Procédé de traitement de fibres naturelles, non textiles, appareil pour la mise en #uvre du procédé et application du procédé La présente invention a pour objets un procédé pour le traitement de fibres naturelles non textiles, un appa reil pour la mise en #uvre du procédé et une applica tion du procédé.
Les fibres naturelles, qu'il s'agisse des cheveux humains ou d'autres fibres, sont composées en prédomi nance de kératine protéinique et de matières similaires. Ces fibres de kératine sont généralement considérées comme comprenant de longues chaînes de polypeptide maintenues dans une structure plissée par des liaisons d'hydrogène.
Les longues chaînes sont reliées latérale ment par au moins cinq types de forces attractives, à savoir des liaisons de sel, des liaisons d'hydrogène, des liaisons de peptide, des forces de Vander Walls et des liaisons de bisulfure.
Les positions d'équilibre que peuvent prendre les chaînes de polypeptide sous un jeu donné de conditions, dépendront de l'interréaction des diverses liaisons et de leur force relative. Il y a lieu de tenir compte qu'une configuration permanente ne peut pas être impartie à des matières fibreuses sans un certain changement dans les forces régnant dans la fibre et qui maintiennent celle- ci dans une position droite ou dans une autre position indésirable.
Il est de ce fait évident que, par rupture de ces liaisons attractives, les fibres peuvent être courbées ou frisées pour prendre n'importe quelle configuration, les liaisons rompues pouvant ensuite être reconstituées à leur conformation prévue, ce qui rend ainsi l'ondula tion ou le frisage pratiquement permanents.
Les forces attractives d'une importance particulière dans la chimie de l'ondulation ou du frisage des cheveux impliquent les liaisons d'hydrogène et les liaisons de bisulfure. On croit généralement que ces liaisons sont rompues durant le procédé d'ondulation, ce qui permet une transposition des chaînes de polypeptide. A la fin du procédé, les liaisons d'hydrogène et les liaisons de bisulfure sont restaurées à la configuration ondulée ou frisée, en produisant ainsi une ondulation permanente.
Le problème soulevé est cependant que les procédés et les appareils de la technique antérieure, utilisés dans le traitement des cheveux humains et d'autres fibres naturelles, n'ont pas donné de résultats suffisamment satisfaisants dans la rupture des liaisons de fibres qui maintiennent ensemble les chaînes de polypeptide dans une configuration ultérieure. De ce fait l'ondulation ou déformation produite dans les fibres est tout au plus temporaire puisque, sans une rupture suffisante des for ces attractives maintenant les chaînes de polypeptide ensemble, les fibres retourneront inévitablement à leur configuration initale.
Le but de la présente invention est de créer un pro cédé qui permette de traiter des fibres naturelles, non textiles, à l'aide d'un appareil simple tout en évitant les inconvénients des procédés connus du même genre.
Le procédé selon l'invention se caractérise en ce qu'on agence les fibres suivant une configuration prédé terminée, qu'on les humidifie par un liquide qui a une structure de liaison plus faible et pouvant être rompue plus facilement que celle de l'eau en libérant des radi caux et des ions libres, et en ce qu'on applique à ces fibres un courant de fluide modulé à une fréquence ultra sonore. L'appareil pour la mise en #uvre du procédé comporte un dispositif pour créer un courant d'air, et un dispositif pour moduler le courant d'air à une ou plu sieurs fréquences ultrasonores. Le procédé selon l'inven tion est applicable au traitement des cheveux.
La description suivante traite, à titre d'exemple, des modes préférés de réalisation de l'objet de l'invention, en regard du dessin annexé. Dans ce dernier la fig. 1 est une coupe d'un appareil comportant une soufflerie d'air, un dispositif de chauffage et, en aval de ce dernier, un dispositif formant sifflet pour la mise en #uvre d'un mode de réalisation du procédé selon l'invention ; la fig. 2 est une coupe agrandie du dispositif for mant le sifflet de la fig. 1 ;
la fig. 3 est une représentation schématique des ondes ultrasonores de modulation se produisant dans l'air de soufflerie avec des zones à basse pression et des zones à pression plus élevée; la fig. 4 montre un autre mode de réalisation de l'invention avec une série de sifflets en aval du dispositif de chauffage ; la fig. 5 -montre encore un autre mode de réalisation de l'invention avec plusieurs canaux indépendants dis tincts pour l'air de soufflerie, chaque canal contenant un sifflet convenable ;
la fig. 6 est une coupe selon la ligne 6-6 du dispositif formant sifflet de la fig. 2",' la fig. 7 représente schématiquement un conduit avec un ajutage destiné à diriger un jet pulvérisé sur les fibres à traiter selon un mode de réalisation de l'invention, et la fig. 8 montre schématiquement un collecteur relié à des dispositifs formant sifflet dans le cadre d'un mode de réalisation particulier de l'invention.
Le procédé de traitement des cheveux et d'autres fibres naturelles par une énergie ultrasonique comprend l'humidification des cheveux par une matière liquide du type décrit par la suite, l'agencement des cheveux ou des autres fibres naturelles, et leur maintien de force dans une configuration prédéterminée. On met alors les fibres en contact avec un courant fluide qui est modulé à une fréquence ultrasonore par l'application d'une énergie ultrasonique, d'une manière que l'on expliquera par la suite, de sorte que les fibres ainsi traitées resteront sélec tivement, pendant un temps pratiquement illimité, dans la configuration prédéterminée lors de la suppression de la force de contrainte.
On a trouvé que l'invention est particulièrement intéressante et efficace pour friser et défriser des cheveux humains. On a en outre trouvé que la modulation d'un courant d'air chauffé dans l'intër- valle.ultrasonore; conjointement au séchage de chevëûx, produit un séchage beaucoup plus rapide et efficace des cheveux.
En se référant à la fig. 1, l'appareil comprend une soufflerie d'air et un dispositif de chauffage, que l'on a désigné par la référence 10. Il peut s'agir simplement d'un appareil portatif de séchage des cheveux, ou bien il peut s'agir de l'un quelconque des :grands dispositifs de chauffage d'air utilisés dans le commerce et destinés à produire un courant de fluide chauffé ou non chauffé. Le ventilateur 12 avec ses pales 14 est monté à rotation à l'intérieur du logement 18 sur le moyeu 16 et est mis, en rotation à l'intervention d'un moteur électrique con venable ou d'un dispositif similaire, non représenté.
Le logement 18 s'ouvre en un conduit allongé 20, dans lequel est monté un élément chauffant 22 destiné à chauffer l'air chassé dans le conduit 20 par le ventila teur 12 susdit. Le type d'élément chauffant n'est pas critique, cependant, il peut s'agir d'un panneau d'asbeste 24 autour duquel sont enroulés des fils chauf fants à haute résistance 26, dans lesquels passe un cou rant électrique provenant d'une source convenable. Un dispositif formant sifflet 28, -que l'on décrira en détail par la suite, est monté dans le conduit 20 en aval de l'élément chauffant. Il est, de préférence, actionné par une source externe d'air à pression relativement élevée.
Le but du sifflet 28 est de produire une modulation ultra sonore dans le courant d'air chauffé passant dans le con duit 20, avant qu'il ne quitte le dispositif chauffant 10 à la sortie 30. On notera que le sifflet il peut s'agir aussi d'une série de sifflets - est monté en aval de l'élé ment chauffant afin d'assurer l'efficacité convenable dans la modulation ultrasonore du courant d'air chauffé qui, finalement, entrera en contact avec les cheveux ou d'autres fibres.
Si le sifflet devait être monté en amont de l'élément chauffant, l'effet modulé désiré de l'air serait sensiblement diminué par la présence de l'élément 22 dans le courant d'air modulé lors du passage de celui- ci dans le conduit 20.
L'air modulé, après avoir quitté le conduit 20, est ensuite dirigé contre les cheveux ou autres fibres 32 prélablement arrangés et humidifiés par une matière liquide dont il sera question par la suite, ces cheveux, ou autres fibres, étant enroulés ou maintenus sous une forme convenable 33. Les cheveux ou autres fibres sont rapidement séchés et conservent ensuite pratiquement leur configuration prédéterminée pendant une durée illi mitée.
Les matières liquides utilisées comme milieu de couplage et pour humidifier les fibres avant de soumettre celles-ci à l'-énergie-ultrasonique sont caractérisées en ce q élle' <B>- -</B> une structure de liaison plus faible u' s comportent que celle de l'eau,- ces liaisons pouvant facilement être -rompues, en comparaison de l'eau, avec libération de radicaux et d'ions libres. De telles matières rehaussent fortement la rupture ultrasonique des liaisons moléculai res des fibres et elles aident également à leur réorien tation.
Les matières préférées sont l'iodure de méthyle, soit sous la forme pure, soit sous une forme diluée avec de l'eau en des concentrations de 15 à 20 % en volumes, et la triéthanolamine; également sous la forme pure ou sous une forme diluée avec de l'eau, d'une manière similaire. Toutefois, l'iodure de méthyle est toxique et doit être utilisé dans le traitement des fibres naturelles, autres que les cheveux, par exemple pour les perruques, etc.
La triéthanolamine ne présente pas de toxicité importante et on peut l'employer avec succès dans le traitement des cheveux, sans que l'on ait à craindre des effets nuisibles.
Une caractéristique qui peut être incorporée dans cet appareil consiste en un dispositif pour procurer des ions libres dans le courant d'air par ionisation de l'air, c'est- à-dire un agent ionisant gazeux. Un tel dispositif peut être sous la forme d'un éclateur ou d'un dispositif simi laire disposé dans le conduit 20 pour ioniser l'air pas sant dans celui-ci. Un tel éclateur 21 est relié à une ali mentation convenable à haute tension. Le but de ce dis positif est d'augmenter 1a population des particules ioni sées dans le courant d'air modulé.
Les particules gazeu ses ionisées agissent d'une manière semblable à celle des matières employées dans l'humidification des fibres et conjointement avec ces matières, c'est-à-dire qu'elles rehaussent encore la rupture ultrasonique des liaisons moléculaires existant dans les fibres et qu'elles aident à leur réorientation.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, représentée par la fig. 4, une série de sifflets désignés par 28a, 28b, 28c, 28d et 28e sont disposés dans le conduit 20 rn aval de l'élément chauffant 22 et sont montés de manière similaire. :Les exigences principales des sifflets sont qu'ils émettent des vibrations ultrasonores à des fréquences différentes, ce qui peut être nécessaire pour obtenir les meilleurs résultats.
A titre d'exemple, le sif flet 28a peut émettre des vibrations qui modulent le cou rant d'air à 15 kilocycles, tandis que le sifflet 28b agit à 20 kilocycles, le sifflet<B>28e</B> à 22 kilocycles, le sifflet 28d à 25 kilocycles et le sifflet 28e à 27 kilocycles. La seule exigence importante de la fréquence de l'énergie ultrasonique créée lorsque les sifflets sont mis en fonc tionnement est que cette fréquence doit se situer au- dessus de l'intervalle audible.
Les fréquences convenant le mieux pour un cheveu particulier peuvent être faci lement déterminées par un traitement expérimental de ceux-ci. On peut faire usage de diverses combinaisons de fréquences par substitution de sifflets de fréquences diverses. Par conséquent, on peut voir que, dans la forme de réalisation en cause, le ventilateur 12 avec ses pales 14, qui est monté dans le logement 18 sur le moyeu 16, chasse l'air dans le conduit allongé 20 au-delà de l'élé ment chauffant 22, cet air étant alors modulé à la fré quence désirée par une série de sifflets 28a à 28e, avant de quitter l'appareil par la sortie 30.
L'air ainsi modulé est dirigé contre les cheveux ou autres fibres humides maintenus de force, afin de sécher rapidement ces che veux ou fibres, de sorte que ceux-ci conserveront de façon illimitée leur configuration prédéterminée.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, telle que représentée par la fig. 5, le conduit 20 est sub divisé en plusieurs canaux indépendants distincts 31a, 31b et 31c, après l'élément chauffant 22. Chaque canal contient un sifflet convenable 28f, 28g ou 28h. Tous les sifflets sont actionnés par un courant d'air à haute pres sion, dont la source n'est pas représentée. Les divers sifflets peuvent également émettre des vibrations ultra sonores à des fréquences différentes, ce qui peut être exigé en vue de l'obtention des meilleurs résultats.
Le dispositif formant sifflet, utilisé par cet appareil, est représenté par la fig. 2 et est d'un type à tige, compre nant un tube 34 comportant une entrée 36 et de section décroissante pour former une sortie 38 de plus petit dia-@ mètre. Une plaque perforée 40 est disposée à l'intérieur du tube pour supporter la tige 42 qui se projette hors de la sortie 38 dans le sens axial. Une coupelle 44 est sup portée axialement sur la tige 42, son ouverture étant disposée en opposition à la sortie 38 pour former une fente annulaire 46.
Un raccord en forme de cloche 48 est disposé sur le tube 34, près de l'extrémité de sortie de celui-ci, l'ouverture en forme de cloche étant dirigée en opposition à l'ouverture de la coupelle 44. Les bords du tube à sa sortie et le bord de la coupelle 44 sont amin cis pour former lame de couteau. Lorsque de l'air à haute pression est introduit dans le tube 34, l'échappe ment de cet air entre la sortie du tube et la coupelle 44 par la fente annulaire 46 produit un sifflement de haute efficacité. Ce type de sifflet est très efficace et produit les fréquences ultrasonores nécessaires avec un mini mum de volume d'air. Les dimensions du sifflet et la mise en place de la coupelle 44 par rapport à la sortie 38 déterminent la fréquence d'un sifflet particulier.
Le cou rant d'air passant par le conduit 20 est modulé à la fré quence ou aux fréquences des sifflets montés sur ce con duit.
Dans la mise en oeuvre de la présente invention, des brins de fibres que l'on doit traiter, notamment des che veux, humidifiés par l'une des matières définies ci-dessus sont maintenus de force suivant un agencement prédé terminé par un dispositif convenable, et ils sont ensuite soumis au courant d'air modulé ultrasonique chauffé émis du conduit 20 à la sortie 30. On a trouvé que le séchage des cheveux par utilisation d'un courant d'air modulé dans l'intervalle ultrasonore accélérera de façon considérable l'effet de séchage sans détérioration quel conque des cheveux individuels.
De plus, les cheveux tendront à rester de façon illimitée dans la configuration prédéterminée suivant laquelle ils ont été agencés, et ce après avoir été soumis au courant d'air modulé ultra- sonique précité durant leur séchage. Cette configuration se conservera même si les fibres sont ultérieurement lavées, blanchies ou soumises à d'autres types de trai tements.
On ne comprend pas exactement pourquoi le pro cédé utilisant un courant d'air modulé par voie ultraso- nique agit pour sécher de façon plus efficace les cheveux et d'autres fibres naturelles. Cependant, comme montré par la fig. 3, l'air modulé contient des zones à basse pres sion 54a, 54b et 54c, intercalées entre des zones à pres sion plus élevée 52a, 52b et 52c, et l'application répétée des zones à basse pression aux cheveux ou fibres humi des tendra à soulever les dépôts localisés sur les surfaces externes de tous les cheveux ou fibres individuels et permettra ainsi la vaporisation rapide et facile de l'eau.
On notera que, lorsqu'on applique de l'air chauffé à un cheveu ou fibre humide, l'humidité en est enlevée par évaporation. Cependant, les écailles ou dépôts localisés sur les faces extérieures des cheveux et de toutes les fibres naturelles tendent à résister à l'enlèvement de l'eau évaporée et bloquent ou forment un barrage à la sortie aisée de l'eau à partir des cheveux ou des fibres. C'est par l'application répétée des zones à basse pression, qui se produisent dans l'air modulé, aux cheveux ou fibres humides que les écailles ou dépôts précités sont soulevés à partir des faces externes des cheveux ou fibres individuels, avec ainsi suppression des obstacles qui empêchent la sortie aisée de l'eau, ce qui en conséquence raccourcit la durée requise de séchage à un minimum absolu.
De façon similaire, on croit que la déformation des cheveux ou fibres, lorsqu'on les met en contact avec un courant d'air chauffé modulé à des fréquences ultra sonores, résulte de la rupture rapide de la plupart des liaisons moléculaires qui relient latéralement les chaînes de polypeptide se trouvant dans les fibres. Ceci permet aux chaînes de former de nouvelles connexions molé culaires et ainsi de se réorienter à la configuration dans laquelle les fibres ont été maintenues de force.
La manière suivant laquelle les matières liquides humidifiant les fibres durant l'application de l'énergie ultrasonique agissent n'est pas parfaitement comprise mais il semble que les matières se dissocient pour libérer des radicaux et des ions libres qui se combinent avec les liaisons moléculaires rompues des fibres pour rehausser de façon considérable la réorientation moléculaire de ces fibres dans la configuration maintenue de force.
L'ioni sation de l'air modulé, comme on en a discuté précé demment, sert à un but similaire à celui de l'application de l'énergie ultrasonique à la matière liquide précitée employée pour humidifier les fibres. car il se crée éga lement des radicaux et ions libres qui se combinent avec les liaisons rompues à l'intérieur des fibres pour réorien ter celles-ci dans la positon où les fibres ont été mainte nues de force. Evidemment, lorsqu'on doit envisager une nouvelle conception d'ondulation, les cheveux peuvent simplement être humidifés à nouveau avec l'une des matières préférées signalées précédemment et maintenus de la manière désirée, après quoi on leur applique l'air chauffé et modulé de façon convenable.
Ceci réoriente ra à nouveau la structure moléculaire des cheveux ou fibres individuels et aura pour résultat une ondulation nouvelle pratiquement permanente des cheveux.
En se référant maintenant à la fig. 7, on y a repré senté un conduit 56 pour un milieu fluide, tel que de Peau ou de l'eau contenant un additif, tel que de l'iodure de méthyle. Un ajutage 58 est attaché à l'extrémité du conduit 50 et est destiné à diriger un jet pulvérisé de la substance chimique sur la forme 60 autour de laquelle des cheveux 62 à traiter sont enroulés et maintenus. Un transducteur ultrasonique 64, par exemple en titanate de baryum, avec ou sans additions, est couplé au con duit et commandé par un générateur ultrasonique conve nable 66.
La substance fluide se trouvant dans le con duit 56 sort de l'ajutage 58 sous forme d'une pulvérisa tion modulée à une fréquence ultrasonore et frappe les cheveux 62. La source d'énergie ultrasonique est alors découplée des cheveux, qui sont alors séchés, en conser vant la déformation qui leur a été donnée.
L'air pénétrant dans le sifflet 28 peut être chauffé pour constituer la source d'air chauffé ou pour s'ajouter à celui issu de l'ensemble<B>10</B> formé par la soufflerie et le dispositif chauffant. En outre, comme représenté par la fig. 8, on peut introduire un courant d'air chauffé dans un collecteur 68 en provenance d'un conduit 70, cet air étant distribué dans le conduit 72. Chaque conduit 72 est terminé par un sifflet 74 ayant des dimensions pro pres à permettre son introduction dans une forme 76 ou bigoudi pour réaliser une ondulation. La forme 76 peut être perforée ou rendue poreuse d'une autre manière pour permettre à l'air sortant du sifflet 74 de frapper les cheveux enroulés autour de cette forme.