CN111607965A - 一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材及制备方法 - Google Patents

一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材及制备方法，所述面膜基材是将聚乙烯醇、去离子水、甘油、壳聚糖混合形成胶黏物，然后离心纺丝为微细纤维，同时将蚕丝胶与明胶的复合液通过超声雾化喷覆在微细纤维表面，接着将微细纤维、竹纤维、棉纤维、聚丙烯酸纤维混合、开松、梳理、交叉铺网，再针刺，接着消毒、卷曲而制得。本发明提供的面膜基材由微细纤维、竹纤维、棉纤维混合形成，微细纤维细而柔软、亲和肌肤、温和不刺激，最终获得的面膜基材兼具亲肤、高吸湿性、柔软贴附、高强度的特性。

Description

一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材及制备方法
技术领域
本发明涉及面膜的技术领域，特别是涉及一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材及制备方法。
背景技术
随着人们对美的追求，面膜除了种类日趋多样外，面膜基材也逐渐升级换代，以满足人们对各种精华液的高吸收度和对面膜基材的高舒适度要求。无纺布面膜是现代随着面膜发展起来的一种面膜产品。无纺布是一种非织造布，它直接利用高聚物切片、短纤维或长丝通过各种纤网成形方法和固结技术形成的具有柔软、透气和平面结构的新型纤维制品，它的特点是不产生纤维屑，强韧、耐用、丝般柔软、有棉质的感觉。无纺布使用时感觉柔软，而且具有良好的保湿性能, 所以在使用过程中，面膜不会因为变干而使皮肤紧绷。无纺布良好的保湿性可使皮肤在整个使用阶段都处于一种滋润、柔软、放松的状态。
目前市场上常用的无纺布面膜基材大都是定量在30-70g/m2的无纺布，改了面膜基材由于缺乏弹性、吸附性，不但产品表面硬挺，而且对保湿产品的吸附承载量低，与脸部贴合性差。因此，现在在传统无纺布的基础上不断开发处以涤纶纤维、黏胶纤维制成的面膜松软。例如将羧甲基纤维素纤维、海藻酸钙纤维、甲壳素纤维、壳聚糖纤维等用于无纺布，形成面膜基材，具有良好的吸湿性、生物相容性。但基于不同的制备工艺，各类纤维的纤维细度、吸湿承载量、孔径、成分配比等对面膜基材有较大的影响。但完全采用生物质纤维不但成本高，而且成丝困难，强度低。
非织造布面膜基材一般采用成网-粘合-烘燥-后整理-成卷包装制成，使用的原料多为棉、粘胶、天丝、聚乙烯、木浆纤维等。面膜基材由于加工工艺的不同，不同面膜基材通常在上述方面表现出较大的差异化，其中舒适度的影响最甚。舒适度涉及到基材的拉伸强度和灵活性。面膜加工过程中，基材需由完整的卷材拉伸裁切为面部模型，而在使用过程中，又需根据面部轮廓做灵活的拉伸调整，使之与面部紧密贴合并保持完整无损，故要求面膜基材纵横向具有一定的拉伸性能，即在一定的拉力下拥有合适的尺寸形变。因此，无纺布面膜基材需要考虑持水性、贴合度和舒适度。
中国发明专利申请号201710321083.8公开了一种面膜专用无纺布，由以下步骤制备而成：（1）按以下重量份配备原料：聚丙烯80-100份、涤纶50-60份、改性乙丙橡胶20-30份、改性凹凸棒石12-18份和壳聚糖10-15份；（2）将所述聚丙烯、涤纶、改性乙丙橡胶和壳聚糖充分熔融并混合后，再进行挤出定型，得到纤维；（3）在成网输送带上，使所得纤维形成连续的网状纤维层，将所述改性凹凸棒石均匀分散在该网状纤维层上，然后在改性凹凸棒石之上再形成连续的网状纤维层，得到无纺布坯体；（4）将所得无纺布坯体进行热压成型，然后进行常规亲水处理，即得面膜专用无纺布。中国发明专利申请号201810060956.9公开了一种轻质高湿强无纺布及其生产工艺和应用，该无纺布用于制备面膜，原料组分包括羧甲基纤维素纤维、骨架纤维和功能纤维。
为了有效改善无纺布面膜基材的持水性、贴合度和舒适度，有必要提出一种新型无纺布面膜基材，进而促进无纺布面膜基材的广泛应用。
发明内容
针对目前无纺布面膜基材存在贴附性差、吸湿承载量低、强度低的问题，本发明提出一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材及制备方法，从而获得了具亲肤、高吸湿性、柔软贴附的面膜基材。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材，所述面膜基材是将聚乙烯醇、去离子水、甘油、壳聚糖混合形成胶黏物，然后离心纺丝为微细纤维，同时将蚕丝胶与明胶的复合液通过超声雾化喷覆在微细纤维表面，接着将微细纤维、竹纤维、棉纤维、聚丙烯酸纤维混合、开松、梳理、交叉铺网，再针刺，接着消毒、卷曲而制得。
优选的，所述聚乙烯醇选用1788聚乙烯醇。
优选的，所述竹纤维为竹浆纤维，平均细度为5-8dtex。
本发明还提供了一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材的制备方法，具体制备方法如下：
（1）将聚乙烯醇浸泡于去离子水和甘油的混合液中，然后加入壳聚糖，缓慢搅拌均匀，制得胶黏物；
（2）将胶黏物加入离心纺丝机，然后控制加热温度和转速进行离心纺丝，胶黏物在离心纺丝机的高速离心力的作用下形成微细纤维，被甩至温度为110-120℃的收集室快速干燥，同时将蚕丝胶与明胶液混合均匀形成复合液，利用超声雾化喷出复合液包覆纤维，接着快速冷冻干燥，制得包覆的微细纤维；
（3）将包覆的微细纤维、竹纤维、棉纤维、聚丙烯酸纤维混合，然后开松2-3次，梳理成网得到疏松的网面，接着交叉铺网，并且针刺，再经紫外线消毒，卷取，即得纳米纤维水刺无纺布面膜基材。
优选的，步骤（1）中所述胶黏物制备中，聚乙烯醇、去离子水、甘油、壳聚糖的质量比例为10-12：80-90：1-1.5：2-2.5。
优选的，步骤（2）中所述离心纺丝的加热温度为80-100℃，离心纺丝机的转速为5000-8000rpm，离心纺丝的纤维直径为100-200nm。
进一步优选的，离心纺丝机的转速为6000rpm/min。
优选的，步骤（2）中所述包覆的微细纤维制备中，微细纤维、蚕丝胶、明胶液的质量比例为50-70:3-6:4-7。
优选的，步骤（3）中所述交叉铺网是根据面膜基材需要进行多层铺网，铺网后的膜材克重为60-80g/m2。
优选的，步骤（3）中所述针刺的频率为500-600Hz，进料速度为1-2m/min。
优选的，步骤（3）中所述面膜基材制备中，包覆的微细纤维、竹纤维、棉纤维、聚丙烯酸纤维的质量比例为3-5:：5-8：1-3：0.2-0.6。
公知的，无纺布面膜基材因自身材质原因，普遍存在强度较低、贴附性差、吸湿性较低的问题。本发明创造性地将聚乙烯醇、甘油、壳聚糖配制成胶黏物，通过离心纺丝得到直径为纳米级的微细纤维，并将蚕丝胶与明胶复合形成复合液通过超声雾化喷覆在微细纤维表面，将得到的微细纤维进一步与竹纤维、棉纤维、聚丙烯酸纤维混合形成兼具亲肤、高吸湿性、柔软贴附的无纺布面膜基材。
本发明首先以聚乙烯醇、去离子水、甘油、壳聚糖为原料形成胶黏物，作为离心纺丝原液，用于制备微细纤维。其中，聚乙烯醇选用1788聚乙烯醇，具有独特的强粘接性，容易溶于水中形成胶黏物；甘油可以促进聚乙烯醇的渗透和增塑，增加纺丝后的聚乙烯醇纤维的柔韧性，而且甘油残留在微细纤维中具有吸水性能，不会影响面膜基材的使用；壳聚糖可以促进聚乙烯醇去离子水作用下通过缓慢的搅拌和浸泡形成均匀的胶黏物的过程，并且在高速离心作用下极易形成微细纤维；另外，聚乙烯醇、壳聚糖用于面膜基材时，不但形成的纤维网孔吸附效果好，而且聚乙烯醇自身具有优异的吸湿性，非常适合用于面膜的基材。
进一步的，将胶黏物在离心纺丝机中进行高速离心纺丝，胶黏物在离心纺丝机的高速离心力的作用下，当离心力克服胶黏物的粘度和表面张力时，胶黏物被拉伸成微细纤维，并且被甩至收集室，相比于其他纺丝工艺，该工艺获得的微细纤维细而均匀，纤维直径可达到100-200nm；而收集室中将温度设置为110-120℃，在不破坏微细纤维的情况下可使形成的微细纤维快速干燥。另外，将蚕丝胶与明胶复合形成复合液通过超声雾化喷覆在微细纤维表面，可使得到为包覆的微细纤维细而柔软，亲和肌肤，温和不刺激。
更进一步的，将微细纤维、竹纤维、棉纤维混合形成无纺布作为面膜的基材。采用简单的开松、梳理、交叉铺网和针刺，得到纳米级纤维构成网状结构，所得材料细致舒适、柔软贴肤。其中，竹纤维选择竹浆纤维，具有优异的吸湿性能，该混合组合使得得到的面膜基材柔软贴附、舒适性好、吸湿性好。
现有的无纺布面膜基材贴附性差、吸湿承载量低、强度低的问题，限制了其应用。鉴于此，本发明提出一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材及制备方法，将聚乙烯醇浸泡于去离子水和甘油的混合液，然后加入壳聚糖，缓慢搅拌形成胶黏物；将胶黏物加入离心纺丝机，加热离心纺丝，胶黏物在离心纺丝机的高速离心力的作用下，被甩至收集室，将蚕丝胶与明胶液混合均匀中形成复合液，超声雾化喷出复合液，包覆纤维，快速冷冻干燥形成微细纤维；将微细纤维、竹纤维、棉纤维、聚丙烯酸纤维混合，开松，梳理成网得到疏松的网面，进一步交叉铺网，并且针刺，经紫外线消毒，卷取，得到一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材。本发明提供的面膜基材由微细纤维、竹纤维、棉纤维混合形成，微细纤维细而柔软、亲和肌肤、温和不刺激，最终获得的面膜基材兼具亲肤、高吸湿性、柔软贴附、高强度的特性。
本发明提出一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明将聚乙烯醇、甘油、壳聚糖配制成胶黏物，通过离心纺丝得到直径为纳米级的微细纤维，并将蚕丝胶与明胶复合形成复合液通过超声雾化喷覆在微细纤维表面，从而使纤维柔软，亲和肌肤，温和不刺激，而且，纳米级纤维构成网状结构使得材料细致舒适，所得纤维不但细，而且柔软。
2、本发明将甘油用于增塑聚乙烯醇，不但使聚乙烯醇柔性化，而且甘油残留在基材其具有吸水性能，不会影响面膜基材；聚乙烯醇、壳聚糖用于面膜基材不但形成的纤维网孔吸附效果好，而且聚乙烯醇自身具有优异的吸湿性，纳米级的微细纤维表面覆有明胶，非常适合用于面膜的基材。
3、本发明将微细纤维、竹纤维、棉纤维、聚丙烯酸纤维混合形成无纺布作为面膜的基材，兼具亲肤、高吸湿性、柔软贴附、高强度的特性。
附图说明
图1：实施例1制得的面膜基材湿润后的贴附模拟效果图。
图2：对比例1制得的面膜基材湿润后的贴附模拟效果图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将11kg1788聚乙烯醇浸泡于85 kg去离子水和1.2 kg甘油的混合液中，然后加入2.2kg壳聚糖，缓慢搅拌均匀，制得胶黏物；
（2）将胶黏物加入离心纺丝机，然后控制加热温度为90℃，转速为6000rpm，进行离心纺丝，胶黏物在离心纺丝机的高速离心力的作用下形成微细纤维，被甩至温度为115℃的收集室快速干燥，同时将4.5kg蚕丝胶与5.5kg质量浓度为18%的明胶液混合均匀形成复合液，利用超声雾化喷出复合液包覆60 kg纤维，接着快速冷冻干燥，制得平均直径为150nm包覆的微细纤维；
（3）将4kg包覆的微细纤维、6.5 kg平均细度为6dtex的竹浆纤维、2 kg棉纤维、0.4 kg聚丙烯酸纤维混合，然后开松3次，梳理成网得到疏松的网面，接着根据面膜基材需要进行多层交叉铺网，并且以频率为550Hz针刺，进料速度为1.5m/min，再经紫外线消毒，卷取，即得纳米纤维水刺无纺布面膜基材。
实施例2
（1）将10.5kg1788聚乙烯醇浸泡于88 kg去离子水和1.1 kg甘油的混合液中，然后加入2.2 kg壳聚糖，缓慢搅拌均匀，制得胶黏物；
（2）将胶黏物加入离心纺丝机，然后控制加热温度为85℃，转速为5500rpm，进行离心纺丝，胶黏物在离心纺丝机的高速离心力的作用下形成微细纤维，被甩至温度为112℃的收集室快速干燥，同时将4kg蚕丝胶与5kg质量浓度为18%的明胶液混合均匀形成复合液，利用超声雾化喷出复合液包覆65 kg纤维，接着快速冷冻干燥，制得平均直径为120nm包覆的微细纤维；
（3）将3.5 kg包覆的微细纤维、6 kg平均细度为6dtex的竹浆纤维、1.5 kg棉纤维、0.3kg聚丙烯酸纤维混合，然后开松2次，梳理成网得到疏松的网面，接着根据面膜基材需要进行多层交叉铺网，并且以频率为520Hz针刺，进料速度为1.2m/min，再经紫外线消毒，卷取，即得纳米纤维水刺无纺布面膜基材。
实施例3
（1）将11.5kg1788聚乙烯醇浸泡于82 kg去离子水和1.4 kg甘油的混合液中，然后加入2.4kg壳聚糖，缓慢搅拌均匀，制得胶黏物；
（2）将胶黏物加入离心纺丝机，然后控制加热温度为95℃，转速为7000rpm，进行离心纺丝，胶黏物在离心纺丝机的高速离心力的作用下形成微细纤维，被甩至温度为118℃的收集室快速干燥，同时将5kg蚕丝胶与6 kg质量浓度为18%的明胶液混合均匀形成复合液，利用超声雾化喷出复合液包覆55kg纤维，接着快速冷冻干燥，制得平均直径为180nm包覆的微细纤维；
（3）将4.5 kg包覆的微细纤维、6 kg平均细度为7dtex的竹浆纤维、2.5kg棉纤维、0.5kg聚丙烯酸纤维混合，然后开松3次，梳理成网得到疏松的网面，接着根据面膜基材需要进行多层交叉铺网，并且以频率为580Hz针刺，进料速度为1.8m/min，再经紫外线消毒，卷取，即得纳米纤维水刺无纺布面膜基材。
实施例4
（1）将10kg1788聚乙烯醇浸泡于90 kg去离子水和1 kg甘油的混合液中，然后加入2 kg壳聚糖，缓慢搅拌均匀，制得胶黏物；
（2）将胶黏物加入离心纺丝机，然后控制加热温度为80℃，转速为5000rpm，进行离心纺丝，胶黏物在离心纺丝机的高速离心力的作用下形成微细纤维，被甩至温度为120℃的收集室快速干燥，同时将3 kg蚕丝胶与4 kg质量浓度为18%的明胶液混合均匀形成复合液，利用超声雾化喷出复合液包覆70 kg纤维，接着快速冷冻干燥，制得平均直径为100nm包覆的微细纤维；
（3）将3 kg包覆的微细纤维、8 kg平均细度为5dtex的竹浆纤维、1 kg棉纤维、0.2 kg聚丙烯酸纤维混合，然后开松2次，梳理成网得到疏松的网面，接着根据面膜基材需要进行多层交叉铺网，并且以频率为500Hz针刺，进料速度为1m/min，再经紫外线消毒，卷取，即得纳米纤维水刺无纺布面膜基材。
实施例5
（1）将12kg1788聚乙烯醇浸泡于80 kg去离子水和1.5 kg甘油的混合液中，然后加入2.5 kg壳聚糖，缓慢搅拌均匀，制得胶黏物；
（2）将胶黏物加入离心纺丝机，然后控制加热温度为100℃，转速为8000rpm，进行离心纺丝，胶黏物在离心纺丝机的高速离心力的作用下形成微细纤维，被甩至温度为120℃的收集室快速干燥，同时将6 kg蚕丝胶与7 kg质量浓度为18%的明胶液混合均匀形成复合液，利用超声雾化喷出复合液包覆50 kg纤维，接着快速冷冻干燥，制得平均直径为200nm包覆的微细纤维；
（3）将5 kg包覆的微细纤维、5 kg平均细度为8dtex的竹浆纤维、3 kg棉纤维、0.6 kg聚丙烯酸纤维混合，然后开松3次，梳理成网得到疏松的网面，接着根据面膜基材需要进行多层交叉铺网，并且以频率为600Hz针刺，进料速度为2m/min，再经紫外线消毒，卷取，即得纳米纤维水刺无纺布面膜基材。
对比例1
对比例1与实施例1相比，制备微细纤维时没有采用蚕丝胶蛋白和明教液处理微细纤维，其他与实施例1完全一致。
对比例2
对比例2与实施例1相比，制备微细纤维时离心纺丝机的转速控制在1000rpm，其他与实施例1完全一致。
对比例3
对比例3与实施例1相比，在进行纤维复合针刺时，降低微细纤维的用量，使微细纤维、竹纤维、棉纤维混和质量比例为1:5:1，其他与实施例1完全一致。
测试方法：
力学性能测试：参照《纺织品 非织造布试验方法 第3部分：断裂强力和断裂伸长率的测定》（GB/T 24218.3-2010）测试本发明实施例及对比例制得的面膜基材的断裂力，膜材克重为60g/m2,片宽度为5cm。测试结果如表1所示；
吸水性能测试：将本发明实施例和对比例的样品裁切为50×50mm大小，称初始重量，记为M0；将样品浸泡在水中60s，取出，搁置5min，自然滤除多余的水；然后称重，记为M1。根据（M1-M0）/M0×100％计算样品的吸水率，以衡量吸湿效果，来判断用于面膜基材对保湿成分的承载效果。测试结果如表1所示；
贴附性测试：将实施例1、对比例1的样品裁切为直径为20cm的圆片，将样品置于甘油和水的混合液中（甘油：水=1:2）浸泡30min，然后取出，自然贴敷于R35cm的弹性球体，观察贴附效果，实施例1的样品的贴附效果如附图1所示，对比例1的样品的贴附效果如附图2所示。
表1：
性能指标 吸水率（％） 断裂力（N）
实施例1 1250 47.6
实施例2 1244 47.4
实施例3 1252 47.9
实施例4 1241 47.1
实施例5 1260 48.2
对比例1 870 44.4
对比例2 985 38.1
对比例3 795 42.5
由表1可见，本发明制得的无纺布面膜基材样品的吸水性和力学性能好。对比例1由于缺少对纤维的处理，得到的微细纤维质感较硬，使最终的得到的基材较硬，影响贴附性；对比例2由于离心转速较低，被甩出的纤维拉伸伸长较低，得到的纤维较粗，使最终的得到的基材较硬，强度低，而且由于纤维较粗，一定程度上影响吸附性；对比例3由于减少微细纤维的用量，其吸湿性下降较大，影响基材使用时对保湿成分的承载量。由附图1可见，实施例1的样品与弹性球体贴附紧密。图2为对比例1样品的贴附情况，由于纤维较硬，使最终的得到的基材较硬，贴附效果较差。

Claims (10)

1.一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材，其特征在于，所述面膜基材是将聚乙烯醇、去离子水、甘油、壳聚糖混合形成胶黏物，然后离心纺丝为微细纤维，同时将蚕丝胶与明胶的复合液通过超声雾化喷覆在微细纤维表面，接着将微细纤维、竹纤维、棉纤维、聚丙烯酸纤维混合、开松、梳理、交叉铺网，再针刺，消毒、卷曲而制得。
2.根据权利要求1所述的一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材，其特征在于，所述聚乙烯醇选用1788聚乙烯醇。
3.根据权利要求1所述的一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材，其特征在于，所述竹纤维为竹浆纤维，平均细度为5-8dtex。
4.如权利要求1-3任一权项所述的一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
（1）将聚乙烯醇浸泡于去离子水和甘油的混合液中，然后加入壳聚糖，缓慢搅拌均匀，制得胶黏物；
（2）将胶黏物加入离心纺丝机，然后控制加热温度和转速进行离心纺丝，胶黏物在离心纺丝机的高速离心力的作用下形成微细纤维，被甩至温度为110-120℃的收集室快速干燥，同时将蚕丝胶与明胶液混合均匀形成复合液，利用超声雾化喷出复合液包覆纤维，接着快速冷冻干燥，制得包覆的微细纤维；
（3）将包覆的微细纤维、竹纤维、棉纤维、聚丙烯酸纤维混合，然后开松2-3次，梳理成网得到疏松的网面，接着交叉铺网，并且针刺，再经紫外线消毒，卷取，即得纳米纤维水刺无纺布面膜基材。
5.根据权利要求4所述的一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述胶黏物制备中，聚乙烯醇、去离子水、甘油、壳聚糖的质量比例为10-12：80-90：1-1.5：2-2.5。
6.根据权利要求4所述的一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述离心纺丝的加热温度为80-100℃，离心纺丝机的转速为5000-8000rpm，离心纺丝的纤维直径为100-200nm。
7.根据权利要求4所述的一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述包覆的微细纤维制备中，微细纤维、蚕丝胶、明胶液的质量比例为50-70:3-6:4-7。
8.根据权利要求4所述的一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述交叉铺网是根据面膜基材需要进行多层铺网，铺网后的膜材克重为60-80g/m2。
9.根据权利要求4所述的一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述针刺的频率为500-600Hz，进料速度为1-2m/min。
10.根据权利要求4所述的一种纳米纤维水刺无纺布面膜基材的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述面膜基材制备中，包覆的微细纤维、竹纤维、棉纤维、聚丙烯酸纤维的质量比例为3-5:：5-8：1-3：0.2-0.6。
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CN113930897A (zh) * 2021-04-02 2022-01-14 武汉纺织大学 水溶性无纺布面膜及其制备方法

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