BRPI0608708A2 - métodos para colorir substrato selecionado de cabelo de um indivìduo e fibras de tecidos, para imprimir sobre um substrato, uso da composição colorante, material fibroso, substrato, composição colorante de fibra, e, composição de tinta - Google Patents
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Abstract
MéTODOS PARA COLORIR SUBSTRATO SELECIONADO DE CABELO DE UM INDIVìDUO E FIBRAS DE TECIDOS, PARA IMPRIMIR SOBRE UM SUBSTRATO, USO DA COMPOSIçãO COLORANTE, MATERIAL FIBROSO, SUBSTRATO, COMPOSIçãO COLORANTE DE FIBRA, E, COMPOSIçãO DE TINTA. Colorante de fibra e composição de tinta são proporcionados, os quais compreendem partículas monodispersas capazes de formar um cristal coloidal que difrata a luz que possui um comprimento de onda em uma faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível. O uso dessas composições na coloração de substratos é proporcionado também.
Description
"MÉTODOS PARA COLORIR SUBSTRATO SELECIONADO DE CABELO DE UM INDIVÍDUO E FIBRAS DE TECIDOS, PARA IMPRIMIR SOBRE UM SUBSTRATO, USO DA COMPOSIÇÃO COLORANTE, MATERIAL FEBROSO, SUBSTRATO, COMPOSIÇÃO COLORANTE DE FIBRA, E, COMPOSIÇÃO DE TINTA" Campo da Invenção
A presente invenção está relacionada a composições colorantes de fibras e composições de tintas compreendendo partículas monodispersas. Fundamentos da Invenção
O WO-A 2005/063902 divulga composições para jato de tinta
que compreendem de cerca de 0,5 a cerca de 70%, de preferência de cerca de 1 a cerca de 50%, e mais preferido de cerca de 1% a cerca de 30%, e particularmente de cerca de 5 a cerca de 20%, em peso, de partículas monodispersas. As partículas monodispersas formam cristais fotônicos tridimensionais em um substrato, após sua aplicação à superfície do substrato, pela sua disposição na forma de uma estrutura tridimensional, altamente compactada, regular e esférica, na superfície do substrato. Um exemplo contém 10% em peso de partículas monodispersas (i.e., sólidos de polimetil metacrilato) e o veículo sendo uma mistura de água e dipropileno glicol metil éter.
A US-A-2005/0234746 ensina que a cristalização das partículas monodispersas poderá ocorrer pela pulverização de uma suspensão aquosa das partículas monodispersas diretamente sobre um substrato e subseqüente secagem. Neste caso, a composição compreende de 5 a 20% em peso das partículas monodispersas. De acordo com um exemplo, a cristalização é obtida pela secagem de uma dispersão de partículas monodispersas em um substrato horizontal. Os cristais assim formados são usados para o preparo de composições para revestimento. Em outro exemplo, a cristalização é obtida diretamente no substrato a ser revestido, i.e., pelapulverização da suspensão sobre o substrato, seguido de secagem. A suspensão é de uma suspensão aquosa com 5 a 20%.
A US-A 2003/0125416 divulga colorantes que incluem uma disposição ordenada de partículas mantidas em uma matriz polimérica. O processo para preparação a disposição inclui as etapas de prover uma dispersão aquosa das partículas em um veículo, aplicar a dispersão sobre um substrato e evaporar o veículo para proporcionar uma disposição periódica ordenada das partículas no substrato. A dispersão poderá compreender de cerca de 1 a cerca de 70%, sendo de preferência de cerca de 30 a cerca de 65% em volume de partículas.
A US-A-2003/0008771 ensina que, pela aplicação de uma suspensão de esferas monodispersas e espécies coloidais a uma superfície plana, as esferas se cristalizam em camadas compactadas muito próximas, com a evaporação do solvente. É divulgado que a concentração preferida de uma suspensão de sílica é de cerca de 5 a cerca de 65%, de preferência de cerca de 20 a cerca de 50%, em peso, e ainda mais preferido de cerca de 40 a cerca de 50% em peso, para um processo de substrato em movimento. Nos exemplos, uma suspensão de esferas de sílica (possuindo uma concentração de 11%, em peso) é usada, juntamente com um sol de sílica (possuindo uma concentração de 40 a 41%, em peso) ou um sol de oxido de estanho (possuindo uma concentração de 15% em peso). Os exemplos utilizam etanol anidro como o solvente, o qual é separado por evaporação, na temperatura ambiente, de um dia para o outro.
A US-A-2003/0116062 descreve pigmentos que possuem uma disposição periódica tridimensional de esferas monodispersas na faixa do nanometro, e um processo para preparar os pigmentos pela aplicação de uma suspensão de partículas monodispersas a um substrato e removendo, em seguida, o meio líquido. A suspensão poderá compreender de 1 a 35% em peso de esferas monodispersas. Os exemplos usam etanol como o solvente.A US-B-6337131 divulga colorantes que possuem pelo menos porções de núcleos dispostos regularmente de partículas tipo núcleo-casca. As partículas formam uma disposição tipo rede cristalina, regular, quando da aplicação a uma superfície.Verificou-se agora que cristais coloidais poderão ser usados
como colorantes em cabelos ou tecidos, ou como tintas, pela formação in situ no substrato em questão. Definição da Invenção
Em um primeiro aspecto, a presente invenção proporciona um método para colorir um substrato selecionado de cabelo de um indivíduo e fibras de tecidos, método esse que compreende colocar em contato o substrato com uma composição que compreende partículas monodispersas capazes de formar um cristal coloidal que difrata a luz que possui um comprimento de onda em uma faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível,de tal modo que, cristais coloidais compreendendo as partículas monodispersas se formem no substrato.
De preferência, o cristal coloidal possui um espaçamento de rede em uma faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível.
Em uma forma de realização as partículas são inorgânicas. Em uma forma de realização alternativa, as partículas são polímeros orgânicos.
Em uma forma de realização, a composição colorante de fibra e uma composição colorante para cabelos. Em outra forma de realização, a composição colorante de fibra e uma composição colorante para têxteis. Em ainda outra forma de realização, a composição colorante de fibra e uma composição de tinta, i.e., apropriada para impressão sobre uma superfície que pode ser impressa, tal como papel ou tecidos.
Em um aspecto relacionado, a presente invenção proporciona um método para impressão sobre um substrato, método esse que compreende colocar em contato pelo menos uma região do substrato com uma composiçãode tinta que compreende partículas monodispersas capazes de formar um cristal coloidal que possui um espaçamento de rede em uma faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível, de tal modo que cristais coloidais que compreendem as partículas monodispersas se formem, em pelo menos uma parte do substrato.
Em um aspecto relacionado, a presente invenção proporciona o uso de uma composição colorante compreendendo partículas monodispersas, capazes de formar um cristal coloidal que difrata a luz que possui um comprimento de onda na faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível, na fabricação de um produto para colorir os cabelos de um indivíduo.
De modo similar, a presente invenção proporciona o uso de uma composição colorante de fibras que compreende partículas monodispersas, capazes de formar um cristal coloidal que difrata a luz que possui um comprimento de onda na faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível, na fabricação de um produto para colorir as fibras em um tecido.
Em ainda outro aspecto, a invenção proporciona o uso de uma composição colorante compreendendo partículas monodispersas, capazes de formar um cristal coloidal que difrata a luz que possui um comprimento de onda na faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível, na fabricação de uma tinta.
A presente invenção proporciona também um material fibroso compreendendo, tipicamente, sobre nele ou dentro dele, pelo menos uma camada cristalina coloidal compreendendo partículas monodispersas, camada essa que difrata a luz que possui um comprimento de onda na faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível. Em uma forma de realização, o material fibroso é um tecido. De preferência, o material fibroso compreende pelo menos duas ou três camadas dos cristais coloidais.Em outro aspecto, a presente invenção proporciona umacomposição de tinta que compreende partículas monodispersas capazes deformar um cristal coloidal que difrata a luz que possui um comprimento deonda na faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível.
A presente invenção proporciona também um método deimpressão sobre um substrato, método esse que compreende colocar emcontato pelo menos uma região do substrato com uma composição de tinta dainvenção de tal modo que cristais coloidais, que compreendem as partículasmonodispersas e que difratam a luz que possui um comprimento de onda nafaixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível, se formem empelo menos uma parte do substrato. De preferência, o substrato é papel outecido.
De preferência, a composição de tinta é aplicada na forma deletras, números ou outros símbolos, ou um desenho gráfico no substrato.
A presente invenção proporciona também um substrato sobre o
qual foi aplicada uma composição de tinta da invenção para formar letras,números ou outros símbolos, ou um desenho gráfico no substrato. Depreferência, o substrato é papel ou tecido.
Em um aspecto relacionado, a presente invenção proporcionaum substrato que compreende, tipicamente sobre ele ou dentro dele, pelomenos uma camada cristalina coloidal compreendendo partículasmonodispersas, camada essa que difrata a luz que possui um comprimento deonda na faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível, acamada cristalina formando letras, números ou outros símbolos, ou umdesenho gráfico, no substrato. De preferência o substrato é um substratofibroso tal como papel ou tecido.
Nos diversos aspectos e formas de realização descritas acima,é preferido que o espaçamento da rede, em pelo menos um dos eixos, seja decerca de 350 nm a cerca de 770 nm.Nos diversos aspectos e formas de realização descritas acima,é preferido que as partículas sejam esféricas.
Nosso Pedido de Patente Europeu No. 05257136, co-pendentee ainda não publicado na data do depósito do presente pedido, descreve e reivindica uma composição colorante compreendendo (i) partículasmonodispersas capazes de formar um cristal coloidal e (ii) pelo menos umagente de contraste de absorção de largo espectro. Um agente de contraste, deabsorção de largo espectro, causa o estreitamento do pico espectral da corabsorvida e portanto um acentuamento do efeito colorante estrutural. Uma classe de colorante ou composição de tinta utilizada na presente invenção ésubstancialmente destituída desse(s) agente(s) de contraste de absorção delargo espectro.
Descrição Detalhada da Invenção
A menos que de outra forma definidos, todos os termos técnicos e científicos usados aqui possuem os mesmos significados comocomumente entendidos por uma pessoa com uma especialização normal nestatecnologia.
Os termos "cor" e "colorido", conforme aqui usados, incluem"branco", e o colorimento de substratos e fibras incluem "alvejamento", como por exemplo, o alvejamento de têxteis.Partículas Monodispersas
As composições colorantes de fibras ou composições de tinta,da invenção, compreendem partículas monodispersas capazes de formar umcristal coloidal que se mostra colorido ao olho humano.
As partículas monodispersas são definidas como possuindo
pelo menos 60% das partículas se enquadrando dentro de uma faixa detamanhos de partícula especificados. As partículas monodispersas se desviammenos de 10% da raiz quadrada média (rms) do diâmetro. As partículasaltamente monodispersas se desviam menos de 5% da rms do diâmetro. Aspartículas monodispersas para uso na invenção possuem tipicamente uma rmsdo diâmetro menor que cerca de 1 um e maior que cerca de 1 nm, e sãoclassificadas portanto como nanopartículas. De preferência, as partículasmonodispersas possuem uma rms do diâmetro maior que cerca de 150 ou cerca de 200 nm. De preferência, as partículas monodispersas possuem umarms do diâmetro menor que cerca de 900 nm ou cerca de 800 nm. De modomais preferido, o diâmetro das partículas monodispersas é de cerca de 200 nma cerca de 550 nm.
As partículas monodispersas são selecionadas de tal modo que
elas possam formar um cristal coloidal que se mostra colorido ao olhohumano, i.e., no espectro visível. A cor, ou cores, do cristal, observada,depende principalmente de dois fatores, a saber, o espaçamento da rede dentrodo cristal coloidal e o índice de retração das partículas e da matriz, que afetamo comprimento de onda da luz difratada. O espaçamento da rede é
determinado por fatores tais como o tamanho da partícula monodispersa. Porexemplo, nós temos usado partículas que possuem um diâmetro de 250 a 510nm, para gerar cristais coloidais coloridos possuindo cores que variam do azule vermelho até o verde e amarelo. Os cristais coloidais podem possuirdiferentes cores quando vistos de diferentes ângulos, uma vez que o
espaçamento da rede pode ser diferente em eixos diferentes do cristal. Desdeque o espaçamento da rede em pelo menos um dos eixos venha a resultar emdifração da luz com um comprimento de onda no espectro visível, o cristal vaise mostrar como sendo colorido, neste caso.
De preferência, o espaçamento da rede em pelo menos um dos
eixos é de cerca de 350 a cerca de 780 nm, e de preferência de 380 a 770 nm.
As partículas monodispersas podem ser de geometria variada.Em uma forma de realização preferida, as partículas monodispersas sãosubstancialmente esféricas.
As partículas monodispersas apropriadas para uso nascomposições colorantes da presente invenção podem ser feitas de qualquermaterial apropriado, incluindo um ou mais selecionados de materiaisorgânicos e/ou inorgânicos. Por exemplo, os materiais orgânicos apropriadosincluem partículas de polímeros orgânicos tais como partículas de látex, acrílico, poliestireno, poli(vinil acetato), poliacrilonitrila, poli(estireno-co-butadieno) poliéster, poliamidas, poliuretano, poli(metilmetacrilato) epoli(fluorometil metacrilato). Os materiais inorgânicos apropriados incluempartículas de calcogeneto de metal, pnicteto de metal, sílica, metais e óxidosde metais. Os exemplos de óxidos de metais apropriados incluem, por exemplo, A1203, Ti02, Sn02, Sb205, Fe203, Zr02, Ce02 e Y203. Os exemplosde metais apropriados incluem, por exemplo, ouro, cobre e prata.
Pelo termo "calcogeneto de metal" devem ser entendidos oscompostos formados com anions do grupo 16 da Tabela Periódica dosElementos (de acordo com o estabelecido na nomenclatura IUPAC), i.e., oxigênio, enxofre, selênio, telúrio e polônio.
Pelo termo "pnicteto de metal" devem ser entendidos oscompostos formados com anions do grupo 15 da Tabela Periódica dosElementos (de acordo com o estabelecido na nomenclatura IUPAC), i.e.,nitrogênio, fósforo, arsênico, antimônio e bismuto.
Os compósitos de poli(metilmetacrilato) monodispersos
podem ser preparados seguindo o processo descrito por M. Eugen, R. Zentel(Macromol. Chem. Phys. 2004, 205, 1479-1488) ou se encontram disponíveiscomercialmente da Duke Scientific Corporation.
Os métodos para preparar partículas monodispersas são de conhecimento nesta tecnologia. As dispersões poderão ser preparadas usandouma polimerização em emulsão, dispersão, ou em suspensão, caso aspartículas sejam poliméricas, ou caso as partículas sejam inorgânicas (e.g.,partículas de sílica), a dispersão poderá ser preparada usando processos sol-gel.As esferas de sílica monodispersas podem ser preparadasseguindo o bem conhecido processo por Stõber, Fink e Bohn (J. ColloidInterface Sei. 1968, 26, 62). O processo foi mais tarde refinado por Bogush etal. (J. Non-Crys. Solids 1988, 104, 95). De modo alternativo, as partículas de sílica podem ser adquiridas da Blue Helix, Limited, ou elas podem ser recémpreparadas pelo processo descrito na U.S. 4775520 e na U.S. 4911903.
Por exemplo, as esferas de sílica monodispersas podem serproduzidas pela policondensação hidrolítica de tetralcóxi silanos em um meioaquoso-amoniacal, com um sol de partículas primárias sendo produzido em primeiro lugar e, em seguida, as partículas de sílica obtidas sendo levadas aotamanho de partícula desejado pela adição contínua, controlada, de tetralcóxisilano. Com este processo é possível produzir esferas de SÍO2 monodispersasque possuem diâmetros de partícula médios entre 0,05 e 10 um, com umdesvio padrão menor que 7%.
A U.S. 6.800.709 descreve a preparação de partículas
monodispersas, com uma estreita distribuição de tamanho, pelapolimerização, ou copolimerização, via radicais livres, de monômeroshidrofóbicos, em um sistema à base de água e na presença de ciclodextrina.Os monômeros hidrofóbicos apropriados incluem os estirênicos, acrilonitrila, acrilatos, metacrilatos, metacril amidas, acrilamidas, maleimidas; vinil éteres,vinil ésteres, monoalquil maleatos, dialquil maleatos, acrilatos fluorados emetacrilatos fluorados.
As partículas monodispersas podem ser combinadas comveículos apropriados e/ou outros componentes, tais como solventes, para formar composições da invenção, tais como composições colorantes de fibrasou composições de tintas. As composições podem ser, tipicamente, na formalíquida; na forma semi-líquida incluindo loções, pastas, cremes; ou na formasólida, incluindo pós, e.g., pós ou tabletes para lavanderia. A quantidade departículas monodispersas presente nessas composições é tipicamente de cercade 0,1% em peso a cerca de 10% em peso, nas composições líquidas ou semi-líquidas, e de cerca de 1% em peso a cerca de 40% em peso, nas composiçõessólidas. As composições de tinta deverão compreender, tipicamente, de cercade 4% em peso a cerca de 50% em peso de partículas monodispersas. A quantidade máxima dessas partículas monodispersas, em qualquercomposição, poderá ser mesmo tão baixa quanto menos de 5% em peso, oumenos de 1% em peso, ou mesmo menos de 0,5% em peso.Cristais Coloidais
As composições colorantes de um aspecto da presente invenção compreendem partículas monodispersas capazes de formar umcristal coloidal, como por exemplo, quando da aplicação da composiçãocolorante a um substrato.
Para evitar dúvidas, as referências aqui a "um cristal coloidal"são pretendidas estarem relacionadas a um ou mais cristais coloidais.
Pelo termo "cristal coloidal" deve ficar entendido uma
disposição regular de partículas monodispersas possuindo um espaçamentosubstancialmente regular ou constante entre elas. Assim sendo, a disposiçãodas partículas monodispersas forma uma fase dispersa disposta em uma fasecontínua (ou matriz). A fase contínua (ou matriz) poderá compreender umgás, um líquido ou um sólido com um índice de refração diferente daquele dafase dispersa.
Como uma pessoa especializada poderá observar, um cristalcoloidal poderá, no entanto, conter algumas impurezas e/ou defeitos. Osníveis de impurezas e/ou defeitos irão depender, tipicamente, dos materiais edos métodos de preparação utilizados.
O termo "cristal coloidal" possui o mesmo significado que otermo "super-rede". Um cristal coloidal ou uma super-rede é um tipo decristal fotônico, o qual é uma estrutura ótica, artificial, caracterizada pordisposições periódicas 2D ou 3 D de material dielétrico que leva à formaçãode estruturas com faixas de energia para ondas eletromagnéticas que
propagam as mesmas.
Fibras
Uma fibra é uma estrutura fina, tipo cabelo, de origem biológica, mineral ou sintética. No contexto da presente invenção, as fibrasincluem cabelo humano ou pelos de animais. As fibras poderão ser parte deum tecido, tal como um tecido têxtil ou um não-tecido.
As fibras disponíveis comercialmente possuem diâmetros quevariam de menos de cerca de 0,001 mm até mais de cerca de 0,2 mm, e elas se
apresentam em diversas e diferentes formas: fibras curtas (conhecidas comocortadas, ou picadas), fibras únicas contínuas (filamentos oumonofilamentos), feixes não-torcidos ou filamentos contínuos (estopa), efeixes torcidos ou filamentos contínuos (cordão). As fibras são classificadasde acordo com sua origem, estrutura química, ou ambas. Elas podem ser
trançadas na forma de cordas e cordoalha, produzidas na forma de feltros(denominados também como não-tecidos ou tecidos não-tecidos), produzidascomo tecidos têxteis tecidos ou como malhas, ou, no caso de fibras com alta-resistência, usadas como reforço em compósitos.
As fibras podem ser fibras naturais, fibras sintéticas ou feitas
pelo homem, ou combinações das mesmas. Os exemplos de fibras naturaisincluem, mas não se limitam a: fibras animais tais como lã, seda, pelos ecabelos; fibras vegetais tais como celulose, algodão, linhaça, linho ecânhamo; e ainda determinadas fibras minerais de ocorrência natural. Asfibras sintéticas podem ser derivadas de fibras naturais ou não. Os exemplos
de fibras sintéticas que são derivadas de fibras naturais incluem, mas não selimitam a, raion e liocell, as quais são ambas derivadas de celulose, uma fibranatural de polissacarídeo. As fibras sintéticas que não são derivadas de fibrasnaturais podem ser derivadas de outras fontes naturais ou de fontes minerais.Os exemplos de fibras sintéticas derivadas de fontes naturais incluempolissacarídeos tal como amido. Os exemplos de fibras de fontes mineraisincluem, mas não se limitam a, fibras de poliolefinas, tais como fibras depolipropileno e de polietileno, que são derivados de petróleo, e fibras desilicato tais como vidro e amianto. As fibras sintéticas são formadas comumente, quando possível, por processos de manuseio fluido (e.g.,extrudando, estirando, ou por fiação em fieira de um fluido tal como umaresina ou uma solução). As fibras sintéticas são formadas também porprocessos de redução de tamanho com manuseio sólido (e.g., por picagemmecânica ou cortando de um objeto maior tal como um bloco, um filme ou um tecido). As fibras sintéticas comuns incluem, mas não se limitam a, náilon(poliamida), acrílicas (poliacrilonitrila), aramidas (poliamidas aromáticas),poliolefinas (polietileno e polipropileno), poliéster e copolímeros em blocobutadieno-estireno.Outros Substratos
As composições de tinta da invenção podem ser aplicadas a
qualquer substrato apropriado. Os substratos preferidos são aqueles comirregularidades na superfície que atuam como locais para nucleação doscristais, tais como os materiais fibrosos. Os substratos incluem papel, tecidos,madeira e plásticos.
Usos
As composições colorantes de fibras da invenção podem serusadas para colorir as fibras em um tecido. O colorimento das fibras incluitambém o "alvejamento" das fibras, tal como no caso de materiais têxteisbrancos.
As fibras podem ser coloridas pelo contato das fibras, tais
como cabelos de um indivíduo ou fibras de tecidos, com a composição dainvenção. As composições para colorir cabelos são tipicamente na forma depulverizações, loções, xampus, cremes ou pastas, que podem ser aplicadasdiretamente a todo ou a uma parte dos cabelos. Em seguida ao tempo decontato apropriado, o excesso da composição pode ser então removido porlavagem, caso necessário. De preferência, a composição fica em contato como cabelo durante um tempo suficiente tal que pelo menos duas ou trêscamadas de cristais coloidais sejam formadas.
As composições colorantes de fibras para uso na coloração oualvejamento de tecidos/têxteis podem ser aplicadas como parte deformulações padrão para lavagem de conhecimento nesta tecnologia comopós ou tabletes que se dissolvem/dispersam em água, ou como líquidos.
As composições de tinta da invenção podem ser aplicadas aossubstratos com o uso de técnicas padrão de impressão, de conhecimento nestatecnologia para aplicação de tintas a uma faixa de substratos. Tipicamente, ascomposições de tinta são aplicadas ao substrato na forma de letras, numeraisou outros símbolos, ou desenhos gráficos.
Nas aplicações acima, é suficiente que uma única camada decristais coloidais se forme sobre ou dentro do substrato ou da fibra. Noentanto, é preferido que pelo menos duas ou três camadas de cristais coloidaissejam formadas. A cobertura das camadas cristalinas coloidais não necessitaser completa, i.e., ela pode ser uma camada descontínua. Dependendo dosubstrato, o qual poderá ser poroso, os cristais coloidais poderão se formar nasuperfície, e/ou dentro, do substrato. Ainda mais, a camada cristalina, oucamadas, não necessita ser totalmente regular, desde que o efeito de cordesejado seja obtido. Em outras palavras, alguma desordem dos cristais épermitida.
Descrição Resumida dos Desenhos
A presente invenção será agora descrita ainda mais tendocomo referência os exemplos a seguir, os quais são ilustrativos somente, enão-limitantes, e também com referência aos desenhos que acompanham, nosquais:
A Figura 1 mostra feixes de fibras de cabelo cristalinas que seacham coloridas de acordo com a presente invenção, e que mostra asrespectivas cores diferentes;
A Figura 2 mostra imagens de SEM que ilustram a formaçãode camadas cristalinas no cabelo, de acordo com a presente invenção; A Figura 3 mostra imagens de amostras de algodão cristalino
colorido de acordo com a presente invenção;
As Figuras 4 e 5 mostram imagens de SEM de fibras dealgodão individuais que mostram a formação de camada cristalina; e
A Figura 6 mostra outra imagem de SEM de uma fibra onde o crescimento do cristal é iniciado ao longo das saliências longas da superfícieda fibra de celulose.Exemplos
Exemplo 1 - Disposição dos cristais coloidais em fibras de cabelo.
Síntese das partículas de sílica As esferas de sílica monodispersas foram preparadas seguindo
o bem conhecido processo de Stõber, Fink e Bohn (J. Colloid Interface Sei.,1968, 26, 62) conforme refinado por Bogush et al. (J. Non-Crys. Solids, 1988,104, 95).
Resumidamente, as esferas foram produzidas pela policondensação hidrolítica de tetralcoxissilanos em um meio aquoso-amoniacal, um sol de partículas primárias sendo produzido em primeiro lugare, em seguida, as partículas de SÍO2 obtidas sendo levadas ao tamanho departícula desejado pela adição contínua, controlada, de tetralcoxissilano (verPatente U.S. No. 4775520). O tamanho de partícula final obtido depende da quantidade de tetralcoxissilano adicionada no total. Com este processo épossível produzir esferas de Si02 monodispersas possuindo diâmetros médiosde partícula entre 0,05 e 10 um e com um desvio padrão menor que 7%. Esteprocedimento foi usado para a preparação de esferas de sílica monodispersaspossuindo diâmetros médios de partícula de 250 nm, 330 nm, 410 nm ou 500nm.
As amostras foram então purificadas usando o método aseguir. A dispersão foi centrifugada a 3000 rpm, por 20 minutos, para separaro sólido do líquido. O sólido foi novamente disperso em etanol anidro, até ovolume original, por meio de agitação mecânica e tratamento ultra-sônico.
Este procedimento foi repetido diversas vezes.
A dispersão assim preparada foi dividida em quatro partesiguais e cada uma foi adicionada a um frasco plástico de 2 ml possuindo umfundo chato.
Crescimento do cristal em substrato de cabelo
A amostra consistiu de uma concentração de sílica de cerca de0,2% em peso em etanol anidro. Trancas de cabelo Caucasiano foramcolocadas verticalmente dentro de cada dispersão. A dispersão no recipientefoi deixada para evaporar/cristalizar na temperatura ambiente, de um dia parao outro.
Resultados
(1) Para partículas com tamanhos de aproximadamente 250nm, as fibras de cabelo mostraram uma forte difração azulada em um ângulode visada próximo do eixo normal da superfície cristalina nas fibras de cabelo(e uma cor avermelhada em um ângulo afastado do eixo normal).
(2) Para partículas com tamanhos de aproximadamente 330nm, as fibras de cabelo mostraram uma forte cor de difração turquesa em umângulo de visada próximo do eixo normal da superfície cristalina e uma coravermelhada em um ângulo afastado do eixo normal.
(3) Para partículas com tamanhos de aproximadamente 410nm, as fibras de cabelo mostraram uma forte cor de difração esverdeada emum ângulo de visada próximo do eixo normal da superfície cristalina e umacor avermelhada em um ângulo afastado do eixo normal.
(4) Para partículas com tamanhos de aproximadamente 500nm, as fibras de cabelo mostraram uma forte cor de difração avermelhada.
Cada teste foi levado a efeito em cabelos de 3 diferentesmodelos. As características cosméticas dos penteados foram então avaliadaspor um painel de 3 indivíduos especialistas. As amostras de teste de cabeloseram na forma de um penteado de 10-30 fragmentos de cabelo com 75 mm decomprimento unidos em paralelo sobre um suporte plástico.
Para demonstrar a deposição da partícula na fibra pelaaplicação da dispersão, uma medição ótica é feita antes do tratamento,seguida de uma segunda medição após o tratamento. As medições e também asecagem das amostras de teste de cabelo foram levadas a efeito emtemperatura e umidade relativa controladas (20° C e 45% de umidaderelativa).
Os exemplos de fibras de cabelo cristalinas estão mostrados naFigura 1. De cima para baixo nessa imagem, os feixes de fibra foramcoloridos, respectivamente, de bronze, índigo, azul, verde e rosa. Os exemplosda formação de camadas cristalinas no cabelo estão mostrados pelas mediçõescom SEM na Figura 2.Discussão
Nós mostramos que as partículas de Si02 altamentemonodispersas se dispõem por meio de um processo de auto-organização emredes de cristal tridimensionais nas fibras de cabelo. As camadas de partículasestruturadas bem definidas foram geradas usando um método de deposiçãovertical modificado. O substrato de cabelo é imerso verticalmente dentro deuma suspensão contendo as esferas monodispersas. O cristal crescecontinuamente na superfície do cabelo, uma vez que o nível do líquidodiminui pela evaporação. Durante a evaporação do solvente, a superfície dosolvente se move para baixo e as partículas de sílica se depositam sobre osubstrato, uma vez que o filme líquido remanescente no cabelo se torna maisfino que o diâmetro real da partícula.A espessura dos cristais é controlada pela concentração doscolóides e pela forma do menisco na superfície do cabelo. A velocidade dedessecação apresenta pouca influência. A forma do menisco depende dasqualidades de remoção do molhado pela fase líquida no substrato de cabelo.As suspensões aquosas (alta tensão superficial) levam a cristais maisespessos, mas com uma diminuição da qualidade.
Os cristais caracterizados revelam uma rede-fcc de partículashexagonais compactadas muito próximas, com alguns defeitos locais delimites de grãos, onde a rede superior corresponde à superfície-(l 11).
Neste método, a concentração das partículas se altera durante aevaporação do solvente, o que poderá apresentar um efeito na espessura dofilme.
Não obstante, as aparências visuais dos filmes atestam suasaltas qualidades cristalinas e suas uniformidades de espessura. As amostrasapresentam uma cor brilhante devido à difração Bragg da luz visível. Umamudança sistemática da cor pode ser vista pela modificação da orientação dosubstrato.
Em técnicas de secagem controlada, gabaritos podemdirecionar a cristalização coloidal. A capacidade de formação de tal cristal degabarito é provavelmente dependente da topografia da superfície do gabarito.Nós acreditamos que a textura de superfície irregular da fibra do cabelo atuacomo locais de nucleação para o crescimento dos cristais.Exemplo 2 - Disposição dos cristais coloidais em fibras de algodão.Síntese das partículas de sílica
Essencialmente como no exemplo 1.Crescimento do cristal no substrato de algodão
A amostra consistiu de uma concentração de sílica de cerca de0,2% em peso, em etanol anidro. Os fios de algodão foram colocadosverticalmente dentro de cada dispersão. A dispersão no recipiente foi deixadaevaporar/cristalizar na temperatura ambiente, de um dia para o outro.
Para partículas com tamanhos de aproximadamente 250 nm, osfios de algodão mostraram uma forte difração azulada em um ângulo devisada próximo ao eixo normal da superfície cristalina nos fios de algodão.Para demonstrar a deposição da partícula na fibra pela
aplicação da dispersão, uma medição ótica é feita antes do tratamento,seguida de uma segunda medição após o tratamento. As medições e também asecagem das amostras de teste de algodão foram levadas a efeito emtemperatura e umidade relativa controladas (20° C e 45% de umidade relativa).
Os exemplos das amostras cristalinas de algodão estãomostrados na Figura 3. Os exemplos da formação de camadas cristalinas estãomostrados por medições com SEM nas Figuras 4 e 5. Outra vez, ocrescimento sob condições controladas indicou que a topografia da superfícieé importante para gabaritar o crescimento do cristal (ver a Figura 6 onde ocrescimento do cristal se inicia ao longo das elevações contínuas da superfíciedas fibras de celulose).
As diversas características e formas de realização da presenteinvenção, referidas nas seções individuais acima, se aplicam, caso apropriado,a outras seções, mutatis mutandis. Em conseqüência, as característicasespecificadas em uma seção podem ser combinadas com característicasespecificadas em outras seções, caso apropriado.
Todas as publicações mencionadas na especificação acima sãoaqui incorporadas como referência. Diversas modificações e variações nosmétodos descritos e produtos da invenção estarão evidentes para aqueles comespecialização nesta tecnologia, sem que haja um desvio do escopo dainvenção. Embora a invenção tenha sido descrita em conexão com formas derealização específicas preferidas, deverá ficar entendido que a invençãoconforme reivindicada não deverá ser limitada, indevidamente, a essas formasde realização específicas. Na realidade, as diversas modificações nos modosdescritos para levar a efeito a invenção, as quais são evidentes para aquelesespecializados nos campos relevantes, são pretendidas estarem incluídas noescopo das reivindicações que se seguem.
Claims (19)
1. Método para colorir substrato selecionado de cabelo de umindivíduo e fibras de tecidos, caracterizado pelo fato de compreender colocarem contato o substrato com uma composição que compreende partículasmonodispersas capazes de formar um cristal coloidal que difrata a luz quepossui um comprimento de onda em uma faixa que corresponde aocomprimento de onda da luz visível, de tal modo que os cristais coloidais quecompreendem as partículas monodispersas se formem no substrato.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o substrato é o cabelo de um indivíduo e pelo menos uma regiãodo cabelo é colocada em contato com a composição, de tal modo que aspartículas monodispersas se formem em pelo menos uma parte do cabelo.
3. Método para imprimir sobre um substrato, caracterizadopelo fato de compreender colocar em contato pelo menos uma região dosubstrato com uma composição de tinta compreendendo partículasmonodispersas capazes de formar um cristal coloidal que possui umespaçamento de rede em uma faixa que corresponde ao comprimento de ondada luz visível, de tal modo que os cristais coloidais compreendendo aspartículas monodispersas se formem em pelo menos uma parte do substrato.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a`3, caracterizado pelo fato de que o cristal coloidal possui um espaçamento derede em uma faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a`4, caracterizado pelo fato de que as partículas são esféricas.
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a`5, caracterizado pelo fato de que as partículas são inorgânicas.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a`6, caracterizado pelo fato de que as partículas são polímeros orgânicos.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que os cristais coloidais possuem umespaçamento de rede em pelo menos um dos eixos de 350 nm a 780 nm, e depreferência de 380 nm a 770 nm.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as partículas monodispersas sedesviam menos de 10% da rms do diâmetro.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que as partículas monodispersaspossuem uma rms do diâmetro de 1 nm a 1 um, de preferência maior que 100 nm, e mais preferido maior que 200 nm, e de preferência menor que 900 nm,mais preferido menor que 800 nm e do modo mais preferido de 200 nm a 500nm.
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que as partículas monodispersas são formadas de um ou mais materiais selecionados de materiais orgânicos einorgânicos, e de preferência selecionados de látex, acrílico, poliestireno,poli(vinil acetato), poliacrilonitrila, poli(estireno-co-butadieno) poliéster,poliamidas, poliuretano, poli(metilmetacrilato) e poli(fluorometil metacrilato),calcogeneto de metal, pnicteto de metal, sílica, partículas de metais e óxidos de metais como por exemplo, AI2O3, TÍO2, SnC>2, SD2O5, Fe2C>3, ZrC>2, Ce02 eY203, ouro, cobre e prata, e misturas de qualquer um ou mais de um dosprecedentes.
12. Uso da composição colorante compreendendo partículasmonodispersas capazes de formar cristais coloidais que difratam a luz que possui um comprimento de onda em uma faixa que corresponde aocomprimento de onda da luz visível, caracterizado pelo fato de ser nafabricação de produto para colorir o cabelo de um indivíduo.
13. Uso da composição colorante compreendendo partículasmonodispersas capazes de formar cristais coloidais que difratam a luz quepossui um comprimento de onda em uma faixa que corresponde aocomprimento de onda da luz visível, caracterizado pelo fato de ser nafabricação de produto para colorir as fibras de tecidos.
14. Uso da composição colorante compreendendo partículas monodispersas capazes de formar cristais coloidais que difratam a luz quepossui um comprimento de onda em uma faixa que corresponde aocomprimento de onda da luz visível, caracterizado pelo fato de ser nafabricação de tinta.
15. Material fibroso, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos uma camada cristalina coloidal que compreende partículasmonodispersas e a qual camada difrata a luz que possui um comprimento deonda em uma faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível.
16. Material fibroso de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de ser um tecido.
17. Substrato, caracterizado pelo fato de compreender pelomenos uma camada cristalina coloidal que compreende partículasmonodispersas, a qual camada difrata a luz que possui um comprimento deonda em uma faixa que corresponde ao comprimento de onda da luz visível, acamada cristalina formando letras, números ou outros símbolos, ou um desenho gráfico, no substrato.
18. Composição colorante de fibra, caracterizada pelo fato decompreender partículas monodispersas capazes de formar um cristal coloidalque difrata a luz que possui um comprimento de onda em uma faixa quecorresponde ao comprimento de onda da luz visível.
19. Composição de tinta, caracterizada pelo fato decompreender partículas monodispersas capazes de formar um cristal coloidalque difrata a luz que possui um comprimento de onda em uma faixa quecorresponde ao comprimento de onda da luz visível.
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