DE19942074A1

DE19942074A1 - Physikalisches Verfahren zur Bleiche von Keratinfasern

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Publication number: DE19942074A1
Application number: DE19942074A
Authority: DE
Original assignee: MEDISCH CT MAASTRICHT MAASTRIC
Current assignee: SPECTRAFLEX B.V., MAASTRICHT, NL
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-03-08
Also published as: AU7416900A; EP1214120A1; WO2001017613A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bleichen von Keratinfasern, umfassend die Behandlung der Fasern mit dem Licht einer gepulsten, nichtkohärenten Lichtquelle niedriger oder hoher Energiedichte im Bereich von vorzugsweise 0,5 bis 100 J/cm 2 . Die bevorzugte Lichtquelle ist eine Gasentladungslichtquelle, deren Spektralanteil von <6 500 nm vorzugsweise ausgeblendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein physikalisches Verfahren zum permanenten Bleichen von natürlichen Keratinfasern.

Die permanente, mehr oder weniger vollständige Entfärbung von Keratinfasern hat vielfältige Anwendungen in unterschiedlichen industriellen und kosmetischen Bereichen. Die für kosmetische Anwendung bevorzugten chemischen Bleichmittel bestehen aus einer Trägermasse und einem Oxidationsmittel, die vor Gebrauch miteinander vermischt werden und in breiiger Konsistenz auf die Keratinfasern (z. B. Humanhaar) aufgetragen werden. Als Bleichmittel wird fast ausschließlich Wasserstoffperoxid im alkalischen Milieu verwendet, wobei als Wasserstoffperoxidspender das feste Harnstoff-Wasserstoffperoxidaddukt zum Einsatz kommt (H. Neugebauer, Kosmetische Erzeugnisse, in: Handbuch der Lebensmittelchemie, Bd. IX, Berlin 1974).

Da im Haar auch nach intensivem Spülen noch Reste des Oxidationsmittels verbleiben, muß bei chemischen Rehandlungsverfahren reduktiv (z. B. mit Thiosulfat, Ascorbinsäure oder Glyoxylsäure) nachgespült werden.

Die bisher üblichen Behandlungsverfahren zur permanenten Bleiche von Haaren können irreparable Schäden in der Keratinsubstanz hervorrufen. Die Cuticula und insbesondere die Haarschäfte werden heim Bleichen oft so rauh, daß sie unkämmbar werden (W. C. Wagonner, G. V. Scott, J. Soc. Cosmet. Soc., 17, 171 (1966)), zum Verfilzen neigen und zu brechen drohen (Ullman (Hsg.), Lexikon der Technischen Chemie, 5. Auflage 1985, B. 12 S. 437 ff). Bleichen verringert darüber hinaus massiv die Reißfestigkeit von Haaren (R. Beyak, C. F. Meyer, G. S. Kass, J. Soc. Cosmet. Chem., 20, 615 (1969) und E. Sidi, C. Zviak, Problèmes capillaires, Gauthier-Villart, Paris 1966). In der Folge wurden Nachbehandlungen mit Polymeren (insbesondere Acrylate) entwickelt, die einige dieser Effekte nachträglich mildern. Zu lange oder zu starke Einwirkung der Haarbleiche führt zur weitgehenden Zerstörung des Keratins, wodurch das Haar besonders nach dem Trocknen bricht.

Gerade aus diesen Gründen haben sich in der Praxis auch Schwierigkeiten bei der Bleiche von braunen und schwarzen Haaren gezeigt, deren Melaningehalt verhältnismäßig hoch ist, wodurch die Behandlungszeiten oder die Konzentration des Oxidationsmittels zur Erreichung des gewünschten Effekts erhöht werden müssen. Zugabe von Ammoniak zur Haarbleiche, als Mittel zur Erhöhung der Bleichwirkung, ruft häufig schwere Hautreizungen hervor. Allergische Reaktionen sind zwar selten, wurden jedoch beobachtet.

Seit Neuem befaßt sich die Wissenschaft mit physikalischen Verfahren der Haarbleiche. Bekanntlich werden Haare in Gebieten mit hoher Sonneneinstrahlung im Sommer auf natürliche Weise gebleicht, jedoch beruht diese Bleichwirkung auf dem UV-Anteil im Sonnenlicht. Ein Verfahren unter Nutzung von UV-Licht hat jedoch einerseits den Nachteil der (möglicherweise irreversiblen)) Hautschädigung mit den Begleiterscheinungen vermehrter Tumorbildung und vorzeitiger Hautalterung, andererseits den Nachteil der Keratinschädigung durch Bindungsspaltung infolge der Einwirkung kurzwelligen Lichts.

Lediglich ein Versuch ist bekannt geworden, mit kohärentem Laserlicht aus dem sichtbaren Spektrum Haare zu bleichen (L. Casey, D. Bauer, "Laserbleaching of Hair", First Tricontinental Meeting of Hair Societies, Brüssel 8.-10. Oktober 1995). Um die kurzzeitig aufgrund der hohen Energiedichte auftretende Hitze abzuführen, muß bei dem beschriebenen Verfahren das behandelte Haar gekühlt (klimatisiert) werden.

Technischer Nachteil des Verfahrens ist die Verwendung von Laserlicht (Nd-Yag-Laser), das sowohl einen hohen apparativen und damit kostenintensiven Aufwand erfordert, als auch besondere Vorsichtsmaßnahmen im Umgang verlangt.

Die hier vorgelegte Erfindung löst die vorab beschriebenen Probleme in eleganter Weise, indem sie auf chemische Vorbehandlung vollständig verzichtet und sich eines nicht kohärenten, hochenergetischen Blitzlichts bedient. Idealerweise wird als Medium vom Ableiten überschüssiger Hitze ein Gel oder Wasser verwendet. Zur Vermeidung der beschriebenen Nachteile beim Einsatz von UV-Licht wird bevorzugt mit Cut-Off-Filtern gearbeitet, wobei sich in der Praxis gezeigt hat, daß auf diese Weise sogar bessere Ergebnisse bei geringeren Energiedichten zu erzielen sind. Vermutlich liegt dies in der erhöhten Eindringtiefe langwelligerer Lichtquanten begründet, wodurch sich insgesamt die Quantenausheute bei der Behandlung erhöht. In der Praxis haben sich Cut-off-Filter im Bereich von 515 bis 590 nm bewährt.

Lang gepulste Lichtblitze mit niedriger Energie eignen sich besser für die physikalische Bleiche, da sie die Wärmeabfuhr begünstigen. Zu kurze Lichtpulse (bei gleichbleibender Energie) oder zu kurze Intervalle zwischen den Pulsen führen Thermoschädigung der behandelten Haare. Im Gegensatz zur chemischen Bleiche von Haaren verändert die Behandlung mit Licht bei korrekter Verfahrensführung die chemische Struktur der Keratine nicht negativ. Untersuchungen der Aminosäurezusammensetzungen zeigten keine Veränderungen (Tabelle 1). Der Gehalt an Cystin bleibt konstant, während chemische Behandlungen mit Wasserstoffperoxid and anderen peroxidischen Verbindungen in der Haarbleiche üblicherweise zu einer starken Abnahme der Cystinkonzentration und starken Zunahme der Cysteinsäurekonzentration führen.

Tabelle 1

Aminosäureverteilung in Haarkeratin nach physikalischer Bleiche

Elektronenmikroskopische Aufnahmen der Haarcuticula zeigen keine Oberflächenschäden nach der physikalischen Bleiche.

Abb. 1: Elektronenmikroskopische Aufnahme eines physikalisch gebleichten Haares (10 ms; 30 J/cm²; 550 nm)

Abb. 2: unbehandeltes Haar, elektronenmikroskopische Aufnahme

Anhand der Bundelzugfestigkeiten wurde die mechanische Stabilitat der Haare nach einer physikalische Bleiche ermittelt.

Da auf der chemisch-strukturellen Ebene keine oder kaum Veränderungen zu beobachten sind, ändern sich folgerichtig auch die mechanischen Eigenschaften der Einzelhaare nach der physikalischen Tlaarbleiche nicht. Die bei chemischer Bleiche häufig zu beobachtende Aufrauhung der Oherfläche bleibt völlig aus (s. Abb. 1,) und die Zugreißfestigkeit ebenso wie die Reißdehnung ändern sich kaum. Nachbehandlungen der Haare, wie bei chemischer Bleiche üblich und teilweise unerläßlich, ist nicht erforderlich, wodurch die Behandlung erheblich schonender als die herkömmliche oxidativ-reduktive Bleiche wird.

Beispiele Beispiele 1

In einem Beispiel für die lichtphysikalische Bleiche wurden dunkelblonde Haarsträhnen (Farbwerte: L = 36,09: a* = 7,23; b* = 15,75 (D65 Licht)) mit Wasser eingefeuchtet und mit zwei Single-Lichtpulsen der Pulsdauer von 10 msec im Abstand von etwa 10 sec bestrahlt. Die Energiedichte des Blitzes betrug 30 J/cm². Zum Finsatz kam eine pulsbare Gasentladungsblitzlichtlampe der Firma IBW. Ein cut-off-Filter trennte alle Wellenlängen unter 515 nm vom Spektrum ab.

Die Harsträhnen wurden vereinzelt und jeweils 40 Einzelhaare in einen Rahmen eingespannt und mit einem Spektrophotometer ausgemessen. Die Farbwertdifferenz der Haarsträhnen nach der Behandlung ergab ein DL von 5,3 ein Da* von 1,1 und ein Db* von 4,5 (D65 Licht). Diese Differenz entspricht einer Aufhellung der Haarfarbe von dunkelblond nach hellblond. Die Cystinkonzentration vor und nach der Behandlung blieb im Wesentlichen unverändert (s. Tabelle 1).
Cystinkonzentration vor der Behandlung: 9,49 mol/100 mol
Cystinkonzentration nach der Behandlung: 8,39 mol/100 mol

Elektronenmikroskopische Aufnahmen der Haarcuticula ergab keine sichtbare Schädigung der Oberfläche.

Beispiel 2

In einem Beispiel für die lichtphysikalische Bleiche wurden dunkelblonde Haarsträhnen (Farbwerte: L = 36,09: a* = 7,23; b* = 15,75 (D65 Licht)) mit Wasser eingefeuchtet und mit zwei Single-Lichtpulsen der Pulsdauer von 10 msec im Abstand von ca. 10 sec bestrahlt. Die Energiedichte des Blitzes betrug 30 J/cm². Zum Einsatz kam eine pulsbare Gaschtladungsblitzlichtlampe der Firma 1RW. Fin cut-off-Filter trennte alle Wellenlängen unter 590 nm vom Spektnum ab.

Die Haarsträhnen wurden vereinzelt und jeweils 40 Einzelhaare in einen Rahmen eingespannt und mit einem Spektrophotometer ausgemessen. Die Farbwertdifferenz der Haarsträhnen nach vier Behandlung ergab ein DL von 10,3 ein Da* von 0,5 und ein Db* von 6,1 (D65 Licht). Diese Differenz entspricht einer Aufhellung der Tarnfarbe von dunkelblond nach weißblond. Die Cystinkonzentration erniedrigte sich durch die Behandlung leicht (s. Tabelle 1), allerdings im Verhältnis zur chemischen reduktiv/oxidativ-Bleiche in erheblich geringerem Umfang.
Cystinkonzentration vor der Behandlung: 9,49 mol/100 mol
Cystinkonzentration nach der Behandlung: 6,16 mol/100 mol

Claims

1. Verfahren zum Bleichen von Haaren, umfassend die Behandlung der Haare mit dem Licht einer gepulsten, nichtkohärenten Lichtquelle niedriger oder hoher Energiedichte.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin daß die Lichtquelle eine Gasentladungslichtquelle ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin keine zusätzliche Behandlung mit Oxidationsmitteln und/oder Antioxidationsmitteln erfolgt.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Haare mit Wasser und/oder Gel gekühlt werden.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Energiedichte der verwendeten Lichtpulse im Bereich von 0,5 bis 100 J/cm² liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, worin die Energiedichte im Bereich von 0,5 bis 60 J/cm² liegt.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin gegebenenfalls vorhandene UV-Anteile des Lichtquellenpulses vor der Bestrahlung auf die Haare ausgeblendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin nur die Anteile des Lichtquellenpulses mit einer Wellenlänge von λ ≧ 500 nm verwendet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, worin die Lichtquelle mit einem optischen Hochpaß-Kantenfilter mit einer Kantenwellenlänge im Bereich von 500 bis 800 nm ausgerüstet ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die Kantenwellenlänge im Bereich von 515 bis 755 nm liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, worin die Kantenwellenlänge im Bereich von 515 bis 590 nm liegt.

12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Lichtquelle mit einem optischen Tiefpaß-Kantenfilter mit einer Kantenwellenlänge im Bereich von 1200 bis 1300 nm ausgerüstet ist.

13. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe des Lichts aus der Lichtquelle in Form von Einzelpuls(en), Mehrfachpuls(en) oder Pulssequenz(en) erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe des Lichts in Form einer variablen Sequenz aus Einzelpulsen mit variabler Pulslänge von 0,5-1000 msec dazwischenligenden variablen Pulspausen von 0,1-500 msec erfolgt.

15. Verfahren nach Anspruch 13, worin die Abgabe des Lichts in Form eines Quasi-Mehrfachpulses mit variablem Ein-/Aus- Modus erfolgt, der aus einem Einzelpuls von 0,5-1000 msec besteht, und über eine entsprechende Steuerung durch eine oder mehrere variable Pulspause(n) von 0,1-500 msec unterbrochen wird.