JP2020081223A - バイオセルロースドライフェイスマスク及びその乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バイオセルロースドライフェイスマスク及びその乾燥方法を提供する。【解決手段】バイオセルロースドライフェイスマスクの乾燥方法は以下のステップを含み、ステップ一は酸性イオン除去ステップで、ステップ二は膜厚制御ステップで、ステップ三はフェイスマスク２成形ステップで、ステップ四は高周波乾燥ステップで、上記方法で製造されるバイオセルロースドライフェイスマスク２は含水率６−１０％、引っ張り強度は５．３−５．４ＭＰａ、メイラード反応変化率は８％以下で、復水率２５−３０％等の物理的特徴を備える。【選択図】図１３

Description

本発明はバイオセルロースドライフェイスマスクの乾燥技術に関する。

バイオセルロースフェイスマスクの水分含有量は、８０〜９０％を超え、含水率は不織布、コットン等をはるかに凌ぐ。
よって、バイオセルロースフェイスマスクの生物的適合性は高く、皮膚との密着度も、他の材質のフェイスマスクに比べて高い。
しかし、バイオセルロースフェイスマスク自体の含水率が高いという特徴は、細菌が繁殖しやすいという問題を派生させている。
この他、バイオセルロースフェイスマスクに、ヒアルロン酸、多糖類溶液等の比較的粘度が高い美容液を組み合わせると、フェイスマスク自体の高含水率により、このタイプの美容液の含有が困難となり、フェイスマスクが含有する美容液を、予期の濃度に制御するのが難しくなってしまう。

熱風乾燥は現在、バイオセルロースフェイスマスク処理の加工技術の一つである。
それは、熱した空気を利用し、物体内部まで対流及び熱伝導する。
熱風乾燥の第一段階は、自由水がフェイスマスク表面へと拡散し、蒸発除去される。
第二段階は、フェイスマスク表面が熱エネルギーを吸収して、組織変性を起こし、さらには褐変、又は組織硬化の現象を起こすため、フェイスマスクの品質に深刻な影響を及ぼし、またこれによりバイオセルロースフェイスマスクによる美容液含有はより困難となる。

前記先行技術には、フェイスマスク表面が熱エネルギーを吸収すると組織変性、又は褐変、又は組織硬化を起こすため、品質に深刻な影響を及ぼし、またこれにより美容液含有が困難となる欠点がある。

本発明はバイオセルロースフェイスマスクの乾燥方法に関する。

本発明によるバイオセルロースドライフェイスマスクの乾燥方法は、以下のステップを含む。
ステップ一は、酸性イオン除去ステップで、バイオセルロース一次膜のｐＨ値を６．７−７．２まで低下させる。
ステップ二は、膜厚制御ステップで、該バイオセルロース一次膜の自由水を排除し、膜厚を０．３０−０．３５ｃｍまで縮減する。
ステップ三は、フェイスマスク成形ステップで、カッティングプレスを通して、該バイオセルロース一次膜をフェイスマスク形状にカッティングプレスする。
ステップ四は、高周波乾燥ステップで、該フェイスマスクを、真空高周波乾燥システム中に入れ、乾燥を行い、乾燥させて、含水率６−１０％のドライフェイスマスクとする。真空高周波乾燥システムの操作条件は、温度：３０−６０℃、仕事率：３−５Ｗ、周波数：３０−４０ＭＨｚ、ＲＦ層板の間隔距離：１３−１７ｃｍで、乾燥所要時間：３８−４２秒である。

高周波乾燥の最良の操作条件は、温度は４０℃、仕事率は５Ｗ、周波数は４０ＭＨｚ、ＲＦ層板の間隔距離は１５ｃｍで、乾燥所要時間は４０秒である。

上記方法により製造されるバイオセルロースドライフェイスマスクの含水率は、６−１０％で、引っ張り強度は、約５．３−５．４ＭＰａで、メイラード反応変化率は８％以下で、及び復水率は２５−３０％に達する。

本発明の方法により乾燥させられるドライフェイスマスクは、含水率が低く、微生物の繁殖を抑制でき、フェイスマスクメイラード反応変化率は低く、褐斑が生じず、引っ張り強度が高く、復水率が高く、美容液に対して良好なポータビリティを有する。
上記で設定した高周波乾燥の最良条件と６０℃熱風乾燥とを比較した結果から分かるように、同様の温度及び処理時間で、高周波乾燥の乾燥速度は、熱風乾燥より優れており、フェイスマスクの水分含有量をより速く８％まで低下させられ、セルロース構造の完全性を維持することができる。

含水率６％、８％、１０％のドライフェイスマスクの引っ張り強度を示す棒グラフである。 高周波乾燥と熱風乾燥を経たドライフェイスマスクの引っ張り強度を示す棒グラフである。 高周波乾燥と熱風乾燥を経たドライフェイスマスクの復水率を示す棒グラフである。 高周波乾燥を経て含水率２％、５％、８％、１１％、１４％のドライフェイスマスクの、ヒアルロン酸に対する吸着率を示す折れ線グラフである。 圧搾を経たフェイスマスクと未圧搾のフェイスマスクに高周波乾燥を行い、その含水率が８％に達するまで乾燥させるのに必要な所要時間を示す棒グラフである。 厚さが０．３０ｃｍ、０．３５ｃｍ、０．４０ｃｍのフェイスマスクに高周波乾燥を行い、その含水率が８％に達するまで乾燥させるのに必要な所要時間を示す棒グラフである。 高周波乾燥の温度が３０℃、６０℃、９０℃の時にドライフェイスマスクが生じる褐変率を示す棒グラフである。 ＲＦ仕事率が３Ｗ、５Ｗ、７Ｗ、１０Ｗの時にドライフェイスマスクが生じる褐変率を示す棒グラフである。 ＲＦ周波数が３０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、５０ＭＨｚの時にドライフェイスマスクが生じる褐変率を示す棒グラフである。 ＲＦ周波数が３０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、５０ＭＨｚの時にドライフェイスマスクが８％の含水率を達するまで乾燥するのに必要な所要時間を示す棒グラフである。 ＲＦシステム層板の間隔距離が１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍの時にドライフェイスマスクが８％の含水率を達するまで乾燥するのに必要な所要時間を示す棒グラフである。 ＲＦシステム層板の間隔距離を示す模式図である。 ドライフェイスマスクの８％含水率を目標に、高周波乾燥及び熱風乾燥を行う時の乾燥速度を示す折れ線グラフである。

（一実施形態）
本発明バイオセルロースフェイスマスクの乾燥方法は、以下のステップを含む。
ステップ一は、酸性イオン除去ステップで、イオン除去水により、バイオセルロース一次膜に対してもみ洗いを行い、バイオセルロース一次膜のｐＨ値を６．７−７．２まで低下させる。
バイオセルロース一次膜は生産過程で、酢酸菌発酵プロセスを経るため、高濃度酸性イオンを帯びており、高濃度酸性イオンは誘電体加熱エネルギー量を損耗し、これにより後続の高周波乾燥ステップの操作時間が延びてしまう。
よって、もみ洗いにより、酸性イオンを、バイオセルロース一次膜から除去する必要がある。
酸性イオンの除去ができたかどうかは、バイオセルロース一次膜のｐＨ値から分かり、ｐＨ値が中性寄りなら、酸性イオンはすでに大量に除去されている。

ステップ二は、膜厚制御ステップである。
圧搾機により、バイオセルロース一次膜に対して圧迫を行い、バイオセルロース一次膜が含む自由水を排除し、膜厚を０．３０−０．３５ｃｍまで圧縮する。

ステップ三は、フェイスマスク成形ステップである。
カッティングプレス技術を通して、既存のフェイスマスク形状に基づき、バイオセルロース一次膜を、バイオセルロースフェイスマスクにカッティングプレスする。

ステップ四は、高周波乾燥ステップである。
バイオセルロースフェイスマスクを、真空高周波乾燥システム中に入れて乾燥を行い、含水率が６−１０％（最も好ましくは８％）のドライフェイスマスクとする。
真空高周波乾燥システムの操作条件は、温度：３０−６０℃（最も好ましくは４０℃）、仕事率：３−５Ｗ（最も好ましくは５Ｗ）、周波数：３０−４０ＭＨｚ（最も好ましくは４０ＭＨｚ）、ＲＦ層板の間隔距離：１３−１７ｃｍ（最も好ましくは１５ｃｍ）、乾燥所要時間：３８−４２秒（最も好ましくは４０秒）である。

ドライフェイスマスクの含水率を、６−１０％（最も好ましくは８％）に維持する重要性及び必要性について、図１〜４の実験数値データにより説明する。

図１に示す通り、３個のドライフェイスマスクサンプルに対してそれぞれ引っ張り強度試験を行った。
３個のドライフェイスマスクの含水率は、それぞれ６％、８％、１０％である。
含水率６％のドライフェイスマスクの引っ張り強度は、約４．５−４．６ＭＰａで、含水率８％のドライフェイスマスクの引っ張り強度は、約５．３−５．４ＭＰａで、含水率１０％のドライフェイスマスクの引っ張り強度は、約４．８−５ＭＰａである。
この実験数値データは、含水率８％のドライフェイスマスクの引っ張り強度が最も好ましいことを示している。

図２に示す通り、本発明のドライフェイスマスクと熱風乾燥を経たドライフェイスマスクに対する引っ張り強度の比較を行った。
熱風乾燥のドライフェイスマスクの引っ張り強度は、４ＭＰａで、本発明含水率８％のドライフェイスマスクの引っ張り強度は、５．３−５．４ＭＰａで、熱風乾燥のドライフェイスマスクより高い。
これだけでなく、本発明による上記３種の含水率のドライフェイスマスクの引っ張り強度はすべて、熱風乾燥のドライフェイスマスクより高い。
引っ張り強度が高いドライフェイスマスクは、折り曲げ、美容液に浸し、袋詰め等の機械圧力に耐えられ破れにくく、しかも展開使用時にも破れにくく、使用者の顔で皮膚により密着する。

図３に示す通り、本発明による含水率６％−１０％のドライフェイスマスクは、復水率の評価においても、従来の熱風乾燥のドライフェイスマスクより優れている。
復水率（％）＝［（復水後湿重−乾燥後乾重）／（原サンプル湿重−乾燥後乾重）］×１００％
復水率が高いのは、ドライフェイスマスクの美容液を含む能力がより高いことを示している。
本発明による含水率６％−１０％のドライフェイスマスクの復水率は、２６％−２７％で、熱風乾燥のドライフェイスマスクの復水率は、１６％−１９％である。

図４に示す通り、物体の含水率が１３％を超えると、カビが生えやすくなるが、フェイスマスク製品は、高水分物体で、しかもヒトの皮膚と接触する。
よって、フェイスマスク上の微生物を抑え、安全係数に制御しなければならない。
ヒトの皮膚に予測不可能な問題を引き起こす必要があるため、フェイスマスクへの菌抑制剤添加はよい方法ではない。
よって、本発明は、含水率を低下させることで、ドライフェイスマスクの制菌性を向上させる。
しかし、ドライフェイスマスク含水率を低下させると同時に、美容液吸着の能力をも考慮しなければならない。
ドライフェイスマスクの含水率は２％まで低下させられるが、フェイスマスクの美容液（ヒアルロン酸）含有量は、含水率６％−１０％のフェイスマスクより明確に高くない。
フェイスマスクの含水率を２％まで低下させるには、高周波乾燥時間を大幅に延長する必要がある。
しかも、ドライフェイスマスクの褐変、シワ、又は抗引っ張り強度低下等の問題が起きる恐れがある。
よって、含水率６％−１０％は、本発明ドライフェイスマスクの好ましい含水量範囲で、最も好ましくは８％である。

本発明によるステップ二の膜厚制御ステップの重要性及び必要性について、図５〜図６の実験数値データを用いて説明する。
膜厚制御ステップは、実際には、２つの部分に分けられる。
一つは圧搾機による一次膜の自由水排除で、もう一つは自由水を圧搾して排除すると同時に、一次膜の厚さを０．３０−０．３５ｃｍまで圧縮する。

図５に示す通り、圧搾及び未圧搾の一次膜を、温度４０℃、仕事率５Ｗ、周波数４０ＭＨｚ、ＲＦ層板の間隔距離１５ｃｍ、乾燥所要時間４０秒で、高周波乾燥を行い、ドライフェイスマスクの含水率８％を達成する。
圧搾ステップを経た一次膜のＲＦ乾燥所要時間は、４０−４１秒で、圧搾ステップを経ていない一次膜の高周波乾燥所要時間は、６５−６８秒である。
圧搾した一次膜は、高周波乾燥時間を大幅に短縮できることを示している。

図６は、高周波乾燥に対する一次膜厚さの影響を示す。
それぞれ３個の一次膜サンプルに対して、温度４０℃、仕事率５Ｗ、周波数４０ＭＨｚ、ＲＦ層板の間隔距離１５ｃｍ、乾燥所要時間４０秒で高周波乾燥を行い、ドライフェイスマスク含水率８％を目標とする。
３個の一次膜の厚さはそれぞれ、０．３ｃｍ、０．３５ｃｍ、０．４ｃｍで、高周波乾燥所要時間はそれぞれ、３９−４１秒、３７−３８秒、４５−４７秒である。
実験数値データが示す通り、膜厚を０．３０−０．３５ｃｍに制御すれば、高周波乾燥所要時間を具体的に短縮できる。

本発明ステップ四における、バイオセルロースフェイスマスクの色に対する高周波乾燥の操作条件の影響を、ドライフェイスマスク含水率８％を目標として、図７〜図１１の実験数値データを用いて説明する。

図７は、仕事率５Ｗ、周波数４０ＭＨｚ、ＲＦ層板の間隔距離１５ｃｍ、乾燥時間４０秒、温度３０℃、６０℃、９０℃の仕事率の、ドライフェイスマスクメイラード反応に対する影響を示す。
図８は、温度４０℃、周波数４０ＭＨｚ、ＲＦ層板の間隔距離１５ｃｍ、乾燥時間４０秒、仕事率３Ｗ、５Ｗ、７Ｗ、１０Ｗの、メイラード反応に対する影響を示す。
図９は、温度４０℃、仕事率５Ｗ、ＲＦ層板の間隔距離１５ｃｍ、乾燥時間４０秒、ＲＦ周波数３０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、５０ＭＨｚの、メイラード反応に対する影響を示す。
上記の実験数値データは、温度が９０℃まで上がり、仕事率が１０Ｗまで上がり、周波数が５０ＭＨｚまで上がれば、ドライフェイスマスクには明確なメイラード反応が起きることを示している。
以上より、真空高周波乾燥システムの好ましい操作条件は、温度：３０−６０℃（最も好ましくは４０℃）、仕事率：３−５Ｗ（最も好ましくは５Ｗ）、周波数：３０−４０ＭＨｚ（最も好ましくは４０ＭＨｚ）、時間：３８−４２秒（最も好ましくは４０秒）で、メイラード反応変化率を８％以下まで低下させられ、ドライフェイスマスクに褐斑は見られない。

図１０は、高周波乾燥時間へのＲＦ周波数の影響を示す。
以温度４０℃、仕事率５Ｗ、ＲＦ層板の間隔距離１５ｃｍ、及びドライフェイスマスクが含水率８％を達成することを目標とすると、ＲＦ周波数３０ＭＨｚ乾燥時間は約５２−５３秒で、ＲＦ周波数４０ＭＨｚ乾燥時間は約４１−４２秒、ＲＦ周波数５０ＭＨｚ乾燥時間は約４７−４９秒である。
これにより、ＲＦ周波数４０ＭＨｚが、最短乾燥時間であることが分かる。

図１１は、高周波乾燥バイオセルロースフェイスマスクにＲＦシステム層板の間隔距離の影響を示す。
温度４０℃、仕事率５Ｗ、周波数４０ＭＨｚ、ドライフェイスマスクが含水率８％を達成することを目標とすると、層板の間隔距離１０ｃｍの所要乾燥時間は４２−４４秒で、層板の間隔距離１５ｃｍの所要乾燥時間は３９−４０秒で、層板の間隔距離２０ｃｍの所要乾燥時間は４７−４８秒である。
これにより、層板の間隔距離１５ｃｍが、最短乾燥時間であることが分かる。
ＲＦシステム５層板の間隔距離は、図１２に示す。
層板１は、ＲＦの電源電極板で、電源電極板上にフェイスマスク２を置き、上層板３と下層板１の間隔距離Ｄは、層板の間隔距離である。

図１３では、上記で設定した高周波乾燥の最良条件と６０℃熱風乾燥とを比較した。
結果から分かるように、同様の温度及び処理時間で、高周波乾燥の乾燥速度は、熱風乾燥より優れており、フェイスマスクの水分含有量をより速く８％まで低下させられ、セルロース構造の完全性を維持することができる。

前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は後述する特許請求の範囲を基準とする。

１ 下層板
２ フェイスマスク
３ 上層板
５ ＲＦシステム
Ｄ 間隔距離

Claims (6)

1. バイオセルロースドライフェイスマスクの乾燥方法であって、以下のステップを含み、
   ステップ一は、酸性イオン除去ステップで、バイオセルロース一次膜のｐＨ値を６．７−７．２まで低下させ、
   ステップ二は、膜厚制御ステップで、前記バイオセルロース一次膜の自由水を排除し、膜厚を０．３０−０．３５ｃｍまで縮減し、
   ステップ三は、フェイスマスク成形ステップで、カッティングプレスを通して、前記バイオセルロース一次膜をフェイスマスク形状にカッティングプレスし、
   ステップ四は、高周波乾燥ステップで、前記フェイスマスクを、真空高周波乾燥システム中に入れ、乾燥を行い、乾燥させて、含水率６−１０％のドライフェイスマスクとし、真空高周波乾燥システムの操作条件は、温度：３０−６０℃、仕事率：３−５Ｗ、周波数：３０−４０ＭＨｚ、ＲＦ層板の間隔距離：１３−１７ｃｍ、乾燥所要時間：３８−４２秒である、ことを特徴とする、
   バイオセルロースドライフェイスマスクの乾燥方法。
2. 前記ステップ一はイオン除去水により、前記バイオセルロース一次膜に対してもみ洗いを行うことを特徴とする、請求項１に記載のバイオセルロースドライフェイスマスクの乾燥方法。
3. 前記ステップ二は圧搾機により、前記バイオセルロース一次膜に対して圧迫を行うことを特徴とする、請求項１に記載のバイオセルロースドライフェイスマスクの乾燥方法。
4. 前記ドライフェイスマスクの含水率は、８％であることを特徴とする、請求項１に記載のバイオセルロースドライフェイスマスクの乾燥方法。
5. 前記ステップ四において、温度は４０℃、仕事率は５Ｗ、周波数は４０ＭＨｚ、ＲＦ層板の間隔距離は１５ｃｍ、乾燥所要時間は４０秒であることを特徴とする、請求項１又は４に記載のバイオセルロースドライフェイスマスクの乾燥方法。
6. 請求項１に記載の方法を用いて製造されるバイオセルロースドライフェイスマスクであって、
   含水率は６−１０％、引っ張り強度は約５．３−５．４ＭＰａ、メイラード反応変化率は８％より低く、復水率は２５−３０％であることを特徴とする、
   バイオセルロースドライフェイスマスク。

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