纖維基面膜的性能測試與評價

毛文萱，徐廣標

(東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海201620)

近年來，面膜作為常用的護膚品，受到消費者關(guān)注，而承載精華液的面膜基布是構(gòu)成面膜的重要組成部分，影響著面膜的透氣透濕性能、保液持液性能等[1]。目前，面膜基布的組成原料多種多樣，其中以纖維素為基材的非織造材料，來源廣、可再生、壞境友好、生物相容性好，有著廣泛的應(yīng)用。除此以外，面膜基布的原材料還有殼聚糖[2－3]、海藻[4]甚至是芹菜[5]、石墨烯[6]等，具有特殊的護理功效，包括良好的抗菌抑菌性能、更有效的保濕導(dǎo)濕性能，還可以通過改變面膜基布的結(jié)構(gòu)[7－8]，能使基布更貼合面部皮膚，減少敷用過程中精華液的蒸發(fā)。目前關(guān)于面膜基布的研究需要關(guān)注試樣的結(jié)構(gòu)、帶液率、透氣性、透濕性、力學(xué)性能、厚度、彎曲性能和保水性能[9－11]，但是目前關(guān)于市場上形形色色的纖維基面膜的性能，缺少系統(tǒng)的評價，消費者的認知存在不足。本文選取了市場上常用的7種面膜基布，從表觀形態(tài)、彎曲性能、透氣透濕性能、持液保液性能四個方面研究面膜基布的性能，進行測試與評價，為消費者提供選擇，為新型面膜基布的選擇與開發(fā)提供依據(jù)。

1 試驗

1.1 試樣

選取市場上常用面膜基布共7種，其具體規(guī)格見表1。

表1 試樣的基本參數(shù)

1.2 測試

1.2.1 表觀形態(tài)

采用TM3000臺式掃描電子顯微鏡觀察樣品的表面形態(tài)與結(jié)構(gòu)。

1.2.2 彎曲性能

在標準大氣條件下(20±2℃、65±5%RH)，裁取5cm×5cm大小的試樣各三個，采用KES－FB2純彎曲試驗儀，測定試樣在干態(tài)和濕態(tài)下縱橫向的彎曲剛度和彎曲滯后距，取平均值。

1.2.3 透氣透濕性能

依據(jù)GB/T 4218.15－2018，在標準大氣條件下(20±2℃、65±5%RH)，采用YG461E數(shù)字式透氣量儀測試試樣透氣性，壓降為50Pa，測試面積為20cm2，不同部位測試三次，取平均值。

依據(jù)GB/T 2704.1－2009，在標準大氣條件下(20±2℃、65±5%RH)，采用YG601H透濕儀，采用正杯法，測試膜布的透濕性能，每個試樣測試三次，取平均值。

1.2.4 持液保液性能

在標準大氣條件下(20±2℃、65±5%RH)，采用OCA15EC光學(xué)接觸角測量儀，用氣泡法測定試樣的接觸角。

依據(jù)FZ/T 01071－2008，裁取3cm寬、盡可能長的試樣，在14±2℃、70±3%RH條件下，采用毛細管效應(yīng)儀，測定10s、30s、1min、3min、5min、10min、15min、20min、30min下試樣芯吸高度，并繪制t－h(huán)曲線圖。

依據(jù)GB/T 24218.6－2010測定試樣的液體吸收量。由于試樣尺寸結(jié)構(gòu)的限制，基于標準，對試驗方案進行修改:

在18±2℃、45±3%RH條件下，裁取6.5cm×6.5cm大小的試樣，每種試樣各三個。首先對帶瓶塞的稱量瓶稱重，為m0，調(diào)濕后，用帶瓶塞的稱量瓶稱重，為m1。將試樣浸沒在去離子水中，1min后取出，垂直懸掛靜置2min后放入稱量瓶中稱重為m2。液體吸收量(LAC)計算公式如下:

根據(jù)面膜實際使用情況，設(shè)計試驗方案如下:每種試樣裁取6.5cm×6.5cm大小，浸沒在去離子水中1min，靜置2min后稱重，記為m2。放在37℃的恒溫箱中烘20min，取出后稱重，記為m3。保液量(N)計算公式為:

2 結(jié)果與討論

2.1 表觀形態(tài)

利用TM3000臺式掃描電子顯微鏡得到7種不同面膜基布的掃描電鏡圖如圖1所示。

圖1 面膜基布的表觀形態(tài)

由圖1可知，不同纖維基的面膜基布有多孔結(jié)構(gòu)，為面膜基布的透氣透濕、持液保液性能提供了孔隙。面膜基布中不同纖維交叉纏結(jié)，纏結(jié)緊密的試樣，纖維間孔隙較小，纏結(jié)疏松的試樣呈明顯的網(wǎng)孔狀。

2.2 彎曲性能

利用KES－FB3純彎曲測試儀測試出7種不同面膜基布的彎曲剛度和彎曲滯后距分別如圖2(a)、(b)和圖3(a)、(b)所示。

圖2 不同面膜基布的彎曲剛度

根據(jù)圖2可知，濕態(tài)下7種不同面膜基布的彎曲剛度在0.05cN·cm2/cm以內(nèi)，縱橫向差異較小。干態(tài)下面膜基布的縱橫向彎曲剛度差異較大，在0.01cN·cm2/cm～0.50cN·cm2/cm范圍內(nèi)。干態(tài)下試樣的彎曲剛度大于濕態(tài)下的彎曲剛度，這是因為纖維基的膜布潤濕后，纖維更柔軟，彎曲剛度減小。

織物的彎曲滯后距表示織物在彎曲后恢復(fù)的能力，彎曲滯后距越小，織物在彎曲后更易恢復(fù)原狀[12]。根據(jù)圖3可知，濕態(tài)下面膜基布的彎曲滯后距處于0.0179 cN·cm/cm～0.0752 cN·cm/cm范圍內(nèi)，干態(tài)下面膜基布的彎曲滯后距處于0.0119 cN·cm/cm～0.1313 cN·cm/cm范圍內(nèi)。濕態(tài)下的彎曲滯后距大于干態(tài)下的彎曲滯后距，這是因為試樣吸水后，纖維間的粘性增加，在彎曲過程中，纖維之間的摩擦阻力增加，彎曲滯后距增加。

2.3 透氣透濕性能

利用YG461E數(shù)字式透氣量儀和YG601H透濕儀測出7種不同面膜基布的透氣率和透濕率分別如圖4和圖5所示。

圖4 不同面膜基布的透氣率

圖5 不同面膜基布的透濕率

從圖4可以看出，面膜基布透氣率處于536.396mm/s～1752.892mm/s范圍內(nèi)，不同纖維基的面膜基布存在差異。1＃、3＃、5＃和6＃試樣有明顯網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，氣體分子透過率高，2＃、4＃和7＃試樣纖維纏結(jié)較為緊密，孔隙較小，氣體分子透過率低。

從圖5可以看出，面膜基布透濕率在291.519g/m2·h～348.940 g/m2·h范圍內(nèi)，不同面膜基布的透濕率相差較小，這是因為水分子體積比空氣分子小，纖維間隙水分子的透過率高于空氣分子，透濕率差異較低。

2.4 持液保液性能

采用接觸角、毛細管效應(yīng)和最大吸液量評價7種不同面膜基布的持液性能。

2.4.1 接觸角

利用OCA15EC光學(xué)接觸角測量儀測得7種面膜基布的接觸角如表2所示。

表2 不同面膜基布的接觸角

根據(jù)表2可知，面膜基布的接觸角處于32.0°～48.0°范圍內(nèi)。2＃、3＃、7＃試樣接觸角大于40°，對液體的潤濕性能較好。其次是4＃、5＃、6＃接觸角相差較小，對水分子的吸附能力相似。1＃試樣接觸角最低，親水性較其他試樣低。

2.4.2 毛細管效應(yīng)

利用毛細管效應(yīng)儀測得7種不同面膜基布的毛細管效應(yīng)如圖6(a)、(b)所示。

圖6 不同面膜基布的毛細管效應(yīng)

根據(jù)圖6可知，面膜基布在前200s內(nèi)快速吸收水分，800s內(nèi)芯吸速率變緩，之后逐漸達到穩(wěn)定高度，不同纖維基的面膜基布在芯吸高度上有顯著差異。2＃、3＃和7＃試樣鋪展傳遞能力較強，且在一段時間后曲線仍呈上升的趨勢，芯吸高度高。4＃試樣在吸水后一段時間內(nèi)，仍呈上升趨勢。5＃和6＃試樣縱橫向的芯吸曲線較為相似，這是因為兩種面膜基布的面密度、厚度和纖維纏結(jié)較為相似，都含有部分棉纖維。1＃試樣在200s以前就已經(jīng)達到平衡，高度幾乎無明顯變化。這是因為不同纖維自身親水性的不同，纖維纏結(jié)緊密，孔隙數(shù)量增多，造成7種試樣芯吸高度和速率的差異。

2.4.3 最大液體吸收量

7種不同面膜基布的最大液體吸收量如圖7所示。

圖7 不同面膜基布的最大液體吸收量

根據(jù)圖7可知，不同面膜基布的最大吸液量處于868.471%～1602.584%范圍內(nèi)。6＃試樣吸液量最高，是因為該試樣厚度和面密度均較低。4＃試樣的吸液量也較高，是因為該試樣含有羧甲基，纖維本身能夠吸附大量水分子。

2.4.4 保液性能

7種不同面膜基布的保液率如圖8所示。

圖8 不同面膜基布的保液率

根據(jù)圖8可知，在15min內(nèi)，7種不同面膜基布的保液率在62.71%～80.44%范圍內(nèi)，不同面膜基布的保液率差異較大，其中4＃試樣保液率最高，這是因為在蒸發(fā)過程中，纖維大分子含有大量親水基團，直接吸附水能夠較好的附著在纖維大分子上。

3 結(jié)論

7種纖維基的面膜基布存在網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，纖維纏結(jié)緊密則孔隙小。多孔隙的結(jié)構(gòu)，給予了膜布良好的透氣透濕、持液保液性能。

濕態(tài)下7種面膜基布的彎曲剛度在0.05 cN·cm2/cm以內(nèi)，有良好的柔軟性能。干態(tài)下不同面膜基布的彎曲剛度在0.01cN·cm2/cm～0.50cN·cm2/cm范圍內(nèi)，在不同方向上也呈現(xiàn)出明顯的差異。干態(tài)下試樣的彎曲剛度大于濕態(tài)下的彎曲剛度。試樣的彎曲滯后距在0.01cN·cm/cm～0.1cN·cm/cm范圍內(nèi)，彎曲回復(fù)性能較差，彎曲之后更貼合臉部曲線。

不同纖維基的面膜基布的透氣率在500mm/s以上，透濕率在300g/m2·h左右。7種面膜基布接觸角在32.0°～48.0°范圍內(nèi)，面膜基布在200s內(nèi)能快速吸收液體，之后增速放緩，并逐漸達到穩(wěn)定高度，面膜基布的最大吸液量在868.471%～1602.584%之間，并且在37℃、50%RH濕度條件下保液率在62.71%～80.44%之間，具有良好的保液性能。