銷售使用一次性不可降解塑料制品名錄(試行)》的塑料制品;2019年8月,江蘇省8部門聯合發文,指出到2020年實現50%包裝材料可降解。2019年6月5日,國務院召開常務會議,通過《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法(修訂草案)》,《草案》明確提出防止過度包裝造成環境污染,并通過禁止生產、銷售不易降解的覆蓋物和包裝物等條款。
根據國家發改委2019年11月6日發布的《產業結構調整指導目錄(2019年本)》,“紡織”板塊明確指出了“聚乳酸”(PLA)相關材料的發展方向;2020年1月19日公布的《關于進一步加強塑料污染治理的意見》中,也明確指出了“開展綠色設計”、“加大可降解材料的研發力度”的方向。政策的導向表明,可降解的綠色材料是未來的發展趨勢。

因具有100%完全生物可降解性和優良生物相容性等特點,PLA纖維已成功躋身21世紀新一代“綠色”纖維之列。為了保護環境和節約資源,聚合物直接成網法非織造材料也迫切需求綠色原料,在眾多可生物降解材料中,PLA無疑也是制備生物可降解非織造材料的首選原料。
2001年,在美國田納西大學進行的熔噴實驗證明了PLA在熔噴工藝上應用的可行性,但由于PLA自身的流變性能使其在熔噴工藝上受到很多條件的限制,尚需進一步研究和探討。2009年,美國NatureWorks公司研究開發出了6252D和6201D兩種熔噴級PLA切片原料,經實驗驗證適合熔噴工藝并實現了工業化生產。此后,可用于熔噴生產的PLA切片原料一直被美國NatureWorks的IngeoTM牌號PLA樹脂所壟斷。目前,全球聚乳酸主要生產企業及產能和用途見表1。

表1 全球聚乳酸主要生產企業
繼2005年日本Kanebo Gosen公司與Kureha化學公司宣布已開發出可生物降解聚乳酸紡粘非織造布之后,國內也開始了聚乳酸紡粘布的產業化推廣工作。最早產業化生產聚乳酸紡粘布的廠家是浙江朝隆紡織機械股份有限公司。2018年11月,山東泰鵬環保材料股份有限公司完成了“聚乳酸(PLA)紡粘熱軋無紡布的研發與應用”項目鑒定,采用雙模頭復合紡絲技術,研發了具有梯度結構的PLA紡粘非織造布。與此同時,由大連華綸無紡設備工程有限公司工程總承包并提供全套設備的聚乳酸紡粘熱軋生產線(長狹縫拉伸)也在美亞非織造布科技(東莞)有限公司開車成功。而目前PLA熔噴布還停留在實驗研究階段,未見產業化生產。
隨著新冠肺炎疫情的暴發,對于口罩及防護用紡粘和熔噴非織造材料的需求激增,目前PP紡粘和熔噴非織造材料的廢棄物處理成了影響環境的主要問題。在國人研究可重復利用的口罩材料的同時,美國已經有報道推出了純PLA紡粘和熔噴非織造布制備的口罩,很好地緩解了廢棄物降解的問題。因此,國內也在加速進行提高PLA紡粘和熔噴非織造材料性能的進程。