CN105839290B - 碳酸纤维膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种碳酸纤维膜，包含含有机酸纤维及含碳酸盐或碳酸氢盐纤维。其中，含有机酸纤维与含碳酸盐或碳酸氢盐纤维交联。含有机酸纤维包含具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体以及有机酸。含碳酸盐或碳酸氢盐纤维包含具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体以及具有碳酸根或碳酸氢根的盐类。本发明的碳酸纤维膜遇水产生二氧化碳气体，藉由二氧化碳气体所产生的波尔效应，使碳酸纤维膜可应用在日常保养或术后保养。
Description
技术领域
本发明是有关于一种纤维膜，特别是有关于一种碳酸纤维膜。
背景技术
二氧化碳(CO2)气体与人体接触会产生波尔效应(Bohr effect)，即二氧化碳会降低血红蛋白与氧气的亲和力，促进血红蛋白释放氧气，进而促进血液流动，加速代谢。目前市面上开发出多种产品，将此特性应用于皮肤保养方面，而市售的产品以应用在洗面乳与面膜上居多。然而，有些产品于使用时，使用者必须自行将两种材料搅拌使其生成二氧化碳后，并在有限的时间内涂抹在脸上；或者有些产品是将二氧化碳气体灌入容器中，于使用时喷出泡沫，再将泡沫涂抹在脸上。这些产品若作为面膜，除了上述于使用时的不便外，在使用后，使用者尚进行清洗的步骤以将面膜自脸上移除。因此，目前市面上的产品于使用上的方便性受到限制。
有鉴于此，目前需要一种碳酸膜，其可解决上述问题，具有用法简单、便利等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种用法简单、便利的碳酸膜。
本发明是提供一种碳酸纤维膜，其包含含有机酸纤维及含碳酸盐或碳酸氢盐纤维。其中，含有机酸纤维与含碳酸盐或碳酸氢盐纤维交联。含有机酸纤维包含具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体以及有机酸，且具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体占11～20重量份，有机酸占1～10重量份。含碳酸盐或碳酸氢盐纤维包含具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体以及具有碳酸根或碳酸氢根的盐类，且具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体占11～20重量份，具有碳酸根或碳酸氢根的盐类占1～10重量份。
在本发明的一实施方式中，具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体包含聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮以及胶原蛋白或玻尿酸。更具体地说，在一实施方式中，聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮占10～15重量份，且胶原蛋白或玻尿酸占1～5重量份。
在本发明的一实施方式中，聚乙烯醇的分子量为15～20kDa，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为15～20kDa。
在本发明的一实施方式中，有机酸为乙酸、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸或酒石酸。
在本发明的一实施方式中，具有碳酸根或碳酸氢根的盐类为碳酸钠、碳酸氢纳、碳酸氢三钠或碳酸钙。
在本发明的一实施方式中，有机酸与具有碳酸根或碳酸氢根的盐类于碳酸纤维膜中的重量比为1:1。
在本发明的一实施方式中，含有机酸纤维与含碳酸盐或碳酸氢盐纤维的交联是在30℃盐酸水溶液的蒸气或戊二醛水蒸气下进行。
在本发明的一实施方式中，碳酸纤维膜的pH值为6.5。
在本发明的一实施方式中，碳酸纤维膜是形成于基材上。
在本发明的一实施方式中，基材为无纺布。
在本发明的一实施方式中，碳酸纤维膜是应用于面膜、眼膜、唇膜、手膜或足膜。
本发明是将分别包含有机酸及具有碳酸根或碳酸氢根的盐类的两种不同的液体利用静电纺丝技术，形成两种纤维并直接喷涂在同一表面上，经交联后形成碳酸纤维膜。本发明的碳酸纤维膜遇水即会产生二氧化碳气体，使用上较为便利。藉由二氧化碳气体所产生波尔效应，本发明的碳酸纤维膜可应用在日常保养或术后保养。
附图说明
为使本发明的特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1A是显示本发明一实施方式的含有机酸纤维与含碳酸盐或碳酸氢盐纤维交联前的显微镜影像图；
图1B是显示图1A的局部放大图；
图2是显示本发明一实施方式的含有机酸纤维与含碳酸盐或碳酸氢盐纤维交联后的碳酸纤维膜的显微镜影像图；
图3是显示本发明实施例与比较例的细胞相容性测试结果图。
具体实施方式
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文将参照附图来描述本发明的实施态样与具体实施例；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本发明的实施例。
本发明的一种碳酸纤维膜包含含有机酸纤维及含碳酸盐或碳酸氢盐纤维。其中，含有机酸纤维与含碳酸盐或碳酸氢盐纤维交联。含有机酸纤维包含具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体以及有机酸，且具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体占11～20重量份，有机酸占1～10重量份。含碳酸盐或碳酸氢盐纤维包含具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体以及具有碳酸根或碳酸氢根的盐类，且具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体占11～20重量份，具有碳酸根或碳酸氢根的盐类占1～10重量份。
具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体中的乙烯基聚合物主要用于使纤维本体成型，而美容成分除了成型作用之外，尚具有美容功效。在一实施方式中，具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体包含聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)或聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone，PVP)以及胶原蛋白或玻尿酸。聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮占10～15重量份，且胶原蛋白或玻尿酸占1～5重量份。胶原蛋白及玻尿酸具有粘稠性，有助于纤维本体的成型，且作为美容成分具有保湿的功效。
在一实施方式中，聚乙烯醇及聚乙烯吡咯烷酮的分子量为15～20kDa，例如分子量可为15kDa、16kDa、17kDa、18kDa、19kDa或20kDa。
有机酸中的氢离子与具有碳酸根或碳酸氢根的盐类中的碳酸根或碳酸氢根遇水会产生反应而生成二氧化碳及水。在一实施方式中，有机酸为乙酸(Acetic acid)、柠檬酸(Citric acid)、琥珀酸(Succinic acid)、苹果酸(Malic acid)或酒石酸(Tartaricacid)。在一实施方式中，具有碳酸根或碳酸氢根的盐类为碳酸钠(Sodium carbonate)、碳酸氢纳(Sodium bicarbonate)、碳酸氢三钠(Sodium sesquicarbonate)或碳酸钙(Calciumcarbonate)。
在一实施方式中，有机酸与具有碳酸根或碳酸氢根的盐类于碳酸纤维膜中的重量比为1:1。
在一实施方式中，含有机酸纤维与含碳酸盐或碳酸氢盐纤维的交联是在30℃盐酸(HCl)水溶液的蒸气或戊二醛(OHC(CH2)3CHO)水蒸气下进行。此处所指的交联是指邻近的纤维之间产生连接及粘合的现象，且排列紧密，使碳酸纤维膜具有网状的结构。在一实施方式中，盐酸水溶液或戊二醛水溶液的浓度为20～99wt％。
本发明的碳酸纤维膜的pH值呈现中性至弱酸性，与皮肤的酸碱值接近。在一实施方式中，碳酸纤维膜的pH值为6.5。
本发明的碳酸纤维膜可直接使用，或者可与基材一并使用。当碳酸纤维膜与基材一并使用时，制备方法将含有机酸纺丝液与含碳酸盐或碳酸氢盐纺丝液，利用静电纺丝直接喷涂于同一基材上，并经后续交联步骤后形成碳酸纤维膜。在一实施方式中，基材为无纺布。
本发明的碳酸纤维膜可作为平日保养用的敷用膜，例如碳酸纤维膜可应用于面膜、眼膜、唇膜、手膜、足膜等。
本发明的碳酸纤维膜是由含有机酸的纤维本体与含碳酸盐或碳酸氢盐的纤维本体所组成。碳酸纤维膜中的有机酸与具有碳酸根或碳酸氢根的盐类遇水后即开始反应，并有二氧化碳气体持续产生，而不须混合两种不同材料，且无需额外添加二氧化碳气体，使用上较为便利。本发明的碳酸纤维膜可应用于多种用途，举例而言，碳酸纤维膜可作为平日保养用的敷用膜(如面膜、眼膜、唇膜、手膜或足膜)或者是做为的医疗用的敷用膜以促进伤口修复(如手术后的保养)。
本发明的碳酸纤维膜可由下述的制备方法制得，其包含以下步骤：
1.将10～15重量份的乙烯基聚合物及1～5重量份的美容成分溶于100重量份的溶剂中。接着，将1～10重量份的有机酸溶于具有美容成分的乙烯基聚合物的混合溶液中，以形成含有机酸纺丝液。在一实施方式中，乙烯基聚合物为聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮，美容成分为胶原蛋白或玻尿酸，且溶剂为水。
2.将10～15重量份的乙烯基聚合物及1～5重量份的美容成分溶于100重量份的溶剂中。接着，将1～10重量份的具有碳酸根或碳酸氢根的盐类于具有美容成分的乙烯基聚合物的混合溶液中，以形成含碳酸盐或碳酸氢盐纺丝液。在一实施方式中，乙烯基聚合物为聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮，美容成分为胶原蛋白或玻尿酸，且溶剂为水。
3.将步骤1的含有机酸纺丝液与步骤2的含碳酸盐或碳酸氢盐纺丝液分别置于针筒中，利用静电纺丝喷涂于同一表面上，制作出一复合纳米纤维膜。
4.将步骤3的复合纳米纤维膜置于30℃盐酸水溶液的蒸气或戊二醛水蒸气下进行交联，以得到本发明的碳酸纤维膜。
请参照图1A，其是显示本发明一实施方式的含有机酸纤维与含碳酸盐或碳酸氢盐纤维交联前的复合纳米纤维膜显微镜影像图。图1B则显示图1A的局部放大图。由图1A及图1B可观察到复合纳米纤维膜经交联前，纤维仅交错排列，且各个纤维之间并无连接关系。
请参照图2，其是显示图1A的复合纳米纤维膜经交联后所形成的碳酸纤维膜的显微镜影像图。由图2可观察到复合纳米纤维膜经盐酸水溶液的蒸气或戊二醛水蒸气交联后，邻近的纤维之间产生连接及粘合，且结合紧密，使所形成的碳酸纤维膜具有网状的结构。
本发明碳酸纤维膜是以有机酸与具有碳酸根或碳酸氢根的盐类为原始材料，制备两种纺丝液，藉由静电纺丝技术，将两种纺丝液，直接喷涂在同一表面上，经交联后形成碳酸纤维膜。纺丝液中的水分经过静电纺丝后而被移除，故于使用前，碳酸纤维膜中的有机酸与具有碳酸根或碳酸氢根的盐类并不会反应。本发明的碳酸纤维膜于使用时遇水即会有二氧化碳气体持续产生，无需额外添加二氧化碳气体，且使用时不须混合两种不同材料，制成上及使用上皆较为便利。
以下列举数个实施例以更详尽阐述本发明的方法，然其仅为例示说明之用，并非用以限定本发明，本发明的保护范围当以后附的权利要求书所界定的范围为准。
碳酸纤维膜的制备
本发明一实施方式的碳酸纤维膜的制备方法包含以下步骤：
1.将12g聚乙烯醇与1g胶原蛋白溶于100毫升去离子水中。接着，将10g的柠檬酸粉末溶于聚乙烯醇/胶原蛋白溶液中，以形成含柠檬酸纺丝液，此时柠檬酸浓度为10％。在此实施方式中，聚乙烯醇的分子量是17kDa。
2.将12g聚乙烯醇与1g胶原蛋白溶于100毫升去离子水中。接着，将10g的碳酸氢钠粉末溶于聚乙烯醇/胶原蛋白溶液中，以形成含碳酸氢钠纺丝液，此时碳酸氢钠浓度为10％。
3.将10mL步骤1的含柠檬酸纺丝液与10mL步骤2的含碳酸氢钠纺丝液分别置于10毫升针筒中，利用静电纺丝机喷涂于同一表面上，以制作出一复合纳米纤维膜。在此实施方式中，静电纺丝机的条件为电压15kV、流速3mL/hr以及距离150mm。
4.将步骤3的复合纳米纤维膜置于30℃盐酸水溶液的蒸气下进行交联30秒后，即可得到实施例1的碳酸纤维膜。
实施例2的碳酸纤维膜的制备方法与实施例1类似，惟将步骤1的柠檬酸粉末的添加量改为5g，且将步骤2的碳酸氢钠粉末的添加量改为5g，使柠檬酸浓度及碳酸氢钠浓度皆为5％。
含水率测试
本实验例是测试并比较实施例1与比较例的含水率，此测试是以无纺布作为比较例1，并以市售的面膜作为比较例2。
测试方法是取一般面膜大小的实施例1与比较例1的干膜，并测量两者的干重。接着，将实施例1与比较例1的干膜分别放置于水中一段时间后，将吸水后的湿膜从水中取出，并测量吸水后湿膜的重量。将实施例1与比较例1吸水后的湿重除以吸水前的干重，以计算含水率，结果如下列表1所示。值得注意的是，表1所示的比较例2的含水率是产品上所标示的理论数值。
表1
| 实施例1 | 比较例1 | 比较例2 | |
| 干重D(g) | 0.003 | 0.039 | - |
| 湿重W(g) | 0.103 | 0.45 | - |
| 含水率(D/W)(倍) | 34.3 | 11.53 | 15～20 |
由表1的结果可知，实施例1的含水率可达到约34倍，此结果是远大于比较例1的无纺布与比较例2的市售面膜。
碳酸纤维膜功效性测试
本实验例是测试实施例及比较例所产生的二氧化碳(CO2)的浓度及发泡时间，并观察所产生的二氧化碳浓度及发泡时间对皮肤的影响。
以市售的eCO2GEL凝胶面膜为比较例3，并以日本专利JP 2010-248098所提出的泡沫状皮肤涂布剂为比较例4。将实施例及比较例分别放置于水中，以仪器测量所产生的二氧化碳的浓度，并观察因二氧化碳气体的产生所持续产生气泡的时间(发泡保持时间)。另，将实施例及比较例分别与皮肤接触，并观察皮肤表面的变化，其中实施例是于吸水后再进行测试。上述测试的结果纪录于下表2。
表2
由表2的结果可知，实施例的碳酸纤维膜确实可产生二氧化碳气体，可持续发泡数十分钟，且与皮肤接触后会产生红潮，代表实施例可确实促进血液循环。实施例1由于柠檬酸及碳酸氢钠的浓度较高，故产生的二氧化碳浓度较实施例2高。值得注意的是，比较例3的二氧化碳浓度远高于其余样品，然而，此数据是产品介绍上的理论值，而非实际测量的结果，且二氧化碳浓度过高可能会对皮肤的刺激性过大，因而失去保养的目的。因此，本发明的碳酸纤维膜于使用时可产生适当浓度的二氧化碳，并有效地促进血液循环，进而达到保养的目的。
皮肤刺激性测试与皮肤过敏性测试
本实施例是对实施例1的干膜进行皮肤刺激性测试与皮肤过敏性测试，其中测试对象为天竺鼠。采用干膜的目的是为了测试碳酸纤维膜本身是否会对皮肤造成刺激或使皮肤产生过敏反应，故需排除由实施例1遇水后产生的二氧化碳对皮肤所造成的反应。
测试结果显示，实施例1的干膜并不会使皮肤产生刺激性或过敏性反应，代表本发明的碳酸纤维膜于使用上并无安全性的疑虑。
细胞相容性测试
本实验例采用ISO 10993-5的测试方法，藉以测试并比较实施例1与比较例1的细胞相容性，其中比较例1为无纺布。此外，对照用的正控制组为0.2％苯酚，且负控制组为PE膜。首先，将各测试样品裁切成120cm2的大小，并将测试样品与MEM萃取液依照6cm2/mL的比例混合。以MEM萃取液萃取于37℃下萃取测试样品24小时，藉以得到各测试样品的萃取液。所用的MEM萃取液是依ISO 10993-12的标准制备。
接着，将比较例1、实施例1、正控制组及负控制组的萃取液分别与小鼠纤维母细胞株L-929(NCTC clone 929)共同培养72小时(5％CO2、37℃)后，以细胞存活分析(MTTassay)进行细胞存活数测定的定量分析，并以未添加萃取液的细胞培养皿作为空白对照组。
一般而言，只要小鼠纤维母细胞的存活率大于70％以上，就表示此材料为生物相容的材料。
请参照图3，其是显示本发明实施例与比较例的细胞相容性测试结果图。由图3的结果可以观察到，实施例1的细胞存活率约为120％，大于一般认定的具有生物相容性的标准(70％)，且优于比较例1无纺布的约65％，说明本发明的碳酸纤维膜具有良好的细胞相容性。
碳酸纤维膜氯残留量测试
本发明的碳酸纤维膜可藉由盐酸水溶液的蒸气将复合纳米纤维膜交联后而制得，然而氯一直有对人体造成危害的疑虑。因此，本实验例利用能量色散X射线光谱仪(Energy-dispersive X-ray spectroscopy，EDX)分析实施例1的碳酸纤维膜中的元素，以确认经盐酸水溶液的蒸气交联后，所制得的碳酸纤维膜的氯残留量。测试结果如下列表3所示。
表3
| 元素 | 重量百分比(％) | 原子百分比(％) |
| 炭(C) | 36.14 | 44.67 |
| 氧(O) | 50.01 | 46.41 |
| 钠(Na) | 13.73 | 8.87 |
| 氯(Cl) | 0.12 | 0.05 |
| 总合 | 100.00 | - |
由表3的结果可知，虽然实施例1的碳酸纤维膜是经过盐酸水溶液的蒸气交联后而制得，但盐酸中的氯于所形成的碳酸纤维膜的残留量极少，故本发明的碳酸纤维膜不具有对人体造成危害的疑虑。
综上所述，本发明是利用静电纺丝技术，将产生二氧化碳气体的原料(即有机酸与具有碳酸根或碳酸氢根的盐类)分别制成纤维，并喷涂在同一表面上，经交联后形成本发明的碳酸纤维膜。此碳酸纤维膜只要遇水就会有二氧化碳气体持续产生，不需使用者自行混合不同材料，且使用后无需清洗即可移除。因此，本发明的碳酸纤维膜在使用上具有便利性及功能性。此外，碳酸纤维膜的纳米纤维化，使其可吸更多的水份，进而使得只要薄薄的一层碳酸纤维膜就可具有相较一般面膜高的保湿性与含水率。本发明的碳酸纤维膜可应用在日常保养的护肤膜上，藉由二氧化碳气体所产生的波尔效应促进血液循环，进而加速代谢，达到皮肤保养的效果。本发明的碳酸纤维膜亦可应用于医美微整型手术后的保养，亦藉由波尔效应加速伤口的修复。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (11)
1.一种碳酸纤维膜，包含：
含有机酸纤维，包含：
具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体，占11～20重量份；以及
有机酸，占1～10重量份；以及
含碳酸盐或碳酸氢盐纤维，包含：
具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体，占11～20重量份；以及
具有碳酸根或碳酸氢根的盐类，占1～10重量份，
其中，所述含有机酸纤维与所述含碳酸盐或碳酸氢盐纤维分别藉由静电纺丝技术喷涂于同一表面上，经交联后形成碳酸纤维膜。
2.如权利要求1所述的碳酸纤维膜，其中所述具有美容成分的乙烯基聚合物纤维本体，包含：
聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮，占10～15重量份；以及
胶原蛋白或玻尿酸，占1～5重量份。
3.如权利要求2所述的碳酸纤维膜，其中所述聚乙烯醇的分子量为15～20kDa，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为15～20kDa。
4.如权利要求1所述的碳酸纤维膜，其中所述有机酸为乙酸、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸或酒石酸。
5.如权利要求1所述的碳酸纤维膜，其中所述具有碳酸根或碳酸氢根的盐类为碳酸钠、碳酸氢纳、碳酸氢三钠或碳酸钙。
6.如权利要求1所述的碳酸纤维膜，其中所述有机酸与所述具有碳酸根或碳酸氢根的盐类于所述碳酸纤维膜中的重量比为1:1。
7.如权利要求1所述的碳酸纤维膜，其中所述含有机酸纤维与所述含碳酸盐或碳酸氢盐纤维的交联是在30℃盐酸水溶液的蒸气或戊二醛水蒸气下进行。
8.如权利要求1所述的碳酸纤维膜，其中所述碳酸纤维膜的pH值为6.5。
9.如权利要求1所述的碳酸纤维膜，其中所述碳酸纤维膜是形成于基材上。
10.如权利要求9所述的碳酸纤维膜，其中所述基材为无纺布。
11.如权利要求1所述的碳酸纤维膜，其中所述碳酸纤维膜是应用于面膜、眼膜、唇膜、手膜或足膜。
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