WO2012098339A1 - Procede de traitement cosmetique comprenant l'application d'un revetement a base d'une composition aerogel de faible masse volumique apparente - Google Patents

Procede de traitement cosmetique comprenant l'application d'un revetement a base d'une composition aerogel de faible masse volumique apparente Download PDF

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WO2012098339A1
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airgel
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zirconium
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    • A61Q5/00—Preparations for care of the hair

Definitions

  • Cosmetic treatment process comprising the application of a coating based on a low bulk density airborne composition
  • the present invention relates to a cosmetic treatment process comprising the formation of a coating on keratinous fibers based on an airgel composition of low bulk density.
  • the airgel composition is formed either in situ, that is to say directly on the keratinous fibers, or ex situ and applied once formed on the keratinous fibers.
  • airgel particles tend, when they are applied in powder form, that is to say without using a binder composition intended to bind the airgel particles together. as well as the support on which they must be applied, to take off and flutter around these supports.
  • a proposed solution is to impale the airgel particles, for example using a binder composition, to prevent them from flying.
  • This approach is unsatisfactory because, besides the fact that it makes airgel particles lose their lightness, it most often associates polymeric or fatty products. Moreover, most often the presence of solvent results in a penetration of solvent into the cells of the the airgel which limits the interest.
  • aerogels make it possible to obtain relatively thick but low weight coatings.
  • the coating does not interfere with the natural flexibility of the support on which it is applied as well as properties such as softness to the touch.
  • the Applicant has surprisingly discovered a cosmetic treatment process comprising the formation of a coating based on an airgel composition having a low bulk density and a notable elasticity on the keratinous fibers making it possible to overcome the disadvantages mentioned above.
  • the airgel composition is formed either in situ, ie directly on the keratinous fibers, or ex situ and applied once formed on the keratinous fibers.
  • the invention relates to a cosmetic treatment process comprising the formation of a coating on keratin fibers, characterized in that it comprises:
  • At least one organic solvent selected from acetone, alcohols -C 4 alkanes CC 6 and mixtures thereof and
  • the molar ratio between the precursor compounds and the solvent is at most 1/20
  • the invention also relates to a cosmetic treatment method comprising the formation of a coating on keratin fibers, characterized in that it comprises:
  • At least one organic solvent chosen from acetone, dC 4 alcohols, CC 6 alkanes, perfluorinated or non-perfluorinated CC 4 ethers, and mixtures thereof, and
  • the invention relates to a cosmetic treatment method comprising the formation of a coating on keratin fibers, characterized in that it comprises:
  • At least one organic solvent chosen from acetone, C 1 -C 4 alcohols, C 1 -C 6 alkanes, C 1 -C 4 ethers, perfluorinated or otherwise, and mixtures thereof, and
  • the molar ratio between the precursor compounds and the solvent is advantageously at most 1/20.
  • the present invention is particularly aimed at the hair.
  • Airgel precursor composition a composition in the form of a sol comprising at least one solvent and at least one precursor compound, capable of forming an airgel composition after removal of the solvent or solvents,
  • Airgel composition is a solid material of an organo-mineral or mineral nature comprising closed or open cells or pores of low apparent density. Typically, the cells have a size of 1 nm to 10 ⁇ ,
  • Precursor compounds compounds capable of undergoing a sol-gel transformation.
  • a soil is defined as a stable colloidal dispersion of solid particles within a liquid.
  • the solid particles chemically react with each other until a single three-dimensional entity is formed.
  • the sol-gel transition corresponds to the passage from the liquid state (the ground) to the infinitely viscous state (the gel).
  • the gel thus formed is in the form of a porous solid network in equilibrium with the liquid contained in its pores. After the sol-gel transition, the gel structure continues to evolve.
  • the process according to the invention mitigates the disadvantages of the prior art in that the airgel composition obtained has an extremely low bulk density, a particular porous structure, and high flexibility characteristics.
  • the binder composition may be either directly mixed with the airgel composition before application to the keratinous fibers, or pre- or post-applied to the keratinous fibers.
  • the binder composition may form on the hair a film of a thickness smaller than the particle size of the airgel composition, especially when the particles have a size greater than one micrometer.
  • the binder composition does not completely cover the particles of the airgel composition, these particles are retained only at their base, the airgel particles then protruding relative to the binder composition film.
  • Known coating processes using micron-sized particles have touch-feel problems due to the presence of these protruding particles.
  • the use of particles having a high flexibility or elasticity and a binder composition makes it possible to retain the particles on the hair without harming the touch.
  • the finger comes into contact with the flexible airgel composition particle, it feels less than with the micrometric particles of the prior art.
  • the binder composition may be an adhesive composition or an impasto composition.
  • the particular porous structure of the airgel makes it possible to prevent the drawbacks of the prior art related to the use of an impasto composition.
  • the polymeric or waxy compounds are less likely to migrate into the pores of the airgel composition than with the particles of the prior art and therefore do not alter the lightness properties of the airgel composition.
  • the process of the invention therefore makes it possible, according to the chosen cosmetic active agents, to form a coating which confers on the keratin fibers surface effects, such as color, gloss, reduction of defects, radiation protection effects, pollutants, water or moisture or to achieve biological effects on these keratin fibers.
  • the cosmetic treatment method furthermore has the characteristics described below taken alone or in combination.
  • the airgel composition is obtained from an airgel precursor composition having undergone a solvent extraction or removal step.
  • the elimination can be done by evaporation or displacement. This is called washing the airgel. Washing should not cause the product to lose its airgel structure. Thus, the washing used does not solubilize or little material that forms the airgel composition.
  • a preferred method of removing the solvent when the airgel composition is formed in situ on keratinous fibers is a heat removal with a hairdressing helmet, a hair dryer, an infrared dispenser, a heating iron, rollers or heating curlers preferably comprising an electric heating "heart” and a housing which maintains the heat of the hair wrapped around the curler or roller, or any other conventional heaters.
  • elimination heating is performed at a temperature from -30 ° C to 250 ⁇ and preferably from room temperature to 200 ° C, preferably from 50 0 to 200 ° C and more preferably 70 to 150 ° vs.
  • the removal of the solvent can be carried out by a drying step by supercritical removal of the solvent.
  • supercritical drying consists in compressing, in an autoclave, the gel formed by C0 2 and reaching conditions exceeding the supercritical state of C0 2 (Te ⁇ 516 K and Pc ⁇ 7.9 MPa ).
  • the solvent is removed by depressurization and washing with air or nitrogen under pressure (0.3 MPa for example).
  • the autoclave is cooled to complete the drying step. This procedure makes it possible to produce airgel compositions with an apparent density of around 0.2 g / cm 3 or less.
  • a liquefied gas that forms an emulsion which may or may not be stable in the liquid phase of preparation (microemulsified in particular).
  • the components are chosen accordingly and in particular, a liquefiable gas immiscible in the solvent, and surfactants are used.
  • the composition is maintained under pressure and then depressurized. At this moment, the liquefied gas forms very small bubbles. Liquefiable gases are preferred such that their boiling point is close to the temperature at which the depressurization operation is carried out.
  • the precursor compounds are selected so that the setting reaction takes place at the same time as the bubbles are formed.
  • precursor compound (s) when the precursor compound (s) contain an atom chosen from silicon or titanium, they comprise 2, preferably 3 or 4, hydroxy or alkoxy functions,
  • precursor compound (s) when the precursor compound (s) contain an atom chosen from aluminum and zirconium, they comprise 1 or 2 hydroxy or alkoxy functions,
  • the precursor compound (s) contain 0, 1 or 2 organic functions, preferably 0 or 1,
  • R is selected from alkyl, d- C 12 alkenyl, C 2 -C 2 or C 6 -C 2 such as methyl, ethyl, propyl or a phenyl group, preferably a methoxy or ethoxy group,
  • the precursor compounds may be alkoxysilanes or alkoxytitanium or alkoxyalu minates.
  • the precursor compounds are preferably silicon-based precursor compounds, such as the alkoxysilanes of formula Si (Ri) n (OR 2 ) 4 - n, where:
  • n is an integer of 0 to 3 or 1 to 3, preferably n is 0 or 1,
  • each R may correspond to alkyl C 2
  • alkoxysilane that is suitable for the invention, mention may be made of the following compounds:
  • TMOS tetramethoxysilane
  • TEOS tetraethoxysilane
  • tetra-n-propoxysilane tetra-n-propoxysilane
  • methyltrimethoxysilane methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, octyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane,
  • 3-aminopropyltriethoxysilane 3-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (n-butyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane.
  • Tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane (noted TMOS) and tetraethoxysilane (noted TEOS), methyltrialkoxysilanes such as trimethoxymethylsilane (MTMS), propyltriaikoxysilane, (trimethoxysilyl) propyl methacrylate (TMSPMA) or 3-aminopropyltriethoxysilane are preferably used. (noted APTES).
  • the airgel composition may for example be obtained by reaction of trimethoxymethylsilane and methacrylate 3- (trimethoxysilyl) propyl.
  • the precursor compounds present in the airgel precursor composition may be in free form (monomer) or in prepolymerized form (a certain number of monomers have reacted before application to the hair).
  • prepolymerized precursors mention may be made of those resulting from a sub-stoichiometric hydrolysis of TEOS under acid catalysis.
  • the advantage of using precursors in the form of a prepolymer makes it possible to reduce the duration of gelling since the hydrolysis and condensation reactions are already significantly advanced. It is therefore possible to use, for example, a Silbond® H-5 prehydrolyzed ethyl orthosilicate solution.
  • the precursor compounds and the solvent are present in the airgel precursor composition in a molar ratio between the precursor compounds and the solvent of at most 1/20,
  • the airgel precursor composition comprises at least 10% by weight relative to the total weight of the precursor compounds, of precursor compounds containing:
  • the airgel precursor composition may comprise at least one co-ingredient selected from powdered activated carbon.
  • co-ingredients that can react with the airgel composition.
  • free monomers or reactive groups grafted onto oligomers or polymers capable of reacting by condensation, for example solubilic monomers (alkoxysilane, alkoxytitanium, aluminum salts, etc.), polymers with silanol functional groups or crosslinking agents; such as diisocyanates, dithiols, a physical crosslinking such as that obtained by the action of a cationic salt (generally dicationic) with certain compounds, such as acrylic polymers or cellulosic gels.
  • solubilic monomers alkoxysilane, alkoxytitanium, aluminum salts, etc.
  • silanol functional groups or crosslinking agents such as diisocyanates, dithiols, a physical crosslinking such as that obtained by the action of a cationic salt (generally dicationic) with certain compounds, such as acrylic polymers or cellulosic gels.
  • a cationic salt generally dicationic
  • the airgel composition When the airgel composition is formed ex situ, it is in the form of particles in the form of grains, platelets or powder.
  • “Powder” is understood to mean individualized particles.
  • Platinum means flat particles.
  • “Grain” means a set of particles more or less agglomerated. Preferably, the particles have a size of at least 0.1 ⁇ , preferably at least 1 ⁇ and better still between 2 and 100 ⁇ . By “size” of particles is meant the average particle size. The particle size is evaluated by electron microscopic observation after the sample is treated with a few nanometer gold plasma.
  • the airgel composition comprises pores having a size between 1 nm and 10 ⁇ , preferably 50% of the pores are less than 40 nm and 90% of the pores are less than 100 nm, the term "size" of the pores means the average size pores.
  • the pore size is evaluated by electron microscopic observation, after treating the sample with a few nanometer gold plasma.
  • the mercury porosity method can be used. The measurements can be performed by a Carlo-Erba 2000 Porosimeter.
  • the distribution of the pore sizes can be obtained by the Washburn equations (EW Washburn, Proc Natl Acad Sci USA 7 (1921) 15), if mercury is included in the pores, or by the theory developed by Pirard et al. (called in English Buckling theory), when the mercury does not penetrate the network (R. Pirard, S. Blacher, F. Brouers, JP Pirard , J. Mater Res, 10 (1995) 21 and R. Pirard, A. Rigacci, JC Maréchal, D. Quenard, Br Chevalier, P. Achard, J.-P. Pirard, Polymer 44 (2003). 4881).
  • the airgel composition obtained according to the process of the invention can be obtained from an airgel precursor composition comprising:
  • the airgel composition having a bulk density of less than or equal to 0.35 g / cm 3 , preferably less than or equal to 0.25 g / cm 3 and better still less than or equal to 0.05 g / cm 3 .
  • the activated carbon powder represents at least 0.1% by weight relative to the total of the airgel composition or from 0.4% to 80%, preferably 2% at 60%, more preferably from 10% to 60% and even more preferably from 15% to 50% by weight of activated charcoal powder.
  • the addition of increasing amount of activated carbon powder makes it possible to reduce the bulk density of the airgel composition while also improving the flexibility properties.
  • the addition of the activated carbon powder as described in Example 1 below significantly improves the flexibility and lightness of the airgel composition.
  • the method of the invention involves a transfer member.
  • it further comprises:
  • the term "transfer member” means a support on which the airgel composition is produced with the objective of subsequently depositing said composition on the keratinous fibers by application of the coated transfer member, the transfer members being able to to be used according to the invention are, for example, a patch, a comb, a hairbrush, rollers.
  • the airgel composition may have a noticeable elasticity.
  • These properties can in particular be obtained by using an airgel precursor composition having a particular dilution.
  • the precursor compounds and the solvent are present in the airgel precursor composition in a molar ratio between the precursor compounds and the solvent of at most 1/20, preferably at most 1/30. High dilution provides the required flexibility properties
  • the elasticity of a material is evaluated according to different criteria. There is resistance to the applied force.
  • the modulus of elasticity expresses this resistance in the first effects of force.
  • the material is in this case little deformed.
  • the airgel according to the invention must have a moderate modulus of elasticity. It should be noted that the measurement of the modulus of elasticity requires techniques adapted to the porous or granular nature. Measurements may be flawed or underestimated, as reported by Moner-Girona et al. In the article Applied. Physics. A 74, 19-122 (2002). Thus, among the methods such as the measurement of ultrasound velocity through a material, the contact mode AFM, the Knoop indentation, the so-called microindentation method described below will be used.
  • a “Nanotest 550" apparatus from the British commercial company Micromaterials is used.
  • a triangular pyramidal indenter type “Berkovih” is used.
  • the measurements are made on a specimen a few millimeters thick.
  • P compression
  • the measurement is made at 0.05 mM / s during compression and decompression.
  • the compression is determined so as to create a penetration h of about 5 ⁇ .
  • a dozen cycles are performed at different places in the test tube, in order to draw an average.
  • the modulus of elasticity is evaluated thanks to the formula:
  • the airgel composition preferably has a recovery of at least 20%, preferably at least 40%, more preferably at least 50% and even more preferably at least 60%.
  • the modulus of elasticity is less than 500 MPa, preferably less than 100 MPa, better still less than 50 MPa and more preferably less than 10 MPa.
  • the airgel compositions are made from sol which then form gels which are two-phase solid-liquid systems consisting of a double interpenetrating network, continuous and three-dimensional, one solid and the other liquid.
  • the airgel compositions are obtained by extraction and substitution of the solvent phase with air, with or without very little densification of the solid network.
  • the extraction or drying phase thus consists in extracting the solvent contained in the pores of the gel while attempting to better preserve the structure and the integrity of the solid network formed during the gel step.
  • the airgel precursor composition under Soil form is extremely dilute, which results in a molar ratio between the precursor compounds and the solvent of at most 1/20, preferably at most 1/30.
  • the high dilution provides the required flexibility properties.
  • the airgel precursor composition is prepared by first mixing the MTMS, methanol, water in the presence of acid (oxalic acid), and then a base (ammonium hydroxide). After maturation, a supercritical drying operation is carried out, leading, at the moment of depressurization, to the production of a flexible airgel.
  • the production of a flexible airgel is favored by the use of a diluted composition.
  • the airgel composition may furthermore comprise an organic airgel which may be chosen for example from organic aerogels based on the chemistry of polyisocyanates such as those described in patent EP 0 710 262 or aerogels formed by the reaction of polyisocyanates and polyols.
  • Preferred organic aerogels are those obtained by reacting polyisocyanate and polyol monomers.
  • the polyisocyanates may be chosen from aliphatic, cycloaliphatic and aromatic polyisocyanates.
  • MDI diphenylmethane diisocyanate
  • pure MDI pure MDI
  • the polyol may be chosen from ethylene glycol, propylene glycol, glycerol, trimethylolpropane, triethanolamine, pentaerythritol, sorbitol and sucrose. Therefore, the airgel can be obtained by reacting compounds comprising at least two isocyanate functional groups with optionally at least one polyol, the polyol being preferably a sucrose.
  • the organic airgel is obtained by reaction of precursors such as MDI and sucrose.
  • precursors such as MDI and sucrose.
  • precursors such as MDI and sucrose.
  • those described in the following article can be used: "Preparation of polyurethane-based aerogels and xerogels for thermal superinsulation", A. Rigacci, J.C. Maréchal, M. Repoux, M. Moreno and P. Achard; Journal of Non-Crystalline Solids, 350 (2004) 372-378.
  • a polyol sucrose for example
  • an MDI diisocyanate (4,4'-methylenebis (phenylisocyanate) for example)
  • a solvent which makes it possible to solubilize the two monomers and the polymer that will form
  • the solvent consists of a mixture of dimethylsulfoxide DMSO and ethyl acetate
  • a diamine catalyst for example octane of diazabicyclo [1.4.2 [2.2.2] DABCO
  • a drying step is then carried out by supercritical elimination of the solvent.
  • the airgel composition can be functionalized either by the presence of free reactive functions or by post-treatment.
  • the airgel precursor composition may be obtained either by directly introducing the soluble forms of the precursor compounds into the solvent phase, the solvent phase being constituted by the solvent or solvents, or by mixing previously prepared solutions.
  • the airgel precursor composition comprises at least one organic solvent selected from acetone, C 1 -C 4 alcohols, C 1 -C 6 alkanes and mixtures thereof.
  • the precursor composition also comprises water, the water being necessary for initiating the hydrolysis and condensation reactions making it possible to form the gel and then the airgel composition.
  • the C1-C6 alkanes may be chosen from butane such as isobutane or pentane such as isopentane.
  • two types of immiscible solvents are used, one of which has a relatively low boiling point relative to the other.
  • water and isopentane can be used. Since the two solvents are immiscible, a stable or unstable emulsion can be formed by means of agitation and / or stabilizers such as surfactants.
  • the composition may contain a catalyst. This may be directly added to the precursor mixture or added separately via pretreatment or post-application treatment of the pre-airgel composition.
  • the aerogel compositions obtained in the process of the invention are distinguished from the expanded spheres marketed for example under the name Expansel®, in that the airgel compositions consist of particles constellated with holes, whereas the porous spheres owe their low apparent density. the fact that they are formed of a shell (100 nm for example) and a hollow zone (40 ⁇ for example). In both cases, the apparent density is low which may also be for expanded spheres below 0.25 g / cm 3
  • the solid material is sufficiently deformable so that the airgel is flexible.
  • the solid material is strong enough that the airgel composition does not collapse by itself.
  • the airgel compositions are not confused with a simple foam obtained by expansion of a gas in a liquid.
  • the airgel compositions retain their porous form over time while the foams, such as those which are made by expansion of an emulsion, eventually collapse and lose their density.
  • the airgel compositions are the result of a chemical reaction (crosslinking in general).
  • airgel compositions having a bulk density of less than or equal to 0.35 g / cm 3 are suitable for carrying out the process of the invention, the preferred compositions being those which also have a modulus (E) of less than 0, 5 GPa.
  • the aerogels compositions conventionally obtained by sol-gel synthesis and alkaline catalysis do not have the required flexibility. They are obtained by expansion and then eventually undergo heating at high temperature (900 ⁇ for example). The measurement of the hardness of the material by nano-indentation shows that modules (E) are obtained, typically from 3.8 GPa to 1.2 GPa.
  • the airgel compositions used can be much more flexible.
  • the elasticity moduli E are typically less than 0.5 GPa and preferably less than 100 MPa.
  • the airgel compositions according to the invention When subjected to mechanical stress, contraction or extension, the airgel compositions according to the invention deform and recover a significant part of their initial shape when the mechanical stress is stopped. Their recovery is greater than 20%.
  • the airgel compositions of the invention may have little or no moisture absorption or absorb and pass moisture.
  • a known test consists in following the evolution of the weight of the materials in an atmosphere of 65% relative humidity (RH) at ordinary temperature.
  • the material does not absorb water.
  • the airgel has a water absorption rate in an atmosphere of 65% relative humidity at ordinary temperature of less than 5% by weight. This point is important so that the coating does not absorb perspiration (or exogenous water) and thus loses its property of lightness.
  • the airgel composition may be associated with a cosmetic composition.
  • the airgel composition represents at least 50%, preferably at least 80% and better 90% by volume relative to the total volume of the airgel composition and the cosmetic composition (combination of the two compositions).
  • airgel composition associated with a cosmetic composition means:
  • airgel composition associated with a cosmetic composition when the formation of the airgel composition is in situ, the expression "airgel composition associated with a cosmetic composition” is understood to mean:
  • the cosmetic composition may comprise at least one complementary ingredient.
  • the complementary ingredient is chosen to facilitate the application of the airgel composition and is preferably a solvent, characterized in that the airgel composition is not soluble therein, rheology agents such as thickeners.
  • Mention may also be made, as a complementary ingredient, of "holding" ingredients for improving the resistance of particles such as polymers (polyacrylic, polyacrylates, polyesters, polyamides, etc.), reactive or non-reactive, monomers or oligomers, waxes, oils, hot melt compounds. These ingredients are particularly reactive. They can be reactive on themselves and / or vis-à-vis the functions of the airgel composition. In the latter case, the silanol functions can be used to effect a reaction between the airgel composition and the holding ingredient.
  • the complementary ingredients can therefore be chosen from solvents, liquids, compounds in solution, dyes, pigments, dihydroxyacetone (DHA), perfumes, gases such as NO, biological actives and filters.
  • the complementary ingredients may be contained in the porous structure of the airgel composition.
  • the airgel composition may serve as a reservoir for a solvent, a liquid or a compound in solution.
  • the ingredient is thus conveyed. It may evaporate or leak to reach the hair or spread into the atmosphere.
  • the complementary ingredients may be contained in the porous structure of the airgel composition or in the airgel material (ie in the material forming the cell walls, or are grafted to the airgel composition material). Typically, the complementary ingredients can form up to 40% by volume of the airgel composition.
  • the airgel composition can thus be applied as a complementary ingredient, a dye or a filter.
  • quantities of product can be put without the ingredient coming into direct contact with the hair.
  • the cosmetic composition may also be chosen from an impasto composition or an adhesive composition comprising or not said complementary ingredients.
  • the impasto composition is chosen so as not to fundamentally modify the airgel composition which must keep its alveolar appearance. Part of the impasto composition may seep into the cells. This point is checked by looking at the material by microscopy. The impasto composition can soften the walls of the cells, they must be preserved.
  • the impasto composition contains, in addition to solvents, materials capable of giving, after drying, a soft, soft and / or tacky film such as natural or synthetic polymers, especially polysaccharides, modified or otherwise, such as gum guar, carrageenan gum, hyaluronic acid, proteins such as keratin hydrolysates for example, synthetic polymers such as acrylate or acrylic or methacrylate or methacrylic copolymers, polyesters, polyurethanes. Depending on the choice of these polymers, a soft, tacky or rigid or elastomeric film is obtained.
  • materials capable of giving, after drying, a soft, soft and / or tacky film such as natural or synthetic polymers, especially polysaccharides, modified or otherwise, such as gum guar, carrageenan gum, hyaluronic acid, proteins such as keratin hydrolysates for example, synthetic polymers such as acrylate or acrylic or methacrylate or methacrylic copolymers, polyesters,
  • the known coating processes using particles of micron size have touching problems due to the presence of these particles protruding from the impasto-coating film because the micrometric particles generally have a size larger than the thickness of the film deposited on the keratinous fibers.
  • the particles of the airgel composition are retained on the hair and when the finger comes into contact with the airgel composite particle, it is feels less dreaming than with the micrometric particles of the prior art.
  • solubilic monomers alkoxysilane, alkoxytitanium, aluminum salts, etc.
  • silanol-functional polymers or crosslinking agents such as diisocyanates, dithiols,
  • the adhesive composition may be a so-called "pressure sensitive” adhesive composition designated by the acronym PSA for "pressure sensitive adhesive” (PSA).
  • PSA pressure sensitive adhesive
  • These compositions generally comprise a film-forming compound and a solvent. When these compositions are applied to a support, a film is formed by evaporation or absorption of the solvent in the support (after a few minutes). This film has notable and persistent adhesion properties. These particular adhesion properties result when an object is brought into contact with the film, light pressure is sufficient to produce adhesion of the object to the surface of the film. This adhesion is characterized by the need to produce a force to detach the object from the surface.
  • the so-called "pressure-sensitive” adhesive composition may lose some or all of its adhesive properties in the presence of the airgel composition.
  • the so-called "pressure-sensitive” adhesive composition is therefore defined by its adhesive property in the absence of an airgel composition.
  • an adhesive composition that is suitable for the invention, mention may be made of a composition comprising at least one solvent preferably chosen from water and ethanol and at least one film-forming compound (active material) preferably chosen from polyesters. sulfonic.
  • the film-forming compound preferably represents 1 to 20%, more preferably 4% to 10% by weight of the adhesive composition.
  • the sulphonic polyesters that can be used in the process of the invention are marketed for example by Eastman. Among these polymers, preferred are those sold under the names AQ 1045 ®, 1350 ® AQ and AQ ® 14000. There may be mentioned as preferred commercial product, the product sold under the name AQ 1350 ® by Eastman Chemicals.
  • the combination of the airgel composition and the adhesive composition forms a cosmetic composition.
  • the invention also relates to a cosmetic composition
  • a cosmetic composition comprising in volume relative to the total volume of the cosmetic composition:
  • airgel composition having a bulk density of less than or equal to 0.35 g / cm 3 obtained from an airgel precursor composition comprising at least one precursor compound which contains :
  • the coating serves as a coating to protect the skin or hair, without weighing them down:
  • the treatment method of the invention is particularly suitable as a process for treating keratinous fibers to protect said keratinous fibers against cold or heat, radiation such as UV or IR, wind, pollutants, pollen and friction.
  • the coating method of the invention is particularly suitable as a process for treating keratin materials to obtain surface effects, such as color, gloss, reduction of defects, radiation protection effects, pollutants water or moisture or to achieve biological effects.
  • the cosmetic treatment process of the invention preferably comprises the formation of a coating with a thickness of between 10 nm and 100 ⁇ m.
  • the coating method of the invention is also suitable as a process for treating keratin materials to absorb body fluids.
  • a step of injection of pressurized gas by means of a device is carried out.
  • a device is a perforated surface (a grid) or a surface provided with a multitude of pressurized gas injection points. This application is performed with the application of pressure during the injection time so that the injected bubbles remain "locked" in the material without being able to disengage.
  • a compound is added in the gas-releasing formula such as a carbonate, said compound being applied before or after the step of applying the airgel precursor composition.
  • the carbonate, at the time of application of the precursor composition of airgel releases CO 2 .
  • a pressurized composition is applied which will degas and form bubbles.
  • it is a pressurized airgel precursor composition at or near supercritical conditions that is applied at the time of depressurization or just after depressurization.
  • a chamber adapted to the confinement of the hair This is typically a roll on which the hair is wrapped.
  • the heart of the roll is heated.
  • the core of the roller may comprise, for example, a heating resistor (energized and regulated) or a reservoir that may contain a heat transfer fluid.
  • a cylindrical housing usually rigid plastic.
  • This housing surrounds the hair wrapped on the roll.
  • This housing contains a slot through which the hair is introduced.
  • the slot can be equipped with a system of two lips, for example of rubber, ensuring a partial or total seal. The two lips can separate to facilitate the passage of hair during installation, then, tighten to seal.
  • the housing can be a thermal insulator.
  • Activated carbon powder (Norit-Darco KB) is added at different ratios as the soil gels. Activation of the carbon powder is carried out by steaming at ⁇ ⁇ ' ⁇ . The particles are aggregated and form objects of several microns. Supercritical extraction of the solvent is carried out. C0 2 is injected at 200 bar and then heated to
  • This method produces four airgel compositions. They have different levels of carbon particles, impacting their characteristics.
  • the first airgel composition does not contain carbon particles. It has a bulk density of 0.24, a module of 190 MPa and a low recovery of
  • the second airgel composition contains 2% by weight of carbon particles. It has a bulk density of 0.21, a modulus of 52 MPa and a recovery of 29%.
  • the third airgel composition contains 15% by weight of carbon particles. It has a bulk density of 0.17, a modulus of 28 MPa and a recovery of 45%.
  • the fourth airgel composition contains 50% by weight of carbon particles. It has a bulk density of 0.15, a modulus of 23 MPa and a recovery of 54%.
  • the four airgel composition powders obtained are introduced at 12% (by volume) in an adhesive composition PSA ® AQ 1350 (Eastman Chemicals) 5% by weight (active basis).
  • the formulas are then applied to the hair (1 g / g of hair).
  • the first formula gives a rough, powdery result. Subject to friction (comb for the hair), the coating resists badly in the time.
  • the synthesis is carried out by a sol-gel reaction in 2 steps, followed by drying under supercritical conditions.
  • Methyltrimethoxysilane (MTMS, H 3 C-Si- (OCH 3 ) 3 ) is used which is solubilized in a methanol / water mixture and a first acid catalyst (oxalic acid). Then a second basic catalyst (ammonium hydroxide) is added dropwise into the water. After contact with a first catalyst (oxalic acid) for 30 minutes.
  • a first acid catalyst oxalic acid
  • a second basic catalyst ammonium hydroxide
  • the airgel is obtained by supercritical drying.
  • the gel is placed in a 600 ml autoclave by adding 100 ml of methanol. By heating to 538 K and maintaining the pressure at 1 MPa, the gaseous methanol is evacuated. After cooling and removal of the last methanol vapor, the airgel is recovered.
  • An airgel is obtained whose apparent density is 0.05 g / cm 3 . Its recovery is greater than 80%. Its modulus of elasticity is less than 1 MPa.
  • the powder obtained corresponding to the airgel composition of the invention can be applied directly to the keratinous fibers.
  • the powder can be applied to hair previously coated with a PSA adhesive (AQ 1350® for example).
  • the powder may be mixed with a cosmetic composition comprising a complementary ingredient for improving the hold on the skin or the hair such as a polymer in solution or a gel or a cream.
  • a cosmetic composition comprising a complementary ingredient for improving the hold on the skin or the hair such as a polymer in solution or a gel or a cream.
  • the resulting airgel precursor composition is applied to dry hair and the hair is separated with a comb.
  • the hair is heated to ⁇ ' ⁇ with a current of air.
  • the hair thus coated with a nascent airgel continue to evolve to give in the hours that follow a coating giving a styling effect and texture.
  • the two preparations are mixed together and thus the airgel precursor composition is obtained. Let's rest. It is applied to dry hair and the hair is separated with a comb.
  • the hair is heated to ⁇ ' ⁇ with a current of air.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de traitement cosmétique comprenant la formation d'un revêtement sur les fibres kératiniques caractérisé en ce qu'il comprend : 1 ) la préparation d'une composition précurseur d'aérogel comprenant : - au moins un solvant organique choisi parmi l'acétone, les alcools en C1C4, les alcanes en C1- C6, les éthers en C1C4, perfluorés ou non, et leurs mélanges et - au moins un composé précurseur qui contient : - au moins un atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium, - au moins une fonction hydroxy ou alcoxy directement rattachée à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome d'oxygène, et, - éventuellement un groupe organique directement rattaché à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome de carbone, 2) l'élimination du ou des solvants conduisant à la formation d'une composition aérogel ayant une masse volumique apparente inférieure ou égale à 0,35 g/cm3, 3) l'application sur les fibres kératiniques de la composition aérogel issue de l'étape 2) ou de la composition précurseur d'aérogel issue de l'étape 1 ) De manière avantageuse, le rapport molaire entre les composés précurseurs et le solvant est d'au plus 1/20.

Description

Procédé de traitement cosmétique comprenant l'application d'un revêtement à base d'une composition aéroqel de faible masse volumique apparente
La présente invention concerne un procédé de traitement cosmétique comprenant la formation d'un revêtement sur les fibres kératiniques à base d'une composition aérogel de faible masse volumique apparente. La composition aérogel est formée soit in situ, c'est-à-dire directement sur les fibres kératiniques, soit ex situ et appliquée une fois formée sur les fibres kératiniques.
Dans de nombreuses applications cosmétiques, on souhaite déposer un revêtement ou un film sur les matières kératiniques présentant des caractéristiques mécaniques et cosmétiques spécifiques à l'utilisation envisagée. On souhaite notamment pouvoir réaliser sur les cheveux des revêtements souples facilement déformables produisant après séchage des effets de surface tels que des effets de maintien, de couvrance, de coloration, de brillance, des effets de protection contre les radiations, les polluants, l'eau ou l'humidité, une modification du comportement des cheveux humides notamment une modification du toucher des cheveux abîmés, des effets biologiques ou une réduction des défauts.
Généralement, on utilise des revêtements à base de corps gras ou cireux ou des revêtements polymériques. Ces solutions sont efficaces mais présentent certains inconvénients notamment un alourdissement si le revêtement est épais. Ce problème est spécialement gênant pour les applications cheveux.
Pour résoudre ces problèmes, une solution proposée à consister à affiner au maximum l'épaisseur du revêtement. Cette solution est parfois efficace mais reste limitée dans les situations suivantes :
- protection contre le froid ou le chaud,
- absorption des fluides corporels,
- protection contre les radiations,
- protection contre les fluides et gaz externes.
Une autre solution proposée consiste à déposer sur les fibres kératiniques un revêtement à base de particules d'aérogel. Toutefois, l'utilisation de ces aérogels dans les applications de revêtement des fibres kératiniques est limitée du fait de la nature même de ces aérogels.
En effet, l'extrême porosité des aérogels les rendent exceptionnellement légers. Ainsi, contrairement aux poudres classiques utilisées en cosmétique, les particules aérogels ont tendance, lorsqu'elles sont appliquées sous forme de poudre, c'est-à-dire sans utiliser une composition liante ayant pour but de lier les particules d'aérogels entre elles ainsi qu'au support sur lequel elles doivent être appliquées, à se décoller et à voleter autour de ces supports.
Pour palier cet inconvénient, une solution proposée consiste à empâter les particules d'aérogel, en utilisant par exemple une composition liante, pour les empêcher de voleter. Cette approche n'est pas satisfaisante car outre le fait qu'elle fait perdre leur légèreté aux particules d'aérogel, elle y associe le plus souvent des produits polymériques ou gras. En outre, le plus souvent la présence de solvant se traduit par une pénétration de solvant dans les alvéoles de l'aérogel ce qui en limite l'intérêt.
Un avantage lié à l'utilisation des aérogels est qu'ils permettent d'obtenir des revêtements relativement épais mais de faible poids. Cependant, pour des applications cosmétiques, notamment comme revêtements pour cheveux, il est nécessaire que le revêtement ne nuise pas à la souplesse naturelle du support sur lequel il est appliqué ainsi qu'aux propriétés telles que la douceur au toucher.
Il existe donc un besoin de pouvoir réaliser des revêtements épais ou fins qui puissent résister et adhérer aux cheveux, si possible sans avoir à employer des composés qui empâtent, sans nuire aux propriétés de souplesse et de douceur des cheveux.
La demanderesse a découvert de manière surprenante un procédé de traitement cosmétique comprenant la formation d'un revêtement à base d'une composition aérogel présentant une faible masse volumique apparente et une élasticité notable sur les fibres kératiniques permettant de palier les inconvénients précédemment cités. Dans ce procédé, la composition aérogel est formée soit in situ, c'est à dire directement sur les fibres kératiniques, soit ex situ et appliquée une fois formée sur les fibres kératiniques.
L'invention concerne un procédé de traitement cosmétique comprenant la formation d'un revêtement sur les fibres kératiniques caractérisé en ce qu'il comprend :
1 ) la préparation d'une composition précurseur d'aérogel comprenant :
- au moins un solvant organique choisi parmi l'acétone, les alcools en CrC4, les alcanes en C C6 et leurs mélanges et
- au moins un composé précurseur qui contient :
- au moins un atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium,
- au moins une fonction hydroxy ou alcoxy directement rattachée à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome d'oxygène, et - au moins un groupe organique directement rattaché à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome de carbone,
le rapport molaire entre les composés précurseurs et le solvant est d'au plus 1/20,
2) l'élimination du ou des solvants conduisant à la formation d'une composition aérogel ayant une masse volumique apparente inférieure ou égale à 0,35 g/cm3 et
3) l'application sur les fibres kératiniques de la composition aérogel issue de l'étape 2).
L'invention concerne aussi un procédé de traitement cosmétique comprenant la formation d'un revêtement sur les fibres kératiniques caractérisé en ce qu'il comprend :
1 ) la préparation d'une composition précurseur d'aérogel comprenant :
- au moins un solvant organique choisi parmi l'acétone, les alcools en d-C4, les alcanes en C C6, les éthers en C C4, perfluorés ou non, et leurs mélanges et
- au moins un composé précurseur qui contient :
- au moins un atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium,
- au moins une fonction hydroxy ou alcoxy directement rattachée à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome d'oxygène, et, - éventuellement un groupe organique directement rattaché à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome de carbone,
2) l'application sur les fibres kératiniques de la composition précurseur d'aérogel issue de l'étape 1 ),
3) l'élimination du ou des solvants conduisant à la formation d'une composition aérogel ayant une masse volumique apparente inférieure ou égale à 0,35 g/cm3.
Dans un mode préféré de réalisation, l'invention concerne un procédé de traitement cosmétique comprenant la formation d'un revêtement sur les fibres kératiniques caractérisé en ce qu'il comprend :
1 ) la préparation d'une composition précurseur d'aérogel comprenant :
- au moins un solvant organique choisi parmi l'acétone, les alcools en CrC4, les alcanes en Ci- Ce, les éthers en C1 -C4, perfluorés ou non, et leurs mélanges et
- au moins un composé précurseur qui contient :
- au moins un atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium, - au moins une fonction hydroxy ou alcoxy directement rattachée à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome d'oxygène, et,
- éventuellement un groupe organique directement rattaché à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome de carbone,
2) l'élimination du ou des solvants conduisant à la formation d'une composition aérogel ayant une masse volumique apparente inférieure ou égale à 0,35 g/cm3,
3) l'application sur les fibres kératiniques de la composition aérogel issue de l'étape 2) ou de la composition précurseur d'aérogel issue de l'étape 1 ).
Dans ce mode de réalisation préféré, le rapport molaire entre les composés précurseurs et le solvant est avantageusement d'au plus 1/20.
Selon l'invention, on entend par :
- « fibres kératiniques », les cheveux, les cils, les sourcils, les poils et notamment les cheveux. La présente invention vise en particulier les cheveux.
- « composition précurseur d'aérogel », une composition sous forme de sol comprenant au moins un solvant et au moins un composé précurseur, capable de former une composition aérogel après élimination du ou des solvants,
- « composition aérogel », un matériau solide, de nature organo-minérale ou minérale comportant des alvéoles ou pores fermés ou ouverts, de faible masse volumique apparente. Typiquement, les alvéoles ont une taille de 1 nm à 10 μηι,
- « composés précurseurs », des composés susceptibles de subir une transformation sol-gel.
Un sol se définit comme une dispersion colloïdale stable de particules solides au sein d'un liquide. Dans le sol, les particules solides réagissent chimiquement entre elles jusqu'à la formation d'une seule entité tridimensionnelle. La transition sol-gel correspond au passage de l'état liquide (le sol) à l'état infiniment visqueux (le gel). Le gel ainsi formé se présente sous la forme d'un réseau solide poreux en équilibre avec le liquide contenu dans ses pores. Après la transition sol-gel, la structure du gel continue à évoluer.
Le procédé selon l'invention pâlie les inconvénients de l'art antérieur en ce que la composition aérogel obtenue présente une masse volumique apparente extrêmement faible, une structure poreuse particulière, et des caractéristiques de souplesse élevées.
Dans le procédé de l'invention, on peut utiliser en association une composition dite liante. La composition liante peut être soit directement mélangée à la composition aérogel avant application sur les fibres kératiniques, ou pré- ou post- appliquée sur les fibres kératiniques. La composition liante peut former sur les cheveux un film d'une épaisseur plus faible que la taille des particules de la composition aérogel notamment lorsque les particules ont une taille supérieure au micromètre. Dans ce cas, la composition liante ne recouvre pas entièrement les particules de la composition aérogel, ces particules sont retenues uniquement à leur base, les particules d'aérogel faisant alors saillie par rapport au film de composition liante. Les procédés de revêtements connus utilisant des particules de taille micrométrique présentent des problèmes de rêcheur au toucher dus à la présence de ces particules en saillie. Selon l'invention, l'utilisation de particules présentant une souplesse ou élasticité élevée et d'une composition liante permet de retenir les particules sur les cheveux sans nuire au toucher. Quand le doigt entre en contact avec la particule de composition aérogel souple, il ressent moins de rêcheur qu'avec les particules micrométriques de l'art antérieur.
La composition liante peut être une composition adhésive ou une composition d'empâtement. La structure poreuse particulière de l'aérogel permet de prévenir les inconvénients de l'art antérieur liés à l'utilisation d'une composition d'empâtement. Les composés polymériques ou cireux ont moins tendance à migrer dans les pores de la composition aérogel qu'avec les particules de l'art antérieur et par conséquent n'altèrent pas les propriétés de légèreté de la composition aérogel.
Pour obtenir les effets cosmétiques recherchés, il suffit d'ajouter lors du procédé des actifs cosmétiques qui sont alors contenus dans le revêtement couvrant les fibres kératiniques obtenu selon le procédé de l'invention et présentant en outre une bonne adhésion, un aspect doux au toucher, et éventuellement une excellente souplesse..
Le procédé de l'invention permet donc, selon les actifs cosmétiques choisis, de former un revêtement conférant aux fibres kératiniques des effets de surface, tels que la couleur, la brillance, la réduction des défauts, des effets de protection contre les radiations, les polluants, l'eau ou l'humidité ou encore de réaliser sur ces fibres kératiniques des effets biologiques.
Le procédé de traitement cosmétique présente en outre les caractéristiques décrites ci- dessous prises seules ou en combinaison.
La composition aérogel est obtenue à partir d'une composition précurseur d'aérogel ayant subi une étape d'extraction ou d'élimination du solvant. L'élimination peut se faire par évaporation ou par déplacement. On parle alors de lavage de l'aérogel. Le lavage ne doit pas faire perdre au produit sa structure d'aérogel. Ainsi, le lavage utilisé ne solubilise pas ou peu la matière qui forme la composition aérogel.
Un mode préféré d'élimination du solvant lorsque la composition aérogel est formée in situ sur les fibres kératiniques est une élimination par chauffage avec un casque de coiffure, un sèche-cheveux, un dispensateur de rayons infrarouges, un fer chauffant, des rouleaux ou bigoudis chauffants comprenant de préférence un « cœur » chauffant électrique et un carter qui maintient la chaleur des cheveux enroulés autour du bigoudi ou du rouleau, ou tous autres appareils chauffants classiques. De préférence, l'élimination par chauffage est réalisée à une température allant de -30 °C à 250 ^ et de préférence de la température ambiante à 200°C, mieux de 500 à 200 °C et encore mieux de 70 à 150 °C.
L'élimination du solvant peut être réalisée par une étape de séchage par élimination supercritique du solvant.
A titre d'exemple, le séchage supercritique consiste à comprimer, dans un autoclave, le gel formé par du C02 et d'atteindre des conditions dépassant l'état supercritique du C02 ( Te ~ 516 K and Pc ~ 7,9 MPa). Le solvant est éliminé par dépressurisation et par lavage avec de l'air ou de l'azote sous pression (0,3 MPa par exemple). On refroidit l'autoclave pour terminer l'étape de séchage. Cette procédure permet de réaliser des compositions aérogels de masse volumique apparente aux alentours de 0,2 g/cm3 ou moins.
D'autres méthodes opératoires sont possibles pour éliminer le ou les solvants et réaliser la composition aérogel. On peut par exemple employer un gaz liquéfié et formant une émulsion stable ou non dans la phase liquide de préparation (microémulsionné en particulier). Pour cela, les composants sont choisis en conséquence et en particulier, on utilise un gaz liquéfiable non miscible dans le solvant, et des tensioactifs. La composition est maintenue sous pression puis dépressurisée. A ce moment, le gaz liquéfié forme de toutes petites bulles. On privilégie les gaz liquéfiables tels que leur température d'ébullition soit proche de la température à laquelle on réalise l'opération de dépressurisation. De plus, on choisit les composés précurseurs de sorte que la réaction de prise en masse se fasse en même temps que les bulles se forment.
Les composés précurseurs utilisés selon l'invention présentent de préférence les caractéristiques suivantes :
- lorsque le ou les composés précurseurs contiennent un atome choisi parmi le silicium ou le titane, ils comprennent 2, de préférence 3 ou 4 fonctions hydroxy ou alcoxy,
- lorsque le ou les composés précurseurs contiennent un atome choisi parmi l'aluminium et le zirconium, ils comprennent 1 ou 2 fonctions hydroxy ou alcoxy,
- le ou les composés précurseurs contiennent 0, 1 ou 2 fonctions organiques, de préférence 0 ou 1 ,
- la ou les fonctions organiques peuvent être choisies parmi les groupes alkyle en C1-C12, de préférence en d-C-e et mieux encore un groupe comprenant 1 , 2 ou 3 atomes de carbone, alcényle en C2-C12, aryle en C6-Ci2, les groupes alkyle, alcényle ou aryle comportant éventuellement un ou plusieurs substituants choisis parmi un atome d'halogène, un groupement OH, =0, NH2, SH, N3, SCN, COOH, un pont éther, un pont aminé, un pont ester, un pont amide, un siloxane,
- on peut par exemple mentionner les groupes organiques suivants : méthyle ; éthyle ; propyle ; phényle ; -C4F9, -C6F13, -CH=CH2, - les groupes organiques sont de manière particulièrement préférée choisis parmi les groupes méthyle et éthyle,
- dans la ou les fonctions alcoxy -OR, de préférence, R est choisi parmi un groupe alkyle en d- C12, alcényle en C2-Ci2 ou aryle en C6-Ci2 tel qu'un groupe méthyle, éthyle, propyle ou un groupe phényle, de préférence un groupe méthoxy ou éthoxy,
- les composés précurseurs peuvent en outre comprendre un groupe choisi parmi -OCF2-CHF- CF3, -0-CF2-CHF2, -NH2, -N3, -SCN, -CH=CH2, -NH-CH2-CH2-NH2, -N-(CH2-CH2-NH2)2, - OOC(CH3)C=CH2, -OCH2-C(0)CH2, -NH-CO-N-CO-(CH2)5, -NH-COO-CH3, -NH-COO-CH2CH3, -NH-(CH2)3Si(OR)3, -S-(CH2)3)Si(OR)3, -SH.
Les composés précurseurs peuvent être des alcoxysilanes ou alcoxytitanes ou alcoxyalu minâtes.
Les composés précurseurs sont de préférence des composés précurseurs à base de silicium tels que les alkoxysilanes de formule Si(Ri)n(OR2)4-n où :
- n est un entier de 0 à 3 ou 1 à 3, de préférence n vaut 0 ou 1 ,
- chaque Ri peut correspondre à un groupe alkyle en C Ci2, de préférence en C C6 et mieux encore un groupe comprenant 1 , 2 ou 3 atomes de carbone, alcényle en C2-Ci2, un groupe aryle en C6-Ci2, les groupes alkyle, alcényle ou aryle comportant éventuellement un ou plusieurs substituants choisis parmi un atome d'halogène, un groupement OH, =0, NH2, SH, N3, SCN, COOH, un pont éther, un pont aminé, un pont ester, un pont amide, un siloxane, - R2 est choisi parmi un groupe alkyle en C Ci2, alcényle en C2-Ci2, un groupe aryle en C6-Ci2 tel qu'un groupe méthyle, éthyle, propyle ou un groupe phényle.
A titre d'alkoxysilane convenant à l'invention, on peut citer les composés suivants:
- tétraméthoxysilane (noté TMOS), tétraéthoxysilane (noté TEOS), tetra-n-propoxysilane,
- méthyltriméthoxysilane, méthyltriéthoxysilane, éthyltriméthoxysilane, éthyltriéthoxysilane, propyltriméthoxysilane, propyltriéthoxysilane, isobutyltriméthoxysilane, isobutyltriéthoxysilane, octyltriméthoxysilane, octyltriéthoxysilane, hexadecyltriméthoxysilane, phényltriméthoxysilane, phényltriéthoxysilane,
3-(triméthoxysilyl)propyl méthacrylate, 3-(triméthoxysilyl)propyl acrylate, 3- (triméthoxysilyl)méthyl méthacrylate, 3-(triméthoxysilyl)méthyl acrylate, 3-(triméthoxysilyl)éthyl méthacrylate, 3-(triméthoxysilyl)éthyl acrylate, 3-(triméthoxysilyl)pentyl méthacrylate, 3- (triméthoxysilyl)pentyl acrylate, 3-(triméthoxysilyl)hexyl méthacrylate, 3-(triméthoxysilyl)hexyl acrylate, 3-(triméthoxysilyl)butyl méthacrylate, 3-(triméthoxysilyl)butyl acrylate, 3- (triméthoxysilyl)heptyl méthacrylate, 3-(triméthoxysilyl)heptyl acrylate, 3-(triméthoxysilyl)octyl méthacrylate, 3-(triméthoxysilyl)octyl acrylate,
- 3-glycidyloxypropyltriméthoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane,
3-méthacryloxypropyltriméthoxysilane, vinyltriméthoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3- mercaptopropyltriméthoxysilane,
3-aminopropyltriéthoxysilane, 3-aminopropyltriméthoxysilane, 2-amino'thyl-3- aminopropyltriméthoxysilane, N-(n-butyl)-3-aminopropyltriméthoxysilane. On utilise préférentiellement des tétraalkoxysilanes tels que le tétraméthoxysilane (noté TMOS) et le tétraéthoxysilane (noté TEOS), des méthyltrialkoxysilanes tels que le triméthoxyméthylsilane (MTMS), le propyltriaikoxysilane, le (triméthoxysilyl) propyl méthacrylate (TMSPMA) ou le 3-aminopropyle triéthoxy silane (noté APTES). La composition aérogel peut par exemple être obtenue par réaction du triméthoxyméthylsilane et du méthacrylate de 3- (triméthoxysilyl)propyle.
Les composés précurseurs présents dans la composition précurseur d'aérogel peuvent être sous forme libre (monomère) ou sous forme prépolymérisée (un certain nombre de monomères ont réagi avant application sur les cheveux). Parmi les précurseurs prépolymérisés, on peut citer ceux issus d'une hydrolyse sous-stoechiométrique du TEOS sous catalyse acide. L'intérêt de l'utilisation de précurseurs sous forme de prépolymère permet de réduire la durée de la gélification puisque les réactions d'hydrolyse et de condensation sont déjà significativement avancées. On peut donc utiliser par exemple une solution d'orthosilicate d'éthyle pré-hydrolysée Silbond® H-5.
La composition précurseur d'aérogel peut comprendre les caractéristiques suivantes :
- les composés précurseurs et le solvant sont présents dans la composition précurseur d'aérogel selon un rapport molaire entre les composés précurseurs et le solvant d'au plus 1 /20,
- la composition précurseur d'aérogel comprend au moins 10% en poids par rapport au poids total des composés précurseurs, de composés précurseurs contenant :
- au moins un atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium,
- au moins une fonction hydroxy ou alcoxy directement rattachée à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome d'oxygène, et éventuellement,
- au moins un groupe organique directement rattaché à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome de carbone.
Il est possible d'introduire dans la composition précurseur d'aérogel d'autres ingrédients destinés à moduler les propriétés mécaniques, d'absorption, de tension de surface, de perméabilité, de couleur, d'état de surface. Selon l'invention, ces composés sont appelés co- ingrédients. Ils sont aussi destinés à améliorer ou limiter l'adhésion sur le support. La composition précurseur d'aérogel peut comprendre au moins un co-ingrédient choisi parmi du charbon actif en poudre. Enfin, il est possible d'utiliser des co-ingrédients susceptibles de réagir avec la composition aérogel. Par exemple,
- une polymérisation ou une réticulation à l'aide de composés tels que :
- des monomères libres ou des groupes réactifs greffés sur des oligomères ou des polymères, aptes à réagir par une réaction de polymérisation radicalaire ou ionique, telles que celles des monomères acrylates ou cyanoacrylate,
- des monomères libres ou des groupes réactifs greffés sur des oligomères ou des polymères, aptes à réagir par condensation comme par exemple des monomères solgels (alcoxysilane, alcoxytitane, sels d'aluminium...), des polymères à fonction silanols ou bien des réticulants tels que des diisocyanates, des dithiols, - une réticulation physique telle que celle obtenue par action d'un sel cationique (dicationique en général) avec certains composés, tels que des polymères acryliques ou des gels cellulosiques.
L'homme du métier choisira ces co-ingrédients en veillant à ce que leur présence dans les compositions précurseur d'aérogel de la présente invention ne nuise pas aux propriétés avantageuses intrinsèques de ces compositions, en particulier à l'état dispersé et à la réactivité des précurseurs lors du séchage du dépôt cosmétique.
Lorsque la composition d'aérogel est formée ex situ, elle se présente sous forme de particules en forme de grains, de plaquettes ou de poudre. On entend par « poudre », des particules individualisées. On entend par « plaquettes », des particules plates. On entend par « grain », un ensemble de particules plus ou moins agglomérées. De préférence, les particules ont une taille d'au moins 0,1 μηι, de préférence, d'au moins 1 μηι et mieux comprise entre 2 et 100 μηι. Par «taille » des particules, on entend la dimension moyenne des particules. On évalue la taille des particules par le biais d'une observation au microscope électronique, après avoir traité l'échantillon par un plasma d'or de quelques nanomètres.
La composition aérogel comprend des pores ayant une taille comprise entre 1 nm et 10 μηι, de préférence 50% des pores font moins de 40 nm et 90% des pores font moins de 100 nm, par «taille » des pores on entend la dimension moyenne des pores.
On évalue la taille des pores par le biais d'une observation au microscope électronique, après avoir traité l'échantillon par un plasma d'or de quelques nanomètres. Pour évaluer la taille des pores dans les plus petites tailles, on peut utiliser la méthode de porosité au mercure. Les mesures peuvent être réalisées par un porosimètre Carlo-Erba 2000. La distribution des tailles de pore peuvent être obtenue par les équations de Washburn (E.W. Washburn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 7 (1921 ) 1 15.), si le mercure s'inclut bien dans les pores, ou par la théorie développée par Pirard et collaborateurs (appelée en anglais Buckling theory), quand le mercure ne pénètre pas le réseau (R. Pirard, S. Blacher, F. Brouers, J.P. Pirard, J. Mater. Res. 10 (1995) 21 14. et R. Pirard, A. Rigacci, J.C. Maréchal, D. Quenard, Br. Chevalier, P. Achard, J.- P. Pirard, Polymer 44 (2003) 4881 ).
La composition aérogel obtenue selon le procédé de l'invention peut être obtenue à partir d'une composition précurseur d'aérogel comprenant :
- au moins un composé précurseur qui contient :
- au moins un atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium,
- au moins une fonction hydroxy ou alcoxy directement rattachée à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome d'oxygène, et éventuellement,
- au moins un groupe organique directement rattaché à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome de carbone,
- du charbon activé en poudre,
ladite composition aérogel ayant une masse volumique apparente inférieure ou égale à 0,35 g/cm3, de préférence inférieure ou égale à 0,25 g/cm3 et mieux inférieure ou égale à 0,05 g/cm3. De préférence, dans la composition aérogel comprenant une poudre de charbon actif, la poudre de charbon actif représente au moins 0,1 % en poids par rapport à total de la composition aérogel ou de 0,4% à 80%, de préférence 2% à 60%, mieux de 10% à 60% et de manière encore plus préférée encore de 15% à 50% en poids de charbon en poudre activé.
De manière surprenante, l'ajout de quantité croissante de poudre de charbon actif permet de diminuer la masse volumique apparente de la composition aérogel tout en améliorant également les propriétés de souplesse. L'ajout de la poudre de charbon actif comme décrit dans l'exemple 1 ci-après améliore de façon notable la souplesse et la légèreté de la composition aérogel.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé de l'invention fait intervenir un organe de transfert. Dans ce cas, il comporte en outre :
- l'application de la composition précurseur d'aérogel sur un organe de transfert,
- l'élimination du ou des solvants conduisant à la formation d'une composition aérogel sur l'organe de transfert,
- l'application sur les matières kératiniques de l'organe de transfert revêtu de la composition aérogel.
Selon l'invention, on entend par « organe de transfert » un support sur lequel on réalise la composition aérogel dans l'objectif de déposer ensuite ladite composition sur les fibres kératiniques par application de l'organe de transfert revêtu, les organes de transfert pouvant être utilisés selon l'invention sont par exemple, un patch, un peigne, une brosse à cheveux, des rouleaux.
Selon un mode de réalisation, la composition aérogel peut présenter une élasticité notable. Ces propriétés peuvent notamment être obtenues en utilisant une composition précurseur d'aérogel présentant une dilution particulière. Dans ce cas, les composés précurseurs et le solvant sont présents dans la composition précurseur d'aérogel selon un rapport molaire entre les composés précurseurs et le solvant d'au plus 1 /20, de préférence d'au plus 1 /30. La dilution importante permet d'obtenir les propriétés de souplesse requises
L'élasticité d'un matériau s'évalue selon différents critères. Il y a la résistance à la force appliquée. Le module d'élasticité exprime cette résistance dans les premiers effets de la force. Le matériau est dans ce cas peu déformé. L'aérogel selon l'invention doit présenter un module d'élasticité modéré. On notera que la mesure du module d'élasticité requiert des techniques adaptées au caractère poreux ou granulaire. Les mesures peuvent être entachées d'erreur ou sous-estimation, comme l'indiquent M. Moner-Girona et coll. Dans l'article Applied. Physics. A 74, 1 19-122 (2002). Ainsi, parmi les méthodes telles que la mesure de vitesse des ultrasons au travers d'un matériau, l'AFM en mode contact, l'indentation de Knoop, on utilisera la méthode dite de microindentation que l'on décrit ci-dessous.
L'élasticité d'un matériau s'évalue aussi par la possibilité qu'il a de subir une déformation et retrouver une part importante de sa forme initiale : la recouvrance. Là aussi, on utilise la microindentation. Cette méthode est décrite dans l'article M. Moner-Girona et coll. Dans l'article Applied. Physics. A 74, 1 19-122 (2002), "Micromechanical properties of carbon-silica aerogel composites ».
On utilise un appareil « Nanotest 550 » de la société commerciale britannique Micromaterials. On emploie un indenteur à base pyramidale triangulaire type « Berkovih ». Les mesures sont faites sur une éprouvette de quelques millimètres d'épaisseur. Pendant la compression « P », le système mesure la pénétration « h ». La mesure est faite, à 0,05 mM/s pendant la compression et à la décompression. La compression est déterminée de façon à créer une pénétration h d'environ 5 μηι. Une dizaine de cycle sont réalisés à différents endroits de l'éprouvette, afin d'en tirer une moyenne.
Le module d'élasticité est évalué grâce à la formule :
Figure imgf000011_0001
où :
- dP/d ? est la pente à l'origine de la courbe de décompression,
- E est le module d'élasticité
- v est le module de poisson (0,2)
- Et A est l'aire projetée de l'indenteur.
La recouvrance est évaluée par la formule :
Figure imgf000011_0002
où :
- ht est la profondeur maximale
- hp est la profondeur non récupérée après décompression.
Par exemple, si un matériau est très élastique, hp étant presque nulle, la recouvrance EP sera proche de 1 . Un matériau sans élasticité aura une recouvrance faible.
Selon l'invention, la composition aérogel a de préférence une recouvrance d'au moins 20%, de préférence d'au moins 40%, mieux d'au moins 50% et de manière encore plus préférentielle d'au moins 60%.
De préférence, le module d'élasticité est inférieur à 500 MPa, de préférence inférieur à 100 MPa, mieux inférieur à 50 MPa et encore mieux inférieur à 10MPa.
Les compositions aérogels sont réalisées à partir de sol formant ensuite des gels qui sont des systèmes biphasiques solide-liquide constitués d'un double réseau interpénétré, continu et tridimensionnel, l'un solide et l'autre liquide. Les compositions aérogels sont obtenues par extraction et substitution de la phase solvant par de l'air, sans ou avec très peu de densification du réseau solide. La phase d'extraction ou de séchage consiste donc à extraire le solvant contenu dans les pores du gel en tentant de conserver au mieux la structure et l'intégrité du réseau solide formé lors de l'étape gel.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la composition précurseur d'aérogel sous forme de sol est extrêmement diluée, ce qui se traduit par un rapport molaire entre les composés précurseurs et le solvant d'au plus 1 /20, de préférence d'au plus 1/30. La dilution importante permet d'obtenir les propriétés de souplesse requises.
Le procédé de préparation des compositions précurseur d'aérogels à base de ces composés est décrit dans l'article suivant : Synthesis of flexible silica aerogels using méthyltriméthoxysilane (MTMS) precursor, de VENKATESWARA RAO A., BHAGAT Sharad D., HIRASHIMA Hiroshi; PAJONK G. M., « Journal of colloid and interface science » ISSN 0021 - 9797 CODEN JCISA5, 2006, vol. 300, n °1 , pp. 279-285De A. Cet article expose un procédé de préparation d'un aérogel préparé à partir de MTMS (H3C- Si-(OCH3)3).
La composition précurseur d'aérogel est préparée en mélangeant d'abord le MTMS, le méthanol, de l'eau en présence d'acide (acide oxalique), puis une base (hydroxyde d'ammonium). Après maturation, on réalise une opération de séchage supercritique, conduisant au moment de la dépressurisation, à la réalisation d'un aérogel souple.
La réalisation d'un aérogel souple est favorisée par l'utilisation d'une composition diluée. La composition aérogel peut comprendre en outre un aérogel organique pouvant être choisi par exemple parmi les aérogels organiques fondés sur la chimie des polyisocyanates tels que ceux décrits dans le brevet EP 0 710 262 ou les aérogels formés par la réaction de polyisocyanates et de polyols.
Les aérogels organiques préférés sont ceux obtenus par réaction de monomères de type polyisocyanate et de polyol. Les polyisocyanates peuvent être choisis parmi les polyisocyanates aliphatiques, cycloaliphatiques et aromatiques. On peut citer notamment le diphénylméthane-diisocyanate (MDI) sous la forme de ses isomères 2,4', 2,2' et 4,4' (MDI pur) et des mélanges de ceux-ci connus dans l'art sous le nom de MDI « brut ». Le polyol peut être choisi parmi l'éthylèneglycol, le propylèneglycol, le glycérol, le triméthylolpropane, la triéthanolamine, le pentaéry-thritol, le sorbitol et le saccharose. Par conséquent, l'aérogel peut être obtenu par réaction de composés comprenant au moins deux fonctions isocyanates avec éventuellement au moins un polyol, le polyol étant de préférence un saccharose.
De préférence, l'aérogel organique est obtenu par réaction de précurseurs tels que le MDI et le saccharose. Par exemple, on peut utiliser ceux décrits dans l'article suivant : « Préparation of polyurethane-based aerogels and xerogels for thermal superinsulation », A. Rigacci, J.C. Maréchal, M. Repoux, M. Moreno and P. Achard ; Journal of Non-Crystalline Solids, 350 (2004) 372-378.
Selon ce procédé de préparation, un polyol (saccharose par exemple) et un diisocyanate MDI (4,4'-méthylènebis(phénylisocyanate) par exemple) sont dissouts dans un solvant qui permet de solubiliser les deux monomères et le polymère qui va se former (en occurrence, le solvant est constitué d'un mélange de diméthylsulfoxyde DMSO et d'acétate d'éthyle). Un catalyseur diaminé (par exemple de l'octane du diazabicycio 1 .4 [2.2.2] DABCO) est alors ajouté à température ordinaire ce qui provoque la gélification. On réalise alors une étape de séchage par élimination supercritique du solvant. Enfin, la composition aérogel peut être fonctionnalisée soit par la présence de fonctions réactives libres ou par post traitement.
La composition précurseur d'aérogel peut être obtenue soit en introduisant directement les formes solubles des composés précurseurs dans la phase solvant, la phase solvant étant constituée du ou des solvants, soit en procédant à des mélanges de solutions préalablement préparées.
La phase solvant doit être de préférence telle que les formes solubles des divers éléments chimiques requis à l'obtention du précurseur soient solubles dans ledit solvant ou bien susceptibles de former des solutions colloïdales homogènes et stables. Selon le procédé de l'invention, la composition précurseur d'aérogel comprend au moins un solvant organique choisi parmi l'acétone, les alcools en CrC4, les alcanes en Ci-Ce et leurs mélanges. La composition précurseur comprend également de l'eau, l'eau étant nécessaire pour amorcer les réactions d'hydrolyse et de condensation permettant de former le gel puis la composition aérogel. Les alcanes en Ci-Ce peuvent être choisis parmi le butane tel que l'isobutane ou le pentane tel que l'isopentane.
De préférence, on utilise deux types de solvants, non miscibles, dont l'un a une température d'ébullition assez faible par rapport à l'autre. Ainsi, on peut utiliser l'eau et de l'isopentane. Les deux solvants n'étant pas miscibles, on peut former une émulsion stable ou non, par le biais d'une agitation et/ou de stabilisants tels que les tensioactifs.
La composition peut contenir un catalyseur. Celui-ci peut être directement ajouté au mélange précurseur ou ajouté séparément via un prétraitement ou par un traitement postérieur à l'application de la composition pré-aérogel.
Les compositions aérogels obtenues dans le procédé de l'invention se distinguent des sphères expansées commercialisées par exemple sous la dénomination Expansel®, en ce que les compositions aérogels sont constituées de particules constellées de trous, alors que les sphères poreuses doivent leur faible masse volumique apparente au fait qu'ils sont formés d'une coque (100 nm par exemple) et d'une zone creuse (40 μηι par exemple). Dans les deux cas, la masse volumique apparente est faible pouvant aller également pour des sphères expansées au dessous de 0,25 g/cm3
Selon l'invention, la matière solide est suffisamment déformable pour que l'aérogel soit souple. Toutefois la matière solide est suffisamment solide pour que la composition aérogel ne s'effondre par sur elle-même. Ainsi, on ne confond pas les compositions aérogels avec une simple mousse obtenue par expansion d'un gaz dans un liquide. Les compositions aérogels gardent leur forme poreuse dans le temps alors que les mousses, telles que celles que l'on réalise par foisonnement d'une émulsion, finissent par s'effondrer et perdre leur densité. De plus, les compositions aérogels sont le résultat d'une réaction chimique (réticulation en général).
Seules les compositions aérogels présentant une masse volumique apparente inférieure ou égale à 0,35 g/cm3 conviennent à la mise en œuvre du procédé de l'invention, les compositions préférées étant celles qui présentent aussi un module (E) inférieur à 0,5 GPa. Par exemple, les compositions aérogels obtenues classiquement par synthèse sol-gel et catalyse alcaline, ne présentent pas la souplesse requise. Ils sont obtenus par expansion puis éventuellement subissent un chauffage à haute température (900 ^ par exemple). La mesure de la dureté de la matière par nano-indentation montre que l'on obtient des modules (E) typiquement de 3,8 GPa à 1 ,2 GPa. Avec de telles duretés, les matériaux ne présentent pas de possibilités d'être déformés de façon réversible (cf. travaux de LUCAS Erik M., DOESCHER Michael S., EBENSTEIN Donna M., WAHL Kathryn J., ROLISON Debra R., Journal of non- crystalline solids ISSN 0022-3093 CODEN JNCSBJ Congrès ISA-7: International Symposium on Aerogels N <7, Alexandria, VA , ETATS-UNIS (02/1 1 /2003) 2004, vol.350 (415 p.) [Document: 9 p.] (41 réf.), pp. 244-252).
Selon l'invention, les compositions aérogels utilisées peuvent être beaucoup plus souples. Les modules d'élasticité E sont typiquement inférieurs à 0,5 GPa et préférentiellement inférieurs à 100 MPa.
Lorsqu'elles sont soumises à une sollicitation mécanique, contraction ou extension, les compositions aérogels selon l'invention se déforment et retrouvent une partie importante de leur forme initiale lorsque la sollicitation mécanique est arrêtée. Leur recouvrance est supérieure à 20%.
Les compositions aérogel de l'invention peuvent ne pas ou peu absorber l'humidité ou absorber et laisser passer l'humidité.
Afin de contrôler l'absorption d'humidité, un test connu consiste à suivre l'évolution du poids des matériaux dans une atmosphère de 65% d'humidité relative (HR) à température ordinaire. De préférence, le matériau n'absorbe pas l'eau. Ainsi, après un contact d'une journée, l'aérogel a un taux d'absorption d'eau dans une atmosphère de 65% d'humidité relative à température ordinaire inférieur à 5% en masse. Ce point est important pour que le revêtement n'absorbe pas la transpiration (ou l'eau exogène) et ainsi perde sa propriété de légèreté.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la composition aérogel peut être associée à une composition cosmétique. Dans ce cas, la composition aérogel représente au moins 50%, de préférence au moins 80% et mieux 90% en volume par rapport au volume total de la composition aérogel et de la composition cosmétique (association des deux compositions).
Selon l'invention, lorsque la formation de la composition aérogel est ex situ, on entend par « composition aérogel associée à une composition cosmétique », soit :
a) le mélange des deux compositions avant l'application sur les fibres kératiniques,
b) l'application préalable de la composition aérogel sur les fibres kératiniques, suivie de l'application de la composition cosmétique, dans ce cas, la composition cosmétique est ajoutée à la composition aérogel après application de ladite composition sur les fibres kératiniques, c) l'application de la composition cosmétique suivie de l'application de la composition aérogel.
Selon l'invention, lorsque la formation de la composition aérogel est in situ, on entend par « composition aérogel associée à une composition cosmétique », soit :
a) l'application préalable de la composition précurseur d'aérogel conduisant après élimination du solvant à la composition aérogel, suivie de l'application de la composition cosmétique, dans ce cas, la composition cosmétique est ajoutée à la composition aérogel après application de ladite composition sur les matières kératiniques,
b) l'application de la composition cosmétique suivie de l'application de la composition précurseur d'aérogel.
La composition cosmétique peut comprendre au moins un ingrédient complémentaire. De préférence, l'ingrédient complémentaire est choisi pour faciliter l'application de la composition aérogel et est de préférence un solvant, caractérisé par le fait que la composition aérogel n'y est pas soluble, des agents de rhéologie tels que des épaississants. On peut également citer à titre d'ingrédient complémentaire, des ingrédients « de tenue » pour améliorer la tenue des particules tels que des polymères (polyacryliques, polyacrylates, polyesters, polyamides...), réactifs ou non, des monomères ou oligomères, des cires, huiles, composés thermofusibles. Ces ingrédients sont en particulier réactifs. Ils peuvent être réactifs sur eux- mêmes et/ou vis-à-vis des fonctions de la composition aérogel. Dans le dernier cas, on peut utiliser les fonctions silanols pour réaliser une réaction entre la composition aérogel et l'ingrédient de tenue.
Les ingrédients complémentaires peuvent donc être choisis parmi les solvants, les liquides, les composés en solution, les colorants, les pigments, la dihydroxyacétone (DHA), les parfums, les gaz tel que NO, les actifs biologiques et les filtres. Les ingrédients complémentaires peuvent être contenus dans la structure poreuse de la composition aérogel.
La composition aérogel peut servir si nécessaire de réservoir pour un solvant, un liquide, un composé en solution. L'ingrédient est ainsi véhiculé. Il pourra s'évaporer ou fuir pour atteindre le cheveu ou se répandre dans l'atmosphère.
Les ingrédients complémentaires peuvent être contenus dans la structure poreuse de la composition aérogel ou dans la matière de l'aérogel (donc dans la matière formant les parois des alvéoles, ou sont greffés à la matière de la composition aérogel). Typiquement, les ingrédients complémentaires peuvent former jusqu'à 40% en volume de la composition d'aérogel.
La composition aérogel peut ainsi subir l'application à titre d'ingrédient complémentaire, d'un colorant ou d'un filtre. Ainsi, on peut mettre des quantités de produit sans que l'ingrédient rentre directement en contact avec les cheveux.
La composition cosmétique peut également être choisie parmi une composition d'empâtement ou une composition adhésive comprenant ou non lesdits ingrédients complémentaires.
L'utilisation d'une composition d'empâtement n'est pas nécessaire. Toutefois, la combinaison d'une composition aérogel et d'une composition d'empâtement permet :
- de faire adhérer les particules aux cheveux,
- de lier les particules entre elles
- de lier les particules à d'autres composés, tels que des composés colorants, des pigments.
La composition d'empâtement est choisie pour ne pas modifier fondamentalement la composition aérogel qui doit garder son aspect alvéolaire. Une partie de la composition d'empâtement peut s'infiltrer dans les alvéoles. On vérifie ce point en regardant par microscopie le matériau. La composition d'empâtement peut amollir les parois des alvéoles, celles-ci doivent être conservées.
La composition d'empâtement contient, en plus des solvants, des matières aptes à donner, après séchage, un film souple, mou et/ou collant telles que des polymères naturels ou de synthèse, notamment des polysaccharides modifiés ou non tels que la gomme de guar, la gomme de carraghénane, l'acide hyaluronique, des protéines telles que des hydrolysats de kératine par exemple, des polymères synthétiques tels que des copolymères acrylates ou acryliques ou méthacrylates ou méthacryliques, des polyesters, des polyuréthannes. Selon le choix de ces polymères, on obtient un film mou, collant ou rigide ou élastomérique.
Dans le cas où on emploie une composition d'empâtement et une composition aérogel souple, on s'aperçoit que les particules de la composition aérogel résistent beaucoup mieux qu'un simple aérogel non souple. C'est le cas, en particulier, lorsque les particules d'aérogel ont une taille supérieure à 1 μηι et ce pour deux raisons.
D'une part, il est extrêmement difficile de faire tenir des particules de taille micrométriques sur les cheveux car elles sont arrachées par les frottements. Les particules de composition aérogel souples résistent mieux aux frottements et l'effet de la composition d'empâtement est donc plus efficace.
Par ailleurs, les procédés de revêtements connus utilisant des particules de taille micrométrique présentent des problèmes de rêcheur au toucher dus à la présence de ces particules en saillie du film de composition d'empâtement car les particules micrométriques ont en général une taille supérieure à l'épaisseur du film déposé sur les fibres kératiniques.
Selon l'invention, lorsque l'on forme un revêtement comprenant la composition aérogel et une composition d'empâtement, les particules de la composition aérogel sont retenues sur les cheveux et lorsque le doigt entre en contact avec la particule de composition aérogel souple, il ressent moins de rêcheur qu'avec les particules micrométriques de l'art antérieur.
Il est possible d'utiliser une composition d'empâtement mettant en œuvre une réaction chimique ou physicochimique. Par exemple,
- une polymérisation ou une réticulation à l'aide de composés tels que :
- des monomères libres ou des groupes réactifs greffés sur des oligomères ou des polymères, aptes à réagir par une réaction de polymérisation radicalaire ou ionique, telles que celles des monomères acrylates ou cyanoacrylate,
- des monomères libres ou des groupes réactifs greffés sur des oligomères ou des polymères, aptes à réagir par condensation comme par exemple des monomères solgels (alcoxysilane, alcoxytitane, sels d'aluminium...), des polymères à fonction silanols ou bien des réticulants tels que des diisocyanates, des dithiols,
- une réticulation physique telle que celle obtenue par action d'un sel cationique (dicationique en général) avec certains composés, tels que des polymères acryliques ou des gels cellulosiques. La composition adhésive peut être une composition adhésive dite « sensible à la pression » désignée en anglais par l'acronyme PSA pour «pressure sensitive adhesive» (PSA). Ces compositions comprennent en général un composé filmogène et un solvant. Lorsque ces compositions sont appliquées sur un support, un film se forme par évaporation ou absorption du solvant dans le support (après quelques minutes). Ce film présente des propriétés d'adhésion notables et rémanentes. Ces propriétés d'adhésion particulières se traduisent lors de la mise en contact d'un objet avec le film, une pression légère suffit pour produire l'adhésion de l'objet à la surface du film. Cette adhésion se caractérise par la nécessité de produire une force pour détacher l'objet de la surface.
La composition adhésive dite « sensible à la pression » peut perdre une partie ou la totalité de ses propriétés adhésives en présence de la composition aérogel. On définit donc la composition adhésive dite « sensible à la pression » par sa propriété adhésive en l'absence de composition aérogel.
A titre d'exemple de composition adhésive convenant à l'invention on peut citer une composition comprenant au moins un solvant de préférence choisi parmi l'eau et l'éthanol et au moins un composé filmogène (matière active) de préférence choisi parmi les polyesters sulfoniques. Le composé filmogène représente de préférence 1 à 20%, mieux de 4% à 10% en poids de la composition adhésive. Les polyesters sulfoniques pouvant être utilisés dans le procédé de l'invention sont commercialisés par exemple par la société EASTMAN. Parmi ces polymères, sont préférés ceux commercialisés sous les dénominations AQ 1045®, AQ 1350® et AQ 14000®. On peut citer à titre de produit commercial particulièrement préféré le produit vendu sous la dénomination AQ 1350® par la société EASTMAN Chemicals.
L'association de la composition aérogel et de la composition adhésive forme une composition cosmétique.
L'invention concerne également une composition cosmétique comprenant en volume par rapport au volume total de la composition cosmétique:
- 5 à 30 %, de préférence 10 à 15% de composition aérogel ayant une masse volumique apparente inférieure ou égale à 0,35 g/cm3 obtenue à partir d'une composition précurseur d'aérogel comprenant au moins un composé précurseur qui contient :
- au moins un atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium,
- au moins une fonction hydroxy ou alcoxy directement rattachée à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome d'oxygène, et éventuellement,
- au moins un groupe organique directement rattaché à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome de carbone,
- 70 à 95%, de préférence 85 à 90% de composition adhésive.
Le revêtement sert de revêtement pour protéger la peau ou les cheveux, et ce sans les alourdir :
- Protection contre les écarts thermiques,
- Protection contre les radiations, telles qu'UV ou IR, - Protection contre le vent, ou les polluants, pollens,
- Protection contre les frottements.
Enfin, le procédé de traitement de l'invention convient tout particulièrement comme procédé de traitement des fibres kératiniques pour protéger lesdites fibres kératiniques contre le froid ou le chaud, les radiations telles qu'UV ou IR, le vent, les polluants, les pollens et les frottements.
Le procédé de revêtement de l'invention convient tout particulièrement comme procédé de traitement des matières kératiniques pour obtenir des effets de surface, tels que la couleur, la brillance, la réduction des défauts, des effets de protection contre les radiations, les polluants, l'eau ou l'humidité ou pour réaliser des effets biologiques.
Le procédé de traitement cosmétique de l'invention comprend de préférence la formation d'un revêtement d'épaisseur comprise entre 10 nm et 100 μηι.
Enfin, le procédé de revêtement de l'invention convient également comme procédé de traitement des matières kératiniques pour absorber les fluides corporels.
Lorsque la composition aérogel est réalisée soit ex situ et sur un organe de transfert, soit in situ sur les fibres kératiniques, et que l'on procède ensuite à l'élimination du solvant, plusieurs autres techniques d'élimination du solvant sont possibles.
Selon un mode de réalisation, on réalise après l'étape d'application de la composition précurseur d'aérogel sur les matières kératiniques ou sur l'organe de transfert, une étape d'injection de gaz sous pression par le biais d'un dispositif adapté. Typiquement il s'agit d'une surface trouée (une grille) ou une surface munie d'une multitude de points d'injection de gaz sous pression. Cette application est réalisée avec l'application d'une pression pendant le temps de l'injection de façon à ce que les bulles injectées restent « bloquées » dans le matériau sans pouvoir s'en dégager.
Selon un autre mode de réalisation, on ajoute un composé dans la formule dégageant un gaz tel qu'un carbonate, ledit composé étant appliqué avant ou après l'étape d'application de la composition précurseur d'aérogel. Le carbonate, au moment de l'application de la composition précurseur d'aérogel libère du C02.
Enfin, selon un autre mode de réalisation, on applique une composition pressurisée qui va dégazer et former des bulles. Typiquement, il s'agit d'une composition précurseur d'aérogel pressurisée au niveau ou proche des conditions supercritiques qui est appliquée au moment de la dépressurisation ou juste après la dépressurisation.
Lorsque ces trois derniers modes de réalisation sont réalisés après l'étape d'application de la composition précurseur d'aérogel sur les matières kératiniques, il faut utiliser de préférence une enceinte adaptée à l'enfermement des cheveux. Il s'agit typiquement d'un rouleau sur lequel on enroule les cheveux. Le cœur du rouleau est chauffant. Le cœur du rouleau peut comporter, par exemple, une résistance chauffante (alimentée et régulée) ou un réservoir pouvant contenir un fluide caloriporteur. De plus, on peut adapter sur les rouleaux un carter cylindrique, en général en plastique rigide. Ce carter entoure les cheveux enroulés sur le rouleau. Ce carter contient une fente par laquelle les cheveux sont introduits. La fente peut être munie d'un système de deux lèvres, par exemple en caoutchouc, assurant une étanchéité partielle ou totale. Les deux lèvres peuvent se séparer pour faciliter le passage des cheveux lors de l'installation, puis, se resserrer pour assurer l'étanchéité. Le carter peut être un isolant thermique.
Les exemples suivants illustrent la présente invention.
Exemple 1 :
On suit la synthèse décrite dans l'article de M. Moner-Girona et coll. "Micromechanical properties of carbon-silica aerogel composites » édité dans le journal Applied. Physics. A 74, 1 19-122 (2002). Les sols de silice sont préparés en dissolvant du méthyltrimethoxysilane dans l'acétone et en ajoutant de l'eau pendant le mélange. Les rapports molaires sont donnés dans l'article.
On ajoute de la poudre de carbone activé (Norit-Darco KB) à différents ratios au moment où les sols gélifient. L'activation de la poudre de carbone est réalisée par un traitement à la vapeur à Ι ΟΟΟ 'Ό. Les particules sont agrégées et forment des objets de plusieurs microns. On réalise une extraction supercritique du solvant. On injecte du C02 à 200 bars puis on chauffe à
280 'Ό. On dépressurise pour retirer le solvant et le C02.
On réalise par cette méthode quatre compositions aérogels. Elles présentent des taux de particules de carbone différents, impactant leurs caractéristiques.
La première composition aérogel ne contient pas de particules de carbone. Elle présente une masse volumique apparente de 0,24, un module de 190 MPa et une recouvrance faible de
6%.
La deuxième composition aérogel contient 2% en poids de particules de carbone. Elle présente une masse volumique apparente de 0,21 , un module de 52 MPa et une recouvrance de 29%.
La troisième composition aérogel contient 15% en poids de particules de carbone. Elle présente une masse volumique apparente de 0,17, un module de 28 MPa et une recouvrance de 45%.
La quatrième composition aérogel contient 50% en poids de particules de carbone. Elle présente une masse volumique apparente de 0,15, un module de 23 MPa et une recouvrance de 54%.
Puis on les compositions aérogels sont broyées en fines particules.
Les quatre poudres de composition aérogel obtenues sont respectivement introduites à 12% (en volume) dans une composition d'adhésif PSA AQ 1350® (société Eastman Chemicals) à 5% en poids (en matière active).
Les formules sont ensuite appliquées sur les cheveux (1 g/g de cheveux).
La première formule donne un résultat rêche, poudreux. Soumis à des frottements (peigne pour les cheveux), le revêtement résiste mal dans le temps.
On obtient de bien meilleures performances avec les deuxième, troisième et quatrième formules. La quatrième formule donne les meilleurs résultats de douceur sur les cheveux. Exemple 2 : On suit la synthèse décrite dans l'article « Synthesis of flexible silica aerogels using methyltrimethoxysilane (MTMS) precursor », A. Venkateswara Rao, Sharad D. Bhagat, Hiroshi Hirashima, G. M. Pajonk ; Journal of Colloid and Interface Science, ISSN0021 -9797 CODEN JCISA5, 2006, vol. 300, n °1 , 279-285.
La synthèse est réalisée par une réaction sol-gel en 2 étapes, suivie par un séchage en condition supercritique.
On utilise le méthyltriméthoxysilane (MTMS, H3C-Si-(OCH3)3) que l'on solubilise dans un mélange méthanol/eau et un premier catalyseur acide (acide oxalique). Puis on ajoute un second catalyseur basique (hydroxyde d'ammonium) dans l'eau goutte à goutte. Après contact avec un premier catalyseur (acide oxalique) pendant 30 minutes.
Les rapports molaires sont :
- H20/MTMS =8
- MeOH/MTMS = 35.
Puis, on ajoute du méthanol et laisse le gel au repos pendant 2 jours. L'aérogel est obtenu par séchage supercritique. Pour cela, on place le gel dans un autoclave de 600 ml en ajoutant 100 ml de méthanol. En chauffant à 538 K et maintenant la pression à 1 MPa, on évacue le méthanol gazeux. Après refroidissement et élimination des dernières vapeurs de méthanol, on récupère l'aérogel.
On obtient un aérogel dont la masse volumique apparente est de 0,05 g/cm3. Sa recouvrance est supérieure à 80%. Son module d'élasticité est inférieur à 1 MPa.
Celui-ci est broyé.
La poudre obtenue correspondant à la composition aérogel de l'invention peut être appliquée directement sur les fibres kératinque.
La poudre peut être appliquée sur les cheveux préalablement recouvert d'un adhésif PSA (AQ 1350® par exemple).
La poudre peut être mélangée à une composition cosmétique comprenant un ingrédient complémentaire destiné à améliorer la tenue sur la peau ou les cheveux tel qu'un polymère en solution ou un gel ou une crème.
Exemple 3 :
1 . Préparation d'une composition formée de 50 ml de TEOS et 40 ml d'éthanol pur.
2. Préparation d'une composition contenant 35ml d'éthanol pur, 70 ml d'eau et 0,275ml d'ammoniaque à 30% et 1 ,21 ml de fluorure d'ammonium à 0,5 M.
3. On mélange ensemble, les deux préparations et on obtient ainsi la composition précurseur d'aérogel. On laisse reposer.
On applique la composition précurseur d'aérogel ainsi obtenue sur des cheveux secs et on sépare les cheveux avec un peigne.
Après une heure, les cheveux sont chauffés à δΟ'Ό avec un courant d'air.
Les cheveux ainsi revêtus d'un aérogel naissant continuent à évoluer pour donner dans les heures qui suivent un revêtement donnant un effet de coiffant et de texture.
Exemple 4:
On prépare les mélanges suivant :
1 . Préparation d'une composition formée de 50 ml de silbond H-5 et 50 ml d'éthanol pur.
2. Préparation d'une composition contenant 35ml d'éthanol pur, 75 ml d'eau et 0,35ml d'ammoniaque à 30%.
3. On mélange ensemble, les deux préparations et on obtient ainsi la composition précurseur d'aérogel. On laisse reposer. On applique le tout sur des cheveux secs et on sépare les cheveux avec un peigne.
Après une heure, les cheveux sont chauffés à δΟ'Ό avec un courant d'air.
Les cheveux ainsi revêtus d'un aérogel naissant continuent à évoluer pour donner dans les heures qui suivent un revêtement aérogel.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de traitement cosmétique comprenant la formation d'un revêtement sur les fibres kératiniques caractérisé en ce qu'il comprend :
1 ) la préparation d'une composition précurseur d'aérogel comprenant :
- au moins un solvant organique choisi parmi l'acétone, les alcools en CrC4, les alcanes en C C-6, les éthers en CrC4, perfluorés ou non, et leurs mélanges et
- au moins un composé précurseur qui contient :
- au moins un atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium,
- au moins une fonction hydroxy ou alcoxy directement rattachée à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome d'oxygène, et,
- éventuellement un groupe organique directement rattaché à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome de carbone, le rapport molaire entre les composés précurseurs et le solvant est d'au plus 1 /20,
2) l'élimination du ou des solvants conduisant à la formation d'une composition aérogel ayant une masse volumique apparente inférieure ou égale à 0,35 g/cm3,
3) l'application sur les fibres kératiniques de la composition aérogel issue de l'étape 2) ou de la composition précurseur d'aérogel issue de l'étape 1 )
2. Procédé de traitement cosmétique selon la revendication 1 caractérisé en ce que la composition aérogel a une recouvrance d'au moins 20%.
3. Procédé de traitement cosmétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la composition aérogel a un module d'élasticité E inférieur à 500 MPa.
4. Procédé de traitement cosmétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'élimination du solvant est réalisée par une étape de séchage par élimination supercritique du solvant.
5. Procédé de traitement cosmétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'élimination du solvant est réalisé par chauffage avec un casque de coiffure, un sèche- cheveux, un dispensateur de rayons infrarouges, un fer chauffant ou des rouleaux chauffants.
6. Procédé de traitement cosmétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le ou les composés précurseurs sont choisis parmi les alcoxysilanes, de formule :
Figure imgf000022_0001
- n est un entier de 0 à 3, de préférence n vaut 0 ou 1 ,
- chaque Ri est choisi parmi un groupe alkyle en C1-C12, alcényle en C2-C12, un groupe aryle en C6-Ci2, les groupes alkyle, alcényle ou aryle comportant éventuellement un ou plusieurs groupements choisis parmi un atome d'halogène, un groupement OH, =0, NH2, SH, N3, SCN, COOH, un pont éther, un pont aminé, un pont ester, un pont amide, un siloxane, - R2 est choisi parmi un groupe alkyle en C1 -C12, alcényle en C2-C12, un groupe aryle en
7. Procédé de traitement cosmétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le ou les composés précurseurs sont choisis parmi le tétraméthoxysilane, le tétraéthoxysilane et le tetra-n-propoxysilane,
8. Procédé de traitement cosmétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le ou les composés précurseurs sont sous forme libre ou sous forme prépolymérisée.
9. Procédé de traitement cosmétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la composition précurseur d'aérogel comprend au moins
10% en poids par rapport au poids total des composés précurseurs, de composés précurseurs contenant :
au moins un atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium, au moins une fonction hydroxy ou alcoxy directement rattachée à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome d'oxygène, et éventuellement au moins un groupe organique directement rattaché à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome de carbone.
10. Procédé de traitement cosmétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la composition aérogel comprend des pores ayant une taille comprise entre 1 nm et 10 μηι.
1 1 . Procédé de traitement cosmétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la composition précurseur d'aérogel comprend du charbon actif en poudre.
12. Procédé de traitement cosmétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la composition aérogel se présente sous forme de particules en forme de grain, de plaquette ou de poudre.
13. Procédé de traitement cosmétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la composition aérogel est associée à une composition cosmétique.
14. Procédé de traitement cosmétique selon la revendication 10 caractérisé en ce que la composition cosmétique est choisie parmi une composition d'empâtement ou une composition adhésive.
15. Procédé de traitement cosmétique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'un revêtement d'épaisseur comprise entre 10 nm et 100 μηι.
16. Composition aérogel obtenue à partir d'une composition précurseur d'aérogel comprenant :
- au moins un composé précurseur qui contient :
- au moins un atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium, - au moins une fonction hydroxy ou alcoxy directement rattachée à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome d'oxygène, et
- éventuellement au moins un groupe organique directement rattaché à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome de carbone, - du charbon activé en poudre,
ladite composition aérogel ayant une masse volumique apparente inférieure ou égale à 0,35 g/cm3.
17. Composition aérogel obtenue à partir d'une composition précurseur d'aérogel selon la revendication 13 caractérisée en ce que la poudre de charbon actif représente au moins 0,1 % en poids par rapport au poids total de la composition aérogel.
18. Composition cosmétique comprenant en volume par rapport au volume total de la composition cosmétique :
- 70 à 95% de composition adhésive,
- 5 à 30 % de composition aérogel ayant une masse volumique apparente inférieure ou égale à 0,35 g/cm3 obtenue à partir d'une composition précurseur d'aérogel comprenant au moins un composé précurseur qui contient :
- au moins un atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium,
- au moins une fonction hydroxy ou alcoxy directement rattachée à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome d'oxygène, et
- éventuellement au moins un groupe organique directement rattaché à l'atome choisi parmi le silicium, le titane, l'aluminium et le zirconium par un atome de carbone.
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