FR3123079A1 - Fibres végétales composites, procédé de traitement de fibres végétales et utilisation notamment en tant que cheveux de substitution - Google Patents

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Anne-Claire FAIGNOT
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Abstract

Fibre composite comprenant une fibre végétale d’une plante angiosperme monocotylédone, ladite fibre végétale présentant une longueur allant de 0,15 à 1 m et un diamètre allant de 20 10-6 m à 200 10-6 m, revêtue d’au moins un agent filmogène naturel, procédé de traitement d’au moins une fibre végétale d’une plante angiosperme monocotylédone de longueur allant de 0,15 à 1 m et un diamètre allant de 20 10-6 m à 200 10-6 m au moyen d’au moins une solution comprenant un agent filmogène naturel, utilisation de la fibre composite pour fabriquer des ouvrages en cheveux de substitution, en particulier, des perruques, des postiches et des extensions capillaires et cheveux de substitution comprenant des fibres composites. Figure à publier avec l’abrégé : Aucune

Description

Fibres végétales composites, procédé de traitement de fibres végétales et utilisation notamment en tant que cheveux de substitution
L’invention concerne le domaine du traitement des fibres végétales, et plus particulièrement la transformation de fibres végétales en fibres composites, ainsi que l’utilisation des fibres composites ainsi obtenues en particulier en tant que cheveux de substitution.
L’utilisation des fibres végétales présente de nombreux avantages, en termes de propriétés mécaniques, de coût et bien entendu de respect de l’environnement. En outre les fibres végétales ouvrent la voie à de nouvelles applications notamment en remplacement des matières synthétiques dans les domaines de l’automobile, du bâtiment et travaux publics (BTP), de l’aéronautique, de l’emballage, de la cosmétique…
La présente invention concerne plus particulièrement l’utilisation de fibres végétales en tant que cheveux de substitution pour la fabrication de perruques et de tout autre ouvrage en cheveux.
Le marché des cheveux de substitution et plus particulièrement des perruques, postiches, et extensions capillaires est en plein essor, ce marché vise principalement les personnes qui ont subi des traitements entraînant la perte des cheveux mais également le marché du luxe, de la mode, du spectacle ou encore du jouet, des poupées…
Les cheveux de substitution pour faire des perruques sont obtenus majoritairement à partir de matières synthétiques, seules ou en mélange, par exemple du polychlorure de vinyle (PVC), du polyéyhylène téréphtalate (PET), du poly(acrylonitrile) (PAN), du polyester ou des mélanges de type polytéréphtalate de butylène (PBT) et polystyrène (PS) choc ; les fibres naturelles de type cheveux humains ou poils d’animaux sont également utilisées mais dans des quantités moins importantes.
Les compositions des perruques en matières synthétiques font qu’elles ne sont pas toujours tolérées sur une longue durée par leurs utilisateurs. Ceux-ci mentionnent souvent des sensations inconfortables pouvant aller des démangeaisons à des réactions allergiques en particulier dans un contexte de forte chaleur.
En effet, les nombreux produits chimiques utilisés lors de la fabrication des cheveux de substitution ne garantissent pas à l’utilisateur une parfaite innocuité. De plus l’absence de normes, règlementations liées à ce marché ne permet pas de fixer un cadre sécurisant pour les utilisateurs.
En sus de ces problèmes d’ordre sanitaire, il faut également mentionner d’une part que les fibres synthétiques issues de la pétrochimie présentent aussi les problématiques classiques de recyclage en fin de vie et d’autre part que les fibres naturelles soulèvent des questions éthiques que ce soit liées au commerce des cheveux humains ou au traitement des animaux élevés pour leur pelage. En conséquence aucune des solutions existantes n’est réellement satisfaisante.
Enfin les problèmes d’ordre technique suivants sont souvent reportés.
Certaines fibres existantes ont une densité élevée, ce qui pose des difficultés lors de la réalisation de perruques volumineuses et aussi des problèmes de pertes de cheveux suite aux utilisations prolongées d’extensions capillaires trop lourdes.
Il n’existe quasiment pas de fibres naturelles d’origine humaine ou animale blanches, de qualité, aptes à être convenablement teintées. En effet il est très difficile d’obtenir des cheveux humains blancs par dépigmentation et les cheveux humains ou poils d’animaux naturellement blancs et de longueur suffisante pour fabriquer une perruque n’existent quasiment pas.
La demande de brevet JP4822086 décrit des cheveux obtenus à partir de fibres de cellulose, néanmoins les fibres utilisées subissent un traitement chimique d’estérification. Les fibres utilisées en tant qu’âme des cheveux ne sont pas des fibres végétales naturelles.
En outre la publication «Preparation and Characterization of Novel Super- artificial Hair Fiber based on Biomass Materials» de Lijun Yanget al., International Journal of Biological Macromolecules, vol.99, June 2017, pages 166-172 décrit l’obtention de cheveux artificiels par filage humide d’une solution de produits d’origine naturelle : de l’alginate de sodium et des protéines de krill de l’Antarctique.
Il demeure toujours un besoin de cheveux de substitution naturels dont l’aspect est proche des cheveux humains et qui présentent des propriétés, notamment mécaniques acceptables.
Les inventeurs ont cherché à résoudre les problèmes posés par les cheveux de substitution de l’art antérieur, plus particulièrement ils ont cherché à proposer une solution écologique, éthique et durable qui ne soit pas basée sur des matériaux pétro-sourcés, ni sur des cheveux humains ou pelages d’animaux.
Les inventeurs ont donc privilégié les fibres végétales, naturelles, avantageusement issues de coproduits de cultures vivrières aux motifs que certaines d’entre elles semblaient présenter des propriétés proches de celles des cheveux humains comme par exemple la longueur, le diamètre, et que toutes présentent des avantages liés à leur faible, voire absence de toxicité. En outre, les fibres végétales présentent un bilan énergétique de production très réduit.
Cependant toutes les fibres végétales ne répondent pas aux exigences requises notamment en termes de propriétés physiques, mécaniques en particulier la plupart des fibres végétales ne répondent pas aux critères de solidité c’est-à-dire de contrainte à la rupture, température de dégradation, densité. Elles ne sont donc pas assez solides en outre elles ne présentent pas toujours le caractère d’élasticité requis.
De plus toutes les fibres naturelles ne peuvent pas être convenablement teintées, notamment au moyen de colorants naturels.
Tout d’abord, il est connu que les agents de teinture pour cheveux ne sont pas tous aptes à teindre les fibres végétales, en effet les réactions mises en œuvre entre les agents de teinture, notamment les agents de teinture naturels, et les fibres kératiniques ne sont pas les mêmes que celles qui interviennent entre ces agents de teinture et les fibres végétales. Ensuite, il a également été observé que toutes les fibres végétales ne réagissent pas de manière identique lorsqu’elles sont soumises aux procédés de teinture classiques.
De manière surprenante et avantageuse, les inventeurs ont mis en évidence que des fibres naturelles particulières : des fibres végétales de plantes angiospermes de la classe des monocotylédones, qui ont subi un traitement approprié satisfont aux exigences requises, en particulier pour leur utilisation en tant que cheveux de substitution.
La présente invention vise une fibre composite comprenant une fibre végétale d’une plante angiosperme monocotylédone, ladite fibre végétale présentant une longueur allant de 0,15 à 1 m, de préférence 0,20 à 0,90 m, de manière préférée de 0,30 à 0,80 m et un diamètre allant de 20 10-6m à 200 10-6m revêtue d’au moins un agent filmogène naturel.
La présente invention vise aussi un procédé de traitement d’au moins une fibre végétale d’une plante angiosperme monocotylédone de longueur allant de 0,15 à 1 m, de préférence 0,20 à 0,90 m, de manière préférée de 0,30 à 0,80 m et de diamètre allant de 20 10-6m à 200 10-6m, comprenant au moins les étapes suivantes :
- lavage et démêlage de ladite fibre végétale, les étapes de lavage et de démêlage étant effectuées de manière successive ou simultanées, puis
- traitement de surface de la fibre lavée et démêlée au moyen d’au moins une solution comprenant un agent filmogène naturel.
La présente invention vise encore la fibre composite susceptible d’être obtenue par le procédé selon l’invention.
L’invention vise également l’utilisation de la fibre composite selon l’invention ou obtenue selon le procédé selon l’invention pour fabriquer des cheveux de substitution, ouvrages en cheveux de substitution en particulier des perruques, des postiches et des extensions capillaires, ainsi que des cheveux de substitution comprenant des fibres composites selon l’invention ou obtenues selon le procédé selon l’invention.
Les fibres composites selon la présente invention présentent les propriétés mécaniques, physiques requises notamment en termes de longueur, de forme, de poids, de solidité, pour les applications visées en particulier en tant que cheveux de substitution.
De plus les fibres végétales particulières utilisées selon l’invention permettent l’obtention de fibres composites présentant des propriétés cosmétiques très satisfaisantes notamment en termes de volume, souplesse, brillance en particulier leur toucher est proche de celui ressenti avec des cheveux humains. Elles sont faciles à coiffer et présentent une bonne tenue à la mise en forme. En outre, leur densité permet une utilisation en tant qu’extensions capillaires sans risque de détérioration des cheveux de l’utilisateur -sur lesquels sont fixées lesdites extensions-.
Les fibres composites selon l’invention permettent également une bonne respiration du cuir chevelu et peuvent par conséquent être portées même lorsqu’il fait chaud.
Enfin les fibres végétales utilisées selon la présente invention présentent l’avantage de pouvoir être teintées en particulier par une large gamme de colorants naturels et de présenter une bonne tenue de la teinture sur plusieurs mois.
La présente invention contribue également à la valorisation de co-produits de cultures vivrières initialement voués à la destruction, en conséquence l’utilisation des fibres végétales selon l’invention s’inscrit dans un schéma d’économie circulaire. Les fibres composites selon l’invention sont avantageusement obtenues entièrement à partir de ressources renouvelables, de préférence d’origine végétale sans recours à l’industrie du pétrole.
L’invention porte aussi sur les variantes suivantes. L’homme du métier comprendra que chacune des caractéristiques des variantes suivantes peut être combinée indépendamment aux caractéristiques ci-dessus, sans pour autant constituer une généralisation intermédiaire.
Avantageusement, la fibre composite selon l’invention comprend une fibre végétale de plante choisie parmi les ordres des zingibérales, broméliales et liliales, de préférence choisie dans les familles des musacées, des broméliacées et des agavacées, de manière préférée choisie parmi les fibres de pseudotroncs de bananiers et les fibres de feuilles de plants d’ananas cosmosus.
Selon une première variante, la fibre composite selon l’invention comprend un agent filmogène naturel choisi parmi les huiles comprenant au moins un acide gras en C6à C24, de préférence en C12à C24, et de manière préférée choisi parmi les acides caprylique, caprique, laurique, myristique, palmitique, oléique, stéarique, linolénique, linoléique, arachidique, de manière préférée l’agent filmogène naturel est choisi parmi l’huile de coprah, l’huile de coco, le beurre de karité.
Selon une deuxième variante, la fibre composite selon l’invention comprend un agent filmogène naturel qui est un polymère naturel choisi parmi les polysaccharides de préférence choisi parmi le chitosan, la gomme laque, les alginates, les amidons, les carraghénanes. Avantageusement, selon cette deuxième variante, la fibre végétale est revêtue d’au moins deux couches de polymères naturels différents, de préférence revêtue de deux couches : une première couche de chitosan et une deuxième couche de gomme laque.
Avantageusement, la fibre composite selon l’invention présente une densité linéaire allant de 25 à 160 Dtex c’est-à-dire allant de 25 à 160 g/10000 m.
Avantageusement, la fibre composite selon l’invention présente une température de dégradation supérieure à 180°C et de préférence allant de 180°C à 230°C.
Avantageusement, la fibre composite selon l’invention présente une contrainte à la rupture supérieure à 180 MPa, de préférence allant de 180 à 330 MPa, et de manière préférée allant de 200 à 325 MPa.
Avantageusement, la fibre composite selon l’invention est teinte au moyen d’au moins un colorant naturel choisi parmi les benzoquinones, les anthraquinones, les naphtoquinones, les flavones, les flavonols, les isoflavones, les chalcones et aurones, les anthocyanes, les caroténoides, les curcumines, les tanins en particulier hydrolysables, les ellagitanins, les tanins catéchiques, les indigos.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif.
Description détaillée
Fibres végétales
Les fibres végétales sont principalement constituées de lignine, pectine, hémicellulose et cellulose. Cependant en fonction de la plante considérée, les caractéristiques telles que le diamètre, la constitution de la fibre diffèrent, ce qui a des conséquences sur les propriétés mécaniques et physiques des fibres. En outre, les fibres végétales sont généralement constituées de faisceaux courts de cellules allongées microscopiques, de taille souvent inférieure à 10 10-2m ou ne présentant pas une cohésion suffisante pour assurer une longueur continue supérieure à 15 10-2m.
Les fibres végétales utilisées dans la présente invention sont des fibres de plantes angiospermes c’est-à-dire de plantes à graines dont l'ovule, fécondé par l'intermédiaire d'un tube pollinique, se transforme en un fruit clos.
Plus particulièrement les fibres utilisées dans la présente invention sont des fibres de plantes monocotylédones c’est-à-dire de plantes dont la plantule issue de la germination d'une graine, ne présente tout d'abord qu'une seule feuille.
De manière surprenante, les inventeurs ont mis en évidence que les fibres végétales utilisées selon l’invention présentent des propriétés homogènes notamment en termes de contrainte à la rupture, température de dégradation, ces propriétés correspondant aux exigences requises pour une utilisation en tant que cheveux de substitution.
Les fibres végétales particulières utilisées dans la présente invention, sont constituées de faisceaux de cellules microscopiques allongées particulièrement parallèles, cohésifs et présentant une paroi très dense. Communément, le terme usuel de « fibre végétale » est utilisé pour nommer ces faisceaux.
Comme déjà mentionné les fibres végétales utilisées selon l’invention présentent une longueur allant de 0,15 m à 1,00 m, de préférence 0,20 m à 0,90 m, de manière préférée de 0,30 m à 0,80 m.
De préférence, les fibres utilisées dans la présente invention sont des fibres de plantes choisies dans les ordres des zingibérales, broméliales et liliales, de manière préférée la fibre végétale est une fibre de plante choisie dans les familles des musacées, les broméliacées et les agavacées.
La fibre végétale peut être issue des différentes parties de la plante notamment des tiges ou des feuilles. De manière particulière la fibre végétale utilisée selon l’invention est une fibre issue de pseudotroncs de bananiers ou de feuilles de plants d’ananas cosmosus.
Les fibres végétales utilisées selon l’invention présentent un diamètre allant de 20 10-6m à 200 10-6m, de préférence de 40 10-6m à 70 10-6m.
Le diamètre des fibres a été déterminé par microscopie optique à partir d’échantillons de 40 fibres. Ce nombre d’échantillons est également parfois appelé le nombre d’éprouvettes.
Il a en outre été observé que les fibres végétales utilisées présentent une structure particulièrement uniforme sur toute leur longueur.
Les fibres utilisées selon l’invention présentent une contrainte à la rupture supérieure à 180 MPa, de préférence allant de 180 à 330 MPa, et de manière préférée allant de 200 à 325 MPa.
La contrainte à la rupture est calculée à partir d’essais de traction sur fibres unitaires suivant la norme NFT 25-501-2 de mars 2015. La contrainte à la rupture correspond à la formule : Fm/A0avec Fm : la force de traction maximale en newtons (N) et A0la section initiale de la fibre en mm2. Les essais ont été effectués avec une vitesse de déplacement de la traverse de 1mm/min.
Les fibres utilisées selon l’invention présentent une température de dégradation supérieure à 180°C et de préférence allant de 180°C à 230°C. Ces valeurs sont proches des valeurs mesurées pour les cheveux humains.
Les températures de dégradation ont été déterminées par analyse thermo gravimétrique -ATG-. Selon cette méthode, qui vise à étudier les pertes de masses des fibres lors d’une montée en température, les échantillons de 40 fibres ont été chauffées selon un protocole de chauffage de 3°C / minutes sous air de 20°C à 700°C.
Comme montré dans les exemples qui suivent, les fibres végétales utilisées selon la présente invention présentent également une bonne affinité avec les agents de teintures, notamment les colorants naturels.
Dans le cadre de l'invention, on entend par « colorant naturel » tout colorant ou précurseur de colorant de source naturelle, notamment d'origine végétale.
Les colorants naturels peuvent notamment être obtenus par extraction, et éventuellement purification, à partir d'une matrice végétale, par décoction, par broyage de végétaux ou de parties végétales, racines, bois, écorce, baies, lichens, feuilles, fleurs, noix ou graines.
Le ou les colorants naturels sont choisis, par exemple, parmi les benzoquinones, les anthraquinones, les naphtoquinones, les flavones, les flavonols, les isoflavones, les chalcones et aurones, les anthocyanes, les caroténoides, les curcumines, les tanins hydrolysables, les ellagitanins, les tanins catéchiques, les indigos.
Ils peuvent être utilisés sous forme d’extraits, décoctions ou matières broyées, notamment poudres. En particulier ils peuvent être obtenus à partir de bois de campêche, de santal, d'orchille, d’orcanette, de réséda, de garance, d'indigo, de padouk, de brou de noix, d’écorce de grenade, de rocou, de bois du Brésil, des plantes de la famille Cassia, notammentcassia auriculata,
Procédé
La présente invention vise encore le procédé de préparation des fibres composites selon l’invention.
Ledit procédé de traitement selon l’invention comprend au moins les étapes suivantes :
- lavage et démêlage de ladite fibre végétale, les étapes de lavage et de démêlage étant effectuées de manière successive ou simultanées, puis
- traitement de surface de la fibre lavée et démêlée au moyen d’au moins une solution comprenant un agent filmogène naturel .
Lavage
Cette étape est réalisée au moyen d’une solution lavante classique de pH neutre comprenant au moins un tensio-actif. Il relève des compétences de l’homme du métier de choisir les composants de la solution lavante en fonction du degré de saleté des fibres.
Selon une première variante, les fibres végétales sont immergées dans la solution lavante pendant une durée de 12 à 48 heures, à une température allant de 20 à 60°C. Elles sont ensuite agitées dans cette solution puis rincées à l’eau. Enfin les fibres lavées sont essorées.
Selon une deuxième variante, les fibres végétales sont lavées, rincées et essorées dans une machine à laver à une température allant de 30 à 60 °C pendant 30 à 90 minutes.
Démêlage
Les fibres essorées sont ensuite démêlées.
Selon une première variante, les fibres végétales sont immergées dans une solution démêlante de type après shampooing pour cheveux humains. Cette étape d’immersion est effectuée pendant une durée allant de 12 à 48 heures à une température allant de 20 à 60°C. Elles sont ensuite rincées à l’eau et essorées avant d’être séchées à l’air libre ou à l’air pulsé chaud compris entre 90 et 180°C.
Selon une deuxième variante, les fibres végétales sont démêlées dans une machine à laver au moyen d’une solution démêlante de type assouplissant, à une température allant de 30 à 60°C pendant 30 à 90 minutes, avant d’être séchées à l’air libre ou à l’air pulsé chaud compris entre 90 et 180°C.
Les solutions démêlantes utilisées comprennent classiquement une combinaison de différents tensio-actifs notamment anioniques et amphotères.
Selon une autre alternative les étapes de lavage et de démêlage peuvent être réalisées simultanément dans une machine à laver à une température allant de 30 à 60 °C pendant 30 à 90 minutes.
Enfin les fibres sont peignées afin de retirer la bourre et les nœuds.
Il relève également des compétences de l’homme du métier d’adapter l’étape de démêlage en fonction du degré d’emmêlement des fibres.
Traitement de surface
Le traitement de surface est effectué au moyen d’au moins une solution comprenant au moins un agent filmogène naturel.
Par « agent filmogène » on entend un agent tel qu’un polymère, une résine, une cire, une huile qui laisse un film continu sur le substrat sur lequel il est appliqué. Avantageusement l’agent filmogène est utilisé à titre de gaine protectrice.
Le traitement de surface se déroule en autant d’étapes, nommées sous-traitements dans la suite du texte, qu’il y a de couches à réaliser.
Généralement chaque sous traitement correspond à la mise en contact de la fibre végétale avec l’agent filmogène. La mise en contact peut être effectuée par tout procédé connu de l’homme du métier tel qu’une immersion de la fibre dans la solution, généralement entre 1 et 20 minutes, une application de la solution sur la fibre, une pulvérisation de la solution sur la fibre par exemple au moyen d’un spray.
Selon une première variante préférée, la fibre est mise en contact avec un agent filmogène naturel choisi parmi les huiles comprenant au moins un acide gras en C6à C24, et plus particulièrement l’huile de coprah, l’huile de coco, le beurre de karité.
Selon une deuxième variante préférée, le traitement de surface comprend au moins deux étapes d’immersion dans des solutions de polymère naturel chacune suivie d’un séchage, de préférence le traitement de surface comprend au moins une immersion dans une solution de chitosan suivie d’une immersion dans une solution de gomme laque.
Avantageusement chaque solution de polymère naturel comprend de 0,5 % à 5 % en poids de polymère filmogène naturel, par rapport au poids total de la solution.
La solution de chitosan est une solution aqueuse, contenant de 0,5 à 5 %, en poids de chitosan par rapport au poids total de la solution. Cette solution est acide, de pH compris entre 2 et 5, et comprend de 0,5 à 4% de préférence 1,5% à 3,5% en poids de glycérine végétale par rapport au poids total de la solution. En outre elle peut comprendre de 1 à 5% de préférence 2% à 4% en poids d’une huile siccative de préférence choisie parmi l’huile de chanvre, l’huile de lin et l’huile de tung encore appelée huile de bois de chine.
Les fibres sont laissées généralement tremper pendant 1 à 20 minutes dans la solution de chitosan.
Elles sont ensuite séchées généralement à l’air pulsé froid pendant 5 à 10 mn puis à l’air pulsé chaud à 180°C jusqu’à séchage complet et simultanément brossées.
Une pause d’environ 24 heures est aménagée.
La solution de gomme laque est une solution alcoolique, contenant au moins 90% d’éthanol, de 2 à 7%, de préférence 3 à 6 % en poids de glycérine d’origine végétale et de 0,5 à 5 %, de préférence 1 à 3 % en poids de gomme laque par rapport au poids total de la solution.
Les fibres sont généralement laissées tremper pendant 0,5 à 3 minutes dans la solution de gomme laque.
Elles sont ensuite séchées à l’air pulsé froid quelques minutes puis à l’air chaud à 180°C et simultanément brossées.
Coloration
Les fibres obtenues à l’issue de ce procédé sont blanches. Avantageusement ces fibres peuvent être teintes. L’étape, facultative, de coloration ou teinture peut être réalisée soit entre l’étape de lavage et l’étape de démêlage soit après l’étape de démêlage notamment lorsque ces deux étapes sont effectuées simultanément.
Dans le présent texte, les expressions « teinture » et « coloration » sont utilisées de manière similaire.
L’étape de coloration est généralement effectuée en deux sous-étapes.
La première sous-étape correspond au mordançage, elle consiste à faire tremper les fibres pendant 5 à 30 minutes dans une solution aqueuse, préalablement agitée et portée à 20°C. Ladite solution aqueuse contient généralement de 8 à 12% en poids d’acide acétique, de 5 à 10% en poids de sulfate de fer (FeSO4) ou de sulfate d’alumine (Al2(SO4)3) et de 2,5 à 8 % en poids de carbonate de sodium (Na2CO3) par rapport au poids total de la solution.
Il relève des compétences de l’homme du métier de déterminer la concentration en chacun des composants de ladite solution en fonction de la teinte, plus ou moins foncée, qu’il souhaite obtenir.
Les fibres sont essorées puis séchées à l’air libre. Elles sont ensuite placées dans une enceinte chaude et humide de préférence à un taux d’humidité de 100% et une température allant de 30 à 80°C pendant une durée allant de 1 à 3 heures, de préférence 2 heures.
Les fibres sont rincées puis plongées dans un bain de teinture composé d’eau et de colorants naturels, de préférence des colorants végétaux.
Fibres composites
Comme déjà mentionné la présente invention vise des fibres composites obtenues à partir de fibres végétales et recouvertes d’au moins un film d’un agent filmogène naturel.
Comme les fibres végétales d’origine, les fibres composites, finales présentent une longueur allant de 0,15 à 1,00 m, de préférence 0,20 à 0,90 m, de manière préférée de 0,30 à 0,80 m.
Les fibres composites selon la présente invention comprennent une âme qui est une fibre végétale et qui est revêtue d’au moins un agent filmogène naturel.
L’agent filmogène est un agent filmogène naturel, c’est-à-dire provenant d’une source naturelle, donc non synthétique, il est choisi parmi les agents filmogènes d’origine végétale ou animale, de préférence d’origine végétale.
Les agents filmogènes d’origine végétale utilisables dans la présente invention sont en particulier choisis dans le groupe formé par les huiles d’origine biologique et les polymères naturels.
Selon un mode de réalisation, l’huile d’origine biologique est choisie parmi les huiles végétales comprenant au moins un acide gras en C6à C24, de préférence en C12à C24.
De préférence les acides gras utilisés sont choisis parmi les acides caprylique, caprique, laurique, myristique, palmitique, oléique, stéarique, linolénique, linoléique, arachidique.
A titre d’exemple on peut citer : l’huile de coprah, l’huile de coco, le beurre de cacao, l’huile de lin, l’huile de palme, l’huile de palmiste, le beurre de karité, l’huile d’arachide, l’huile d’argan, l’huile d’amande douce.
Selon une variante préférée, les fibres composites selon la présente invention comprennent une âme qui est une fibre végétale et qui est revêtue d’au moins une huile végétale choisie parmi l’huile de coprah, l’huile de coco, le beurre de karité.
Selon un mode de réalisation, les polymères naturels sont choisis parmi les polysaccharides de préférence choisis parmi le chitosan, la gomme laque, les alginates, les amidons, les carraghénanes.
En particulier le chitosan est utilisé à titre d’agent filmogène naturel. Le chitosan est un dérivé désacétylé de la chitine. C’est un sucre nommé 2-acétamino-2-desoxy-BD-glucopyranose présent dans les carapaces des crustacés principalement et qui leur confère leur brillance. Cette forme est soluble dans les solutions acides aqueuses. Ce polymère est abondant, renouvelable, durable et possède d’excellente propriétés de biodégradabilité, biocompatibilité, non-toxicité.
La gomme laque est issue de la sécrétion d’une cochenille asiatique, Kerria lacca, utilisée sous forme de résine elle est soluble dans les solutions alcooliques ou les solutions aqueuses basiques.
Selon une autre variante préférée, les fibres composites selon la présente invention comprennent une âme qui est une fibre végétale et qui est revêtue d’au moins deux couches de polymères naturels : une première couche de chitosan et une deuxième couche de gomme laque.
Par « première couche » on entend la couche au contact de la fibre végétale.
Par « deuxième couche » on entend une couche qui n’est pas au contact de la fibre végétale, la deuxième couche est au contact de la première couche. La « deuxième couche » est différente de la première couche en particulier la première couche et la deuxième couche ne sont pas constituées du/des même(s) polymère(s) naturel(s).
Avantageusement, les fibres composites selon la présente invention présentent des propriétés intéressantes en termes de volume.
Avantageusement, les fibres composites selon la présente invention présentent une contrainte à la rupture supérieure à 180 MPa, de préférence allant de 180 à 330 MPa, et de manière préférée allant de 200 à 325 MPa.
Les fibres utilisées selon l’invention présentent une température de dégradation supérieure à 180°C et de préférence allant de 180°C à 230°C. Ces valeurs sont proches des valeurs mesurées sur les cheveux humains.
Par conséquent, les fibres composites selon l’invention peuvent être séchées ou mise en forme au fer à lisser, dont la température de mise en œuvre est de l’ordre de 80°C à 210°C, sans risques d’être endommagées.
Les fibres composites selon l’invention présentent une densité linéaire allant de 25 à 160 Dtex, 1 Dtex ou décitex correspondant à 1 gramme/10 000 mètres. La densité linéaire a été mesurée à une température de 19,5°C et une humidité relative de 50% sur 10 échantillons de 15 fibres.
Les fibres composites selon l’invention présentent un facteur de « prise en eau » satisfaisant. Cette propriété permet de déterminer le facteur d’absorption d’eau (FH2O) par les fibres : c’est-à-dire de déterminer si les fibres composites vont «se gorger d’eau » ou non.
Les fibres composites selon l’invention présentent un facteur de prise en eau diminué d’environ 40% en poids, par rapport à la fibre végétale avant traitement, c’est-à-dire une diminution du caractère hydrophile.
Cette valeur de prise en eau des fibres composites selon l’invention traduit de nombreux avantages en termes de réaction des fibres aux teintures et aussi de rendu naturel, facilité du mouvement de la coiffure.
Le test réalisé pour déterminer cette propriété de la prise en eau a consisté à immerger les fibres dans de l’eau pendant 10 minutes, puis à les laisser égoutter pendant 10 minutes. Le facteur de prise en eau correspond au rapport : masse après la prise en eau (g) / masse initiale (g).
Les fibres composites selon la présente invention présentent de bonnes propriétés respirantes, ce qui permet de les utiliser, notamment sous forme de perruques même lorsque la température ambiante est élevée. Les perruques selon la présente invention sont plus facilement supportées que les perruques à base de cheveux synthétiques qui sont très isolantes.
Les cheveux de substitution obtenues à partir des fibres composites selon la présente invention sont également faciles à peigner. Lorsqu’elles sont colorées, la couleur n’est pas terne, elle est proche de l’aspect notamment de la brillance des cheveux humains. En outre on a noté que la couleur persiste, elle ne s’estompe pas au bout de quelques mois.
Les exemples qui suivent illustrent l’invention sans en limiter la portée.
Exemples
Exemple 1 :
Le tableau 1 regroupe les principales propriétés des fibres testées dans le cadre de la présente invention.
Les fibres testées sont les suivantes : fibres de pseudo-troncs de bananiers plantains et fibres de feuilles de plants d’ananas cosmosus obtenues après extraction sur des plantes arrivées à maturité dont les fruits ont déjà été récoltés. Les fibres sont rincées à l’eau claire avant d’être laissées sécher pendant 48 heures à 23°C, 50% d’humidité relative.
Le diamètre des fibres a été mesuré par microscopie optique sur 40 échantillons c’est-à dire que pour chaque test, 40 fibres ont été mesurées. Le matériel utilisé était un microscope Olympus TH4 200 et une caméra Olympus 200.
La contrainte à la rupture est calculée à partir d’essais de traction sur fibres unitaires suivant la norme NFT 25-501-2 de mars 2015. Les essais ont été effectué avec une vitesse de déplacement de la traverse de 1mm/min. En outre, 40 échantillons ont été utilisés pour chaque série d’essais. Le matériel utilisé pour les mesures était un appareil MTS Synergie RT / 1000.
Les températures de dégradation ont été déterminées par ATG, au moyen d’un appareil Mettler Toledo TGA/DSC1. Les échantillons de 40 fibres ont été chauffés selon un protocole de chauffage de 3°C / minutes sous air de 20 à 700°C.
Type de fibres Diamètre
moyen
(10-6m)		 Contrainte à la rupture
(MPa)		 Température de dégradation
(°C)
Fibres de pseudo-troncs de bananiers plantains 178 205 200
Fibres de feuilles de plants d’ananas cosmosus 65 322 180
Fibres synthétiques en polyacrylonitrile 74 650 150
Cheveux humains de type caucasien 59 149 220
Exemple 2 : Préparation de cheveux de substitution à partir de fibre s d’ananas
Des feuilles d’ananas cosmosus ont été sélectionnées et récoltées puis les fibres ont été extraites manuellement de la façon suivante : à l’aide d’un outil lisse et incurvé les feuilles sont grattées délicatement jusqu’à atteindre les strates de fibres dans la feuille, les fibres sont ensuite rincées à l’eau claire avant d’être laissées sécher à l’air libre.
Les principales caractéristiques de ces fibres sont définies dans le tableau 1.
Lavage à l’eau
Les fibres ont été lavées avec une solution lavante de pH neutre. Les fibres sont immergées dans la solution lavante à 20°C pendant 48 heures, elles sont ensuite agitées puis rincées à l’eau. Enfin les fibres lavées ont été essorées.
Démêlage
Les fibres essorées sont ensuite démêlées par immersion pendant 36 heures dans une solution d’après shampooing pour cheveux humains portée à 40°C puis rincées et séchées à l’air pulsé à 180°.
Enfin les fibres sont peignées afin de retirer la bourre et les nœuds.
Traitement de surface
Le traitement de surface a consisté à déposer deux couches de polymères filmogène : une couche de chitosan puis une couche de gomme laque.
Une solution aqueuse acide de pH 4 contenant 1,5% en poids de glycérine végétale est préparée. Après 10 minutes d’agitation, 3% de chitosan en poids total de la solution est ajoutée. Enfin après 30mn d’agitation 2% en poids total de la solution précédente d’huile de lin est ajoutée puis la solution est à nouveau agitée pendant 1 heure.
Les fibres sont immergées et laissées tremper pendant 10 minutes dans la solution.
Elles sont ensuite séchées à l’air pulsé froid pendant 3mn puis chaud à 180°C pendant 10mn et simultanément brossées.
Une pause de 24 heures est aménagée.
100 g d’une solution alcoolique d’éthanol à 90° contenant 6% glycérine végétale en poids et 3% de gomme laque en poids total de la solution précédente est préparée et laissée sous agitation pendant 1 heures. Les fibres sont laissées tremper pendant 30sc dans la solution de gomme laque.
Elles sont ensuite séchées à l’air pulsé froid puis chaud à 180°C et simultanément brossées. Les fibres composites obtenues sont blanches.
En outre il a été observé que les propriétés de contrainte à la rupture, température de dégradation présentées dans le tableau 1 pour les fibres de feuilles de plants d’ananas cosmosus ont été conservées.
Les fibres composites obtenues sont souples, brillantes, faciles à coiffer et lorsqu’elles sont agitées, elles présentent un mouvement naturel. Les fibres composites présentent l’aspect de cheveux humains blancs.
Les fibres composites obtenues à partir de fibres d’ananas présentent une densité linéaire de 35 Dtex (35 g/10000m). Les mèches de cheveux de substitution réalisées avec ces fibres composites sont 30 à 40% plus légères que celles réalisées avec des cheveux humains, pour une longueur et un rendu identique. Ces fibres composites permettent de fabriquer des perruques de cheveux particulièrement légères et d’aspect proche des cheveux caucasiens
Exemple 3 : cheveux de substitution à partir de fibre s de bananiers
Les fibres ont été extraites à l’aide d’un extracteur mécanique des pseudo-troncs de bananiers plantains avant d’être rincées puis peignées puis laissées sécher au soleil.
Les principales caractéristiques de ces fibres sont définies dans le tableau 1.
Lavage à l’eau
Les fibres ont été lavées avec une solution lavante de pH neutre. Les fibres sont immergées dans la solution lavante à 30°C pendant 12 heures puis rincées à l’eau. Enfin les fibres lavées ont été essorées puis séchées à l’air libre.
Démêlage
Les fibres séchées sont ensuite démêlées par immersion pendant 24 heures dans une solution d’après shampooing pour cheveux humains portée à 30°C.
Enfin les fibres sont peignées afin de retirer la bourre et les nœuds.
Coloration
Les fibres végétales sont immergées dans 300 g d’une solution aqueuse, acide de pH 3 dans laquelle ont été ajoutés 15 g de fer et 8 g de carbonate de sodium pendant 15 minutes. Puis les fibres sont essorées avant d’être exposées à de la vapeur d’eau dans un bac chauffé à 30°C avec 100% d’humidité pendant 1 heure.
Elles sont ensuite rincées avant d’être immergées dans un bain de teinture comprenant 100 g de poudre de padouk dilués dans 5 litres d’eau chauffée à 100°C pendant 3 heures avant d’être rincées et séchées à l’air libre. Les fibres obtenues sont de couleur rose pâle.
Traitement de surface
Le traitement de surface a consisté à déposer une couche d’huile filmogène constituée d’un mélange d’huile de coco et de beurre de karité.
Un mélange composé de 50 % en poids d’huile de coco et de 50% en poids de beurre de karité est préparé avant d’être appliqué sur les fibres tout en les brossant.
Les propriétés de contrainte à la rupture, température de dégradation, présentées dans le tableau 1 pour les fibres de feuilles de pseudo-troncs de bananiers plantains ont été conservées.
Les fibres composites obtenues sont souples, brillantes, faciles à coiffer et lorsqu’elles sont agitées, elles présentent un mouvement naturel. Les fibres composites présentent l’aspect de cheveux humains teints en rose.
Les fibres composites obtenues à partir de fibres de bananiers permettent de fabriquer des extensions de cheveux d’aspect proche des cheveux de type africains. En outre deux fois moins de fibres composites selon l’invention (en poids) suffisent pour obtenir un volume équivalent à celui obtenu avec des fibres synthétiques.]

Claims (15)

  1. Fibre composite comprenant une fibre végétale d’une plante angiosperme monocotylédone, ladite fibre végétale présentant une longueur allant de 0,15 à 1 m, de préférence 0,20 à 0,90 m, de manière préférée de 0,30 à 0,80 m et un diamètre allant de 20 10-6m à 200 10-6m caractérisée en ce qu’elle est revêtue d’au moins un agent filmogène naturel.
  2. Fibre composite selon la revendication 1 dans laquelle la fibre végétale est une fibre de plante choisie parmi les ordres des zingibérales, broméliales et liliales, de préférence la fibre végétale est une fibre de plante choisie dans les familles des musacées, des broméliacées et des agavacées, de manière préférée choisie parmi les fibres de pseudotroncs de bananiers et les fibres de feuilles de plants d’ananas cosmosus.
  3. Fibre composite selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle l’agent filmogène naturel est choisi parmi les huiles comprenant au moins un acide gras en C6à C24, de préférence en C12à C24, et de manière préférée choisi parmi les acides caprylique, caprique, laurique, myristique, palmitique, oléique, stéarique, linolénique, linoléique, arachidique, de manière préférée l’agent filmogène naturel est choisi parmi l’huile de coprah, l’huile de coco, le beurre de karité.
  4. Fibre composite selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle l’agent filmogène naturel est un polymère naturel choisi parmi les polysaccharides de préférence choisis parmi le chitosan, la gomme laque, les alginates, les amidons, les carraghénanes.
  5. Fibre composite selon la revendication 4 dans laquelle la fibre végétale est revêtue d’au moins deux couches de polymères naturels différents.
  6. Fibre composite selon la revendication 5 dans laquelle la fibre végétale est revêtue de deux couches : une première couche de chitosan et une deuxième couche de gomme laque.
  7. Fibre composite selon l’une quelconque des revendications précédentes présentant une densité linéaire allant de 25 à 160 g/10000 m.
  8. Fibre composite selon l’une quelconque des revendications précédentes présentant une température de dégradation supérieure à 180°C et de préférence allant de 180°C à 230°C.
  9. Fibre composite selon l’une quelconque des revendications précédentes présentant une contrainte à la rupture supérieure à 180 MPa, de préférence allant de 180 à 330 MPa, et de manière préférée allant de 200 à 325 MPa.
  10. Procédé de traitement d’au moins une fibre végétale d’une plante angiosperme monocotylédone de longueur allant de 0,15 à 1 m, de préférence 0,20 à 0,90 m, de manière préférée de 0,30 à 0,80 m et de diamètre allant de 20 10-6m à 200 10-6m, caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes :
    - lavage et démêlage de ladite fibre végétale, les étapes de lavage et de démêlage étant effectuées de manière successive ou simultanées, puis
    - traitement de surface de la fibre lavée et démêlée au moyen d’au moins une solution comprenant un agent filmogène naturel.
  11. Procédé selon la revendication 10 comprenant une étape de coloration de ladite fibre, ladite étape de coloration ayant lieu avant le démêlage ou après le démêlage.
  12. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la coloration est effectuée au moyen d’au moins un colorant naturel choisi parmi les benzoquinones, les anthraquinones, les naphtoquinones, les flavones, les flavonols, les isoflavones, les chalcones et aurones, les anthocyanes, les caroténoides, les curcumines, les tanins en particulier hydrolysables, les ellagitanins, les tanins catéchiques, les indigos.
  13. Fibre composite susceptible d’être obtenue par le procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 12.
  14. Utilisation de la fibre composite selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 ou obtenue selon le procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 12 pour fabriquer des cheveux de substitution, ouvrages en cheveux de substitution en particulier des perruques, des postiches et des extensions capillaires.
  15. Cheveux de substitution comprenant des fibres composites selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 ou obtenue selon le procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 12
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