MX2007011376A - Composiciones colorantes y su uso. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan un colorante de fibras y una composicion de tinta, los cuales comprenden particulas monodispersadas capaces de formar un cristal coloidal que difracta la luz teniendo una longitud de onda en una escala que corresponde a la longitud de onda de luz visible. Tambien se proporciona el uso de tales composiciones en substratos de color.

Description

COMPOSICIONES COLORANTES Y SU USO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una composición colorante de fibra y composiciones de tinta que comprenden partículas monodispersas.

ANTECEDENTES DE LA I NVENCIÓN WO-A-2005/063902 describe composiciones de chorro de tinta que comprenden desde aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 70%, de preferencia desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 50%, más preferiblemente desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 30%, en particular desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 20%, en peso de partículas monodispersas. Las partículas monodispersas forman cristales fotónicos tridimensionales en un substrato después de la aplicación a la superficie de substrato al arreglar en una estructura esférica y regular, herméticamente empacada, tridimensional en la superficie de substrato. Un ejemplo contiene 10% en peso de las partículas monodispersas (es deci r, sólidos de polimetilmetacrilato) y el portador es una mezcla de agua y dipropilenglicol metil éter. US-A-2004/02347646 muestra que la cristalización de partículas monodispersas pueden ocurrir al atomizar una suspensión acuosa de las partículas monodispersas directamente sobre u n su bstrato con secado subsecuente. En este caso, la composición comprende desde 5 hasta 20% en peso de las partículas monodispersas. De acuerdo con un ejemplo, la cristalización es lograda mediante secado de una dispersión de partículas monodispersas en un substrato horizontal . Los cristales así formados son usados para preparar composiciones de recubrimiento. En otro ejemplo, la cristalización es lograda directamente en el substrato a ser recubierto, es decir, al atomizar la suspensión sobre el substrato seguido por secado. La suspensión es una suspensión acuosa de 5 hasta 20%. US-A-2003/01 2541 6 describe colorantes que incl uyen un arreglo ordenado de partículas sostenidas en una matriz polimérica. El proceso para preparar el arreglo incluye los pasos de proporcionar una dipsersión acuosa de partículas en un portador, aplicando la dispersión sobre un substrato y evaporando el portador para proporcionar un arreglo periódico ordenado de partículas en el substrato. La dispersión puede comprender desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 70% , de preferencia desde aproximadamente 30 hasta aproximadamente 65% en volumen de las partículas. US-A-2003/0008771 muestra que sobre la aplicación de una suspensión de esferas monodispersas y especies coloidales a una superficie plana, las esferas cristalizan en capas estrechamente empacadas con la evaporación del solvente. Se describe que la concentración preferida de una suspensión de sílice es desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 65% , de preferencia desde aproximadamente 20 hasta aproximadamente 50% , en peso y de preferencia desde aproximadamente 40 hasta aproximadamente 50% en peso para un proceso de substrato en movimiento. En los ejemplos, una suspensión de esferas de sílice (teniendo una concentración de 1 1 % en peso) es usada , junto con una solución de sílice (teniendo una concentración de 40 hasta 41 % en peso) o una solución de óxido de estaño (IV) (teniendo una concentración de 1 5% en peso) . Los ejemplos usan etanol anhidro como el solvente, el cual es evaporado a temperatura ambiente durante la noche. US-A-2003/01 1 6062 describe pigmentos que tienen un arreglo periódico tridimensional de esferas monodispersas en el rango de nanómetro y un proceso para preparar los pigmentos al aplicar una suspensión de las partículas monodispersas a un substrato y remover el medio l íquido. La suspensión puede comprender desde 1 hasta 35% en peso de las esferas monodispersas. Los ejemplos usan etanol como el solvente. US-B-6, 337, 1 31 describe colorantes q ue tienen al menos dominios de núcleos regularmente arreglados de partículas de núcleo-coraza. Las partículas forman un arreglo tipo látex de cristal , regular, sobre la aplicación a una superficie. Hemos descubierto ahora que los cristales coloidales pueden ser usados como colorantes en cabello o telas o como tintas mediante formación in situ en el substrato en cuestión.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA I NVENCIÓN En un primer aspecto, al presente invención proporciona un método para colorear un substrato seleccionado de cabello de un individuo y fibras de género, dicho método comprende contactar el substrato con una composición comprendiendo partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal que difracta la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible, de manera que los cristales coloidales comprendiendo las partículas monodispersas se forman en el substrato. De preferencia, el cristal coloidal tiene una separación de látex en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible. En una modalidad, las partículas son inorgánicas. En una modalidad alternativa, las partículas son polímeros orgánicos. En una modalidad , la composición colorante de fibra es una composición colorante de cabello. En otra modalidad, la composición colorante de fibra es una composición colorante textil. En una modalidad adicional , la composición colorante de fibra es una composición de tinta, es decir, adecuada para imprimir sobre una superficie imprimible, tal como, papel o géneros. En un aspecto relacioado, la presente invención proporciona un método para imprimir sobre un substrato, dicho método comprende contactar al menos una región del substrato con una composición de tinta comprendiendo partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal teniendo una separación de látex en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible, de manera que los cristales coloidales comprendiendo las partículas monodispersas se forman sobre al menos una porción del substrato. En un aspecto relacionado, la presente invención proporciona el uso de una composición colorante que comprende partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal que difracta la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de luz visible, en la fabricación de u n producto para colorear el cabello de un individuo. De manera similar, la invención proporciona el uso de una composición colorante de fibra que comprende partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal que difracta la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible, en la fabricación de un producto para colorear las fibras en un género. Todavía otro aspecto de la invención proporciona el uso de una composición colorante que comprende partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal que difracta la luz, teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible, en la fabricación de una tinta. La presente invención también proporciona un material fibroso que comprende, normalmente sobre él o dentro de él , al menos una capa cristalina coloidal q ue comprende partículas monodispersas, dicha capa difracta la luz teniendo u na longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible. En una modalidad, el material fibroso es un género. De preferencia, el material fibroso comprende al menos dos o tres capas de los cristales coloidales. En otro aspecto, la presente invención proporciona una composición de tinta que comprende partículas monodíspersas capaces de formar un cristal coloidal que difracta la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible. La presente invención también proporciona un método para imprimir sobre un substrato, dicho método comprende contactar al menos una región del substrato con una composición de tinta de la invención, de manera que los cristales coloidales que comprenden las partículas monodispersas y que difractan la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible, se forman sobre al menos una porción del substrato. De preferencia, el substrato es papel o género. De preferencia, la composición de tinta es aplicada para formar letras, números u otros símbolos, o un diseño gráfico sobre el substrato.

La presente invención también proporciona un substrato sobre el cual se ha aplicado una composición de tinta de la invención para formar letras, números y otros símbolos, o un diseño gráfico sobre el substrato. De preferencia, el substrato es papel o género. En un aspecto relacionado, la presente invención proporciona un substrato que comprende, típicamente sobre el mismo o dentro del mismo, al menos una capa cristalina coloidal que comprende partículas monodispersas, dicha capa difracta la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible, formando la capa cristalina letras, números u otros símbolos, o un diseño gráfico sobre el substrato. De preferencia, el substrato es un substrato fibroso, tal como, de papel o género.

En los diversos aspectos y modalidades descritos antes, se prefiere que la separación de látex en al menos un eje sea desde aproximadamente 350 nm hasta aproximadamente 770 nm . En los diversos aspectos y modalidades descritos antes, se prefiere que las partículas sean esféricas. Nuestra solicitud de patente europea co-pendiente no. 052571 36, sin publicar en la fecha de presentación de la actual solicitud , describe y reclama una composición colorante que comprende (i) partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal , y (ii) al menos un agente de contraste absorbedor de espectro amplio. Un agente de contraste absorbedor de espectro amplio provoca un estrechamiento del pico espectral del color absorbido y por lo tanto una mejora del efecto colorante estructural . Una clase de composiciones colorantes o de tinta utilizadas en la presente invención está substancialmente desprovista de tal o tales agentes de contraste absorbedores de espectro amplio.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN A menos que se defina de otra manera, todos los términos técnicos y científicos usados en la presente tienen el mismo significado como se entiende comúnmente por alguien de habilidad ordinaria en la técnica. Los términos "color" y "coloreados", como se usan en la presente incluyen , "blanco", y coloreado de substratos y fibras incluye "abrillantado", por ejemplo, el abrillantado de textiles.

Partículas monodíspersas Las composiciones colorantes de fibra o composiciines de tinta de la invención comprenden partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal que parece coloreado al ojo humano. Las partículas monodispersas son definidas como que tienen al menos 60% de las partículas, caen dentro de un rango de tamaño de partícula especificado. Las partículas monodispersas se desvían menos de 1 0% en un diámetro de raíz cuadrada promedio (rms). Las partículas altamente monodispersas se desvían menos de 5% en diámetro rms. Las partículas monodispersas para usarse en la invención normalmente tienen un diámetro rms de menos de aproximadamente 1 µm y más de aproximadamente 1 nm , y por lo tanto son clasificadas como nanopartículas. De preferencia, las partículas monodispersas tienen un diámetro rms de más de aproximadamente 1 50 o aproximadamente 200 nm . De preferencia, las partículas monodispersas tienen u n diámetro rms de menos de aproximadamente 900 nm o aproximadamente 800 nm . Más preferiblemente, el diámetro de las partículas monodispersas es desde aproximadamente 200 nm hasta aproxi madamente 550 nm. Las partículas monodispersas son elegidas de manera que pueden formar un cristal coloidal, el cual parece coloreado al ojo humano, es decir, en el espectro visible. El o los colores de cristal observados dependen principalmente de dos factores, a saber la separación de látex dentro del cristal coloidal y el índice de refracción de las partículas y matriz, lo cual afecta la longitud de onda de luz difractada. La separación de látex es determinada mediante factores tales como el tamaño de la partícula monodispersa. Por ejemplo, hemos usado partículas teniendo un diámetro desde 250 hasta 51 0 nm para generar cristales coloidales coloreados teniendo colores que varían desde azul y rojo hasta verde y amarillo. Los cristales coloidales pueden tener diferentes colores cuando se ven desde diferentes áng ulos, debido a que la separación de látex puede ser diferente en diferentes ejes del cristal . Siempre que la sepración de látex en al menos un eje resulte en difracción de luz con una longitud de onda en el espectro visible, entonces el cristal aparecerá coloreado. De preferencia, la separación de látex en al menos un eje es desde aproximadamente 350 hasta aproximadamente 780 nm , de preferencia desde 380 hasta 770 nm . Las partículas monodíspersas pueden ser de geometría variante. En una modalidad preferida, las partículas monodispersas son substancial mente esféricas. Las partículas monodispersas adecuadas para usarse en las composiciones colorantes de la presente invención , pueden hacerse a partir de cualquier material adecuado, incluyendo uno o más materiales orgánicos y/o inorgánicos. Por ejemplo, los materiales orgánicos adecuados incluyen partículas de pol ímeros orgánicos, tales como, partículas de látex, acrílico, poliestireno, pol ¡(vinil acetato), poliacrilonitrilo, poli(estireno-co-butadieno) , poliéster, poliamidas, poliuretano, poli(metilmetacrilato) y poli(fluorometilmetacrilato). Materiales inorgánicos adecuados incluyen partículas de calcogenido de metal, pnictido de metal, sílice, metal y óxido de metal. Ejemplos de óxidos de metal adecuados incluyen, por ejemplo, AI2O3, T?O2, SnO2, Sb2O5, Fe2O3, ZrO2, CeO y Y2O3 Ejemplos de metales adecuados incluyen, por ejemplo, oro, cobre y plata Por el término "calcogenido de metal" queremos decir compuestos formados con aniones de grupo 16 de la Tabla periódica de los elementos (de acuerdo con la nomenclatura I U PAC establecida) , es decir, oxígeno, azufre, selenio, telurio y polonio Por el término "pnictido de metal" queremos decir compuestos de metal formados con aniones del grupo 1 5 de la Tabla periódica de los elementos (de acuerdo con la nomenclatura I U PAC establecida), es decir, nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio y bismuto Los compuestos de pol?(met?lmetacr?lato) monodispersos pueden prepararse siguiendo el proceso descrito por M Egen, R Zentel (Macromol Chem Phys 2004, 205, 1479-1488) o están comercialmente disponibles de Duke Scientific Corporation Los métodos para preparar partículas monodispersas son conocidos en la técnica Las dispersiones pueden prepararse usando polimerización de emulsión , dispersión , suspensión, si las partículas son polimépcas, o si las partí culas son inorgánicas (por ejemplo, partículas de sílice), la dispersión puede prepararse usando procesos de solución-gel Las esferas de sílice monodispersas pueden prepararse sigiendo el proceso bien conocido por Stober, Fmk y Bhon (J Colloíd Interface Sci 1 968, 26, 62) El proceso fue refinado posteriormente por Bogush , et al (J Non-Crys Solids 1988, 1 04, 95) De manera alternativa, las partículas de sílice pueden ser compradas de Blue Helix, Limited o pueden prepararse frescas mediante el proceso descrito en US 4,775, 520 y US 4,91 1 ,903. Por ejemplo, las esferas de sílice monodispersas pueden ser producidas mediante policondensación hidrolítica de tetraalcoxisilanos en un medio amoniacal acuoso, una solución de partículas primarias siendo producidas prmero que nada y entonces las partículas de sílice obtenidas son llevadas al tamaño de partícula deseado mediante adición continua, controlada , de tetraalcoxisilano. Con este proceso, es posible producir esferas de SiO2 monodispersas teniendo diámetros de partícula promedio de entre 0.05 y 1 0 µm con una desviación estándar de menos de 7%. US 6,800,709 describe la preparación de partículas monodispersas con una distribución de tamaño estrecha mediante polimerización de radicales libres o copolimerización de monómeros hidrofóbicos en un sistema basado en agua en la presencia de ciclodextrina . Monómeros hidrofóbicos adecuados incluyen estirénicos, acrilonitrilo, metacrilonitrilo, acrilatos, metacrilatos, metacrilamidas, acrilamidas, maleimidas; vinil éteres, vinil esteres, monoalquilmaleatos, dialquil maleatos, acrilatos fluorados y metarilatos fluorados. Las partículas monodispersas pueden combinarse con portadores adecuados y/u otros componentes, tales como, solventes, para formar composiciones de la invención, tales como composiciones colorantes de fibra o composiciones de tinta. Las composiciones pueden estar normalmente en forma líquida; forma semi-líquida incluyendo lociones, pastas, cremas; o forma sólida incluyendo polvos, por ejemplo, tabletas o polvos de lavandería . La cantidad de partículas monodispersas presentes en tales composiciones es normalmente desde aproximadamente 0.1 % en peso hasta aproximadamente 1 0% en peso en composiciones líquidas y semi-líquidas y desde aproximadmente 1 % en peso hasta aproximadamente 40% en peso en composiciones sólidas. Las composiciones de tinta normalmente comprenderán desde aproximadamente 4% en peso hasta aproximadamente 40% en peso de las partículas monodispersas. La cantidad máxima de tales partículas monodispersas en cualquier composición podría ser tan baja como menos de 5% en peso o menos de 1 % en peso o i ncluso menos de 0.5% en peso.

Cristales coloidales Las composiciones colorantes de un aspecto de la presente invención comprenden partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal, por ejemplo, sobre la aplicación de la composición colorante a un substrato. Para que no quede duda, referencias en la presente a "un cristal coloidal" pretenden relacionarse a uno o más cristales coloidales. Por el término "cristal coloidal" queremos decir un arreglo regular de partículas monodispersas teniendo una separación substancial regular o constante entre ellas. De esta manera, el arreglo de partículas monodispresas forma una fase dispersa dispuesta en una fase continua (o matriz). La fase continua (o matriz) puede comprender un gas, un l íquido o un sólido de un índice de refracción diferente para la fase dispersa. Como apreciaría la persona experta, un cristal coloidal puede contener, sin embargo, algunas impurezas y/o defectos. Los niveles de impurezas y/o defectos normalmente dependerán de los materiales y métodos de preparación usados. El término "cristal coloidal" tiene el mismo significado que el término "super-látex". Un cristal coloidal o super-látex es un tipo de cristal fotónico, el cual es una estructura óptica , artificial , caracterizada por arreglos periódicos de 2D o 3D de material dieléctrico, que conducen a la formación de estructuras de bandas de energía para propagar ondas electromagnéticas.

Fibras Una fibra es una estructura similar a cabello fino de origen biológico, mineral o sintético. En el contexto de la presente invención, las fibras incluyen cabello animal o humano. Las fi bras pueden ser parte de un género, tal como un género textil o no tejido. Las fibras comercialmente disponibles tienen diámetros que varían desde menos de aproximadamente 0.001 mm hasta más de aproximadamente 0.2 mm y entran en varias formas diferentes: fibras cortas (conocidas como hebra, o cortadas) , fi bras simples continuas (filamentos o monofilamentos) , haces no torcidos de filamentos continuos (estopa) y haces torcidos de filamentos continuos (hilo) . Las fibras son clasificadas de acuerdo con su origen , estructura química o ambos. Pueden ser trenzadas en ropas y cordaje, hacerse en fieltros (también llamados no tejidos o géneros no tejidos) , tejidas o tramadas en géneros textiles, o en el caso de fibras de alta fuerza, usadas como refuerzos en compuestos. Las fibras pueden ser fibra naturales, fibras sintéticas o hechas por el hombre, o combinaciones de las mismas. Ejemplos de fibras naturales incluyen , pero no están limitadas a: fibras animales tales como lana, seda, piel y cabello; fibras vegetales, tales como celulosa, algodón, lino, hilo de lino y henequén; y ciertas fibras minerales que ocurren de manera natural. Las fibras sintéticas pueden ser derivadas de fibras naturales o no. Ejemplos de fibras sintéticas, las cuales son derivadas de fibras naturales incluyen , pero no están limitadas a, rayón y lyocell, ambos derivados de celulosa, una fibra de polisacárido natural. Las fibras sintéticas que no son derivadas de fibras naturales, pueden ser derivadas de otras fuentes naturales o de fuentes minerales. Ejemplos de fibras sintéticas derivadas de fuentes naturales incluyen polisacáridos tales como almidón . Ejemplos de fibras de fuentes minerales incluyen, pero no están limitadas a, fibras de poliolefina, tales como fibras de poli propileno y polietileno, las cuales son derivadas de petróleo, y fibras de silicato, tales como, vidrio y asbestos. Las fibras sintéticas son formadas comúnmente, cuando es posible, mediante procesos de manejo de fluido (por ejemplo, extruir, arrastrar o centrifugar un fluido tal como una resina o una solución) . Las fibras sintéticas también son formadas mediante procesos de reducción de tamaño de manejo sólido (por ejemplo, cortado mecánico o cortado de un objeto mayor, tal como monolito, una pel ícula o un género) . Las fibras sintéticas comunes incluyen , pero no están limitadas a, nylon (poliamida) , acrílico (poliacrilonitrilo) , aramida (poliamida aromática) , poliolefina (polietileno y polipropileno) , poliéster y copolímeros de bloque de butadieno-estireno.

Otros substratos Las composiciones de tinta de la invención pueden aplicarse a cualquier substrato adecuado. Los substratos preferidos son aquéllos con irregularidades de superficie que actúan como sitios para nucleación de cristal , tales como, materiales fibrosos. Los substratos incluyen papel, géneros, madera y plástico.

Usos Las composiciones colorantes de fibra de la invención pueden usarse para colorear las fibras en un género. El coloreado de fibras también incluye el "abrillantado" de fibras, tal como en el caso de materiales textiles blancos. Las fibras pueden ser coloreadas al contactar las fibras, tales como el cabello de un individuo o fibras de género, con una composición de la invención. Las composiciones colorantes de cabello están normalmente en la forma de atomizaciones, lociones, champúes, cremas o pastas, los cuales pueden ser aplicados directamente a todo o parte del cabello. Siguiendo un tiempo de contacto adecuado, la composición en exceso puede lavarse entonces si es necesario. De preferencia, la composición está en contacto con el cabello durante tiempo suficiente, de manera que al menos dos o tres capas de cristales coloidales se forman. Las composiciones colorantes de fibra para usarse para colorear o abrillantar géneros/textiles pueden aplicarse como parte de formulaciones de lavandería estándares conocidas en la técnica, tales como, polvos o tabletas que se disuelven/dispersan en agua o como líquidos. Las composiciones de titna de la invención pueden aplicarse a substratos que usan técnicas de impresión estándares conocidas en la técnica para aplicar tintas a un rango de substratos. Normalmente, las composiciones de tinta son aplicadas al substrato para formar letras, números u otros símbolos o diseños gráficos. En las aplicaciones anteriores, es suficiente que se forme una sola capa de cristales coloidales sobre o dentro del substrato o fibra. Sin embargo, se prefiere que se formen al menos dos o tres capas de cristales coloidales. La cobertura de capas cristalinas coloidales no necesita ser completa, es decir, puede ser una capa discontinua. Dependiendo del substrato, el cual puede ser poroso, los cristales coloidales pueden formarse en la superficie de, y/o dentro de, el substrato. Además, la capa o capas cristalinas no necesitan ser completamente regulares, ya que se logran efectos de color deseados. En otras palabras, se permite el desorden de cristales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente invención será descrita ahora además con referencia a los siguientes ejemplos, los cuales son ilustrativos solamente y no limitantes, y con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 muestra haces de fibras de cabello cristalinas, las cuales son coloreadas de acuerdo con la presente invención , mostrando diferentes colores respectivos; La Figura 2 muestra imágenes de SEM que ilustran la formación de capas cristalinas en el cabello, de acuerdo con la presente invención ; La Figura 3 muestra imágenes de muestras de algodón cristalino coloreadas de acuerdo con la presente invención; Las Figuras 4 y 5 muestran imágenes de SEM de fibras de algodón individuales que muestran formación de capas cristali nas; y La Figura 6 muestra otra imagen de SEM de una fibra donde el crecimiento de cristal es iniciado a lo largo de los bordes de superficie de la fibra de celulosa.

EJEMPLOS Ejemplo 1 - Montaje de cristales sobre fibras de cabello Síntesis de partículas de sílice Se prepararon esferas de sílice monodispersas siguiendo el proceso bien conocido por Stober, Fink y Bohn (J : Col loid Interface Sci. 1 968, 26, 62) , como se refina por Bogus, et. Al . (J : Non-Crys. Solids 1 988, 1 04, 95). Brevemente, las esferas fueron producidas mediante policondensación hidrolítica de tetraalcoxilsilanos en medio acuoso amoniacal , produciéndose antes que nada una solución de partículas primarias y entonces las partículas de S?O2 obtenidas son llevadas al tamaño de partícula deseado mediante la adición continua, controlada, de tetraalcoxisilano (ver la patente estadounidense no 4, 775,520) El tamaño de partícula final obtenido depende de la cantidad de tetralacoxisilano adicionado en total Con este proceso, es posible producir esferas de S?O2 monodispersas teniendo diámetros de partícula promedio de entre 0 05 y 10 µm con una desviación estándar de menos de 7% Este procedimiento fue usado para preparar esferas de sílice monodispersas teniendo diámetros de partícula promedio de 250 nm, 330 nm , 41 0 nm o 500 nm Las muestras fueron purificadas entonces usando el siguiente método La dispersión fue centrifugada a 3000 rpm durante 20 minutos para separar el sólido del l íquido El sólido fue redispersado en etanol anhidro al volumen original mediante agitación mecánica y tratamiento ultrasónico Este procedimiento se repitió varias veces La dispersión así preparada fue dividida en 4 partes iguales y cada una se adicionó a un vial de plástico de 2 ml teniendo un fondo plano Crecimiento de cristal en substrato de cabello La muestra consistió de una concentración de sílice de aproximadamente 0 2% en peso en etanol anhidro Puntas de cola de cabello caucásico fueron colocadas verticalmente en cada dispersión La dispersión en el recipiente se dejó evaporar/cristalizar a temperatura ambiente durante la noche.

Resultados (1 ) Para partículas con tamaños de aproximadamente 250 nm, las fibras de cabello mostraron difracción azulosa fuerte a un ángulo de visión cercano al eje normal de la superficie cristali na en las fibras de cabello (y un color rojizo a un ángulo lejos del eje normal) . (2) Para partículas con tamaños de aproximadamente 330 nm , las fibras de cabello mostraron un color de difracción turquesa fuerte a un ángulo de visión cercano al eje normal de la superficie cristalina y color rojizo a un ángulo lejos del eje normal . (3) Para partículas con tamaños de aproximadamente 41 0 nm , las fibras de cabello mostraron un color de difracción verdoso fuerte a un ángulo de visión cercano al eje normal de la superficie cristalina y color rojizo a un ángulo lejos del eje normal . (4) Para partículas con tamaños de aproxi madamente 500 nm , las fibras de cabello mostraron un color de difracción roj izo fuerte. Cada prueba fue realizada en cabello a partir de 3 modelos diferentes. Las características cosméticas de los estilos de cabello fueron evaluadas por un panel de 3 individuos. Las muestras de prueba de cabello estuvieron en la forma de un peine de 1 0-30 fragmentos de cabello 75 mm de largo unidos en paralelo sobre u n soporte plástico. Para demostrar la deposición de partícula en la fibra al aplicar la dispersión , medición óptica después antes de tratamiento, seguido por una segunda medición después de tratamiento. Las mediciones y también el secado de las muestras de prueba de cabello se realizaron a temperatura y humedad relativa controladas (20°C y 45% de humedad relativa) . Ejemplos de las fibras de cabello cristalinas son mostrados en la Figura 1 . Desde arriba hasa abajo en esta imagen , los haces de fibra fueron coloreados, respectivamente, bronce, índigo, azul , verde y rosa. Ejemplos de la formación de capas cristalinas en cabello se muestran mediante mediciones de SEM en la Figura 2.

Discusión Hemos mostrado que las partículas de SiO2 altamente monodispersas se ensamblan vía un proceso de auto-organización en látex de cristales tridimensionales en las fibras de cabello. Capas de partículas estructuradas bien definidas fueron generadas usando un método de deposición vertical modificado. El substrato de cabello es sumergido verticalmente en una suspensión conteniendo las esferas monodispersas. El cristal crece conti nuamente en la superficie de cabello, debido a que el nivel de líquido disminuye vía evaporación. Durante la evaporación del solvente, la superficie del solvente se mueve hacia abajo y las partículas de sílice se depositan sobre el substrato debido a que la pel ícula l íquida restante en el cabello se vuelve más delgada que el diámetro de partícula real. El espesor de los crisales es controlado por la concentración de los coloides y la forma del menisco en la superficie de cabello. La velocidad de desecación tiene poca influencia. La forma del menisco depende de las cualidades dehumectantes de la fase l íquida en el substrato de cabello. Suspensiones acuosas (alta tensión superficial) conducen a cristales más espesos, pero con una disminución en calidad .

Los cristales caracterizados revelan un látex-fcc de partículas empacadas cercanas hexagonales con algunos defectos locales y límites de grano, donde el látex superior corresponde a la superficie (1 1 1 ). En este método, la concentración de partículas cambia durante la evaporación de solvente, lo cual puede tener un efecto en el espesor de película. No obstante, la apariencia visual de las pel ículas testifica su mayor calidad cristalina y su espesor uniforme. Las muestras exhiben un brillante color debido a la difracción de Bragg de la luz visible. Un cambio sistemático de color puede verse al modificar la orientación del substrato. En técnicas de secado controladas, las plantil las pueden dirigir la cristalización coloidal . La capacidad para formar tal cristal aplantillado es probable que sea dependiente de la topografía de superficie de la plantilla. Creemos que la textura de superficie irregular de la fibra de cabello actúa como sitios de nucleación para crecimiento de cristal.

Ejemplo 2 - Montaje de cristales coloidales en fibras de algodón Síntesis de partículas de sílice Esencialmente como para el ejemplo 1 .

Crecimiento de cristal en substrato de algodón La muestra consistió de una concentración de sílice de aproximadamente 0.2% en peso en etanol anhidro. Los hilos de algodón fueron colocados verticalmente en cada dispersión. La dispersión en el recipiente se dejó evaporar/cristalizar a tmeperatura ambiente durante la noche. Para partículas con tamaños de aproximadamente 250 nm , los hilos de algodón mostraron fuerte difracción azulosa a un ángulo de visión cercano al eje normal de la superficie cristalina en los hilos de algodón. Para demostrar la deposición de partícula en la fibra al aplicar la dispersión, medición óptica después antes de tratamiento, seguido por una segunda medición después de tratamiento. Las mediciones y también el secado de las muestras de prueba de algodón se realizaron a temperatura y humedad relativa controladas (20°C y 45% H R) . Ejemplos de muestras de algodón cristalinas se muestran en la Figura 3. Ejemplos de la formación de capas cristalinas en algodón son mostradas mediante mediciones de SEM en las Figuras 4 y 5. Nuevamente el crecimiento bajo condiciones controladas indicó que la topografía de superficie es importante para aplantillar el crecimiento de cristales (ver la Figura 6 donde el crecimiento de cristal es iniciado a lo largo de los bordes de superficie de la fibra de celulosa) . Las diversas características y modalidades de la presente invención, referidas en secciones individuales antes aplican , según es apropiado, a otras secciones, mutatis mutandis. En consecuencia, las características especificadas en una sección pueden combinarse con características especificadas en otras secciones, según sea apropiado.

Todas las publicaciones mencionadas en la especificación anterior son incorporadas en la presente por referencia. Varias modificaciones y variaciones de los métodos y productos descritos de la invención serán evidentes para aquéllos expertos en la técnica sin apartarse del alcance de la invención. Aunque se ha descrito en relación a modalidades preferidas específicas, se debería entender que la invención como se reclama no debería limitarse indebidamente a tales modalidades específicas. En realidad, varias modificaciones de los modos descritos para realizar la invención , los cuales serán evidentes para aquéllos expertos en los campos relacionados, pretenden estar dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1 . Un método para colorear un substrato seleccionado del cabello de un individuo y fibras de género, dicho método comprende contactar el substrato con una composición comprendiendo partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal que difracta la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible, de manera que los cristales coloidales comprendiendo las partículas monodispersas se forman en el substrato. 2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el substrato es el cabello de un individuo y al menos una región del cabello es contactada con la composición, de manera que la partícula monodispersa se forma en al menos una porción del cabello. 3. Un método para imprimir sobre un substrato, dicho método comprende contactar al menos una región del substrato con una composición de tinta comprendiendo partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal teniendo una separación de látex en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible, de manera que los cristales coloidales comprendiendo las partículas monodispersas se forman en al menos una porción del substrato. 4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el cristal coloidal tiene una separación de látex en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible. 5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde las partículas son esféricas. 6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde las partículas son inorgánicas. 7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde las partículas son polímeros orgánicos. 8. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde los cristales coloidales tienen una separación de látex en al menos un eje desde 350 nm hasta 780 nm, de preferencia desde 380 nm hasta 770 nm . 9. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde las partículas se desvían menos de 10% en diámetro de rms. 1 0. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde las partículas monodispersas tienen un diámetro de rms desde 1 nm hasta 1 µm, de preferencia más de 1 00 nm, más preferiblemente más de 200 nm y de preferencia menos de 900 nm , más preferiblemente menos de 800 nm, muy preferiblemente desde 200 nm hasta 500 nm . 1 1 . Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en donde las partículas monodispersas son formadas a partir de uno o más materiales seleccionados de materiales orgánicos e inorgánicos, de preferencia seleccionados de látex, acrílico, poliestireno, poli(vinil acetato) , poliacrilonitrilo, poli(estireno-co-butadieno) , poliéster, poliamidas, poliuretano, poli(metilmetacri lato) y poli(fluorometilmetacrilato), calcogenido de metal, pnictido de metal, sílice, metal y partículas de óxido de metal , por ejemplo, de AI2O3, TiO2, SnO2, Sb2O5, Fe2O3, ZrO2, CeO2 y Y2O3, oro, cobre y plata, y mezclas de cualquiera de uno o más de los anteriores. 1 2. El uso de una composición colorante comprendiendo partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal que difracta la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible, en la fabricación de un producto para colorear el cabello de un individuo. 1 3. El uso de una composición colorante que comprende partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal que difracta la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visi ble, en la fabricación de un producto para colorear las fibras en un género. 14. El uso de una composición colorante que comprende partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal que difracta la luz, teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible, en la fabricación de una tinta. 1 5. Un material fibroso que comprende al menos una capa cristalina coloidal que comprende partículas monodispersas, dicha capa difracta la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible. 1 6. Un material fibroso de acuerdo con la reivindicación 1 5, el cual es un género. 1 7. Un substrato que comprende al menos una capa cristalina coloidal que comprende partículas monodispersas, dicha capa difracta la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible, formando la capa cristalina letras, números u otros símbolos, o un diseño gráfico en el substrato. 18. Una composición colorante de fibra que comprende partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal que difracta la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de la luz visible. 1 9. Una composición de tinta que comprende partículas monodispersas capaces de formar un cristal coloidal que difracta la luz teniendo una longitud de onda en un rango que corresponde a la longitud de onda de luz visible.