Les colorations capillaires

Egyptiens, Grecs, Hindous, Chinois, Romains… ont largement mis en œuvre des substances végétales et des sels métalliques pour obtenir des colorations nuancées. L'acétate de plomb, agent du saturnisme, d'usage répandu chez les romains pour recouvrir les cheveux gris a été rejoint par le nitrate d'argent. Dans l'ignorance des effets de toxicité, certains n'hésitaient pas à proposer des cyanures (poisons) métalliques plus solubles!

La teinture des poils blanchis était réalisée à l'aide d'une pommade noire contenant une cire blanche dissoute dans l'huile d'olive et une dose de charbon de peuplier.
Parmi toutes les substances végétales et minérales, le henné, en présence parfois d'indigo, employé déjà voici 4000 ans par les Egyptiens, est toujours en usage dans les pays arabes. Des décoctions de fleurs de camomille pour blondir, de chataîgnier pour rendre châtain, de noyer pour brunir, sont toujours préconisées par les inconditionnels du tout naturel pour teindre la kératine du cheveu.

Aujourd'hui…

Près de 40% des femmes des pays développés utilisent aujourd'hui des colorants de synthèse pour cheveux. Le cheveu est poreux et se teint facilement.
Au début du siècle, la chimie des colorants de synthèse a connu son heure de gloire. Lorsque W.H. Perkin cherche à reproduire la synthèse de la quinine par une réaction d'oxydation de l'aniline, il isole en fait un composé violet-noir, la mauvéine. Nous sommes en 1856, il vient d'isoler le premier colorant de synthèse, fleuron de la chimie aromatique à la base de l'industrie du colorant. Une autre étape décisive est franchie peu de temps après, en 1863 par Hausmann avec la découverte de la para-phénylènediamine qui va conduire aux colorants réactifs encore en vigueur aujourd'hui (Corbett 1972).

La décoloration préliminaire

La coloration des cheveux commence par une décoloration.
Dès les années 1860, on faisait commerce de solution d'eau oxygénée décolorante (eau de fontaine de jouvence) et depuis l'Antiquité, on savait éclaircir ou au contraire foncer les cheveux avec des décoctions de plantes. Leurs effets étaient éphémères.

Cette décoloration est réalisée par oxydation contrôlée à l'aide d'un oxydant doux tel que l'eau oxygénée à 10-30 volumes que les professionnels se procurent dans le commerce sous forme stabilisée.
On a proposé aussi des formes mélaniques peroxydées supposées diffuser dans la dispersion mélanique du cheveu, entraînant un surdosage d'oxygène.
Il existe d'autres réactifs oxydants tel que les persulfates de sodium, potassium, baryum, magnésium ou ammonium.

Dans ce registre, la formulation cosmétique est imaginative et propose des shampooings, crèmes, poudres, huiles éclaircissantes ou décolorantes.
Tout est question de dosage. Un colorant associé à une eau oxygénée à 20 volumes donne une décoloration profonde, alors qu'une légère décoloration sera obtenue avec un shampooing ou un gel contenant une eau oxygénée à 10 volumes. Le résultat du traitement n'aura pas le même impact au niveau de la substantivité, c'est-à-dire de l'efficacité de l'absorption du colorant.

La morphologie du cheveu et ses propriétés de surface peuvent en être affectées. La décoloration n'est donc pas une opération dénuée d'inconvénients.
Les effets de la décoloration chimique rappellent ceux provoqués par l'exposition au soleil et aux embruns, qui décolore les cheveux et les rend plus cassants et rêches.

La coloration

Selon la persistance de couleur recherchée, trois types de traitements colorants sont offerts : la coloration temporaire, la coloration semi-permanente et la coloration permanente. En fait, ces opérations se ramènent à deux grands principes de coloration : la coloration directe par dépôt et la coloration oxydante par imprégnation des réactifs.

La coloration directe par dépôt

Cette coloration est considérée comme un moyen inoffensif de raviver une couleur, de corriger les reflets d'une décoloration ou de produire un éclat temporaire. Cette opération est réalisée à partir de lotions de coiffage au moment de la mise en forme.

Les colorants sont souvent des composés de synthèse initialement utilisés dans le secteur textile. Leur principe est bien connu.
Des chromophores absorbent certaines radiations du spectre visible et sont donc transparents à certaines couleurs. Un composé chimique contenant un ou des chromophores est un filtre de couleur. Par exemple, un système qui absorbe dans le rouge est transparent aux autres fréquences : la substance apparaîtra plutôt bleue et vice versa. Sur ce principe, et en variant les substituants, il sera possible de disposer de nombreuses nuances couvrant toutes les couleurs du spectre visible.

Colorants "semi-permanents"

Ils reposent également sur le principe de l'adsorption de colorants plus puissants capables de se maintenir après plusieurs lavages. Ces colorants ont une plus forte affinité pour les kératines que les précédents et peuvent pénétrer plus profondément dans la cuticule du cheveu. On sait apporter un reflet doré, roux, acajou ou même cendré à la couleur naturelle. Les cheveux blancs peuvent ainsi être colorés. Dans ce domaine, l'industrie cosmétique livre des formulations colorantes en associant diverses teintes.
Certains des colorants sont issus des traitements de coloration de la laine et du coton. Ces colorants agissent directement par absorption et ne présentent pas de sélectivité particulière. L'usage de mélanges de colorants peut entraîner des adhésions plus ou moins efficaces, ou encore, en présence de shampooings, des éliminations plus ou moins rapides et non homogènes responsables de l'altération de la coloration
(Corbett 1984).
Le formulateur exécute en laboratoire une multitude de tests afin de surmonter ces complications, surtout pour les mélanges nuancés de colorants. 

La coloration permanente

Pour ce type de coloration, il existe une méthode durable d'accès aux couleurs artificielles. Elle est la seule qui permette une infinité de tons : des colorations nuancées claires ou foncées, d'un ton naturel ou en reflets doré, cuivré, cendré; des couvertures de cheveux blancs, quel que soit leur pourcentage; des nuançages dans toutes les tonalités et sous une forme durable face aux intempéries, à la lumière, aux lavages répétés.

Cette coloration, employée dans 80% des cas, repose sur un principe sophistiqué de combinaison oxydante intrafibre de deux composants précurseurs appelés base et coupleur, qui créent le colorant après adsorption.
La phase d'oxydation se fait en présence d'eau oxygénée en milieu légèrement basique (pH = 9,5), ce qui explique la mise en œuvre de solutions ammoniacales, peu nocives mais à forte capacité de gonflement du cheveu.
Sur la base de ce schéma, on a pu développer des nuances colorées en associant plusieurs précurseurs (Corbett 1984). Seule l'expérience fournit réellement la réponse en terme de colorations nuancées.

La synthèse du colorant est déclenchée ici par l'introduction d'un oxydant, une solution d'eau oxygénée avec des temps de contact bien définis de l'ordre de trente à quarante-cinq minutes. Cette méthode, appliquée à température ambiante est couramment pratiquée dans les salons de coiffure sans risque puisque l'on ne dénombre pas plus d'un cas d'allergie cutanée pour 100 000 expositions. L'opération de coloration "permanente" est suivie d'un rinçage à l'eau qui élimine les excès de colorant, embellit le cheveu et en augmente la légèreté. Ces formulations sont aujourd'hui commercialisées par dizaines et couvrent toutes les nuances du bleu violacé au pourpre, blond, gris, gris nuancé de mauve, etc.

Par la voie du cosmétique réactif, on peut atteindre toutes les nuances recherchées d'autant plus que le traitement, dans sa première phase à l'eau oxygénée, induit un éclaircissement des mélanines comme dans le cas des colorants semi permanents. Les plus belles nuances peuvent ainsi être obtenues par des dosages des couples base/couleur dans des formulations qui contiennent également des composés basiques, un antioxydant et éventuellement des colorants directs pour orienter les reflets et les nuances recherchés.

par Pierre Le Perchec
auteur de :
Les molécules de la beauté, de l’hygiène et de la protection, CNRS Editions/Nathan
article tiré d'un Dossier sagascience "Chimie & Beauté"
sur www.CNRS.fr