DE19942074A1 - Physical process for bleaching keratin fibers - Google Patents

Physical process for bleaching keratin fibers

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Abstract

The invention relates to a method for bleaching keratin fibers comprising the treatment of fibers with light from a pulsed, non-coherent light source of low or high energy density preferably in the range of 0.5 to 100 J/cm<2>. The preferred light source is a gas discharge light source whose lambda </= 500 nm spectral component is faded out.

Description

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein physikalisches Verfahren zum permanenten Bleichen von natürlichen Keratinfasern.The present invention describes a physical method for permanent Bleaching natural keratin fibers.

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).The permanent, more or less complete decolorization of keratin fibers has many Applications in different industrial and cosmetic areas. The for Cosmetic application preferred chemical bleaching agents consist of a Carrier mass and an oxidizing agent, which are mixed together before use and applied in a pulpy consistency to the keratin fibers (e.g. human hair). As Bleach is used almost exclusively in an alkaline environment, the solid urea-hydrogen peroxide adduct being used as the hydrogen peroxide donor Use (H. Neugebauer, Cosmetic Products, in: Handbuch der Food Chemistry, Vol. 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.Since the oxidizing agent remains in the hair even after intensive rinsing, must reductive in chemical treatment processes (e.g. with thiosulfate, ascorbic acid or Glyoxylic acid) are rinsed.

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.The usual treatment methods for permanent bleaching of hair can cause irreparable damage to the keratin substance. The cuticle and especially the Hair blanks often become so rough at bleaching that they become uncombable (W. C. Wagonner, G.V. Scott, J. Soc. Cosmet. Soc., 17, 171 (1966)), prone to felting and breaking threaten (Ullman (ed.), Lexikon der Technischen Chemie, 5th edition 1985, B. 12 p. 437 ff). Bleaching also massively reduces the tensile strength of hair (R. Beyak, C. F. Meyer, G. S. Kass, J. Soc. Cosmet. Chem., 20, 615 (1969) and E. Sidi, C. Zviak, Problèmes capillaires, Gauthier-Villart, Paris 1966). As a result, aftertreatments were made with Polymers (especially acrylates) developed that subsequently mitigate some of these effects. Too long or too strong exposure to the hair bleach leads to the extensive destruction of the Keratins, which breaks the hair especially after drying.

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.It is precisely for these reasons that there are difficulties in bleaching in practice shown by brown and black hair, whose melanin content is relatively high, whereby the treatment times or the concentration of the oxidizing agent are reached the desired effect must be increased. Add ammonia to the hair bleach as Bleach enhancer often causes severe skin irritation. Allergic reactions are rare, but have been observed.

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.Science has recently been concerned with physical processes of hair bleaching. As is well known, hair is exposed in areas with high sunshine in summer naturally bleached, but this bleaching effect is due to the UV component in the  Sunlight. On the one hand, a method using UV light has the disadvantage the (possibly irreversible)) skin damage with the accompanying symptoms increased Tumor formation and premature skin aging, on the other hand the disadvantage of keratin damage due to bond cleavage due to the action of short-wave light.

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.Only one attempt has become known, with coherent laser light from the visible Spectrum Bleaching Hair (L. Casey, D. Bauer, "Laser Bleaching of Hair", First Tricontinental Meeting of Hair Societies, Brussels 8.-10. October 1995). To the briefly To dissipate heat occurring due to the high energy density must be in the described Procedure the treated hair be cooled (air-conditioned).

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.The technical disadvantage of the method is the use of laser light (Nd-Yag laser) both requires a high level of equipment and therefore costly effort, as well requires special precautions in handling.

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.The invention presented here elegantly solves the problems described above, by completely foregoing chemical pretreatment and not one operated coherent, high-energy flashes. Ideally, the medium of To remove excess heat a gel or water is used. To avoid the Disadvantages described when using UV light are preferred with cut-off filters worked, which has been shown in practice that even better results in this way can be achieved with lower energy densities. This is probably due to the increased Penetration depth of longer-wave light quanta is justified, whereby the overall Quantum output increased during treatment. In practice, cut-off filters have become Proven range from 515 to 590 nm.

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. Long pulsed light flashes with low energy are more suitable for the physical Bleaching because they promote heat dissipation. Too short light pulses (with the same Energy) or too short intervals between the pulses cause thermal damage to the treated hair. In contrast to chemical bleaching of hair, treatment with light changes correct chemical conduct of the keratin is not negative. Studies of the amino acid compositions showed no changes (table 1). The cystine content remains constant while using chemical treatments Hydrogen peroxide and other peroxidic compounds in hair bleach usually a sharp decrease in cystine concentration and a sharp increase in Cysteic acid concentration lead.  

Tabelle 1 Table 1

Aminosäureverteilung in Haarkeratin nach physikalischer Bleiche Amino acid distribution in hair keratin after physical bleaching

Elektronenmikroskopische Aufnahmen der Haarcuticula zeigen keine Oberflächenschäden nach der physikalischen Bleiche.Electron micrographs of the hair cuticle show no surface damage after physical bleaching.

Abb. 1: Elektronenmikroskopische Aufnahme eines physikalisch gebleichten Haares (10 ms; 30 J/cm2; 550 nm) Fig. 1: Electron micrograph of a physically bleached hair (10 ms; 30 J / cm 2 ; 550 nm)

Abb. 2: unbehandeltes Haar, elektronenmikroskopische Aufnahme Fig. 2: untreated hair, electron micrograph

Anhand der Bundelzugfestigkeiten wurde die mechanische Stabilitat der Haare nach einer physikalische Bleiche ermittelt.The mechanical stability of the hair after a physical bleach determined.

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.Since no or hardly any changes can be observed on the chemical-structural level, the mechanical properties of the individual hair consequently also do not change after the physical tlaar bleaching. The roughening of the outer surface, which can often be observed in chemical bleaching, is completely absent (see Fig. 1,) and the tensile strength as well as the elongation at break hardly change. Post-treatment of the hair, as is usual with chemical bleaching and sometimes indispensable, is not necessary, which makes the treatment much gentler than conventional oxidative-reductive bleaching.

BeispieleExamples Beispiele 1Examples 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. In an example of the light-physical bleaching, dark blonde hair strands (color values: L = 36.09: a * = 7.23; b * = 15.75 (D65 light)) were moistened with water and with two single light pulses with a pulse duration of 10 irradiated msec at intervals of about 10 sec. The energy density of the flash was 30 J / cm 2 . A pulsable gas discharge flash lamp from IBW was used. A cut-off filter separated all wavelengths below 515 nm from the spectrum.

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 molThe hard strands were separated and 40 individual hairs were clamped in a frame and measured with a spectrophotometer. The difference in color values of the hair strands after the treatment gave a DL of 5.3, a Da * of 1.1 and a Db * of 4.5 (D65 light). This difference corresponds to a lightening of the hair color from dark blonde to light blonde. The cystine concentration before and after treatment remained essentially unchanged (see Table 1).
Cystine concentration before treatment: 9.49 mol / 100 mol
Cystine concentration after treatment: 8.39 mol / 100 mol

Elektronenmikroskopische Aufnahmen der Haarcuticula ergab keine sichtbare Schädigung der Oberfläche.Electron micrographs of the hair cuticle showed no visible damage the surface.

Beispiel 2Example 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.In an example of the light-physical bleaching, dark blonde hair strands (color values: L = 36.09: a * = 7.23; b * = 15.75 (D65 light)) were moistened with water and with two single light pulses with a pulse duration of 10 irradiated msec at intervals of approx. 10 sec. The energy density of the flash was 30 J / cm 2 . A pulsable gas charge flash lamp from 1 RW was used. Fin cut-off filters separated all wavelengths below 590 nm from the spectrum.

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 molThe strands of hair were separated and 40 individual hairs were clamped in a frame and measured with a spectrophotometer. The color difference of the hair strands after four treatments gave a DL of 10.3, a Da * of 0.5 and a Db * of 6.1 (D65 light). This difference corresponds to a lightening of the camouflage color from dark blonde to white blonde. The cystine concentration decreased slightly as a result of the treatment (see Table 1), but to a much lesser extent in relation to the chemical reductive / oxidative bleaching.
Cystine concentration before treatment: 9.49 mol / 100 mol
Cystine concentration after treatment: 6.16 mol / 100 mol

Claims (15)

1. Verfahren zum Bleichen von Haaren, umfassend die Behandlung der Haare mit dem Licht einer gepulsten, nichtkohärenten Lichtquelle niedriger oder hoher Energiedichte.1. A method of bleaching hair comprising the Treatment of the hair with the light of a pulsed, non-coherent light source lower or higher Energy density. 2. Verfahren nach Anspruch 1, worin daß die Lichtquelle eine Gasentladungslichtquelle ist.2. The method according to claim 1, wherein the light source is a Gas discharge light source is. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin keine zusätzliche Behandlung mit Oxidationsmitteln und/oder Antioxidationsmitteln erfolgt.3. The method of claim 1 or 2, wherein no additional Treatment with oxidizing agents and / or Antioxidants are made. 4. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Haare mit Wasser und/oder Gel gekühlt werden.4. Method according to at least one of the preceding Claims, wherein the hair is cooled with water and / or gel become. 5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Energiedichte der verwendeten Lichtpulse im Bereich von 0,5 bis 100 J/cm2 liegt.5. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the energy density of the light pulses used is in the range of 0.5 to 100 J / cm 2 . 6. Verfahren nach Anspruch 5, worin die Energiedichte im Bereich von 0,5 bis 60 J/cm2 liegt.6. The method of claim 5, wherein the energy density is in the range of 0.5 to 60 J / cm 2 . 7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin gegebenenfalls vorhandene UV-Anteile des Lichtquellenpulses vor der Bestrahlung auf die Haare ausgeblendet werden.7. Method according to at least one of the preceding Claims, where any UV components present Light source pulse before irradiation on the hair be hidden. 8. Verfahren nach Anspruch 7, worin nur die Anteile des Lichtquellenpulses mit einer Wellenlänge von λ ≧ 500 nm verwendet werden. 8. The method according to claim 7, wherein only the proportions of Light source pulse with a wavelength of λ ≧ 500 nm be used.   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.9. The method of claim 8, wherein the light source with a optical high-pass edge filter with an edge wavelength in the range from 500 to 800 nm. 10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die Kantenwellenlänge im Bereich von 515 bis 755 nm liegt.10. The method of claim 9, wherein the edge wavelength in Range is from 515 to 755 nm. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, worin die Kantenwellenlänge im Bereich von 515 bis 590 nm liegt.11. The method according to claim 9 or 10, wherein the Edge wavelength is in the range from 515 to 590 nm. 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.12. The method according to at least one of the preceding Claims, wherein the light source with an optical Low-pass edge filter with an edge wavelength in Range from 1200 to 1300 nm is equipped. 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.13. The method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the delivery of the Light from the light source in the form of single pulse (s), Multiple pulse (s) or pulse sequence (s) takes place. 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.14. The method according to claim 13, characterized in that emit the light in the form of a variable sequence Single pulses with a variable pulse length of 0.5-1000 msec variable pulse pauses between 0.1-500 msec he follows. 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.15. The method of claim 13, wherein the emission of light in Form of a quasi-multiple pulse with variable on / off Mode takes place, which consists of a single pulse of 0.5-1000 msec exists, and via a corresponding control by a or several variable pulse pause (s) of 0.1-500 msec is interrupted.
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