纤维基面膜的性能测试与评价

毛文萱，徐广标

(东华大学 纺织学院，上海201620)

近年来，面膜作为常用的护肤品，受到消费者关注，而承载精华液的面膜基布是构成面膜的重要组成部分，影响着面膜的透气透湿性能、保液持液性能等[1]。目前，面膜基布的组成原料多种多样，其中以纤维素为基材的非织造材料，来源广、可再生、坏境友好、生物相容性好，有着广泛的应用。除此以外，面膜基布的原材料还有壳聚糖[2－3]、海藻[4]甚至是芹菜[5]、石墨烯[6]等，具有特殊的护理功效，包括良好的抗菌抑菌性能、更有效的保湿导湿性能，还可以通过改变面膜基布的结构[7－8]，能使基布更贴合面部皮肤，减少敷用过程中精华液的蒸发。目前关于面膜基布的研究需要关注试样的结构、带液率、透气性、透湿性、力学性能、厚度、弯曲性能和保水性能[9－11]，但是目前关于市场上形形色色的纤维基面膜的性能，缺少系统的评价，消费者的认知存在不足。本文选取了市场上常用的7种面膜基布，从表观形态、弯曲性能、透气透湿性能、持液保液性能四个方面研究面膜基布的性能，进行测试与评价，为消费者提供选择，为新型面膜基布的选择与开发提供依据。

1 试验

1.1 试样

选取市场上常用面膜基布共7种，其具体规格见表1。

表1 试样的基本参数

1.2 测试

1.2.1 表观形态

采用TM3000台式扫描电子显微镜观察样品的表面形态与结构。

1.2.2 弯曲性能

在标准大气条件下(20±2℃、65±5%RH)，裁取5cm×5cm大小的试样各三个，采用KES－FB2纯弯曲试验仪，测定试样在干态和湿态下纵横向的弯曲刚度和弯曲滞后距，取平均值。

1.2.3 透气透湿性能

依据GB/T 4218.15－2018，在标准大气条件下(20±2℃、65±5%RH)，采用YG461E数字式透气量仪测试试样透气性，压降为50Pa，测试面积为20cm2，不同部位测试三次，取平均值。

依据GB/T 2704.1－2009，在标准大气条件下(20±2℃、65±5%RH)，采用YG601H透湿仪，采用正杯法，测试膜布的透湿性能，每个试样测试三次，取平均值。

1.2.4 持液保液性能

在标准大气条件下(20±2℃、65±5%RH)，采用OCA15EC光学接触角测量仪，用气泡法测定试样的接触角。

依据FZ/T 01071－2008，裁取3cm宽、尽可能长的试样，在14±2℃、70±3%RH条件下，采用毛细管效应仪，测定10s、30s、1min、3min、5min、10min、15min、20min、30min下试样芯吸高度，并绘制t－h曲线图。

依据GB/T 24218.6－2010测定试样的液体吸收量。由于试样尺寸结构的限制，基于标准，对试验方案进行修改:

在18±2℃、45±3%RH条件下，裁取6.5cm×6.5cm大小的试样，每种试样各三个。首先对带瓶塞的称量瓶称重，为m0，调湿后，用带瓶塞的称量瓶称重，为m1。将试样浸没在去离子水中，1min后取出，垂直悬挂静置2min后放入称量瓶中称重为m2。液体吸收量(LAC)计算公式如下:

根据面膜实际使用情况，设计试验方案如下:每种试样裁取6.5cm×6.5cm大小，浸没在去离子水中1min，静置2min后称重，记为m2。放在37℃的恒温箱中烘20min，取出后称重，记为m3。保液量(N)计算公式为:

2 结果与讨论

2.1 表观形态

利用TM3000台式扫描电子显微镜得到7种不同面膜基布的扫描电镜图如图1所示。

图1 面膜基布的表观形态

由图1可知，不同纤维基的面膜基布有多孔结构，为面膜基布的透气透湿、持液保液性能提供了孔隙。面膜基布中不同纤维交叉缠结，缠结紧密的试样，纤维间孔隙较小，缠结疏松的试样呈明显的网孔状。

2.2 弯曲性能

利用KES－FB3纯弯曲测试仪测试出7种不同面膜基布的弯曲刚度和弯曲滞后距分别如图2(a)、(b)和图3(a)、(b)所示。

图2 不同面膜基布的弯曲刚度

根据图2可知，湿态下7种不同面膜基布的弯曲刚度在0.05cN·cm2/cm以内，纵横向差异较小。干态下面膜基布的纵横向弯曲刚度差异较大，在0.01cN·cm2/cm～0.50cN·cm2/cm范围内。干态下试样的弯曲刚度大于湿态下的弯曲刚度，这是因为纤维基的膜布润湿后，纤维更柔软，弯曲刚度减小。

织物的弯曲滞后距表示织物在弯曲后恢复的能力，弯曲滞后距越小，织物在弯曲后更易恢复原状[12]。根据图3可知，湿态下面膜基布的弯曲滞后距处于0.0179 cN·cm/cm～0.0752 cN·cm/cm范围内，干态下面膜基布的弯曲滞后距处于0.0119 cN·cm/cm～0.1313 cN·cm/cm范围内。湿态下的弯曲滞后距大于干态下的弯曲滞后距，这是因为试样吸水后，纤维间的粘性增加，在弯曲过程中，纤维之间的摩擦阻力增加，弯曲滞后距增加。

2.3 透气透湿性能

利用YG461E数字式透气量仪和YG601H透湿仪测出7种不同面膜基布的透气率和透湿率分别如图4和图5所示。

图4 不同面膜基布的透气率

图5 不同面膜基布的透湿率

从图4可以看出，面膜基布透气率处于536.396mm/s～1752.892mm/s范围内，不同纤维基的面膜基布存在差异。1＃、3＃、5＃和6＃试样有明显网孔结构，气体分子透过率高，2＃、4＃和7＃试样纤维缠结较为紧密，孔隙较小，气体分子透过率低。

从图5可以看出，面膜基布透湿率在291.519g/m2·h～348.940 g/m2·h范围内，不同面膜基布的透湿率相差较小，这是因为水分子体积比空气分子小，纤维间隙水分子的透过率高于空气分子，透湿率差异较低。

2.4 持液保液性能

采用接触角、毛细管效应和最大吸液量评价7种不同面膜基布的持液性能。

2.4.1 接触角

利用OCA15EC光学接触角测量仪测得7种面膜基布的接触角如表2所示。

表2 不同面膜基布的接触角

根据表2可知，面膜基布的接触角处于32.0°～48.0°范围内。2＃、3＃、7＃试样接触角大于40°，对液体的润湿性能较好。其次是4＃、5＃、6＃接触角相差较小，对水分子的吸附能力相似。1＃试样接触角最低，亲水性较其他试样低。

2.4.2 毛细管效应

利用毛细管效应仪测得7种不同面膜基布的毛细管效应如图6(a)、(b)所示。

图6 不同面膜基布的毛细管效应

根据图6可知，面膜基布在前200s内快速吸收水分，800s内芯吸速率变缓，之后逐渐达到稳定高度，不同纤维基的面膜基布在芯吸高度上有显著差异。2＃、3＃和7＃试样铺展传递能力较强，且在一段时间后曲线仍呈上升的趋势，芯吸高度高。4＃试样在吸水后一段时间内，仍呈上升趋势。5＃和6＃试样纵横向的芯吸曲线较为相似，这是因为两种面膜基布的面密度、厚度和纤维缠结较为相似，都含有部分棉纤维。1＃试样在200s以前就已经达到平衡，高度几乎无明显变化。这是因为不同纤维自身亲水性的不同，纤维缠结紧密，孔隙数量增多，造成7种试样芯吸高度和速率的差异。

2.4.3 最大液体吸收量

7种不同面膜基布的最大液体吸收量如图7所示。

图7 不同面膜基布的最大液体吸收量

根据图7可知，不同面膜基布的最大吸液量处于868.471%～1602.584%范围内。6＃试样吸液量最高，是因为该试样厚度和面密度均较低。4＃试样的吸液量也较高，是因为该试样含有羧甲基，纤维本身能够吸附大量水分子。

2.4.4 保液性能

7种不同面膜基布的保液率如图8所示。

图8 不同面膜基布的保液率

根据图8可知，在15min内，7种不同面膜基布的保液率在62.71%～80.44%范围内，不同面膜基布的保液率差异较大，其中4＃试样保液率最高，这是因为在蒸发过程中，纤维大分子含有大量亲水基团，直接吸附水能够较好的附着在纤维大分子上。

3 结论

7种纤维基的面膜基布存在网孔结构，纤维缠结紧密则孔隙小。多孔隙的结构，给予了膜布良好的透气透湿、持液保液性能。

湿态下7种面膜基布的弯曲刚度在0.05 cN·cm2/cm以内，有良好的柔软性能。干态下不同面膜基布的弯曲刚度在0.01cN·cm2/cm～0.50cN·cm2/cm范围内，在不同方向上也呈现出明显的差异。干态下试样的弯曲刚度大于湿态下的弯曲刚度。试样的弯曲滞后距在0.01cN·cm/cm～0.1cN·cm/cm范围内，弯曲回复性能较差，弯曲之后更贴合脸部曲线。

不同纤维基的面膜基布的透气率在500mm/s以上，透湿率在300g/m2·h左右。7种面膜基布接触角在32.0°～48.0°范围内，面膜基布在200s内能快速吸收液体，之后增速放缓，并逐渐达到稳定高度，面膜基布的最大吸液量在868.471%～1602.584%之间，并且在37℃、50%RH湿度条件下保液率在62.71%～80.44%之间，具有良好的保液性能。