Les Principaux Produits Capillaires

ACADEMIE DE MONTPELLIER
Journées des 22 et 23 Novembre 2007
Formateur : Saïd BERRADA
PLP Biotechnologies
LP Gustave Eiffel - Narbonne
LP Jules Ferry - La Colline - Montpellier
CHIMIE APPLIQUEE EN CAP COIFFURE
TECHNOLOGIE DES PRODUITS
Deuxième partie
Les Principaux Produits Capillaires
Composition et Propriétés
I. STRUCTURE DU CHEVEU
II. PRODUITS D’HYGIENE CAPILLAIRE : LES SHAMPOOINGS
1. Composition et propriétés des molécules de base
2. Propriétés et résultats attendus
III. PRODUITS DE MODIFICATION DE LA FORME
1. Produits de modification temporaire
1.1. Extension du cheveu mouillé et séchage sous tension
1.2. Produits de maintien de la coiffure
1.2.1. Formulation des laques et des gels
1.2.2. Ingrédients et fonctions d’une laque
2. Produits de modification durable de la forme
2.1. Produits de permanente
2.1.1. Principe de la permanente
2.1.2. Les principes actifs utilisés en permanente
2.1.2.1. Les produits réducteurs
2.1.2.2. Les produits fixateurs
2.1.3. Les oxydoréductions de la permanente
2.1.4. Formulation d’un produit de permanente
2.2. Produits de défrisage
2.2.1. Principe du défrisage
2.2.2. Principaux composants et leurs fonctions
2.2.2.1. Défrisants thiolés
2.2.2.2. Défrisants alcalins
-1-
IV. PRODUITS DE MODIFICATION DE LA COULEUR
1. Généralités
1.1. Les différents types de colorants et les résultats attendus
1.2. Les molécules colorantes
2. Produits de coloration permanente
2.1. Plan chimique de la coloration permanente
2.2. Formation des pigments colorants
3. Produits de coloration directe
3.1. Plan chimique de la coloration directe
3.2. Nature chimique des colorants
3.3. Composition d’un produits de coloration directe
4. Produits de coloration fugace
V. PRODUITS DE DECOLORATION
1. Structure chimique des mélanines
2. Chimie de la décoloration
3. Formulation d’un produit décolorant
-2-
I. STRUCTURE DU CHEVEU
Voir Diaporama : Le cheveu
La tige du cheveu est entièrement kératinisée, elle est constituée de cellules mortes avec une
organisation complexe.
A l'extérieur, des cellules plates en écaille forment la cuticule. A l'intérieur, le cortex est
constitué de cellules allongées, elles mêmes constituées d'un amalgame organisé de protéines
riches en soufre et dont la structure est celle d'une hélice α. La protéine qui donne au cheveu sa
forme et sa résistance est la kératine (50% des protéines du cheveu).
La kératine est essentiellement constituée de glycine, de leucine et de cystéine.
Quand le cheveu est non étiré, l’hélice α est stabilisée par des liaisons hydrogène intracaténaires
entre l’oxygène d’une fonction carboxyle et l’hydrogène lié à un azote d’une fonction amide. Dans
une protofibrille, les chaînes de kératine sont liées entre elles par des liaisons intercaténaires
(liaisons disulfures, ioniques et hydrophobes).
Les liaisons de cohésion de la kératine
Voir Fichier : Structure des Protéines
-3-
La formation des ponts disulfures est assurée par oxydation des groupements thiols de 2
cystéines appartenant à 2 chaînes de kératine.
De part leurs propriétés physico-chimiques, ces forces de cohésion entre les chaînes
polypeptidiques (ponts cystines, ioniques et hydrophobes) vont être exploitées lors de différentes
applications professionnelles pour donner aux cheveux la forme et/ou la couleur choisies. Par
exemple, les ponts cystines sont mis en jeu lors de la permanente et le défrisage, les liaisons
hydrogène intracaténaires lors du brushing et la mise en pli, les liaisons ioniques lors de la
permanente, la coloration d’oxydation et la décoloration.
II. PRODUITS D’HYGIENE CAPILLAIRE : LES SHAMPOOINGS
Il existe quatre grandes catégories de shampooings : les shampooings simples (d’hygiène), les
shampooings spécifiques (démêlant, adoucissant, volumateur), les shampooings traitants (cheveux
secs, antiséborréhique, anti-chute, antipelliculaire) et les shampooings d’application technique (pré
permanente et post-coloration).
1. Composition et propriétés des molécules de base
Voir Diaporama :
Les shampooings
2. Propriétés et résultats attendus
Voir Diaporama :
Adaptation des shampooings et Fichier : Etude de Cas
III. PRODUITS DE MODIFICATION DE LA FORME
1. Produits de modification temporaire
1.1. Extension du cheveu mouillé et séchage sous tension
Les propriétés de mise en forme du cheveu résultent de l’architecture remarquable de la
kératine. Le cheveu mouillé est plus élastique que le cheveu sec, il offre une amplitude supérieure
à la déformation. Celle-ci pourra se maintenir quelque temps pour le cheveu distendu puis séché.
L’aptitude à la déformation du cheveu est liée aux transformations physico-chimiques que subit la
kératine mouillée, étirée et séchée sous tension. A l’état initial, les chaînes se trouvent sous forme
d’hélice α. Les liaisons hydrogène qui s’établissent entre les spires de l’hélice α (liaisons
longitudinales) sont facilement rompues par les molécules d’eau qui se glissent entre les chaînes
polypeptidiques et forment de nouvelles liaisons hydrogènes intercaténaires.
-4-
La rupture des liaisons intracaténaires est favorisée par la présence dans l’eau de produits
gonflants, comme l’urée, qui déstabilisent la structure hélicoïdale en donnant une structure
intermédiaire dite configuration déployée lâche.
Par étirement de cette structure, les chaînes se déploient et acquièrent un arrangement en
zigzag (structure en feuillets plissés) : l'étirement du cheveu mouillé provoque alors une
transformation partielle de la kératine α en kératine β moins résistante, 2% d'allongement
suffisent pour permettre une déformation temporaire (voir Fichier : les protéines).
Lors du séchage, des liaisons hydrogène se reforment latéralement entre les chaînes
polypeptidiques (liaisons intercaténaires), ce qui bloque le retour à la forme α : le cheveu
adopte la forme imposée.
Insertion de molécules d’eau :
kératine α lâche
Les liaisons hydrogène se reforment
latéralement donnant la kératine β
Cette transformation n'est que temporaire car elle est réversible. Les liaisons latérales
créées artificiellement cèdent peu à peu devant de nouvelles liaisons hydrogène qui se
reforment longitudinalement : le cheveu finit par reprendre sa forme et sa longueur initiale pour
répondre à la configuration thermodynamique stable des chaînes polypeptidiques.
1.2. Produits de maintien de la coiffure
Pour retarder l'effet réversible du retour à la forme α; pour fixer la coiffure dans la forme
désirée et la protéger contre le vent et l'humidité, on dispose de lotions ou de mousses de
coiffage à appliquer sur les cheveux mouillés avant la mise en plis ou le brushing et de laques ou
de gels à appliquer sur la coiffure finie.
1.2.1. Formulation des laques et des gels
Composition d’une laque
-
Composition d’un gel
gaz propulseurs (butane, propane ...)
résines synthétiques ou naturelles
solvants (isopropanol, éthanol ...)
plastifiants (esters d’acides gras et de
polyols)
parfum
-5-
-
eau
glycérine
gélifiant (dérivés de cellulose ...)
conservateur
agents filmogènes
éventuellement parfum, colorant ...
1.2.2. Ingrédients et fonctions d’une laque
La laque se vaporise en un film translucide et flexible. Elle doit sécher rapidement, avoir une
bonne brillance, être non hygroscopique, ne pas poisser et s'éliminer finalement au lavage.
La formulation des laques est construite autour de polymères filmogènes dont le plus utilisé est
la polyvinylpyrrolidone. Parmi les composants des laques, on retrouve des gommes d'origine
naturelle, très dures et peu hygroscopiques, telles que le shellac.
La Gomme Shellac
Elle provient de la résine polyester sécrétée un insecte (Laccifer lacca) qui parasite certaines
essences tropicales en Inde et en Thaïlande, les protégeant ainsi des intempéries.
La partie colorante des résines est extraite après un lavage à l'eau. La partie insoluble est
utilisée pour produire une cire puis, par extraction avec un solvant, la résine shellac.
Ses propriétés filmogènes, adhésives et plastifiantes sont attribuées à la présence de
composés analogues à ceux de certaines cires.
Fonction des constituants d’une laque de maintien de la coiffure
Ingrédient
Fonction
Dimethyl Ether
Alcohol denat.
Solvant, gonflant
Solvant : Ethanol auquel ont été ajoutés un ou plusieurs
dénaturants (ex : NaOH) pour le rendre impropre à la
consommation.
Pentane
Propulseur : Hydrocarbure propulseur.
PVP/VA Copolymer
Polymère non ionique disposant d'une bonne
(Copolymer de vinylpyrrolidone hydrocompatibilité (agent antistatique), liant, stabilisateur
et d’acétate de vinyle)
d'émulsion, agent filmogène, fixateur capillaire.
Isopropyl Alcohol
Solvant : solvant alcoolique.
Parfum (Fragrance)
Réduit où inhibe l'odeur de base ou l'arôme du produit.
Aminomethyl Propanol
Amino-alcool neutralisant des résines carboxyliques
anioniques qu’il solubilise dans l’eau et dans l’alcool.
(Eur)
Butylphenyl Methylpropional
Agent masquant : réduit où inhibe l'odeur de base ou l'arôme
d'un produit.
Hexyl Cinnamal
Parfumant : note cannelle.
(Eur)
Alpha isomethyl Ionone
Agent masquant : réduit où inhibe l'odeur de base ou l'arôme
d'un produit.
(Eur)
Benzylsalicylate
Absorbant UV : Protège le produit cosmétique des effets des
rayons ultraviolets.
Hydroxyisohexyl 3-Cyclo
Parfumant : note amendée.
(Eur)
Hexene Carboxaldehyde
Aqua (Water)
Solvant
En outre, les produits de maintien de la coiffure peuvent contenir :
- des substance filmogènes gainantes : polymères anioniques type résines polyacryliques ou
copolymères quaternaires (les polyquaterniums) ou le chitosane :
-6-
Le chitosane
- des complexes plastifiants qui modifient les caractéristiques du film (silicones, etc.).
2. Produits de modification durable de la forme
2.1. Produits de permanente
2.1.1. Principe de la permanente
Une permanente est l’ensemble des opérations exécutées sur une chevelure pour obtenir une
frisure artificielle et durable des cheveux. Les permanentes modernes sont des permanentes à froid
(à température ambiante).
La technique de permanente est réalisée en trois grandes étapes (voir schéma) :
- Etape mécanique : après le ramollissement de la tige capillaire par un shampooing doux, les
cheveux sont enroulés sur des bigoudis pour créer un léger décalage vertical entre les chaînes
polypeptidiques de la kératine ;
- Etape chimique : un liquide réducteur, appelé liquide frisant, est appliqué dans les bigoudis et sur
la chevelure. Il provoque la rupture des liaisons fortes (ponts disulfures) qui relient les chaînes de
kératine par réduction des ponts cystine. Les zones amorphes et hélicoïdales du cheveu absorbent
plus facilement l’eau ;
- Etape chimique : elle consiste à fixer la forme imposée au cheveu grâce à la reconstitution des
liaisons fortes (ponts disulfures) par oxydation des cystéines latérales en cystines. On utilise une
lotion fixante qui contient un élément oxydant, en général le peroxyde d’hydrogène.
Les déformations de la chevelure obtenues sont durables et ne sont pas détruites par l’humidité.
S-
S
S
S
S-
CHEVEU NATUREL
S
ENROULEMENT ET
RECONSTITUTION
APPLICATION DE LA
SOLUTION FRISANTE
DES PONTS CYSTINE
Plan chimique de la permanente
2.1.2. Les principes actifs utilisés en permanente
Les permanentes sont réalisées en milieu légèrement alcalin. Leurs solutions réductrices sont
formulées à base de sels de l’acide thioglycolique. Elles sont choisies en fonction de la nature de la
-7-
chevelure (cheveux résistants, normaux, gras, secs, colorés…) et du résultat attendu (ondulations
fortes ou légères…).
2.1.2.1. Les produits réducteurs
On utilise des composés réducteurs de la famille des thiols (R – SH), qui sous leur forme
anionique (R – S-) sont de puissants réducteurs. Le thiol le plus couramment utilisé dans les
liquides réducteurs de permanente est l’acide thioglycolique (SH – CH2 – COOH).
Cette molécule est préparée dans les produits de permanente sous forme de sels d’ammonium,
appelés thioglycolates d’ammonium (HS – COO NH4+).
Pour obtenir une solution réductrice sur les ponts disulfures, le thioglycolate d’ammonium est
activé en présence d’une solution d’hydroxyde d’ammonium et/ou de bicarbonate d’ammonium.
Le produit obtenu est le thiolate d’ammonium.
+
NH4OH
et/ou
HNH4CO3
Thioglycolate d’ammoium
Thiolate d’ammonium
Les solutions à base d’un ester du thioglycolate ammonium (le monothioglycolate de glycérol)
sont très peu utilisées aujourd’hui en France à cause de leurs effets allergisants. Il est obtenu après
estérification de l’acide thioglycolique par un trialcool, le glycérol. Au moment de l’application, il
est mélangé à une solution ammoniacale (ou de la monoéthalamine ou à du bicarbonate
d’ammonium) qui conduit au thiolate d’ammonium.
Voir Fichier : Dossier médico-technique (Evaluation et prévention des risques dans les
salons de coiffure).
2.1.2.2. Les produits fixateurs
Ce sont en généralement des solutions de peroxyde d’hydrogène.
2.1.3. Les oxydoréductions de la permanente
-8-
1ère étape : Rupture des ponts disulfures
Cette étape est une oxydoréduction au cours de laquelle le thiolate d’ammonium réagit avec les
cystines (30 % des ponts disulfures pour une ondulation durable). Il s’agit d’un transfert
d’électrons du réducteur (le thiolate d’ammonium, R – S – S – R) vers la cystine (K – S – S – K)
qui possède un caractère oxydant (accepteur d’électrons).
Oxydation
2 R S−
-
K–S–S– K + 2e
Bilan :
R–S–S– R
Réduction
2 R S− + K – S – S – K
+
-
2e
2 K S−
R – S – S – R + 2 K S−
Kératine oxydée
Kératine réduite
2ème étape : Reconstitution des ponts disulfures
Au cours de cette étape, une solution oxydante et acide reconstitue les ponts disulfures et
neutralise l’alcalinité du milieu (les liaisons ioniques sont reconstituées). Il s’agit d’un transfert
d’électrons de la kératine réduite (K – S−) vers l’oxydant (peroxyde d’hydrogène).
Oxydation
2 K S−
H2O2 + 2 eBilan :
K–S–S– K
Réduction
+
2 e-
2 OH−
2 K S− + H2O2
K – S – S – K + 2 OH−
Kératine réduite
Kératine oxydée
Les ions alcalins (OH−) sont neutralisés par l’acidité du milieu (H+) :
2 OH-
+
2 H+
2 H2O
2.1.4. Formulation d’un produit de permanente
Voir Diaporama : Ingrédients et leurs fonctions et Fichier : Mots croisés
2.2. Produits de défrisage
Le défrisage est l’ensemble des opérations exécutées sur une chevelure pour réduire la frisure
et/ou le volume des cheveux.
2.2.1. Principe du défrisage
Le lissage de la chevelure est possible grâce à trois actions distinctes, qui modifient les
propriétés physico-chimiques de la kératine : deux actions chimiques séparées par une action
mécanique. Le tableau suivant illustre les étapes du défrisage avec les différents processus
physico-chimiques mis en jeu :
-9-
Illustration commentée des différentes étapes du défrisage
Cheveu à
1ère action Chimique
Action Mécanique
2ème action Chimique
l’état initial
Réduction
Lissage
Fixation
. Le cheveu est
bouclé
naturellement.
. La cuticule est
lisse.
. Les ponts
disulfures sont
intacts.
. L'agent alcalin permet
le gonflement du
cheveu et l'ouverture de
la cuticule.
. L'agent réducteur
permet la rupture des
ponts cystines par
transfert d’électrons sur
les atomes de soufre.
Le lissage de la
chevelure entraîne le
glissement des chaînes
de kératines et décale
une partie des liaisons
latérales.
. Reconstitution des
ponts cystines grâce à
l'action de l'oxydant.
. L'acide contenu dans le
fixateur diminue le
gonflement du cheveu et
lisse la cuticule.
. Le cheveu est alors fixé
dans sa nouvelle forme.
2.2.2. Principaux composants et leurs fonctions
2.2.2.1. Défrisants thiolés
Les défrisants thiolés ont pour but de réduire la frisure et/ou le volume des cheveux de types
caucasiens. Ils se présentent le plus souvent en tube de crème prêt à l'emploi, accompagnés de leur
fixateur.
Ces défrisages sont réversibles et leur pH est compris entre 8,5 et 9,5 (à l’opposé des défrisants
à la soude qui donnent un lissage irréversible, voir plus bas).
Le tableau ci-dessous présente les ingrédients d’un kit de produits utilisés pour le défrisage :
- 10 -
2.2.2.2. Défrisants alcalins
Pour les cheveux très frisés ou crépus, on utilise des produits alcalins à pH élevé (hydroxyde de
sodium ou hydroxyde de guanidine).
NH
NH2 – C – NH2
La guanidine se trouve dans les moules, les champignons, les navets, les germes de blé.
C'est une base aussi forte que l'hydroxyde de sodium ou de potassium.
Cette technique consiste à effectuer une opération dite de lanthionisation, à l'aide d'une
composition contenant une base appartenant à la famille des hydroxydes (de sodium, de potassium
ou de guanidine). Elle conduit à remplacer des liaisons disulfures par des liaisons lanthionines :
lanthionisation
- CH2 - S
S - CH2 -
- CH2
S
CH2 -
Cette opération de lanthionisation fait intervenir deux réactions chimiques consécutives :
- la première réaction consiste en une bêta-élimination sur la cystine provoquée par un ion
hydroxyle, conduisant à la rupture de cette liaison et à 1a formation de la déhydro-alanine ;
- la deuxième réaction est une réaction de la déhydro-alanine avec un groupe thiol. En effet, la
double-liaison de la déhydro-alanine formée est une double-liaison réactive. Elle peut réagir avec
le groupe thiol du résidu cystéine qui a été libéré pour former une nouvelle liaison appelée pont ou
liaison ou résidu lanthionine.
Par rapport à la première technique mettant en oeuvre un réducteur thiolé, la technique de
lanthionisation ne nécessite pas d'étape de fixation, puisque la formation des ponts lanthionine est
irréversible. Elle s'effectue donc en une seule étape et permet de réaliser le défrisage. Le lissage
permet alors le glissement des chaînes kératiniques. Un shampooing neutralisant permet
l’élimination des résidus alcalins.
- 11 -
Les actifs de lanthionisation sont généralement employés en émulsion eau-huile, en les laissant
agir généralement 10 à 15 minutes à température ambiante. Les deux hydroxydes, de sodium et de
guanidine, sont les deux agents principaux utilisés pour le défrisage ou le décrêpage des cheveux
naturellement crépus. Ils possèdent plusieurs avantages par rapport au thioglycolate d'ammonium,
en particulier une absence d'odeur désagréable, une seule étape de mise en oeuvre et une durabilité
et une efficacité beaucoup plus importante de la déformation du cheveu. Cependant, ils présentent
l'inconvénient majeur d'être caustiques. Cette causticité affecte non seulement le cuir chevelu, en
provoquant des irritations parfois sévères, mais également l'état du cheveu en le rendant rêche au
toucher et beaucoup plus fragile, cette fragilité pouvant aller jusqu'à l'effritement, voire la rupture
ou même la dissolution des cheveux si le traitement est prolongé. Les hydroxydes provoquent
également dans certains cas des décolorations de la couleur naturelle du cheveu.
D’après une étude récente, des contrôles en salon sur 1103 Noirs Américains, les décrêpeurs
utilisant l'hydroxyde de guanidine comme principe actif se sont révélés moins irritants que les
décrêpeurs utilisant l'hydroxyde de sodium.
IV. PRODUITS DE MODIFICATION DE LA COULEUR
1. Généralités
1.1. Les différents types de colorants et les résultats attendus
Le tableau ci-dessous présente les différents types de colorants utilisés dans les techniques de
coloration capillaire.
Type de
colorant
Action sur le cheveu
Résultat attendu
Colorant
Fugace ou
Temporaire
Les pigments se déposent sur la
cuticule grâce à leur action
cationique.
Obtenir, jusqu'au shampooing suivant, une
légère modification de la couleur naturelle
et d'y apporter des reflets.
Colorant
Direct ou
Semipermanent
Les colorants se déposent au
niveau des écailles de la cuticule
et s'installent à la périphérie du
cortex sans modifier la mélanine
naturelle du cheveu.
Tenue de 4 à 6 shampooings. Elle s'utilise
pour colorer dans le ton naturel ou en un
peu plus foncé, pour apporter des reflets
ou pour colorer une chevelure qui
présente jusqu'à 30% de cheveux blancs
bien répartis.
Colorant
Les colorants pénètrent dans le
Ton sur Ton cortex. Très faible éclaircissement
ou
de la couleur naturelle.
A Faible
oxydation
Tenue de 6 à 12 shampooings. Colore
dans la nuance d'origine ou la fonce un
peu et apporte des reflets.
Et s'utilise sur des chevelures comportant
jusqu'à 50% de cheveux blancs.
Colorant
Les mélanines naturelles sont
d’Oxydation détruites et remplacées
ou
définitivement par les colorants.
Colorant
Permanent
Tenue durable. Permet de colorer en plus
clair, dans le même ton, en plus foncé ou
d'apporter des reflets. Elle est capable de
colorer une chevelure entièrement
blanchie.
- 12 -
La tenue de coloration n’est qu’indicative. Elle dépend, en effet, de la formulation des produits
traitants qui peut la prolonger.
1.2. Les molécules colorantes
La coloration d'une substance est due à l’absorption ou à la réflexion par celle-ci de
radiations lumineuses de longueurs d'onde bien spécifiques. À l'échelle moléculaire, l’absorption
d'énergie lumineuse sous forme de photons, se traduit par des transitions électroniques. L'électron
excité passe à un niveau d'énergie supérieur puis à celui de l'état fondamental, la transition
électronique est suivie de l'émission d’une lumière, celle-ci apparaissant colorée par soustraction
des radiations de certaines longueurs d'ondes.
Dans les colorants organiques, une certaine configuration structurale de la molécule est
nécessaire à l'obtention de la couleur. Cette molécule comporte obligatoirement deux types de
groupements : les groupements chromophores et les groupement auxochromes.
Groupements chromophores :
Ethylénique
, Carbonyle
, Azo
, Nitroso
, Nitro
Groupements auxochromes : atomes ionisables pouvant changer la fréquence d'absorption d'un chromophore
Amino

NH2 , Hydroxyle

OH et leurs dérivés de substitution
et

O

Plusieurs conditions doivent être réunies pour que la molécule fasse apparaître la coloration :
- elle doit être fortement conjuguée (alternance de nombreuses doubles et simples liaisons) ;
- elle doit porter des groupements auxochromes qui intensifient la coloration initiale produite
par les groupements chromophores.
Cette coloration est encore plus importante quand la molécule (notamment les nitrophénols) est
solubilisée en milieu alcalin. Ce phénomène s’appelle la salification.
La molécule ci-après est un colorant bleu foncé. Elle comprend : plusieurs groupements
éthyléniques conjugués (alternance de doubles et de simples liaisons) et 4 groupements
auxochromes (groupements amino).
2. Produits de coloration permanente
Les colorants d’oxydation utilisés doivent posséder une bonne affinité pour la kératine,
imprégner les cheveux blancs de façon optimale, et enfin donner des nuances résistantes à la
lumière et aux shampooings.
Ces colorants comprennent deux parties à mélanger au moment de l’application :
- une partie colorante qui contient le complexe chromogène et son excipient ;
- une partie oxydante qui est le peroxyde d’hydrogène.
2.1. Plan chimique de la coloration permanente
Le tableau suivant illustre schématiquement les grandes étapes de la coloration oxydative.
- 13 -
Etapes de coloration
Illustration
1ère étape
La cuticule n’autorise pas le passage des
pigments colorants qui sont de grosses
molécules ;
Le cheveu est imprégné d’une solution
contenant l’agent alcalin, les précurseurs de
coloration et l’agent oxydant.
Cuticule fermée, Couleur naturelle du cheveu
2ème étape
. L’agent alcalin et l’eau rompent les liaisons
ioniques, gonflent la tige et écartent les écailles.
Les précurseurs traversent alors la cuticule et se
déposent dans le cortex ;
. L’oxygène naissant est libéré par la réaction
entre l’agent alcalin et le peroxyde d’hydrogène
H2O2
+
2 H + 2 OHH2O2 + 2 OH-
O22- + 2H+
2 H2O
O22- + 2 H2O
Il permet grâce à son action oxydante :
. d’éclaircir la mélanine, et
Cuticule ouverte, Couleur éclaircie
. d’agir sur les précurseurs pour révéler
les colorants. La couleur désirée dépend de la
nature des précurseurs et du temps de pause.
Cuticule ouverte, Nouvelle couleur
3ème étape
Un shampooing ou une crème appropriée
referment les écailles de la cuticule ;
Les colorants d’aujourd’hui étant aussi
résistants que la mélanine naturelle, la
coloration est donc assurée pour longtemps.
Cuticule refermée, Nouvelle couleur
- 14 -
2.2. Formation des pigments colorants
Les molécules chromogènes entrant dans la composition des colorations permanentes sont
généralement des composés benzéniques appartenant à 3 classes chimiques : les aminés aromatiques
(phénylène et toluylène diamines), les aminophénols et les phénols.
Parmi les précurseurs chromogènes, on distingue les chromogènes primaires appelés bases
d’oxydation et les chromogènes secondaires appelés coupleurs. Les bases d’oxydation sont des
molécules en position ortho ou para (exemples : ortho-phénylène-diamine ou para-phénylènediamine) et les coupleurs sont en position méta (exemple : méta-phénylène-diamine).
L’exemple suivant résume les étapes d’oxydation et de polymérisation des chromogènes
phénylène-diamines conduisant à la formation d’un polymère colorant.
Dans cet exemple, le para-phénylène-diamine (PPD) constitue la base d’oxydation et le métaphénylène-diamine le coupleur.
- 15 -
3. Produits de coloration directe
Il s’agit d’une coloration semi-permanente qui s’estompe au fil des shampooings (4 à 6). Elle
colore dans le même ton ou fonce légèrement, donne des reflets et permet de dissimuler quelques
cheveux blancs (jusqu’à 30%).
Cet objectif est obtenu en utilisant des colorants qui ont une grande affinité pour la kératine.
3.1. Plan chimique de la coloration directe
Le tableau suivant illustre schématiquement les deux étapes de la coloration directe.
Etapes de coloration
Illustration
1ère étape
Le produit colorant est appliqué sur une
chevelure lavée et essorée.
Les petites molécules (colorants benzéniques
nitrés) pénètrent facilement dans les couches de
la cuticule. Les molécules plus grosses
(colorants azoïques) s’y installent grâce aux
solvants et aux agents gonflants.
Cuticule fermée ou légèrement écartée,
Couleur naturelle du cheveu
2ème étape
Après un temps de pause, le produit est
émulsionné avec de l’eau.
Le rinçage est effectué jusqu’à l’obtention
d’une eau claire.
Nouvelle couleur
3.2. Nature chimique des colorants
Une nuance naturelle ne peut être obtenue par un seul colorant, il faut en mélanger plusieurs en
veillant à leur compatibilité. Ce sont en général des composés non ioniques ou cationiques de
masse moléculaire peu élevée (petite dimension) et de solubilité faible dans l’eau. Parmi ceux-ci,
on trouve des nitrophénylèndiamines (NPDA), des nitroaminophénols ou des colorants azoïques
qui sont solubilisés dans des solvants tels que le cyclohexanol, l’éther de glycol ou l’alcool
benzylique que l’on mélange ensuite à de l’eau et à un shampooing.
- 16 -
On constate que ces molécules colorantes comprennent dans leur structure des groupements
chromophores (groupements éthyléniques conjugués, nitro et azo) et des groupements
auxochromes (groupements amino et hydroxyles).
3.3. Composition d’un produit de coloration directe
Les ingrédients ci-après entrent dans la composition d’un gel colorant au pH 6,5 et
complexe de vitamines. Il est présenté sous l’appellation Color Fresh 7/0 blond.
INGREDIENTS: AQUA, ALCOHOL DE-NAT., COCAMIDOPROPYL BETAINE, HYDROXYETHYLCELLULOSE,
METHYLPARABEN,
PARFUM,
POLYQUATERNIUM-16,
POLYSORBATE 20, BASIC BROWN 17, POTASSIUM PHOSPHATE, HEXYLDECYL LAURATE,
HEXYLDECANOL, BASIC BLUE 99, TOCOPHERYL ACETATE, HC BLUE NO. 2, SODIUM
HYDROXIDE, LINALOOL, HEXYLCINNAMAL, LIMONENE, FORMIC ACID, HC RED NO. 10,
BASIC YELLOW 57, HC YELLOW NO. 13, CITRONELLOL, HYDROXYETHYL-2-NITRO-PTOLUIDINE, BENZYL SALICYLATE, GERANIOL, HC RED NO. 11, RETINYL PALMITATE,
TOCOPHEROL, LINOLEIC ACID, PABA, PHENOXYETHANOL, PROPYLPARABEN,
ETHYLPARABEN, ISOBUTYLPARABEN, BUTYLPARABEN
Les composés dont les noms sont soulignés sont des colorants.
Le
tableau
suivant
présente
les
fonctions
- 17 -
principales
de
ces
ingrédients :
Ingrédient
Aqua
Alcohol denat.
Cocamidopropyl Betaïne
Hydroxyethylcellulose
Parfum
Polyquaternium-16
Polysorbate 20
Basic Brown 17
Potassium Phosphate
Hexydecyl laurate
Hexyldecanol
Basic Blue 99
Tocopheryl Acetate
Dérivé de la vitamine E
HC Blue No. 2
Sodium Hydroxyde
Linalool
Hexyl Cinnamal
Limonele
Formic Acid
HC Red No. 10
Basic Yellow 57
HC Yellow No. 13
Citronellol
Hydroxyethyl-2-nitro-ptoluidine
Benzyl Salicilate
Fonction
Solvant, gonflant
Solvant : Ethanol auquel ont été ajoutés un ou plusieurs
dénaturants (ex : NaOH) pour le rendre impropre à la
consommation.
Tensioactif amphotère : Réduit la tension de surface et favorise
une répartition uniforme du produit lors de son utilisation.
Gélifiant et Epaississant : Donne la consistance au gel pour
qu’il ne coule pas.
Agent filmogène : Produit, à l'application, un film continu sur
le cheveu.
Stabilisateur d’émulsion : Favorise le processus d'émulsion et
améliore la stabilité de la formulation ainsi que sa durée de vie.
Réduit où inhibe l'odeur de base ou l'arôme du produit.
Agent filmogène
Tensioactif non ionique, Agent émulsifiant
Colorant
Emulsifiant
Emollient
Solvant, Humectant
Colorant
Antioxydant : Ralenti l´oxydation des corps gras et protège les
actifs sensibles à la lumière et/ou à l´oxygène et/ou à la
chaleur.
Colorant : (Hydroxy-2ethyl)amino)-4nitro-3phenyl)imino)bis2,2 ethanol
Agent tampon : Stabilise le pH du produit.
Agent dénaturant : Rend le produit non consommable par voie
orale.
Agent parfumant, Conservateur
Parfumant : note cannelle
Parfumant : note orange
Agent acidifiant (acide faible)
Colorant
Colorant brillant et fluorescent : 3-((4,5-Dihydro-3-methyl-5oxo-1-phenyl-1H- pyrazol-4-yl)azo)- N,N,-Ntrimethylbenzenaminium chloride
Colorant
Parfumant : note rosée
Colorant
Absorbant UV : Protège le produit des effets des UV.
- 18 -
Tonifiant : Produit une sensation de bien-être sur les cheveux.
Colorant
Possède des propriétés antioxydantes.
Geraniol
HC Red No. 11
Retinyl Palmitate
Dérivé de la vitamine A
Tocopherol Vitamine E
Antioxydant naturel liposoluble
Conditionneur : Laisse les cheveux faciles à coiffer, souples,
doux et brillants et/ou donne du volume.
Tensioactif
Absorbant UV : Protège le produit des effets des rayons
ultraviolets.
Linoleic Acid
Vitamine F (omega-6)
Paba (Para-AminoBenzoic
Acid)
Proche de la vitamine B
Conservateur, Solvant des Parabens, Parfumant
Conservateur : Empêche le développement des bactéries et des
champignons dans le produit.
Phenoxyethanol
Propyl, Ethyl,Isobutyl,
Butylparaben
4. Produits de coloration fugace
Elle apporte une couleur légère dans le même ton, des reflets ou s’utilise pour embellir les
cheveux gris. Elle disparaît au premier shampooing. Dans ce cas, les colorants sont déposés à la
surface du cheveu.
La plupart des colorants employés sont les mêmes que ceux que l’on utilise dans l’industrie
textile et lainière, ce sont par exemple des colorants azoïques, anthraquinoniques ou triarylméthane.
V. PRODUITS DE DECOLORATION
Voir Annexe :
« L’ECLAIRCISSEMENT »
- Les fonds d’éclaircissement ou fonds de décoloration -
La décoloration est l’éclaircissement de la nuance naturelle des cheveux. Elle peut avoir un
double objectif : éclaircir les cheveux, mais aussi les préparer à l’application d’un produit colorant.
Les pigments mélaniques doivent alors être modifiés ou solubilisés plus ou moins partiellement.
1. Structure chimique des mélanines
La mélanine est constituée de macromolécules différentes en structure mais très proches les
unes des autres car elles sont formées à partir d'une molécule unique : la tyrosine (un acide aminé
qualifié d’essentiel). Elles sont formées par addition ou condensation de monomères issus de la
tyrosine pour l'eumélanine et de la tyrosine et de la cystéine pour le phaéomélanine.
HOOC
OH
O
HN
N
O
O
H2N
HO
CH COOH
CH2
S
HOOC
OH
N
NH
OH
NH
O
HN
S
N
Tyrosine
S
N
H
HOOC
COOH
O
O
NH2
Fragments d’eumélanines (pigments noirs) et de phaéomélanines (pigments roux)
- 19 -
La couleur naturelle des cheveux, peut varier du noir intense au blond très clair, et est
déterminée par la nature et la répartition des mélanines. Dans les cheveux blancs, la mélanine est
absente.
La mélanine est composée de deux grands types de pigments :
- les pigments granuleux, avec une dégradation du rouge au noir intense ;
- les pigments diffus, avec une dégradation du jaune clair au rougeâtre.
Echelle des tons
2. Chimie de la décoloration
Les mélanines sont dégradables par oxydation. Sous l’action des oxydants, elles donnent
naissance à des composés solubles en milieu alcalin qui sont éliminés par rinçage. Le processus
chimique de la décoloration est donc une oxydo-réduction qui met en jeu les mélanines à
comportement réducteur (donneurs d’électrons) et l’eau oxygénée à comportement oxydant
(accepteur d’électrons).
L’eau oxygénée ne peut être utilisée seule pour oxyder les mélanines en raison de son action
très lente. Elle sera mélangée au moment de l’application avec un produit alcalin à base de persels.
Les persels utilisés sont surtout les persulfates de sodium, de potassium et d’ammonium. Ils se
décomposent en solution aqueuse et libèrent l’eau oxygénée. Ce sont alors de puissants oxydants
utilisés notamment dans les décolorations moyennes ou fortes. La réaction chimique suivante
montre la dissociation du persulfate de potassium dans l’eau :
K+ - O3S – O – O – SO3- K+
+
2 K+ HSO4
2 H2O
+
H2O2
Le peroxyde d’hydrogène réagit avec les pigments de mélanine suivant la réaction rédox
suivante :
Mélanine (forme naturelle)
n H2O2 + n e- + n H+
Oxydation
Réduction
Bilan : Mélanine colorante + H2O2
Mélanine oxydée + n e- + n H+
n H2O
Mélanine incolore + H2O
Durant l'opération de décoloration (décoloration totale), les pigments granuleux (eumélanines)
disparaissent les premiers laissant apparaître de plus en plus les pigments diffus (phaéomélanines).
- 20 -
Ces derniers disparaîtront à leur tour en passant par plusieurs stades de couleur : du rouge vers
l'orangé, de l'orangé au jaune intense, du jaune intense au jaune paille.
Pour atteindre les mélanines, les molécules oxydantes doivent franchir le barrage de la
kératine : les ions hydroxyles (OH-) provoquent la rupture des liaisons ioniques et les liaisons
hydrogène. Ainsi, le gonflement de la tige capillaire induit l’écartement des écailles de la cuticule.
L'oxydation n'est pas sélective. L'oxydant touche les structures mélaniques mais aussi les
protéines polypeptidiques. Des ponts disulfures kératiniques sont irréversiblement transformés en
sulfures. La morphologie du cheveu et ses propriétés de surface peuvent en être affectées. La
décoloration n'est donc pas une opération dénuée d'inconvénients. Par ailleurs, si le temps de pause
est prolongé, le cheveu est endommagé car les ponts cystines (R – S – S – R) donnent par
oxydation, en milieu basique, R – SO2 – SO2 – R puis 2 R – SO3- (alkyl sulfite).
Par ailleurs, la surface de la tige capillaire peut être affectée dans le cas de décolorations
agressives pour le cheveu.
3. Formulation d’un produit décolorant
Les ingrédients ci-après entrent dans la composition d’une poudre décolorante et d’une
crème oxydante. Ces produits sont présentés sous l’appellation «Poudre décolorante à base
d’huile» et «Oxydant – crème 6% 20 VOL.».
Poudre à base de persulfates
Emulsion à base de peroxyde d’hydrogène
Ces deux produits sont mélangés au moment de l’application. Leur formulation a été étudiée
afin d’obtenir une décoloration progressive et sans oxyder la kératine, en effet :
- l’activation de l’eau oxygénée en milieu alcalin ne génère pas une libération brutale de
d’oxygène naissant. Cette quantité importante d’oxygène (oxydant puissant) est agressive pour le
cheveu et conduit à des décolorations virant au jaune, voire au vert. Ainsi, pour modérer la
réaction chimique brutale de l’eau oxygénée, des cires céto-stéaryliques (très douces) sont ajoutées
pour formuler l’émulsion oxydante. Lors du mélange avec la poudre décolorante, on obtient une
solution laiteuse et mousseuse qui protège la kératine et régularise le processus de décoloration.
La fluidité de la préparation finale ne doit pas compromettre son application ;
- après avoir été mélangée à l’émulsion, la poudre oxydante donne un gel crémeux ne coulant pas
sur les cheveux. Cette consistance est obtenue grâce à l’adjonction d’agents épaississants et doux
(voir tableau).
- 21 -
Formulation de deux produits pour la décoloration capillaire
COMPOSANTS
Potassium Persulfate
Sodium Silicate
P
O
U
D
R
E
D
E
C
O
L
O
R
A
N
T
E
Magnesium Carbonate Hydroxide
Paraffinum Liquidium
Ammonium Persulfate
Sodium Stearate
Xanthan gum
Gomme xanthane : viscosifiant de
type polysaccharidique produit par la
Xanthomonas campestris.
Oryza Sativa
Algin
FONCTION
. Persel : s’hydrolyse en milieu alcalin pour libérer H2O2 puis
l’oxygène naissant (puissant oxydant).
. Agent tampon : ajuste le pH de la préparation finale.
. Agent alcalin
. Agent antistatique, émollient, solvant.
. Persel : s’hydrolyse en milieu alcalin pour libérer H2O2 puis
l’oxygène naissant (puissant oxydant).
. Tensioactif anionique émulsifiant, Augmente la viscosité.
. Liant : confère une cohésion accrue des particules solides.
. Stabilisateur d'émulsion, agent de contrôle de la viscosité,
agent de gélification.
. Agent émollient.
. Gélifiant, épaississant.
Alginate de Sodium (E401) : Obtenu à
partir d'algues maritimes.
Disodium EDTA
Silica
Oxyde de Silice SiO2
CI 77077 (EUR)
Agent de chélation, Agent de contrôle de la viscosité.
. Agent abrasif : débarrasse le cheveu des matières qui s'y
trouvent.
. Agent absorbant : absorbe des substances hydrosolubles
et/ou liposolubles qui seraient dissoutes ou finement dispersées.
. Agent opacifiant : réduit l'aspect transparent ou translucide
des produits cosmétiques.
. Agent de contrôle de la viscosité.
. Agent antiagglomérant : permet l'écoulement libre de
particules solides et, ainsi, évite l'agglomération en grumeaux
ou en paquets des produits cosmétiques sous forme de poudre.
. Colorant : Lazurite (bleu).
Aqua
E
M
U
L
S
I
O
N
O
X
Y
D
A
N
T
E
. Solvant.
. Oxydant : oxydation des mélanines causant leur
Hydrogen Peroxide
dépolymérisation.
Cetearyl Alcohol
. Agent épaississant, émollient, émulsifiant, stabilisateur
Alcool gras appelé CIRE : ester d'émulsion, opacifiant.
d’acide gras (acide stéarique C18) et
d’alcool cétylique (C16), sa formule :
CH3-(CH2)16-CO-O-(CH2)15-CH3
Ceteareth – 25
. Tensioactif non ionique, émulsifiant.
Composé résultant de l’éthoxylation
(ajout de -CH2-CH2-O) de l’alcool
cétéarylique. Le chiffre 25 indique le
nombre moyen de résidus éthyléniques
dans la molécule.
Salicylic Acid (EUR+ CAN)
Phosphoric Acid
Disodium Phosphate
Etidronic Acid (EUR)
. Agent kératolytique : Aide à éliminer les cellules mortes du
stratum corneum.
. Conservateur.
. Acidifiant : prévient la dismutation de H2O2.
. Agent tampon : stabilise l’acidité de la solution.
. Agent de chélation.
- 22 -
Après la décoloration, il est recommandé d’effectuer un lavage des cheveux avec un
shampooing très doux et acide (pH = 3). En effet, lorsque le cheveu est rendu alcalin (pH élevé),
ses écailles se redressent, il devient rêche, terne, très difficile à coiffer. Le faible pH du
shampooing permet de neutraliser les résidus alcalins qu’il est difficile d’éliminer totalement par
un simple rinçage ou avec un shampooing neutre.
- 23 -