CN108754854A - 一种环境友好的植物纤维非织造面膜基布及植物纤维面膜 - Google Patents

一种环境友好的植物纤维非织造面膜基布及植物纤维面膜 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种环境友好的植物纤维非织造面膜基布及植物纤维面膜，所述面膜基布由以下方法制备：1)取麦秸切断用水浸泡后取出并挤压脱水得麦秸碎料；2)将麦秸碎料进行蒸汽***，卸压出料得纤维料；3)将纤维料依次进行梳理、交叉铺网、水刺加固、热轧成型和干燥制得无纺基材；4)在无纺基材表面均匀喷涂α‑红没药醇的乙醇溶液，干燥除去乙醇，得舒敏基材；5)将舒敏基材浸入壳聚糖乙酸水溶液中，负压脱泡，取出后挤出多余液体并干燥即得。所得面膜基布具有适当的机械力学性能、良好的持液能力和透气性，生物相容性和抗菌性好，使用过程中对人体肌肤无不良反应，具有良好的使用效果；用过即丢后在环境中的降解速度快，环境友好。

Description

一种环境友好的植物纤维非织造面膜基布及植物纤维面膜
技术领域
本发明属于贴式面膜护肤品技术领域，具体涉及一种环境友好的植物纤维非织造面膜基布，同时还涉及一种采用上述环境友好的植物纤维非织造面膜基布制备的植物纤维面膜。
背景技术
在日常用护肤品类中，面膜因其效果明显、携带方便而受到消费者的喜爱，目前已成为我国日化行业增长最快的细分市场之一。面膜的发展速度之快与其功效息息相关，其作用机制主要包括：一、面膜通过阻隔肌肤与空气的接触、抑制水分蒸发，提高肌肤温度和扩张毛孔，促进汗腺分泌与新陈代谢；二、面膜中大量的水分和营养物质可以充分滋润皮肤角质层，使其变得柔软、增加弹性与活力；角质层的渗透力增强，使面膜中的营养物质能有效地渗进皮肤，促进上皮组织细胞的新陈代谢；三、面膜具有黏附作用，当揭去面膜时，皮肤表层污物(如表皮细胞代谢物、多余皮脂、残妆等)随面膜一起粘除，使皮肤毛囊通畅，皮脂顺利排出。因此，只要科学合理地使用面膜，便可有效改善皮肤缺水和喑哑，减少黑素和细纹，延缓皮肤衰老，并在一定程度上起到祛斑祛痘的功效。
面膜按照剂型类别可分为撕拉式面膜、泥膏面膜、乳霜面膜、啫喱面膜和贴式面膜，其中贴式面膜包括面膜基布和精华液，面膜基布作为载体吸附精华液，可以固定贴服在脸部特定位置，形成封闭层，促进精华液的吸收。贴式面膜使用最为便捷，是面膜类产品中销量最大、增长最快的品类。
贴式面膜所用的面膜基布材质主要有无纺布、真蚕丝、工艺蚕丝、纯棉纤维、生物纤维、粘胶纤维和天丝等。面膜基布作为支撑载体，本身并不承担面膜主要的功能性作用，一般用过即丢弃，也不会二次回收使用，因此随着贴式面膜市场的快速增长和扩大，越来越多被丢弃的面膜基布成为固体废弃物进入环境中。如使用有机合成纤维制成的无纺布类面膜基布，生产过程消耗大量的石油资源，且后期在环境中降解速度慢；真蚕丝和纯棉纤维类面膜基布的原料为蚕丝和棉花，本身成本高，用过即弃造成资源浪费；工艺蚕丝、粘胶纤维和天丝类面膜基布是以天然纤维为原料生产的，原料来源为棉花、木质纤维等，生产过程用到大量有机溶剂和化学品，环境不友好；生物纤维面膜基布的原料是葡糖醋杆菌发酵制成的细菌纤维素，生产工艺复杂、难度大、成本高，推广使用受到限制。
作为“用过即弃”的材料，如何节约资源，获得一种环境友好的植物纤维非织造面膜基布，是需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种环境友好的植物纤维非织造面膜基布，原料来源广泛，使用效果好。
本发明的另一个目的是提供一种采用上述环境友好的植物纤维非织造面膜基布制备的植物纤维面膜。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种环境友好的植物纤维非织造面膜基布，由包括以下步骤的方法制备而成：
1)取干燥麦秸切断至长度为40-60mm的小段，用水浸泡12-16h后取出并挤压脱水，得麦秸碎料；
2)将步骤1)所得麦秸碎料置于蒸汽***装置中进行蒸汽***，蒸汽温度为210-220℃，***压力为3.0-3.5MPa，保温保压4.0-5.0min，卸压出料得纤维料；
3)将步骤2)所得纤维料依次进行梳理、交叉铺网、水刺加固、热轧成型和干燥，制得厚度为0.35-0.40mm、面密度为35-40g/m2的无纺基材；
4)在步骤3)所得无纺基材表面均匀喷涂α-红没药醇的乙醇溶液，干燥除去乙醇，得舒敏基材；其中，α-红没药醇的用量为无纺基材质量的0.2％-0.4％；
5)将步骤4)所得舒敏基材浸入壳聚糖乙酸水溶液中，负压脱泡10-20s，取出后挤出多余液体并干燥，控制产品增重为舒敏基材质量的4.0％-5.0％，即得所述面膜基布。
步骤1)中，所得麦秸碎料的含水率为40％-45％。
步骤3)中，所述水刺加固的水刺压力为14-16bar，水针孔出口直径为0.08-0.12mm。
步骤3)中，所述热轧成型的温度为110-130℃，压力为2.5-3.0MPa。热轧的速度为80-100m/min。
步骤3)中，所述干燥的温度为65-70℃，干燥至所述无纺基材的含水量不超过8％。所述干燥为热风干燥。
步骤4)中，所述α-红没药醇的乙醇溶液中，α-红没药醇的质量浓度为4.0％-5.0％。
步骤5)中，所述壳聚糖乙酸水溶液中，壳聚糖的质量浓度为2.0％-2.5％。所述壳聚糖乙酸水溶液所用的溶剂为乙酸水溶液，所述乙酸水溶液中乙酸的质量浓度为5.0％-7.0％。
步骤5)中，所述干燥的温度为65-70℃，干燥至面膜基布的含水量不超过8％。
一种采用上述环境友好的植物纤维非织造面膜基布制备的植物纤维面膜。将所述面膜基布浸入精华液中使其充分吸收携液，制成植物纤维面膜。面膜基布与其携带的精华液的质量比为1:(9-10)。
本发明的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，纤维原料为麦秸(小麦秸秆)，麦秸中含有43％左右的纤维素，这是麦秸纤维强度的来源；还含有约22％的木质素和14％左右的半纤维素。采用蒸汽***工艺对麦秸进行预处理，蒸汽将麦秸原料快速加热至设定温度，高压下水蒸汽扩散渗透进入麦秸纤维细胞壁内，在结束时由于压力骤然释放、温度快速降低，润湿的麦秸纤维发生***，达到纤维分离细化的目的；同时，经过蒸汽***处理，秸秆纤维中的纤维素、半纤维素发生降解，糖类物质及酸类物质增加，大分子糖类物质分解为小分子糖类，与秸秆纤维中被活化的木素形成类似胶黏剂的生物质，在后续的热轧成型工艺中起到纤维粘结的胶合作用，不用另外添加化学粘合剂，一方面节约资源、降低生产成本，另一方面避免添加化学过敏源，提高面膜基布的安全性和环保效益。
农作物秸秆属于生物质材料，本身具有良好的生物相容性，经过蒸汽***之后的麦秸纤维具有良好的亲水性，采用麦秸纤维制备无纺基材，满足面膜基布对于生物相容性及亲水携液能力的需求。
本发明的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，麦秸原料在蒸汽***之前先用水浸泡进行软化，使得麦秸小段料在蒸汽***的高温、高压蒸汽作用下，纤维度的聚合度下降、木质素软化、半纤维素降解，粘接纤维素的木质素被部分剥离，原料撕裂为细小纤维，从而避免干燥麦秸料直接蒸汽***时纤维过于破碎成粉末。麦秸软化料经蒸汽***之后，原纤维结构被破坏，所得麦秸纤维结构蓬松、柔软，为制造柔软舒适的面膜基布打下良好的基础。由于经过蒸汽***工艺所得的纤维料已经比较蓬松，不必开松可直接进行梳理、交叉铺网工序，水刺工序对网坯进行预压后再进行热轧，这是因为所得纤维料比较蓬松，铺网后如直接进行热轧，一方面热轧的压下率较高，热轧时间长，速度慢，能耗大；另一方面直接热轧所得基材较硬，作为面膜基布不够柔软舒适。而采用水刺工艺进行预压加固，降低后续热压时间和能耗，所得成型基材手感柔软，不发硬。
本发明的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，采用麦秸纤维制备无纺基材后，在无纺基材的正反两面均匀喷涂α-红没药醇的乙醇溶液，后干燥除去乙醇得舒敏基材。α-红没药醇作为舒敏剂，附着在无纺基材的正反两面，减少敏感性皮肤因生物质麦秸纤维引起的过敏反应。最后再将所得舒敏基材浸入壳聚糖乙酸水溶液中，负压脱泡10-20s，取出后挤出多余液体并干燥，在基材纤维表面形成壳聚糖薄层；壳聚糖的大分子结构使其具有抗菌除螨、消炎化脓、止痛、去疤痕、减少创面液体析出和利于创伤部位愈合等优异的生物相容性，通过浸渍改性获得的壳聚糖薄层，与人体肌肤接触，能充分发挥其生物相容性及抗菌性，进一步提高面膜基布的亲水性和携液能力。
本发明的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，以蒸汽***制备的麦秸纤维为原料制备无纺基材，生物相容性好，不需要添加额外的粘合剂，即可在热轧阶段实现麦秸纤维的自胶合；通过喷涂α-红没药醇和浸渍壳聚糖改性，所得面膜基布与人体面部肌肤接触，不会产生过敏、感染及红肿反应；利用壳聚糖面层所具有抗菌、消炎、止痛的性能，促进面部微小创伤愈合；力学性能好，在干态和湿态下均有较好的断裂强力，便于加工和使用；持液能力强，可以携带更多的营养液，使得营养液的营养成分能更迅速的被肌肤吸收；透气性好，不影响面部肌肤的正常呼吸，舒适性高。本发明整体上采用麦秸为原料制备面膜基布，麦秸本来属于农业废弃物，来源广泛，成本低；本发明基于麦秸自身的组成及结构特点，利用蒸汽***的新工艺制备麦秸纤维，并最终制成植物纤维基的面膜基布，满足面膜基布的性能需求，具有良好的使用效果；用过即丢后，植物纤维在环境中的降解速度快，属于一种新的环境友好型面膜基布。本发明变废为宝，为农作物秸秆的回收再利用提供一种新的思路，具有良好的经济效益和环境效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
具体实施方式中，所用麦秸为购自当地农户的干麦秸，使用前去除杂物，用水清洗去除杂质并干燥至含水量不超过15％。所用壳聚糖的脱乙酰度为95％，分子量为4×105-6×105。
具体实施方式中，所用蒸汽***装置为直立式圆筒形蒸汽***装置，使用时将麦秸碎料喂入装置内，然后通入设定温度的饱和水蒸汽，使内部压力达到设定压力，保温保压至设定时间，打开装置底部阀门，物料瞬时被喷入接收器中，麦秸碎料解离成纤维。
实施例1
本实施例的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，是由以下方法制备的：
1)取干燥麦秸切断至长度为40-60mm的小段，室温条件下浸入水中，浸泡12h后取出，采用轧辊挤压脱水后，自然干燥至含水量为40％，得麦秸碎料；
2)将步骤1)所得麦秸碎料置于蒸汽***装置中，通入饱和水蒸汽进行蒸汽***，蒸汽温度为210℃，***压力为3.5MPa，保温保压5.0min，卸压出料得纤维料；
3)将步骤2)所得纤维料进行梳理后，按照设计厚度和面密度进行交叉铺网，后水刺加固预成型，水刺压力为15bar，水针孔出口直径为0.12mm；将水刺加固后的网坯送入热轧机进行热轧成型，轧辊表面温度为110℃，热轧压力为3.0MPa，速度为80m/min，成型后在65℃条件下进行热风干燥，至体系含水量为8％，冷却制得厚度为0.35mm、面密度为35g/m2的无纺基材；
4)取α-红没药醇溶于乙醇，制成α-红没药醇的质量浓度为4.0％的乙醇溶液；在步骤3)所得无纺基材的正反表面均匀喷涂α-红没药醇的乙醇溶液，70℃热风干燥除去乙醇，得舒敏基材；其中，α-红没药醇的用量为无纺基材质量的0.28％；
5)制备乙酸质量含量为5.0％的乙酸水溶液，取壳聚糖溶于所述乙酸水溶液中，制得壳聚糖的质量浓度为2.0％的壳聚糖乙酸水溶液；
将步骤4)所得舒敏基材浸入壳聚糖乙酸水溶液中，负压脱泡20s，取出后采用轧辊挤出多余液体后，水洗除去乙酸，并在65℃条件下干燥至体系含水量为8％，控制产品增重为舒敏基材质量的4.0％，即得所述环境友好的植物纤维非织造面膜基布。
将所得面膜基布浸入精华液中使其充分吸收携液，制成植物纤维面膜；面膜基布与其携带的精华液的质量比为1:9。
实施例2
本实施例的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，是由以下方法制备的：
1)取干燥麦秸切断至长度为40-60mm的小段，室温条件下浸入水中，浸泡14h后取出，采用轧辊挤压脱水后，自然干燥至含水量为43％，得麦秸碎料；
2)将步骤1)所得麦秸碎料置于蒸汽***装置中，通入饱和水蒸汽进行蒸汽***，蒸汽温度为215℃，***压力为3.3MPa，保温保压4.0min，卸压出料得纤维料；
3)将步骤2)所得纤维料进行梳理后，按照设计厚度和面密度进行交叉铺网，后水刺加固预成型，水刺压力为14bar，水针孔出口直径为0.08mm；将水刺加固后的网坯送入热轧机进行热轧成型，轧辊表面温度为120℃，热轧压力为2.5MPa，速度为90m/min，成型后在65℃条件下进行热风干燥，至体系含水量为8％，冷却制得厚度为0.40mm、面密度为40g/m2的无纺基材；
4)取α-红没药醇溶于乙醇，制成α-红没药醇的质量浓度为4.5％的乙醇溶液；在步骤3)所得无纺基材的正反表面均匀喷涂α-红没药醇的乙醇溶液，70℃热风干燥除去乙醇，得舒敏基材；其中，α-红没药醇的用量为无纺基材质量的0.30％；
5)制备乙酸质量含量为5.0％的乙酸水溶液，取壳聚糖溶于所述乙酸水溶液中，制得壳聚糖的质量浓度为2.2％的壳聚糖乙酸水溶液；
将步骤4)所得舒敏基材浸入壳聚糖乙酸水溶液中，负压脱泡20s，取出后采用轧辊挤出多余液体后，水洗除去乙酸，在65℃条件下干燥至体系含水量为8％，控制产品增重为舒敏基材质量的4.5％，即得所述环境友好的植物纤维非织造面膜基布。
将所得面膜基布浸入精华液中使其充分吸收携液，制成植物纤维面膜；面膜基布与其携带的精华液的质量比为1:9.5。
实施例3
本实施例的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，是由以下方法制备的：
1)取干燥麦秸切断至长度为40-60mm的小段，室温条件下浸入水中，浸泡16h后取出，采用轧辊挤压脱水后，自然干燥至含水量为45％，得麦秸碎料；
2)将步骤1)所得麦秸碎料置于蒸汽***装置中，通入饱和水蒸汽进行蒸汽***，蒸汽温度为220℃，***压力为3.0MPa，保温保压5.0min，卸压出料得纤维料；
3)将步骤2)所得纤维料进行梳理后，按照设计厚度和面密度进行交叉铺网，后水刺加固预成型，水刺压力为16bar，水针孔出口直径为0.12mm；将水刺加固后的网坯送入热轧机进行热轧成型，轧辊表面温度为130℃，热轧压力为2.5MPa，速度为100m/min，成型后在65℃条件下进行热风干燥，至体系含水量为8％，冷却制得厚度为0.38mm、面密度为38g/m2的无纺基材；
4)取α-红没药醇溶于乙醇，制成α-红没药醇的质量浓度为5.0％的乙醇溶液；在步骤3)所得无纺基材的正反表面均匀喷涂α-红没药醇的乙醇溶液，70℃热风干燥除去乙醇，得舒敏基材；其中，α-红没药醇的用量为无纺基材质量的0.35％；
5)制备乙酸质量含量为5.0％的乙酸水溶液，取壳聚糖溶于所述乙酸水溶液中，制得壳聚糖的质量浓度为2.5％的壳聚糖乙酸水溶液；
将步骤4)所得舒敏基材浸入壳聚糖乙酸水溶液中，负压脱泡20s，取出后采用轧辊挤出多余液体后，水洗除去乙酸，在65℃条件下干燥至体系含水量为8％，控制产品增重为舒敏基材质量的5.0％，即得所述环境友好的植物纤维非织造面膜基布。
将所得面膜基布浸入精华液中使其充分吸收携液，制成植物纤维面膜；面膜基布与其携带的精华液的质量比为1:10。
实验例1
本实验例对实施例1-3所得环境友好的植物纤维非织造面膜基布的性能进行检测，结果如表1所示。
其中，力学性能的检测方法是采用电子强力仪，参照GB/T2428.3-2010标准测试样品干湿态下的断裂强力和断裂伸长率；样品大小为5cm×30cm(长度大于夹持隔距为20cm)，拉伸速度为100mm/min；根据GB/T6529-1008的方法将样品调湿(湿态)。
回潮率是指材料中所含水分重量占干燥材料重量的百分数，参照GB/T6503-2008标准中回潮率实验方法进行测定。
持液率是通过面膜基布携带营养液的质量与基布的质量比来评价持液能力。测试方法：将重量为m1的样品平铺浸入面膜专用精华液中，使其充分接触浸渍10s，将样品取出后悬空放置1min，没有液体滴下，称重记为m2；计算持液率(％)＝(m2-m1)/m1×100％。
透气性是影响面膜舒适性的重要因素，参照GB/T5453-2007测试，压力为100Pa，测试面积为20cm2。
抗菌性的检测方法参照GB/T20944.3-2008标准中振荡法进行抗菌实验。
表1实施例1-3所得植物纤维非织造面膜基布的性能检测结果
注：表1中的断裂强力和断裂伸长率均为纵向与横向测试结果的平均值。
从表1可以看出，实施例1-3所得植物纤维非织造面膜基布在面密度36-40g/m2、厚度0.36-0.40mm的区间内，干态的断裂强力将近40N、断裂伸长率达到48.24％，湿态的断裂强力超过30N、断裂伸长率达到43.51％，说明该面膜基布具有良好的机械力学性能，具备适当的抗拉强度和伸长，满足面膜基布制备和面膜使用时的轻拉扯拽，不易破损。实施例1-3所得植物纤维非织造面膜基布的持液率达到1400％以上，即该面膜基布能携带自身重量14倍以上的精华液，持液能力强；该面膜基布的透气率不低于2000mm/s，说明其透气性良好，使用时敷于面部，不影响肌肤的正常呼吸作用，舒适性强。生物基质纤维具有良好的生物相容性和广谱抗菌性，经检测，实施例1-3所得植物纤维非织造面膜基布在α-红没药醇、壳聚糖的辅助作用下，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念球菌的抑菌率分别达到98％、93％和98.9％以上，抗菌性强，能抑制细菌滋生，保护面部肌肤。
实验例2
按照《化妆品安全技术规范》(2015年版)要求选择30名合格志愿者在手臂内侧进行植物纤维面膜的人体斑贴试验。30名合格志愿者(年龄20-30岁)随机分为三组，每组10名，记为实验组1-3，分别采用实施例1-3所得植物纤维非织造面膜基布和同一种精华液进行试验。将实施例1-3所得面膜基布分别浸入精华液中使其充分吸收携液，制成植物纤维面膜；面膜基布与其携带的精华液的质量比为1:10。
其中，精华液的质量组成如下：卡波姆0.15％、丁二醇4％、尿囊素0.1％、甘油1％、黄原胶0.1％、透明质酸钠0.06％、甘草酸二钾0.15％、三乙醇胺0.15％、防腐剂0.3％，余量为去离子水。30名志愿者事先经过单独的精华液试敏，均对精华液本身无过敏现象。
将所得植物纤维面膜贴在志愿者手臂内侧进行人体斑贴试验，结果显示实验组1-3均未出现不良反应，根据皮肤不良反应分级表评定实施例1-3的植物纤维非织造面膜基布测试样品均对人体皮肤无不良反应。

Claims (9)

1.一种环境友好的植物纤维非织造面膜基布，其特征在于：由包括以下步骤的方法制备而成：
1)取干燥麦秸切断至长度为40-60mm的小段，用水浸泡12-16h后取出并挤压脱水，得麦秸碎料；
2)将步骤1)所得麦秸碎料置于蒸汽***装置中进行蒸汽***，蒸汽温度为210-220℃，***压力为3.0-3.5MPa，保温保压4.0-5.0min，卸压出料得纤维料；
3)将步骤2)所得纤维料依次进行梳理、交叉铺网、水刺加固、热轧成型和干燥，制得厚度为0.35-0.40mm、面密度为35-40g/m2的无纺基材；
4)在步骤3)所得无纺基材表面均匀喷涂α-红没药醇的乙醇溶液，干燥除去乙醇，得舒敏基材；其中，α-红没药醇的用量为无纺基材质量的0.2％-0.4％；
5)将步骤4)所得舒敏基材浸入壳聚糖乙酸水溶液中，负压脱泡10-20s，取出后挤出多余液体并干燥，控制产品增重为舒敏基材质量的4.0％-5.0％，即得所述面膜基布。
2.根据权利要求1所述的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，其特征在于：步骤1)中，所得麦秸碎料的含水率为40％-45％。
3.根据权利要求1所述的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，其特征在于：步骤3)中，所述水刺加固的水刺压力为14-16bar，水针孔出口直径为0.08-0.12mm。
4.根据权利要求1所述的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，其特征在于：步骤3)中，所述热轧成型的温度为110-130℃，压力为2.5-3.0MPa。
5.根据权利要求1所述的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，其特征在于：步骤3)中，所述干燥的温度为65-70℃，干燥至所述无纺基材的含水量不超过8％。
6.根据权利要求1所述的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，其特征在于：步骤4)中，所述α-红没药醇的乙醇溶液中，α-红没药醇的质量浓度为4.0％-5.0％。
7.根据权利要求1所述的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，其特征在于：步骤5)中，所述壳聚糖乙酸水溶液中，壳聚糖的质量浓度为2.0％-2.5％。
8.根据权利要求1所述的环境友好的植物纤维非织造面膜基布，其特征在于：步骤5)中，所述干燥的温度为65-70℃，干燥至面膜基布的含水量不超过8％。
9.一种采用如权利要求1-8中任一项所述的环境友好的植物纤维非织造面膜基布制备的植物纤维面膜。
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