EP4626383A1 - Haarfärbemittel mit bioaktivem glas - Google Patents

Haarfärbemittel mit bioaktivem glas

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EP4626383A1
EP4626383A1 EP23814163.4A EP23814163A EP4626383A1 EP 4626383 A1 EP4626383 A1 EP 4626383A1 EP 23814163 A EP23814163 A EP 23814163A EP 4626383 A1 EP4626383 A1 EP 4626383A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
colorant
bioactive glass
hair
advantageously
particles
Prior art date
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Pending
Application number
EP23814163.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Maier
Antonio Trizzino
Matthias Rindt
Eva Müller
Selina Reigl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • A61K2800/40—Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of particular ingredients
    • A61K2800/42—Colour properties
    • A61K2800/43—Pigments; Dyes

Definitions

  • the invention relates to a dye, in particular hair dye, and the use of an alternative alkalizing agent in a cosmetic formulation, in particular a dye for dyeing keratin fibers.
  • Keratin fibers are the main component of mammalian hair such as wool, fur, feathers, human hair and skin. When hair dyes are mentioned below, this is done for reasons of linguistic simplification, without being restricted to hair.
  • hair dye is used as a generic term for "hair dyes in the true sense, i.e. for coloring hair” and for “skin dyes for coloring skin”.
  • coloring is understood broadly in the context of this invention in the sense of "color change” and includes adding a color to the keratin fiber and reducing colors present in the keratin fiber.
  • Dyes for coloring keratin fibers, especially hair and/or skin can be divided into different groups, particularly with regard to their dyeing mechanism and durability when washed, for example with detergents containing surfactants.
  • the different groups are described below using hair dyes as an example.
  • dyes in the narrower sense ie soluble dyes, and insoluble pigments.
  • Those skilled in the art know which dye species are to be used in the various colorants.
  • Hair dyes, their different modes of action and suitable dyes are well known, for example SA Da Franca, MF Dario, VB Esteves, AR Baby, MVR Velasco, “Types of Hair Dye and Their Mechanisms of Action”, Cosmetics 2015, 2(2), 110-126.
  • non-oxidative hair dyes the hair is colored using dyes, for example so-called direct dyes, which, due to their positive charge, only attach themselves superficially to the negatively charged outer shell of the hair (temporary coloring) or, due to their small molecular size, penetrate the cuticle of the hair and adhere to the hair keratin (semi-permanent coloring).
  • direct dyes which, due to their positive charge, only attach themselves superficially to the negatively charged outer shell of the hair (temporary coloring) or, due to their small molecular size, penetrate the cuticle of the hair and adhere to the hair keratin (semi-permanent coloring).
  • non-oxidative hair coloring the natural pigments of the hair are not destroyed or chemically changed, but are drowned out by the applied dyes.
  • Temporary coloring is mainly based on an electrostatic attraction between the negatively charged outer shell of the hair and mostly cationic dyes, which are supplied via a dye preparation.
  • Semi-permanent coloring agents also include natural coloring agents based on plant components such as henna, camomile, bark extracts, etc. Temporary dyes and semi-permanent dyes are dyes that physically change color because the dyes are physically bound to and/or in the hair.
  • oxidation hair dyes also include lightening dyes and bleaching agents, which lighten the natural pigments or destroy them oxidatively to produce a blonde color, and demi-permanent hair dyes, which combine the functions of permanent and semi-permanent dyes and are also referred to as "intensive tinting" or "coloration”.
  • Concepts for permanent dyeing are also proposed mainly in the literature, which are based, for example, on reactive dyes that bind to functional groups in the hair, or on the formation of azo dyes from precursors.
  • a permanent dye can be a one-component dye or a multi-component dye, in particular a two-component dye, all of which require an alkalizing agent to open the hair structure and an oxidizing agent to change the natural hair pigments and/or to create or bind the desired color.
  • Oxidation dyes are used because of their intense colors and long-lasting coloring results, and the dyeing mechanism is well known (see e.g. 0. JX Morel, RM Christie, “Current Trends in the Chemistry of Permanent Hair Dyeing”, Chem. Rev. 2011, 111, 2537-2561.; A. Towns, “A review of developments in industrial hair colorant actives for oxidative dyes”, Coloration Technology 2021, 137, 301-335.
  • At least one dye such as a dye with synthetic melanin or another easily oxidizable dye, can be applied to the hair, which reacts with atmospheric oxygen, either alone or with the help of a catalyst (e.g. manganese sulfate), to form natural-looking dyes, which can be particularly advantageous when hair is turning gray.
  • a catalyst e.g. manganese sulfate
  • Such dyes are also called “auto-oxidative dyes” and do not require such high pH values when dyeing. However, the higher the pH value, the faster and deeper the dye penetrates the hair and cannot be washed out as quickly. This mechanism of action has its limits for people with dark hair (red, brown, black). Oxidation dye precursors are necessary here, which is described below.
  • oxidation dyes or permanent dyes are multi-component products, often two-component products, where active ingredients, auxiliary substances and additives are distributed over several components that are mixed together to form the ready-to-use dye.
  • component 1 also called “coloring component”
  • component 2 also called “oxidation component”
  • Oxidation dyes cause a chemical color change and contain various active ingredients, auxiliary substances and additives.
  • the auxiliary substances and additives include, for example, viscosity adjusters, carrier masses, solubilizers, fragrances, etc.
  • colorants An active ingredient that is usually contained in the colorant component of the dye - exceptions to this may be so-called bleaching agents (see below) - are colorants.
  • the colorants also called “coloring components”, in oxidation colorants include in particular color precursors, which are also called color bases or color precursors and are characterized by the fact that they are easily oxidized, possibly also shading agents (ie dyes or pigments that change the color slightly), possibly also direct dyes, which is generally known to those skilled in the art.
  • the color precursors Due to their small size, the color precursors, which are often only slightly colored or colorless, can penetrate into the hair.
  • the chemical color change is also called oxidative coloring because an oxidizing agent is needed to "develop" the color, for example hydrogen peroxide, atmospheric oxygen, special enzymes, amino compounds, etc.
  • the color precursors form the actual dyes or color pigments with each other or by coupling with one or more coupler components, which cannot be washed out of the hair due to their size and poor water solubility.
  • Oxidizing agents can have a dual function in permanent dyes, especially when they are used in higher concentrations (e.g. hydrogen peroxide content > 4% by weight). Part of the hydrogen peroxide causes the natural or artificial hair pigments to lighten, while the other part is needed for the dyeing process, i.e. the formation of the artificial dyes in the hair. With a lower hydrogen peroxide content (e.g. 1 to 4%), the lightening effect is less and essentially only the artificial dyes are formed in the hair. In a two-component dye, the oxidizing agent is usually found in the second component of the dye.
  • oxidation dyes are adjusted to an alkaline pH value in the range 8 to 11, for which an alkalizing agent is added to the dye as an active ingredient - in the case of a two-component dye in usually contained in the colorant component.
  • the alkalizing agent causes the cuticle layer to open and the hair to swell, allowing the coloring components, such as color precursors, nuancers, direct dyes, to penetrate into the hair.
  • There they are oxidized by reaction with an oxidizing agent to form complex dyes or larger oligomers, which then become insoluble or whose diffusion is hindered due to their size.
  • Some of the dyes produced can chemically bond with the hair keratin.
  • the oxidation of the color precursors with the oxidizing agent creates the dye or artificial pigment.
  • An increased pH value is also often necessary for the desired oxidation reaction.
  • Ammonia can be used as an alkalizing agent to adjust the pH value in known dyes.
  • the disadvantage of the known permanent dyes that use an ammonia-based alkalizing agent e.g. ammonium hydroxide
  • ammonia-based alkalizing agent e.g. ammonium hydroxide
  • Ammonia gas released during use can irritate the skin, eyes and, if inhaled, the lungs.
  • the conventional alkalizing agent has a negative effect on the structure of the hair, as the swelling of the hair also allows other molecules to penetrate into the hair, thereby causing a potential allergen. The same applies to ammonia-based skin dyes.
  • ammonia-free oxidation dyes that use amines as alkalizing agents, for example monoethanolamine (e.g. 2-ethanolamine) alone or in combination with other alkalizing agents such as amino acids, oligopeptides, acylamino acid derivatives, etc. - as disclosed in EP 2 178492 B1 , US 2014/0082856 A1 , US 2012/0180231 A1 , DE 19527121 A1 -, but their coloring power can be weaker compared to NHs-based oxidation dyes. It has also been shown that the The color lasts less in the hair, so the hair needs to be colored more often.
  • the object of the invention is to provide a colorant, in particular a hair dye, which does not have the disadvantages mentioned above.
  • the colorant should not have an unpleasant odor and as few irritating properties as possible and should advantageously have a high coloring power, color intensity, durability against washing out and exposure to light.
  • the object of the invention is to provide a replacement for known alkalizing agents in a formulation for cosmetic products, in particular for the coloring of keratin fibers.
  • a coloring agent in particular hair dye, which comprises an alkalizing agent for opening the cuticle layer of hair and/or for swelling hair and/or skin, wherein the alkalizing agent comprises or consists of particles of bioactive glass as alkalizing agent.
  • the particles made of bioactive glass can also function as alkalizing agents to catalyze or start coupling reactions of or with color precursors.
  • a dye according to the invention is preferably suitable for dyeing human hair and/or skin and is therefore a hair dye, whereby the term "hair dye” can also be a "skin dye” according to the definition given at the beginning. However, it can also be used for dyeing other keratin fibers, for example fur, wool and feathers, and also for dyeing other substrates.
  • a hair dye in the true sense, a beneficial dye colors the hair.
  • a beneficial dye colors the skin or, depending on the application site, the hair present there.
  • a skin dye according to the invention can be used to specifically color the skin in the area of the eyebrows and thereby change the visual impression, for example to simulate thicker hair growth.
  • the coloring agent according to the invention comprises or consists of particles made of bioactive glass.
  • Particles made of bioactive glass means that the particles comprise or consist of bioactive glass.
  • particles made of bioactive glass can surprisingly be used as alkalizing agents in a coloring agent because they are reactive in an aqueous medium, release ions and thus raise the pH value.
  • As an alkalizing agent in a hair dye they open the cuticle of the hair and cause it to swell.
  • an alkalizing agent in a skin dye it causes the skin to swell.
  • particles made of bioactive glass take on the function of ammonia and/or known ammonia alternatives.
  • particles made of bioactive glass are an alkalizing agent replacement for ammonia and/or ammonia alternatives within the scope of the invention, which is described in more detail below.
  • bioactive glass can be used to specifically adjust the pH value of the hair or skin, for example by varying the concentration used, making the dye gentler on the skin and hair.
  • Ammonia and ammonia alternatives are known alkalizing agents in dyes, especially hair dyes. “Ammonia alternatives” are agents that contain an alkalinizing agent equivalent to ammonia in a dye. have an effect, ie have the same effect. Ammonia alternatives can preferably be selected from the group comprising amines, for example monoethanolamine (eg 2-ethanolamine), amino acids, oligopeptides, acylamino acid derivatives.
  • amines for example monoethanolamine (eg 2-ethanolamine), amino acids, oligopeptides, acylamino acid derivatives.
  • alkalizing agents ammonia, organic amines such as monoethanolamine, monoisopropanolamine, 2-amino-2-methylpropanol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-amino-2-methylbutanol, triethanolamine as well as ammonium, alkali and alkaline earth metal hydroxides, carbonates, hydrogen carbonates, hydroxycarbonates, silicates, in particular metasilicates, and alkali phosphates.
  • organic amines such as monoethanolamine, monoisopropanolamine, 2-amino-2-methylpropanol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-amino-2-methylbutanol
  • triethanolamine as well as ammonium, alkali and alkaline earth metal
  • an advantageous colorant with particles made of bioactive glass can have a neutral pH value, which in the context of the invention means a pH range of 6 to ⁇ 8, preferably 6.5 to 7.5.
  • a neutral pH value which in the context of the invention means a pH range of 6 to ⁇ 8, preferably 6.5 to 7.5.
  • the particles made of bioactive glass act as a local alkalizing agent, and the particles made of bioactive glass are thus advantageously a local alkalizing agent.
  • alkalizing agent in connection with particles made of bioactive glass does not imply that the dye must have an overall basic pH value when used, unlike known alkalizing agents. It is assumed that this effect is caused or promoted by the fact that particles made of bioactive glass have a high affinity for keratin fibers, so that the pH value is increased, particularly locally on the hair or locally on the skin. while the pH value of the dye is neutral or only slightly alkaline. This can lead to less skin irritation when dyeing with the beneficial dye.
  • the dyeing performance of a beneficial dye with a neutral pH value and the durability of the color over several washes with commercially available shampoo is surprisingly comparable to the results of conventional hair dyes based on ammonia or ammonia alternatives, where the dyeing process takes place in alkaline conditions at pH values > 10.
  • the colorant can also have an overall alkaline pH value, in particular in the range 8 to 11, preferably 9 to 11 or 8 to 10.
  • particles made of bioactive glass as alkalizing agents can be present in the colorant in addition to another alkalizing agent, for example ammonia and/or ammonia alternatives, in order to reduce their proportions. Ammonia and/or ammonia alternatives are therefore only partially replaced.
  • the amount of ammonia and ammonia alternatives in the colorant is in total less than 5 wt.%, preferably less than 3 wt.%, preferably less than 2 wt.%, preferably less than 1 wt.%.
  • particles made of bioactive glass are used as the sole alkalizing agent.
  • the alkalizing agent in this variant of the colorant consists of particles made of bioactive glass, ie the alkalizing agent is bioactive glass.
  • the dye is free of ammonia and/or free of ammonia alternatives.
  • free of means that the components mentioned are not actively added to the dye, but can only be present in unavoidable traces or contaminations, which can be caused, for example, by impurities in the ingredients used.
  • the reactivity of particles made of bioactive glass and thus the pH value of the dye when applied to hair and/or skin can be specifically adjusted by a number of measures, which are described in more detail below.
  • the colorant has an alkaline pH in the range 8 to 11, preferably 9 to 11 or 8 to 10. In an alternative advantageous variant, the colorant has a neutral pH, preferably 6 to ⁇ 8, more preferably 6.5 to 7.5. In an advantageous embodiment of the colorant, the colorant comprises at least one coloring component and/or at least one oxidizing agent.
  • the colorant comprises at least one coloring component.
  • coloring component includes in principle all colorants (dyes, pigments, color precursors, etc.) known from colorants that are suitable for coloring keratin fibers, in particular hair and/or skin, temporarily, semi-permanently, demi-permanently or permanently.
  • coloring components that can be used together with particles made of bioactive glass as alkalizing agents to open the cuticle of the hair and to swell hair and/or skin are suitable. These can be, for example, finished dyes (also called “direct dyes") or color precursors (i.e.
  • coloring components include nuancers (also called color couplers), which are partially developed or partially oxidized color formers that give a color a certain color direction, as well as plant dyes.
  • the colorant is a colorant selected from the group comprising temporary colorants, semi-permanent colorants, demi-permanent colorants, permanent colorants, which can preferably be colorants for hair and/or skin.
  • temporary colorants semi-permanent colorants, demi-permanent colorants, permanent colorants, which can preferably be colorants for hair and/or skin.
  • coloring components and the different mechanisms of action of the coloring are described in numerous publications, for example in SA Da Franca, MF Dario, VB Esteves, AR Baby, MVR Velasco, “Types of Hair Dye and Their Mechanisms of Action”, Cosmetics 2015, 2(2), 110-126, the disclosure content of which is included in full.
  • coloring components particularly for permanent hair dyes, are described, among others, in 0. J. X. Morel, R. M. Christie, “Current Trends in the Chemistry of Permanent Hair Dyeing”, Chem. Rev. 2011, 111, 2537-2561 ; A.
  • Coloring components are often based on substituted aromatic compounds such as phenol, aniline and toluene.
  • Color precursors that dominate the market include 2,5-diaminotoluene as sulfate, p-phenylenediamine, p-aminophenol, 1-hydroxyethyl-4,5-diaminopyrazole as sulfate.
  • the dye is a non-oxidative dye in which particles of bioactive glass act as an alkalizing agent to open the cuticle layer of the hair or to swell the hair and/or skin, so that at least one coloring component, for example a non-ionic dye, can penetrate better and deeper into the hair and/or skin. This can improve the color intensity and durability of the color compared to washes with temporary and/or semi-permanent dyes.
  • the colorant has at least one oxidizing agent, i.e. it is an oxidizing colorant.
  • the oxidizing colorant is a bleaching agent that contains hydrogen peroxide and/or another oxidizing agent to lighten the natural hair pigments.
  • the particles made of bioactive glass open the cuticle layer of the hair, causing the hair to swell and the natural hair pigments or artificial pigments from previous colorings to be lightened or broken down, e.g. by hydrogen peroxide.
  • Advantageous oxidizing agents and proportions are described below.
  • Bleaching agents can also contain coloring components to avoid undesirable color impressions. The main focus of these agents, however, is the lightening or destruction of the natural hair pigments, whereby the intensity of the lightening can be controlled by the concentration of the oxidizing agent, here in particular hydrogen peroxide. The same applies to lightening agents.
  • the colorant has at least one coloring component and at least one oxidizing agent.
  • the oxidizing colorant contains a coloring component through which the color depth (lighter, darker) and/or color direction of hair and/or skin can be specifically and permanently changed.
  • the oxidation dye with a coloring component is a one-component dye in which particles of bioactive glass act as an alkalizing agent to open the cuticle layer of the hair or to cause the hair and/or skin to swell.
  • a coloring component to be embedded in the keratin fibers and, for example, Oxygen from the air or a catalyst can be used to oxidize the dyes into natural-like colors.
  • oxidation dye with a coloring component is a multi-component dye, in which active ingredients, auxiliary substances and additives are distributed over several components that are mixed together to use the dye.
  • One component contains at least one coloring component and preferably particles of bioactive glass as an alkalizing agent to open the cuticle of the hair or to swell it (as described above), and another component contains an oxidizing agent.
  • the alkalizing agent can also be contained in another component.
  • Multi-component dyes are known to those skilled in the art, and they know how to formulate the individual components and put them together for use.
  • the component with the oxidizing agent can advantageously contain 0.5 to 12% by weight of hydrogen peroxide.
  • the hydrogen peroxide content is to be selected according to the type of oxidative coloring agent, which is known to those skilled in the art.
  • bleaching agents can contain up to 12% by weight of hydrogen peroxide, while other permanent coloring agents contain up to 9% by weight or up to 6% by weight, depending on the degree of lightening desired.
  • an upper limit can also be 4% by weight of hydrogen peroxide.
  • oxidizing agents can also be contained in the component, for example sodium iodate or sodium periodate, addition products of hydrogen peroxide, for example with urea, melanin, borates, etc.
  • Hydrogen peroxide variants and substitutes for hydrogen peroxide are known in the specialist world.
  • it can be a two-component dye, where “Component 1”, also called “colorant component”, is the comprises at least one coloring component and “Component 2”, also called “oxidation component”, comprises an oxidizing agent to form the color.
  • “Component 1” and “Component 2” must be mixed together before use and together form the ready-to-use colorant.
  • the particles of bioactive glass as an alkalizing agent can be contained in "Component 1" of the colorant together with at least one coloring component.
  • the multi-component dye for example a two-component dye, comprises color precursors as the coloring component, i.e. dye precursors, for example easily oxidizable compounds, which due to their small molecular size can penetrate well and deeply through the opened cuticle layer into the swollen hair or skin.
  • an oxidizing agent in particular hydrogen peroxide and/or known alternatives such as sodium iodate, sodium periodate, etc. (see above), triggers the oxidative process, whereby the active oxygen develops the color precursors into dye(s).
  • the coloring component contains at least one other dye, for example a direct dye, in addition to color precursors.
  • the colorant according to the invention contains particles made of bioactive glass.
  • the average diameter of the particles i.e. the dso value, is advantageously ⁇ 20 pm, advantageously ⁇ 15 pm, preferably ⁇ 10 pm, preferably ⁇ 5 pm.
  • a lower limit of the dso value which can be combined with all the upper limits mentioned, of advantageously 0.1 pm, preferably 0.25 pm, should not be undercut.
  • the d99 value of the particle size is, in an advantageous variant, ⁇ 60 pm, advantageous ⁇ 50 pm, advantageous ⁇ 40 pm, advantageous ⁇ 30 pm, advantageous ⁇ 25 pm, advantageous ⁇ 20 pm, preferably ⁇ 15 pm.
  • a lower limit of the dgg value that can be advantageously combined with all of the upper limits mentioned can be 1 pm.
  • the dgg value indicates that 99% of the measured particles have a diameter equal to or smaller than the specified value.
  • the particle size is determined by laser diffraction according to ISO 13320:2020 and is based on the phenomenon that the angular distribution of the intensity of the scattered light by a particle depends on the particle size, which is referred to as the diameter of an assumed sphere-like shape. Fraunhofer diffraction or Mie scattering is used as the theoretical basis, depending on the particle size.
  • the particles of bioactive glass ie a powder of bioactive glass
  • the particles of bioactive glass can be produced in a known manner, for example by means of dry grinding or wet grinding processes or a combination of both.
  • the process for producing a glass powder can be carried out both dry and with aqueous and non-aqueous grinding media.
  • the milling tool can be a ball mill, agitator ball mill, jet mill, pin mill, etc. mill or a combination of two or more of them.
  • the particle size it is advantageous if the particles do not sediment in the colorant. It can be advantageous to choose the particle size according to the viscosity of the colorant or to adjust the viscosity to a desired particle size using appropriate additives, such as thickeners (e.g. xanthan).
  • thickeners e.g. xanthan
  • the proportion of particles made of bioactive glass in the colorant is 0.1 to 20% by weight, advantageously 0.5 to 15% by weight, advantageously 0.7 to 10% by weight.
  • the proportion refers to the ready-to-use colorant.
  • the proportion refers to the colorant component of the colorant, for example to "component 1".
  • the proportion of bioactive glass particles required in a dye depends, among other things, on the type of dye, the reactivity of the bioactive glass, the particle size and the pH value desired during dyeing.
  • the colorant contains particles of ceramized bioactive glass, i.e. particles of a bioactive glass ceramic.
  • Glass ceramic is understood to be a material that has an amorphous phase and a crystalline phase. Through the targeted formation of certain crystal phases and the proportions of the crystalline phases and the amorphous phase, the reactivity of the bioactive glass ceramic, i.e. the speed of the ion exchange with a liquid medium and thus the setting of the pH value, can be controlled. The higher the reactivity, the fewer particles or powder is required to set the desired pH value. Particles of a bioactive glass ceramic are described in more detail below.
  • particles of a bioactive glass ceramic can be contained in the colorant in addition to particles of bioactive glass.
  • all of the particles can be ceramized, ie present as bioactive glass ceramic.
  • the fact that the particles are made of bioactive glass or a bioactive glass ceramic does not necessarily mean that the particles consist of 100% glass or glass ceramic, although this may be the case in some embodiments of the invention.
  • the surface of the particles may have a chemical modification, in particular a functionalization.
  • the particles may have more hydrophilic or hydrophobic properties through reaction with corresponding silanes. This makes it possible to adapt the reactivity in a water- or oil-based formulation.
  • bioactive glass or particles made of bioactive glass relate to bioactive glass or particles made of bioactive glass.
  • the description of the particles made of bioactive glass according to the invention and their advantageous further developments relates both to colorants according to the invention with particles made of bioactive glass and to the inventive use of particles made of bioactive glass as alkalizing agents in a cosmetic formulation.
  • bioactive glass advantageously also contains P2O5 and CaO, a hydroxyl carbonate apatite layer can form on the glass surface, which is very similar to the mineral phase of the bone. Therefore, such bioactive glasses can form a permanent physio-chemical bond to bone and tissue and are not encapsulated or rejected by the body.
  • DE 102007033091 A1 proposes agents for coloring and/or changing the shape of keratin fibers that contain bioactive glass in order to reduce scalp irritation that occurs due to the highly alkaline conditions during the color-changing process.
  • the color-changing agents contain common alkalizing agents such as alkali or alkaline earth hydroxides, ammonia or organic amines.
  • EP 1709997 A1 describes hair straightening agents containing alkali or alkaline earth hydroxides that contain bioactive glass to reduce skin irritation during treatment.
  • the bioactive glass comprises (in wt.% on an oxide basis): SiC>2 35 to 60
  • the bioactive glass according to the invention consists of at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight, most preferably at least 99% by weight of the above-mentioned components or preferably of the components SiO2, Na2O, CaO, P2O5.
  • the bioactive glass according to the invention consists of at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight, most preferably at least 99% by weight of the components SiO2, Na2O, CaO, P2O5, K2O, MgO.
  • the bioactive glass on which the glass powder according to the invention is based can be a known bioactive glass.
  • An example of a particularly advantageous bioactive glass that can be used advantageously in the context of the various aspects of the invention is available under the name Vitryxx® MD01 from SCHOTT AG.
  • the bioactive glass is a ceramized bioactive glass, ie the bioactive glass is present as a bioactive glass ceramic, ie the particles according to the invention can be in the form of a glass ceramic.
  • Glass ceramic is understood to mean a material that has an amorphous phase and a crystalline phase. Through targeted formation of certain crystal phases and the proportions of crystalline phases and amorphous phases, the reactivity of the bioactive glass ceramic, ie the speed of ion exchange with a liquid medium and thus the adjustment of the pH value, can be controlled. The higher the reactivity, the less powder is needed to adjust the desired pH value.
  • an advantageous colorant with particles of bioactive glass - depending on its use concentration - can have a neutral pH value when applied, which in the context of the invention means a pH range of 6 to ⁇ 8, preferably 6.5 to 7.5, whereas known alkalizing agents determine the pH value of the entire colorant, usually setting a pH value of 8 to 11.
  • bioactive glass is reactive and special particles of bioactive glass locally shift the pH value to the alkaline when in contact with the hair and/or skin and thereby open the cuticle of the hair or allow the hair and/or skin to swell and/or enable reactions to form color, while the pH value of the colorant is neutral overall.
  • the particles of bioactive glass act as a local alkalizing agent.
  • the bioactive glass comprises SiO2 as a network former and CaO and preferably comprises Na2O and/or P2O5 (see detailed description of the composition in connection with the first aspect of the invention).
  • the particles comprise a bioactive glass ceramic.
  • the cosmetic formulation, preferably the colorant, in an advantageous use comprises particles of ceramized bioactive glass.
  • Fig. 1 Colorimetric measurement results of dyeing tests
  • Table 1 shows compositions (information in the unit grams, g) of two exemplary embodiments (Ex.) and two comparative examples (Comp. Ex.) of a “colorant component” of a two-component colorant.
  • the proportion of particles made of bioactive glass is 1 wt.% in the first embodiment (Example 1) and 5 wt.% in the second embodiment (Example 2).
  • the dye was applied as evenly as possible to the hair sample and left to work in the hair for 30 minutes.
  • the dye was then washed out with tap water for 3 minutes, the hair sample was dried with a hair dryer and the dyeing performance was measured using colorimetry.
  • the dyed hair sample was then washed several times. For each wash cycle, the hair sample was washed with a commercially available shampoo for 2 minutes and rinsed with tap water for 20 seconds, dried with a hair dryer and again measured with a colorimeter. A total of 5 wash cycles were carried out. This was done with all hair samples.
  • the hair samples were measured colorimetrically. Colorimetric methods are generally known. In this case, a “Lorentzen & Wettre Datacolor Elrepho spectrophotometer” was used, which is similar to the ISO2469 standard and was used under d/0° geometry. The light source was a pulsed xenon lamp with an “almost D65” filter.
  • the device was calibrated using device-specific standards (black cavity, white calibration, UV calibration).
  • a dried hair sample was positioned on the sample holder. 5 different positions on the hair sample were measured per measurement run. The computer calculated average values for the color coordinates a* b* and L* from the 5 individual measurements. The corresponding dE was calculated from these values (equation 1). Two such measurement runs were carried out per hair sample and the average value for dE was calculated from both. Each dye was tested on A total of two hair samples were tested, and from these two determined dE values, an average value was determined as the final result dE(end).
  • Comparative Example 1 did not contain any alkalizing agent in the colorant component, the pH value was slightly acidic.
  • Example 2 If the proportion of bioactive glass particles in the colorant is increased - for example to 5% by weight based on the colorant component; see Example 2 - the coloring performance and durability of the color are even improved compared to known colorants with ammonia or ammonia alternatives:
  • the pH value during dyeing is comparable (pH 10.4). This proves that an advantageous dye with particles made of bioactive glass as an alkalizing agent leads to a better dyeing result and better color durability than known dyes at the same pH value of the dye.

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Abstract

Färbemittel, insbesondere Haarfärbemittel, enthalten häufig Ammoniak, der zu einem unangenehmen Geruch bei der Anwendung führt, sowie Haut, Haare und Lungen reizen kann. Bei bekannten Ammoniak-Alternativen ist die Färbeleistung oder die Haltbarkeit der Farbe häufig schwächer. Zur Lösung dieser Probleme wird ein Färbemittel vorgeschlagen, das ein Alkalisierungsmittel zum Öffnen der Schuppenschicht von Haaren und/oder zum Aufquellen von Haaren und/oder Haut umfasst, wobei das Alkalisierungsmittel Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel aufweist oder daraus besteht.

Description

HAARFÄRBEMITTEL MIT BIOAKTIVEM GLAS
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Färbemittel, insbesondere Haarfärbemittel, sowie die Verwendung eines alternativen Alkalisierungsmittels in einer kosmetischen Formulierung, insbesondere einem Färbemittel zum Färben von Keratinfasern.
Keratinfasern sind Hauptbestandteil von Säugetierhaaren wie Wolle, Fell, Federn, menschlichem Haar und Haut. Wenn im Folgenden von Haarfärbemittel gesprochen wird, geschieht dies aus Gründen der sprachlichen Vereinfachung, ohne auf Haare beschränkt zu sein. Außerdem wird der Begriff „Haarfärbemittel“ als Oberbegriff für „Haarfärbemittel im eigentlichen Sinne, d.h. zum Färben der Haare“ und für „Hautfärbemittel zum Färben der Haut“ verwendet. Der Begriff „Färben“ wird im Rahmen dieser Erfindung breit verstanden im Sinne einer „Farbveränderung“ und umfasst das Hinzufügen einer Farbe zu der keratinischen Faser und das Reduzieren von in der keratinischen Faser vorhandenen Farben.
Färbemittel zum Färben keratinischer Fasern, insbesondere Haare und/oder Haut, lassen sich insbesondere hinsichtlich ihres Mechanismus beim Anfärben und der Haltbarkeit beim Waschen, beispielsweise mit tensidhaltigen Wachmitteln, in unterschiedliche Gruppen einteilen. Im Folgenden werden die unterschiedlichen Gruppen exemplarisch anhand von Haarfärbemitteln beschrieben. Entsprechendes gilt für Hautfärbemittel, bei denen in der Haut enthaltene Keratine gefärbt werden.
Wenn im Folgenden allgemein von „Farbstoff“ die Rede ist, umfasst dieser Begriff Farbstoffe im engeren Sinne, d.h. lösliche Farbstoffe, und unlösliche Pigmente. Den Fachleuten ist bekannt, welche Farbstoffspezies in den verschiedenen Färbemitteln einzusetzen sind. Haarfärbemittel, ihre unterschiedlichen Wirkprinzipien und geeignete Farbstoffe sind allgemein bekannt, beispielsweise S. A. Da Franca, M. F. Dario, V. B. Esteves, A. R. Baby, M. V. R. Velasco, “Types of Hair Dye and Their Mechanisms of Action”, Cosmetics 2015, 2(2), 110-126.
Bei nicht-oxidativen Haarfärbemitteln erfolgt die Haarfärbung durch Farbstoffe, beispielsweise sogenannte Direktfarbstoffe, die sich aufgrund ihrer positiven Ladung nur oberflächlich an der negativ geladenen Außenhülle des Haares anlagern (temporäre Färbung) oder aufgrund ihrer geringen Molekülgröße in die Schuppenschicht des Haares eindringen und am Haarkeratin anhaften (semi-permanente Färbung). Bei der nicht-oxidativen Haarfärbung werden die Naturpigmente des Haares nicht zerstört oder chemisch verändert, sondern durch die aufgebrachten Farbstoffe übertönt.
Die temporäre Färbung beruht hauptsächlich auf einer elektrostatischen Anziehung zwischen der negativ geladener Außenhülle des Haares und meist kationischen Farbstoffen, die über eine Färbemittelzubereitung zugeführt werden.
Diese Wechselwirkung ist jedoch nicht stark und die Anlagerung kann durch die nächsten Haarwäschen beendet werden. Dieser Wirkmechanismus unterscheidet sich signifikant von semi-permanenter oder permanenter Haarfärbung.
Bei der semi-permanenten Färbung bleiben Farbstoff-Moleküle bzw. Pigmente nicht nur oberflächlich am Haar haften, sondern diffundieren aufgrund ihrer geringen Größe auch in die äußere Schuppenschicht der Haare, die auch „Cuticula“ genannt wird, ein. Dort werden sie jedoch nicht oder nur schwach durch u.a. Ladung gebunden, weswegen die Haltbarkeit der Farben auf wenige Haarwäschen, je nach Haarstruktur und Mittel bis zu ca. maximal 12 Haarwäschen, begrenzt ist. Zu den semi-permanenten Färbemittel zählen auch natürliche Färbemittel basierend auf pflanzlichen Bestandteilen wie z.B. Henna, Kamille, Rindenextrakte etc. Temporäre Färbemittel und semi-permanente Färbemittel sind Färbemittel zur physikalischen Farbveränderung, da die Farbstoffe physikalisch am und/oder im Haar gebunden sind.
Bei den Permanentfärbemitteln wird auch das Naturpigment der Haare chemisch verändert, wobei die Farbveränderung dauerhaft, d.h. über normale Haarwäschen nicht auswaschbar ist. Bei der permanenten Färbung von Haaren wird in der Regel ein oxidierendes Verfahren angewandt, weswegen die verwendeten Färbepräparate auch Oxidationsfärbemittel oder oxidative Färbemittel genannt werden. Zu den Oxidationshaarfärbemitteln zählen im Rahmen der Erfindung auch Hellerfärbungsmittel und Blondierungsmittel, die die Naturpigmente aufhellen bzw. oxidativ zerstören, um einen blonden Farbton zu erzeugen, und die demi-permanenten Haarfärbemittel, die Funktionsweisen von permanenter und semi-permanenter Färbung vereinen und auch als „Intensivtönung“ oder „Coloration“ bezeichnet werden. Hauptsächlich in der Literatur werden auch Konzepte für die permanente Färbung vorgeschlagen, die z.B. auf Reaktivfarbstoffen, welche an funktionelle Gruppen dar Haare binden, oder auch auf der Bildung von Azofarbstoffen aus Präkursoren basieren.
Bei einem Permanentfärbemittel kann es sich um ein Einkomponenten-Färbemit- tel oder ein Mehrkomponenten-Färbemittel, insbesondere Zweikomponenten- Färbemittel, handeln, wobei allen gemeinsam ist, dass ein Alkalisierungsmittel zum Öffnen der Haarstruktur und ein Oxidationsmittel zur Veränderung der natürlichen Haarpigmente und/oder zur Entstehung bzw. Bindung der gewünschten Farbe benötigt werden. Oxidationsfärbemittel werden wegen ihrer intensiven Farben und langen Haltbarkeit des Färbeergebnisses eingesetzt, wobei der Färbemechanismus hinreichend bekannt ist (siehe z.B. 0. J. X. Morel, R. M. Christie, „Current Trends in the Chemistry of Permanent Hair Dyeing“, Chem. Rev. 2011, 111, 2537-2561.; A. Towns, “A review of developments in industrial hair colorant actives for oxidative dyes”, Coloration Technology 2021, 137, 301-335. Im Rahmen der Anwendung eines Einkomponenten-Färbemittels kann zum Beispiel mindestens ein Farbstoff, beispielsweise ein Farbstoff mit synthetischem Melanin oder ein anderer leicht oxidierbarer Farbstoff, auf das Haar aufgebracht werden, der z.B. mit Luftsauerstoff entweder allein oder mit Hilfe eines Katalysators (z.B. Mangansulfat) zu naturähnlichen Farbstoffen reagiert, was insbesondere beim Ergrauen von Haaren ein Vorteil sein kann. Solche Färbemittel werden auch „auto-oxidative Färbemittel“ genannt und benötigen nicht so hohe pH- Werte beim Färben. Je höher der pH-Wert jedoch ist, desto schneller und tiefer dringen die Farbstoffe in die Haare ein und lassen sich nicht so schnell auswaschen. Diese Wirkmechanismus hat seine Grenzen bei Personen mit dunklem Haar (rot, braun, schwarz). Hier sind Oxidationsfarbstoffvorprodukte notwendig, was im Folgenden beschrieben wird.
Üblicherweise sind Oxidationsfärbemittel bzw. Permanentfärbemittel Mehrkom- ponenten-Produkte, häufig Zweikomponenten-Produkte, wobei Wirk-, Hilfs- und Zusatzstoffe auf mehreren Komponenten verteilt sind, die zur Bildung des gebrauchsfertigen Färbemittels zusammengemischt werden. Bei einem Zwei-Kom- ponenten-Produkt umfasst „Komponente 1“ (auch „Farbgeberkomponente“ genannt) mindestens einen Farbgeber und „Komponente 2“ (auch „Oxidationskomponente“ genannt) ein Oxidationsmittel zur Bildung der Farbe. Die Komponenten, insbesondere Farbgeberkomponente und Oxidationskomponente, müssen vor der Anwendung zusammengemischt werden.
Oxidationsfärbemittel bewirken eine chemische Farbveränderung und enthalten verschiedene Wirk-, Hilfs- und Zusatzstoffe. Zu den Hilfs- und Zusatzstoffen zählen beispielsweise Viskositätseinsteller, Trägermasse, Lösungsvermittler, Duftstoffe etc.
Ein Wirkstoff, der in der Farbgeberkomponente des Färbemittels in der Regel enthalten ist - Ausnahme hiervon können sogenannte Blondierungsmittel sein (siehe unten) - sind Farbgeber. Zu den Farbgebern, auch „färbende Komponenten“ genannt, gehören bei Oxidationsfärbemitteln insbesondere Farbpräkurso- ren, welche auch Farbbasen oder Farbvorstufen genannt werden und sich dadurch auszeichnen, dass sie leicht oxidierbar sind, gegebenenfalls auch Nu- ancierer (d.h. Farbstoffe bzw. Pigmente, die den Farbton etwas verändern), gegebenenfalls auch Direktfarbstoffe, was den Fachleuten allgemein bekannt ist.
Aufgrund ihrer geringen Größe können die häufig nur schwach gefärbten oder farblosen Farbpräkursoren in das Innere des Haares eindringen. Die chemische Farbveränderung wird auch oxidative Färbung genannt, weil zum „Entwickeln“ der Farbe ein Oxidationsmittel benötigt wird, beispielsweise Wasserstoffperoxid, Luftsauerstoff, spezielle Enzyme, Aminoverbindungen etc. Die Farbpräkursoren bilden unter dem Einfluss des Oxidationsmittels untereinander oder unter Kupplung mit einer oder mehreren Kupplerkomponenten die eigentlichen Farbstoffe bzw. Farbpigmente aus, die aufgrund ihrer Größe und schlechten Wasserlöslichkeit nicht mehr aus dem Haar herausgewaschen werden können.
Oxidationsmittel, insbesondere Wasserstoffperoxid, können in Permanentfärbemitteln eine Doppelfunktion haben, insbesondere wenn sie in höherer Konzentration eingesetzt werden (beispielsweise Wasserstoffperoxid-Gehalt > 4 Gew.-%). Ein Teil des Wasserstoffperoxids bewirkt die Aufhellung der natürlichen oder künstlichen Haarpigmente, während der andere Teil für den Einfärbevorgang, d.h. die Ausbildung der künstlichen Farbstoffe im Haar benötigt wird. Bei geringerem Wasserstoffperoxid-Gehalt (beispielsweise 1 bis 4%) ist der Aufhellungseffekt geringer und es werden im Wesentlichen nur die künstlichen Farbstoffe im Haar gebildet. Der oxidierende Wirkstoff befindet bei einem Zweikomponenten- Färbemittel in der Regel in der zweiten Komponente des Färbemittels.
Zur Erzielung optimaler Färbeergebnisse werden Oxidationsfärbemittel alkalisch auf einen pH-Wert im Bereich 8 bis 11 eingestellt, wozu als Wirkstoff ein Alkalisierungsmittel in dem Färbemittel - bei einem Zweikomponenten-Färbemittel in der Regel in der Farbgeberkomponente - enthalten ist. Das Alkalisierungsmittel bewirkt die Öffnung der Schuppenschicht und das Aufquellen der Haare, wodurch die färbenden Komponenten, beispielsweise Farbpräkursoren, Nuan- cierer, Direktfarbstoffe, in das Haarinnere eindringen können. Dort werden sie durch die Reaktion mit einem Oxidationsmittel zu komplexen Farbstoffen bzw. größeren Oligomeren oxidiert, welche dann unlöslich werden oder deren Diffusion aufgrund der Größe gehindert ist. Manche erzeugten Farbstoffe können sich chemisch mit dem Haarkeratin verbinden. Durch die Oxidation der Farbpräkurso- ren mit dem Oxidierungsmittel entsteht der Farbstoff bzw. das künstliche Pigment. Auch für die gewünschte Oxidationsreaktion ist häufig ein erhöhter pH- Wert nötig.
Zur Einstellung des pH-Werts in bekannten Färbemitteln kann als Alkalisierungsmittel Ammoniak eingesetzt werden. Nachteilig an den bekannten Permanentfärbemitteln, die ein Ammoniak-basierendes Alkalisierungsmittel einsetzen (beispielsweise Ammoniumhydroxid), ist der durch Ammoniak hervorgerufene unangenehme Geruch während der Anwendung. Bei der Anwendung freigesetztes Ammoniakgas kann die Haut, Augen und beim Einatmen auch die Lunge reizen. Außerdem wirkt sich das herkömmliche Alkalisierungsmittel negativ auf die Struktur des Haares aus, da das Aufquellen der Haare auch anderen Molekülen das Eindringen in das Haarinnere erlaubt, und dadurch potenziell allergen wirkt. Entsprechendes gilt für Ammoniak-basierende Hautfärbemittel.
Es gibt bereits ammoniakfreie Oxidationsfärbemittel, die als Alkalisierungsmittel beispielsweise Amine, beispielsweise Monoethanolamin (z.B. 2-Ethanolamin) allein oder in Kombination mit anderen Alkalisierungsmitteln wie beispielsweise Aminosäuren, Oligopeptiden, Acylaminosäurederivate etc. einsetzen - wie z.B. in EP 2 178492 B1 , US 2014/0082856 A1 , US 2012/0180231 A1 , DE 19527121 A1 offenbart -, deren Färbekraft im Vergleich zu NHs-basierten Oxidationsfärbemitteln jedoch schwächer ausfallen kann. Außerdem hat sich gezeigt, dass die Haltbarkeit der Farbe im Haar geringer ist, so dass die Haare öfter gefärbt werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Färbemittel, insbesondere ein Haarfärbemittel, bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist. Das Färbemittel soll keinen unangenehmen Geruch und möglichst wenig irritierende Eigenschaften haben und vorteilhaft eine hohe Färbekraft, Farbintensität, Haltbarkeit gegenüber Auswaschung und Lichteinwirkung aufweisen. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung einen Ersatz für bekannte Alkalisierungsmittel in einer Formulierung für kosmetische Produkte, insbesondere für die Färbung von Keratinfasern bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Die oben genannte Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Färbemittel, insbesondere Haarfärbemittel, das ein Alkalisierungsmittel zum Öffnen der Schuppenschicht von Haaren und/oder zum Aufquellen von Haaren und/oder Haut umfasst, wobei das Alkalisierungsmittel Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel aufweist oder daraus besteht.
Im Falle von oxidativen (Haar)färbemitteln können die Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel auch die Funktion haben, Kupplungsreaktionen von bzw. mit Farbpräkursoren zu katalysieren oder zu starten.
Ein erfindungsgemäßes Färbemittel ist vorzugsweise zum Färben von menschlichem Haar und/oder Haut geeignet und daher ein Haarfärbemittel, wobei der Begriff „Haarfärbemittel“ gemäß der eingangs gegebener Definition auch ein „Hautfärbemittel“ sein kann. Es kann jedoch auch zum Färben anderer Keratinfasern, beispielsweise Pelze, Wolle und Federn, und auch zum Färben anderer Substrate Anwendung finden. Als Haarfärbemittel im eigentlichen Sinne färbt ein vorteilhaftes Färbemittel die Haare. Als Hautfärbemittel färbt ein vorteilhaftes Färbemittel die Haut oder je nach Anwendungsort zusätzlich die dort vorhandenen Haare. Beispielsweise kann ein erfindungsgemäßes Hautfärbemittel eingesetzt werden, um gezielt die Haut im Bereich der Augenbrauen einzufärben und dadurch den optischen Eindruck zu verändern, beispielsweise einen dichteren Haarwuchs zu simulieren.
Als Alkalisierungsmittel umfasst das erfindungsgemäße Färbemittel Partikel aus bioaktivem Glas oder besteht daraus. Partikel aus bioaktivem Glas bedeutet, dass die Partikel bioaktives Glas umfassen oder daraus bestehen. Im Rahmen der Erfindung wurde gefunden, dass Partikel aus bioaktivem Glas überraschenderweise als Alkalisierungsmittel in einem Färbemittel eingesetzt werden können, da sie in einem wässrigen Medium reaktiv sind, Ionen freisetzen und somit den pH-Wert anheben. Als Alkalisierungsmittel in einem Haarfärbemittel öffnen sie die Schuppenschicht der Haare und lassen sie aufquellen. Als Alkalisierungsmittel in einem Hautfärbemittel lässt es die Haut aufquellen. Somit übernehmen Partikel aus bioaktivem Glas im Rahmen der Erfindung die Funktion von Ammoniak und/oder von bekannten Ammoniak-Alternativen. Mit anderen Worten sind Partikel aus bioaktivem Glas im Rahmen der Erfindung ein Alkalisierungs- mittel-Ersatz für Ammoniak und/oder Ammoniak-Alternativen, was weiter unten näher beschrieben ist. Auf diese Weise wird zum einen das Problem des unangenehmen Geruchs und der Reizung von Haut, Augen und Lunge beim Gebrauch verringert. Zum anderen kann durch bioaktives Glas der am Haar bzw. an der Haut herrschende pH-Wert gezielt eingestellt werden, beispielsweise durch Variation der Einsatzkonzentration, wodurch die Färbung für Haut und Haare schonender ist.
Ammoniak und Ammoniak-Alternativen sind in Färbemitteln, insbesondere Haarfärbemitteln, bekannte Alkalierungsmittel. Unter „Ammoniak-Alternativen“ werden Mittel verstanden, die in einem Färbemittel eine dem Ammoniak entsprechende Wirkung haben, d.h. gleichwirkend sind. Ammoniak-Alternativen können bevorzugt ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Amine, beispielsweise Monoethanolamin (z.B. 2-Ethanolamin), Aminosäuren, Oligopeptiden, Acylamino- säurederivaten.
In der DE 102007033091 A1 werden beispielsweise als Alkalisierungsmittel genannt: Ammoniak, organische Amine, wie Monoethanolamin, Monoisopropanolamin, 2-Amino-2-methyl-propanol, 2-Amino-2-methyl-1 ,3-propandiol, 2-Amino-2- ethyl-1 ,3-propandiol, 2-Amino-2-methylbutanol, Triethanolamin sowie Ammonium-, Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide, -carbonate, -hydrogencarbonate, - hydroxycarbonate, -Silikate, insbesondere -metasilikate, sowie Alkaliphosphate.
Während bekannte Alkalisierungsmittel den pH-Wert des gesamten Färbemittels bestimmen, wobei meist ein pH-Wert von 8 bis 11 eingestellt wird, kann ein vorteilhaftes Färbemittel mit Partikeln aus bioaktivem Glas einen neutralen pH-Wert aufweisen, worunter im Rahmen der Erfindung ein Bereich des pH-Werts von 6 bis < 8, vorzugsweise 6,5 bis 7,5, zu verstehen ist. Dies ist möglich, da bioaktives Glas reaktiv ist und besondere Partikel aus bioaktivem Glas im Kontakt mit dem Haar und/oder Haut lokal den pH-Wert ins Basische verschieben und dadurch die Schuppenschicht der Haare öffnen bzw. Haare und/oder Haut aufquellen lassen und/oder Reaktionen zur Farbbildung ermöglichen, während der pH-Wert des Färbemittels insgesamt neutral ist. Bei solchen Varianten wirken die Partikel aus bioaktivem Glas als lokales Alkalisierungsmittel, und die Partikel aus bioaktivem Glas sind somit vorteilhaft ein lokales Alkalisierungsmittel. Der Begriff „Alkalisierungsmittel“ im Zusammenhang mit Partikeln aus bioaktivem Glas impliziert somit nicht, dass das Färbemittel bei der Anwendung insgesamt einen basischen pH-Wert haben muss, anders als bei bekannten Alkalisierungsmitteln. Es wird vermutet, dass dieser Effekt dadurch hervorgerufen oder begünstigt wird, dass Partikel aus bioaktivem Glas eine hohe Affinität zu Keratinfasern haben, so dass der pH-Wert insbesondere lokal am Haar bzw. lokal an der Haut erhöht wird, während der pH-Wert des Färbemittels insgesamt neutral oder nur leicht alkalisch ist. Dies kann beim Färben mit dem vorteilhaften Färbemittel zu weniger Hautreizungen führen. Die Färbeleistung eines vorteilhaften Färbemittels mit einem neutralen pH-Wert und die Haltbarkeit der Farbe über mehrere Wäschen mit handelsüblichem Shampoo ist überraschenderweise vergleichbar mit den Ergebnissen herkömmlicher Haarfärbemittel basierend auf Ammoniak bzw. Ammoniak-Alternativen, bei welchen der Färbevorgang im Alkalischen bei pH-Werten > 10 erfolgt.
Selbstverständlich kann das Färbemittel in einer vorteilhaften Alternative auch insgesamt einen alkalischen pH-Wert aufweisen, insbesondere im Bereich 8 bis 11 , vorzugsweise 9 bis 11 oder 8 bis 10.
Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel können in dem Färbemittel in einer vorteilhaften Ausführung zusätzlich zu einem anderen Alkalisierungsmittel, beispielsweise Ammoniak und/oder Ammoniak-Alternativen vorhanden sein, um deren Anteile zu reduzieren. Ammoniak und/oder Ammoniak-Alternativen sind also nur teilweise ersetzt.
In einer vorteilhaften Ausführung beträgt die Menge an Ammoniak und Ammoniak-Alternativen im Färbemittel in Summe weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 3 Gew.-%, bevorzugt weniger als 2 Gew.-%, bevorzugt weniger als 1 Gew-%.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden Partikel aus bioaktivem Glas als alleiniges Alkalisierungsmittel eingesetzt. Mit anderen Worten besteht das Alkalisierungsmittel in dieser Variante des Färbemittels aus Partikeln aus bioaktivem Glas, d.h. das Alkalisierungsmittel ist bioaktives Glas. Es liegt somit ein vollständiger Ersatz von Ammoniak und/oder Ammoniak-Alternativen vor. In einer besonders vorteilhaften Variante ist das Färbemittel frei von Ammoniak und/oder frei von Ammoniak-Alternativen. „Frei von“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die genannten Bestandteile dem Färbemittel nicht aktiv zugesetzt werden, sondern allenfalls in unvermeidbaren Spuren bzw. Kontaminationen vorliegen können, die beispielsweise durch Unreinheit von eingesetzten Inhaltsstoffen bedingt sein können. Unter einer Verunreinigung wird ein Anteil von maximal 100 ppm, vorzugsweise maximal 50 ppm für Ammoniak bzw. ein Anteil von maximal 100 ppm, vorzugsweise maximal 50 ppm für jede Ammoniak-Alter- native verstanden. Besonders bevorzugt ist natürlich die vollkommene Freiheit der genannten unerwünschten Substanzen in dem Färbemittel.
Versuche mit vorteilhaften Haarfärbemitteln, die Partikel aus bioaktivem Glas als alleinigem Alkalisierungsmittel enthalten, haben gezeigt, dass die Färbeleistung des Färbemittels und die Haltbarkeit der Farbe über mehrere Wäschen mit handelsüblichem Shampoo mindestens genauso gut, in manchen Fällen, beispielsweise bei einem höheren Gehalt an Partikeln aus bioaktivem Glas, sogar besser sind als bei bekannten Haarfärbemitteln basierend auf einem herkömmlichen Alkalisierungsmittel.
Die Reaktivität von Partikeln aus bioaktivem Glas und damit der bei der Anwendung auf Haar und/oder Haut in dem Färbemittel herrschende pH-Wert lässt sich durch eine Reihe von Maßnahmen gezielt einstellen, was untenstehend näher beschrieben ist.
In einer vorteilhaften Variante weist das Färbemittel einen alkalischen pH-Wert im Bereich 8 bis 11 , vorzugsweise 9 bis 11 oder 8 bis 10 auf. In einer alternativen vorteilhaften Variante weist das Färbemittel einen neutralen pH-Wert auf, vorzugsweise 6 bis < 8, bevorzugt 6,5 bis 7,5. In einer vorteilhaften Ausführung des Färbemittels, weist das Färbemittel mindestens eine färbende Komponente und/oder mindestens ein Oxidationsmittel auf.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Färbemittel mindestens eine färbende Komponente. Der Begriff „färbende Komponente“ schließt prinzipiell alle von Färbemitteln bekannte Farbgeber (Farbstoffe, Pigmente, Farbpräkursoren etc.) mit ein, die geeignet sind, keratinische Fasern, insbesondere Haare und/oder Haut, temporär, semi-permanent, demi-permanent oder permanent zu färben. Dabei sind im Rahmen der Erfindung solche färbenden Komponenten geeignet, die zusammen mit Partikeln aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel zum Öffnen der Schuppenschicht der Haare und zum Aufquellen von Haar und/oder Haut einsetzbar sind. Es kann sich dabei beispielsweise um fertige Farbstoffe (auch „Direktfarbstoffe“ genannt) oder Farbpräkursoren (d.h. Vorstufen, auch „unentwickelte Farbstoffe“, „Farbstoffbasen“ genannt), handeln, wobei aus den Farbpräkursoren erst durch ein Oxidationsmittel farbige künstliche Farbstoffe bzw. Pigmente gebildet werden. Ebenfalls zu den färbenden Komponenten zählen Nuanceure (auch Farbkuppler genannt), die teils entwickelte oder anoxidierte Farbbildner sind, die einer Farbe eine bestimmte Farbrichtung geben, sowie Pflanzenfarbstoffe.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Färbemittels handelt es sich um ein Färbemittel ausgewählt aus der Gruppe umfassend temporäres Färbemittel, semipermanentes Färbemittel, demi-permanentes Färbemittel, permanentes Färbemittel, wobei es sich vorzugsweise um Färbemittel für Haare und/oder Haut handeln kann. Den Fachleuten ist bekannt, welche Arten färbender Komponenten in den unterschiedlichen Färbemittel-Typen jeweils einzusetzen sind.
Beispiele färbender Komponenten und die unterschiedlichen Wirkmechanismen der Färbung sind in zahlreichen Publikationen beschrieben, beispielsweise in S. A. Da Franca, M. F. Dario, V. B. Esteves, A. R. Baby, M. V. R. Velasco, “Types of Hair Dye and Their Mechanisms of Action”, Cosmetics 2015, 2(2), 110-126, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich mit aufgenommen wird.
Beispiele färbender Komponenten insbesondere für permanente Haarfärbemittel sind u.a. beschrieben in 0. J. X. Morel, R. M. Christie, „Current Trends in the Chemistry of Permanent Hair Dyeing“, Chem. Rev. 2011, 111, 2537-2561 ; A.
Towns, “A review of developments in industrial hair colorant actives for oxidative dyes”, Coloration Technology 2021 , 137, 301-335, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich mit aufgenommen wird.
Färbende Komponenten basieren oft auf substituierten, aromatischen Verbindungen, wie z.B. Phenol, Anilin und Toluol. Farbpräkursoren, die den Markt dominieren, sind beispielsweise 2,5-Diaminotoluol als Sulfat, p-Phenylendiamin, p- Aminophenol, 1-Hydroxyethyl-4,5-diaminopyrazol als Sulfat.
In einer vorteilhaften Ausführung des Färbemittels handelt es sich um ein nichtoxidatives Färbemittel, bei welchem Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel bewirken, dass die Schuppenschicht der Haare geöffnet bzw. Haar und/oder Haut aufgequollen sind, so dass mindestens eine färbende Komponente, beispielsweise ein nicht-ionische Farbstoff, besser und tiefer in Haar und/oder Haut eindringen kann. Dadurch können die Farbintensität und Haltbarkeit der Farbe gegenüber Wäschen bei temporären und/oder semi-permanenten Färbemitteln verbessert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Färbemittel um ein Permanentfärbemittel, das eine dauerhafte chemische Farbveränderung bewirkt. Permanentfärbemittel schließt die Gruppe der demipermanenten Färbemittel mit ein, da der Färbemechanismus im Prinzip derselbe ist. Färbewirkung und Haltbarkeit fallen jedoch bei den demipermanenten Färbemittel etwas schwächer aus. Vorzugsweise handelt es sich um ein Oxidationsfärbemittel, das ein Oxidationsmittel zur Erzeugung der künstlichen Farbstoffe bzw. Pigmente und/oder zur Veränderung der natürlichen Farbpigmente in Haar und/oder Haut benötigt.
In einer vorteilhaften Ausführung des Färbemittels, weist das Färbemittel mindestens ein Oxidationsmittel auf, ist also ein Oxidationsfärbemittel. In einer vorteilhaften Variante ist das Oxidationsfärbemittel ein Blondierungsmittel, das Wasserstoffperoxid und/oder ein anderes Oxidationsmittel zur Aufhellung der natürlichen Haarpigmente umfasst. Durch die Partikel aus bioaktivem Glas wird die Schuppenschicht des Haares geöffnet, so dass das Haar aufquillt und die natürlichen Haarpigmente oder künstliche Pigmente vorangegangener Färbungen z.B. durch Wasserstoffperoxid aufgehellt oder abgebaut werden. Vorteilhafte Oxidationsmittel und Anteile sind weiter unten beschrieben. Blondierungsmittel können auch färbende Komponenten enthalten, um unerwünschte Farbeindrücke zu vermeiden. Im Vordergrund steht bei diesen Mitteln jedoch die Aufhellung bzw. Zerstörung der natürlichen Haarpigmente, wobei durch die Konzentration des Oxidationsmittels, hier insbesondere Wasserstoffperoxid, die Intensität der Aufhellung gesteuert werden kann. Entsprechendes gilt auch für Hellerfärbungsmittel.
In einer vorteilhaften Ausführung des Färbemittels, weist das Färbemittel mindestens eine färbende Komponente und mindestens ein Oxidationsmittel auf. Dabei enthält das Oxidationsfärbemittel eine färbende Komponente, durch die Farbtiefe (heller, dunkler) und/oder Farbrichtung von Haar und/oder Haut gezielt und dauerhaft geändert werden kann.
In einer ersten vorteilhaften Variante des Oxidationsfärbemittels mit färbender Komponente handelt es sich um ein Einkomponenten-Färbemittel, bei welchem Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel die Schuppenschicht der Haare öffnen bzw. Haar und/oder Haut aufquellen lassen. Dadurch kann eine färbende Komponente in die Keratinfasern eingelagert und beispielsweise durch Luftsauerstoff oder einen Katalysator zu naturähnlichen Farbstoffen oxidiert werden.
In einer anderen vorteilhaften Variante des Oxidationsfärbemittels mit färbender Komponente handelt es sich um Mehrkomponenten-Färbemittel, wobei Wirk-, Hilfs- und Zusatzstoffe auf mehreren Komponenten verteilt sind, die zur Anwendung des Färbemittels zusammengemischt werden. Dabei enthält eine Komponente mindestens eine färbende Komponente und vorzugsweise Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel zum Öffnen der Schuppenschicht der Haare bzw. Aufquellen (wie oben beschrieben), und eine andere Komponente ein Oxidationsmittel. Das Alkalisierungsmittel kann aber auch in einer anderen Komponente enthalten sein. Mehrkomponenten-Färbmittel sind den Fachleuten bekannt, und sie wissen, wie die einzelnen Komponenten zu formulieren und für die Anwendung zusammenzustellen sind.
Die Komponente mit dem Oxidationsmittel kann vorteilhaft 0,5 bis 12 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthalten. Der Gehalt an Wasserstoffperoxid ist entsprechend der Art des oxidativen Färbemittels zu wählen, was Fachleuten bekannt ist. Beispielsweise können für Blondierungsmittel bis zu 12 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthalten sein, während andere Permanentfärbemittel in Abhängigkeit der Grad der gewünschten Aufhellung bis zu 9 Gew.-% oder bis zu 6 Gew.-% enthalten. Bei weniger starken Färbemittel, beispielsweise demi-permanente Färbemittel, kann eine Obergrenze auch 4 Gew.-% an Wasserstoffperoxid sein. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Oxidationsmittel in der Komponente enthalten sein, beispielsweise Natriumiodat oder Natriumperiodat, Anlagerungsprodukte von Wasserstoffperoxid beispielsweise an Harnstoff, Melanin, Borate usw. Wasserstoffperoxid-Varianten und Ersatzmittel für Wasserstoffperoxid sind in der Fachwelt bekannt.
In einer vorteilhaften Variante kann es sich um ein Zweikomponenten-Färbemit- tel handeln, wobei „Komponente 1“, auch „Farbgeberkomponente“ genannt, die mindestens eine färbende Komponente umfasst und „Komponente 2“, auch „Oxidationskomponente“ genannt, ein Oxidationsmittel zur Bildung der Farbe umfasst. „Komponente 1“ und „Komponente 2“ müssen vor der Anwendung zusammengemischt werden und ergeben gemeinsam das gebrauchsfertige Färbemittel. Die Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel können zusammen mit mindestens einer färbenden Komponente in „Komponente 1“ des Färbemittels enthalten sein.
In einer vorteilhaften Ausführung umfasst das Mehrkomponenten-Färbemittel, beispielsweise Zweikomponenten-Färbemittel, als färbende Komponente Farb- präkursoren, d.h. Farbstoffvorstufen, beispielsweise leicht oxidierbare Verbindungen, die aufgrund ihrer geringen molekularen Größe gut und tief durch die geöffnete Schuppenschicht in das aufgequollene Haar bzw. in die Haut eindringen können. Durch das Vorhandensein eines Oxidationsmittels, insbesondere Wasserstoffperoxid und/oder bekannte Alternativen, wie beispielsweise Natriumiodat, Natriumperiodat etc. (siehe oben), wird der oxidative Vorgang ausgelöst, wobei durch den aktiven Sauerstoff die Farbpräkursoren zu(m) Farbstoff(en) entwickelt werden. In einer vorteilhaften Variante enthält die Farbgeberkomponente neben Farbpräkursoren mindestens einen weiteren Farbstoff, beispielsweise einen Direktfarbstoff.
Das erfindungsgemäße Färbemittel enthält Partikel aus bioaktivem Glas. Der mittlere Durchmesser der Partikel, d.h. der dso -Wert, beträgt vorteilhaft < 20 pm, vorteilhaft < 15 pm, bevorzugt < 10 pm, bevorzugt < 5 pm. Je kleiner die Partikelgröße ist, desto größer ist die reaktive Oberfläche der Partikel, desto stärker bzw. schneller kann der pH-Wert ins Alkalische verschoben werden.
Eine mit allen genannten Obergrenzen kombinierbare Untergrenze des dso-Wer- tes von vorteilhaft 0,1 pm, vorzugsweise 0,25 pm, sollte nicht unterschritten werden. Der d99-Wert der Partikelgröße beträgt in einer vorteilhaften Variante < 60 pm, vorteilhaft < 50 pm, vorteilhaft < 40 pm, vorteilhaft < 30 pm vorteilhaft < 25 pm, vorteilhaft < 20 pm, bevorzugt < 15 pm. Eine mit allen genannten Obergrenzen vorteilhaft kombinierbare Untergrenze des dgg-Wertes kann 1 pm sein. Der dgg- Wert besagt, dass 99% der gemessenen Partikel einen Durchmesser gleich oder kleiner als dem angegebenen Wert haben.
Die Partikelgröße (Korngröße) wird mittels Laserbeugung bestimmt gemäß ISO 13320:2020 und basiert auf dem Phänomen, dass die Winkelverteilung der Intensität des gestreuten Lichts durch einen Partikel abhängig von der Partikelgröße ist, die im weiteren Verlauf als Durchmesser einer angenommenen kugelähnlichen Form bezeichnet wird. Als theoretische Grundlage wird abhängig von der Partikelgröße die Fraunhofer-Beugung bzw. die Mie-Streuung verwendet.
Im Sinne der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Begriff „Durchmesser“ auf die maximale Ausdehnung des Teilchens und/oder Partikels. Im Fall von kugelförmigen Teilchen und/oder Partikeln entspricht der Durchmesser einfach dem Durchmesser der Kugel. Im Falle von ellipsoiden oder plättchenförmigen Teilchen und/oder Partikeln wird der Durchmesser an der Stelle der maximalen Ausdehnung gemessen, beispielsweise bei einem Ellipsoiden an seiner Hauptachse. Es kann keine Aussage zur Form der Partikel getroffen werden, da diese Information aus der Laserbeugung nicht erhalten wird.
Die Partikel aus bioaktivem Glas, d.h. ein Pulver aus bioaktivem Glas, kann in bekannterweise hergestellt werden, beispielsweise mittels Trockenmahl- oder Nassmahlverfahren oder einer Kombination von beidem. Das Verfahren zur Herstellung eines Glaspulvers kann sowohl trocken als auch mit wässrigen und nichtwässrigen Mahlmedien durchgeführt werden. Das Mühlwerkzeug kann dabei unter anderem eine Kugelmühle, Rührwerkskugelmühle, Strahlmühle, Stift- mühle oder eine Kombination von zwei oder mehr davon sein. Somit ist es möglich ein Material mit einer vorteilhaften Partikelgröße, wie oben beschrieben, herzustellen.
In Bezug auf die Partikelgröße ist vorteilhaft, wenn die Partikel in dem Färbemittel nicht sedimentieren. Es kann vorteilhaft sein, die Partikelgröße entsprechend der Viskosität des Färbemittels zu wählen oder die Viskosität durch entsprechende Zusatzstoffe, wie beispielsweise Verdickungsmittel (z.B. Xanthan) an eine gewünschte Partikelgröße anzupassen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Anteil an Partikeln aus bioaktivem Glas in dem Färbemittel 0,1 bis 20 Gew.-%, vorteilhaft 0,5 bis 15 Gew.-%, vorteilhaft 0,7 bis 10 Gew.-%. Der Anteil bezieht sich bei einem Einkomponen- ten-Färbemittel auf das gebrauchsfertige Färbemittel. Bei einem Mehrkomponen- ten-Färbemittel, insbesondere Zweikomponenten-Färbemittel, bezieht sich der Anteil auf die Farbgeberkomponente des Färbemittels, beispielsweise auf die „Komponente 1“.
Der Anteil an Partikeln aus bioaktivem Glas in dem Färbemittel kann vorteilhaft mindestens 0,1 Gew.-% betragen, um die gewünschte Alkalisierungswirkung im Färbemittel zu erhalten. Eine vorteilhafte Untergrenze kann mindestens 0,3 Gew.-% mindestens 0,5 Gew.-% mindestens 0,7 Gew.-%, mindestens 0,9 Gew.- % oder mindestens 1 Gew.-% sein. Manche Varianten können auch mindestens 1 ,5 Gew.-% oder mindestens 2 Gew.-% an Partikeln aus bioaktivem Glas enthalten. Eine Obergrenze von höchsten 20 Gew.-% sollte vorteilhaft nicht überschritten werden, da andernfalls die Alkalisierungswirkung zu stark ist, was zu Hautreizungen sowie Haar- und Hautschädigungen führen kann. Außerdem können die rheologischen Eigenschaften, insbesondere die Viskosität des Färbemittels durch die bioaktiven Glaspartikel beeinflusst werden, so dass die Viskosität abhängig von der Zusammensetzung der ursprünglichen Farbe entsprechend steigt oder fällt und so die Applizierbarkeit durch z.B. selbstnutzbare Handdruckapplikatoren erleichtert oder erschwert werden kann. Eine vorteilhafte Obergrenze kann höchstens 15 Gew.-%, höchstens 12 Gew.-%, höchstens 10 Gew.-%, höchstens 8 Gew.-%, höchstens 6 Gew.-%, höchstens 5 Gew.-% sein.
Wie oben beschrieben, können Partikel aus bioaktivem Glas als alleiniges Alkalisierungsmittel zum Einsatz kommen oder in Mischung mit anderen Alkalisierungsmitteln, d.h. Ammoniak und/oder Ammoniak-Alternativen.
Der in einem Färbemittel nötige Anteil an Partikeln aus bioaktivem Glas hängt unter anderem von der Art des Färbemittels, der Reaktivität des bioaktiven Glases, der Partikelgröße und dem beim Färben gewünschten pH-Wert ab.
In einer vorteilhaften Weiterbildung enthält das Färbemittel Partikel aus kerami- siertem bioaktivem Glas, d.h. Partikel einer bioaktiven Glaskeramik. Unter Glaskeramik wird ein Material verstanden, das eine amorphe Phase und eine kristalline Phase aufweist. Durch gezielte Bildung bestimmter Kristallphasen und den Anteilen der kristallinen Phasen und der amorphen Phase kann die Reaktivität der bioaktiven Glaskeramik, d.h. die Geschwindigkeit des lonenaustausches mit einem flüssigen Medium und damit die Einstellung des pH-Wertes gesteuert werden. Je höher die Reaktivität ist, desto weniger Partikel bzw. Pulver wird benötigt, um den gewünschten pH-Wert einzustellen. Partikel einer bioaktiven Glaskeramik werden weiter unten näher beschrieben.
In einer vorteilhaften Variante können Partikel einer bioaktiven Glaskeramik zusätzlich zu Partikeln aus bioaktivem Glas in dem Färbemittel enthalten sein. Alternativ können auch sämtliche Partikel keramisiert sein, d.h. als bioaktive Glaskeramik vorliegen. Dass die Partikel aus bioaktivem Glas oder einer bioaktiven Glaskeramik sind, bedeutet nicht zwangsläufig, dass die Partikel zu 100% aus Glas oder Glaskeramik bestehen, obwohl dies in einigen Ausführungsformen der Erfindung so sein kann. In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Oberfläche der Partikel eine chemische Modifizierung aufweisen, insbesondere eine Funktionali- sierung umfassen. Beispielsweise können die Partikel durch die Reaktion mit entsprechenden Silanen hydrophilere oder hydrophobere Eigenschaften aufweisen. Dadurch ist es möglich die Reaktivität in einer wasser- oder ölbasierten Formulierung anzupassen.
Die folgenden Ausführungen betreffen bioaktives Glas bzw. Partikel aus bioaktivem Glas. Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Partikel aus bioaktivem Glas und deren vorteilhafte Weiterbildungen bezieht sich sowohl auf erfindungsgemäße Färbemittel mit Partikeln aus bioaktivem Glas als auch auf die erfindungsgemäße Verwendung von Partikeln aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel in einer kosmetischen Formulierung.
Bioaktives Glas bezeichnet ein Glas mit SiÜ2 als Glasbildner und mindestens einem Oxid ausgewählt aus Alkalimetalloxid und Erdalkalimetalloxid als Netzwerkwandler, wobei das bioaktive Glas eine spezielle biologische Reaktion bei Kontakt mit einem Organismus zeigt. Beim Zusammentreffen mit einer Flüssigkeit, beispielsweise einer Körperflüssigkeit, tauscht das bioaktive Glas Ionen mit der Flüssigkeit aus. Dabei werden aus dem Glas einwertige Alkalimetalloxid-Ionen und/oder zweiwertige Erdalkalimetalloxid-Ionen, beispielsweise je nach Zusammensetzung insbesondere Na2O freigesetzt, und auf der Glasoberfläche kommt es innerhalb weniger Minuten zur Ausbildung einer SiO2-reichen Schicht, insbesondere Kieselgel-Schicht. Wenn das bioaktive Glas vorteilhaft auch P2O5 und CaO enthält, kann sich auf der Glasoberfläche eine Hydroxyl-Carbonat-Apatit- schicht bilden, welche zu der mineralischen Phase des Knochens sehr ähnlich ist. Deshalb können solche bioaktiven Gläser eine permanente physio-chemi- sche Bindung zu Knochen und Gewebe ausbilden und werden nicht vom Körper eingekapselt oder abgestoßen.
Bioaktive Gläser sind bereits seit langem bekannt und beispielsweise zusammenfassend von L. L. Hench, J. K. West, „Biological Applications of Bioactive Glasses“, Life Chemistry Reports, 1996, 13, 177-241. beschrieben. Bioaktive Gläser zeichnen sich im Gegensatz zu herkömmlichen nicht-bioaktiven Gläsern dadurch aus, dass erstere in einem wässrigen Medium löslich sind.
Bioaktive Gläser werden vorgeschlagen beispielsweise für den Einsatz in Zahnpasta zur Remineralisierung der Zähne und Präparaten zur Versiegelung offener Dentintubuli, in Materialien zur Knochenregeneration, in Präparaten zur Entzündungsbekämpfung, z.B. bei schlecht heilenden Wunden oder Akne, als mineralische Schutzschicht auf Fingernägeln oder Haaren (z.B. US 2002/0086039 A1 , WO 03/075869 A1 ), als Konservierungsmittel (z.B. WO 01/03650 A2), als anti- transpirant wirkender Wirkstoff Formulierungen zur Schweißreduzierung (DE 10303553 A1 ). In der DE 102007033091 A1 werden Mittel zur Färb- und/oder Formänderung keratinischer Fasern vorgeschlagen, die bioaktives Glas enthalten, um Reizungen der Kopfhaut zu reduzieren, die aufgrund der stark alkalischen Bedingungen im Zuge des farbverändernden Vorganges auftreten. Die Mittel zur Farbänderung enthalten übliche Alkalisierungsmittel wie Alkali- oder Erdalkalihydroxide, Ammoniak oder organische Amine. In der EP 1709997 A1 werden Alkali- oder Erdalkalihydroxide enthaltende Haarglättungsmittel beschrieben, die bioaktives Glas enthalten, um Hautirritationen bei der Behandlung zu reduzieren.
Insgesamt wird für die bisherigen Anwendungen von bioaktivem Glas primär die Eigenschaft genutzt, dass lösliche Ionen aus dem bioaktiven Glas freigesetzt werden, wobei die freigesetzten Ionen einen gewünschten Effekt induzieren und/oder die Oberfläche des bioaktiven Glases so modifiziert wird, dass eine Verbindung beispielsweise mit Knochen, Gewebe, Zahndentin oder Keratin-haltigen Elementen, beispielsweise Fingernägeln, entstehen kann.
Im Rahmen der Erfindung wurde herausgefunden, dass Partikel aus einem bioaktiven Glas überraschenderweise auch gezielt als Alkalisierungsmittel in einem Färbemittel, insbesondere Haarfärbemittel, eingesetzt werden können. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, dass ein- und/oder zweiwertige Ionen aus dem Glas gegen Protonen (Wasserstoffionen, H+) aus der Flüssigkeit (meist wässriges Medium) ausgetauscht werden, wodurch der pH-Wert insgesamt oder nur lokal steigt.
Im Rahmen der Erfindung ist ein solches bioaktives Glas bevorzugt, das einwertige Kationen aus der Gruppe der Alkalimetalle und/oder zweiwertige Kationen aus der Gruppe der Erdalkalimetalle, vorzugsweise Natriumionen und/oder Kalzi- umionen, und netzwerkbildende Komponenten aufweist. Dabei werden die Kationen im Kontakt mit einem flüssigen Medium aus der Glasmatrix aus netzwerkbildenden Komponenten im Austausch gegen Protonen aus dem flüssigen Medium herausgelöst, mit der Folge, dass sich am zu färbenden Objekt, insbesondere Haar und/oder der Haut, ein für die Farbaufnahme bzw. Farbänderung günstiger pH-Wert einstellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung kann durch die Variation der Zusammensetzung des bioaktiven Glases die Lösegeschwindigkeit eingestellt werden und damit seine alkalisierende Wirkung.
Die Reaktionsgeschwindigkeit eines bioaktiven Glases lässt sich durch mehrere Faktoren beeinflussen, wie Zusammensetzung (z.B. SiO2-Gehalt), innere Struktur des Glases (Glaskeramik) und/oder Porosität des Glases, Korngröße der Pulverpartikel etc. In einer vorteilhaften Ausführung umfasst das bioaktive Glas SiÜ2 als Netzwerkbildner und CaO, und vorzugsweiseweisen zusätzlich Na2Ü und/oder P2O5.
Der SiÜ2 Anteil im Glas kann 35 bis 75 Gew.-% betragen. Das Glas kann vorteilhaft mindestens 35 Gew.-%, bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 43 Gew.-% an SiÜ2 enthalten. Eine vorteilhafte SiO2-Ober- grenze kann höchstens 75 Gew.-%, höchstens 70 Gew.-%, höchstens 60 Gew.- %, vorteilhaft höchstens 55 Gew.-%, bevorzugt höchstens 50 Gew.-% oder höchstens 48 Gew.-% sein.
Der Na2Ü Gehalt im Glas kann zwischen 0 und 40 Gew.-% betragen. In vorteilhaften Varianten kann der Na2Ü Gehalt im Glas zwischen 10 und 40 Gew.-% betragen. Das Glas kann vorteilhaft mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 15 Gew.-%, bevorzugt mindestens 18 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 20 Gew.-% an Na2Ü enthalten. Eine vorteilhafte Na2O-Obergrenze kann höchstens 40 Gew.-%, vorteilhaft höchstens 35 Gew.-%, bevorzugt höchstens 30 Gew.-% oder höchstens 28 Gew.-% oder höchsten 26 Gew.-% sein. Es gibt andere vorteilhafte Varianten mit niedrigem Na2O-Gehalt im Bereich 0 bis < 10 Gew.-%. Na2O-freie Varianten sind möglich und können vorteilhaft sein, wenn dafür andere lonen-freisetzende Alkalimetalloxide und/oder Erdalkalimetalloxide enthalten sind.
Der CaO Gehalt im Glas kann vorteilhaft zwischen 10 und 40 Gew.-% betragen. Das Glas kann vorteilhaft mindestens 10 Gew.-%, vorteilhaft mindestens 15 Gew.-%, bevorzugt mindestens 18 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 20 Gew.-% an CaO enthalten. Eine vorteilhafte CaO-Obergrenze kann höchstens 40 Gew.-%, vorteilhaft höchstens 35 Gew.-%, bevorzugt höchstens 30 Gew.-% oder höchstens 28 Gew.-% oder höchsten 26 Gew.-% sein. Das Glas kann P2O5 mit einem Anteil von 0 bis 30 Gew.-% enthalten. Das Glas kann vorteilhaft mindestens 1 Gew.-%, bevorzugt mindestens 3 Gew.-%, bevorzugt mindestens 4 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 5 Gew.-% an P2O5 enthalten. Eine vorteilhafte P2Os-Obergrenze kann vorteilhaft höchstens 30 Gew.-%, vorteilhaft höchstens 25 Gew.-%, vorteilhaft höchstens 20 Gew.-%, höchstens 15 Gew.-%, vorteilhaft höchstens 10 Gew.-%, vorteilhaft höchstens 9 Gew.-%, bevorzugt höchstens 8 Gew.-% oder höchstens 7 Gew.-% sein. P2O5 freie Varianten sind möglich und vorteilhaft.
Vorteilhafterweise kann das bioaktive Glas optional mindestens eine weitere Komponente aufweisen vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehen aus AI2O3, B2O3, MgO, I 2O, K2O, Ag2Ü, Agl, Nal, TiO2, ZnO, CaF2, wobei die Summe der Anteile dieser weiteren Komponente vorteilhaft weniger als 20 Gew.- %, vorteilhaft höchstens 18 Gew.-%, vorteilhaft höchstens 15 Gew.-%, vorteilhaft höchstens 10 Gew.-%, vorzugsweise höchsten 8 Gew.-%, bevorzugt höchstens 5 Gew.-%, bevorzugt höchstens 3 Gew.-% beträgt.
Das im Rahmen der Erfindung eingesetzte bioaktive Glas ist toxikologisch unbedenklich. Die Belastung mit Schwermetallen ist bevorzugt geringer als 20 ppm für Pb, geringer als 5 ppm für Cd, geringer als 5 ppm für As, geringer als 10 ppm für Sb, geringer als 1 ppm für Hg, geringer als 10 ppm für Ni.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das bioaktive Glas (in Gew.-% auf Oxidbasis):
SiÜ2 35 bis 75
Na2Ü 0 bis 40
CaO 10 bis 40
P2O5 0 bis 30
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das bioaktive Glas (in Gew.-% auf Oxidbasis): SiC>2 35 bis 60
Na2Ü 15 bis 40
CaO 15 bis 40
P2O5 0 bis 15
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst das bioaktive Glas (in Gew.-% auf Oxidbasis): SiÜ2 40 bis 50 Na2O 20 bis 30
CaO 20 bis 30
P2O5 2 bis 8
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht das erfindungsgemäße bioaktive Glas zu mindestens 90 Gew.-%, mehr bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-%, am meisten bevorzugt zu mindestens 99 Gew.- % aus den vorstehend genannten Komponenten bzw. vorzugsweise aus den Komponenten SiO2, Na2O, CaO, P2O5. In einer vorteilhaften Variante besteht das erfindungsgemäße bioaktive Glas zu mindestens 90 Gew.-%, mehr bevorzugt zu mindestens 95 Gew.-%, am meisten bevorzugt zu mindestens 99 Gew.- % aus den Komponenten SiO2, Na2O, CaO, P2O5, K2O, MgO.
Das dem erfindungsgemäßen Glaspulver zugrundeliegende bioaktive Glas kann ein bekanntes bioaktive Glas sein. Ein Beispiel eines besonders vorteilhaften bioaktiven Glases, das im Rahmen der unterschiedlichen Aspekte der Erfindung vorteilhaft zum Einsatz kommen kann, ist unter der Bezeichnung Vitryxx® MD01 der SCHOTT AG erhältlich.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das bioaktive Glas ein keramisiertes bioaktives Glas, d.h. das bioaktive Glas liegt als bioaktive Glaskeramik vor, d.h. die erfindungsgemäßen Partikel können in Form einer Glaskeramik vorliegen. Unter Glaskeramik wird ein Material verstanden, das eine amorphe Phase und eine kristalline Phase aufweist. Durch gezielte Bildung bestimmter Kristallphasen und den Anteilen der kristallinen Phasen und der amorphen Phasen kann die Reaktivität der bioaktiven Glaskeramik, d.h. die Geschwindigkeit des lonenaustausches mit einem flüssigen Medium und damit die Einstellung des pH-Wertes gesteuert werden. Je höher die Reaktivität ist, desto weniger Pulver wird benötigt, um den gewünschten pH-Wert einzustellen.
Versuche haben gezeigt, dass Pulver bzw. Partikel einer bestimmten vorteilhaften bioaktiven Glaskeramik eine höhere Reaktivität, d.h. einen schnelleren lo- nenaustausch, in einem wässrigen Medium zeigen als Partikel eines bioaktiven amorphen Glases gleicher Zusammensetzung und gleicher Partikelgröße. Jedoch kann es auch umgekehrt sein. Die Reaktivitätsveränderung geht darauf zurück, dass die gebildeten verschiedenen Phasen unterschiedliche Löslichkeiten in einem entsprechenden Medium haben können.
Bei bestimmten vorteilhaften bioaktiven Gläsern, insbesondere solchen, die SiO2, CaO und Na2Ü sowie optional P2O5 umfassen, können gezielt Natrium-Kal- zium-Silikat-Kristallphasen erzeugt werden.
Für die Steuerung der Reaktivität kann es ferner vorteilhaft sein, wenn es sich um Oberflächen-kristallisierte Pulver-Partikel handelt, da der lonenaustausch primär an der Oberfläche der Partikel stattfindet. Oberflächen-kristallisiert bedeutet im Unterschied zur Volumen-kristallisiert, dass die Kristallisation an der Oberfläche eines Partikels beginnt und von dort aus ins Innere (ins Volumen) voranschreitet.
In einer vorteilhaften Variante geht die Umwandlung des bioaktiven Glases in eine bioaktive Glaskeramik auf eine gezielte Temperaturbehandlung der Pulverpartikel zurück, bei welcher das Pulver Temperaturen im Bereich zwischen 500°C bis 1000°C für eine Dauer beispielsweise von 1 bis 10 Stunden, vorteilhaft 1 bis 6 Stunden, ausgesetzt wird. Das der Erfindung zugrundeliegende bioaktive Glas kann in bekannter Weise auf unterschiedlichen Wegen hergestellt sein: In einer vorteilhaften Ausführung ist das bioaktive Glas ein Schmelzglas, erhalten durch das Aufschmelzen von Rohstoffen. Schmelzgläser weisen in der Regel eine geringe Porosität auf. In einer anderen vorteilhaften Variante ist das zugrundeliegende bioaktive Glas ein Sol- Gel-Glas, erhalten aus metall-organischen Vorläufermatenalien über einen bekannten Sol-Gel-Prozess. Bioaktive Sol-Gel-Gläser weisen eine höhere Porosität auf. In einer weiteren vorteilhaften Variante kann das zugrundeliegende bioaktive Glas durch Flammensynthese oder Mikrowellensynthese hergestellt sein.
Neben den oben beschriebenen Inhaltsstoffen enthalten unterschiedliche Färbemittel noch weitere Wirk-, Hilfs- und Zusatzstoffe, die den Fachleuten gut bekannt sind und in Abhängigkeit von dem jeweiligen Färbemittel-Typ ausgewählt werden. Dazu gehören beispielsweise übliche Bestandteile wie Wasser, Fette, Öle, Polymere, Verdickungsmittel, Konsistenzgeber, Parfümöle, Lösungsvermittler, Komplexbildner, Tenside, Emulgatoren usw.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung von Partikeln aus bioaktivem Glas in einer kosmetischen Formulierung als Alkalisierungsmittel zum Öffnen der Schuppenschicht von Haaren und/oder zum Aufquellen von Haaren und/oder Haut. Vorteilhaft ist die kosmetische Formulierung ein Färbemittel. Vorzugsweise wird das Färbemittel zum Färben keratinischer Fasern verwendet.
In einer vorteilhaften Ausführung weist das Färbemittel mindestens eine färbende Komponente und/oder mindestens ein Oxidationsmittel auf.
In der Verwendung in einem oxidativen (Haar)färbemittel können die Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel auch die Funktion haben, Kupplungsreaktionen von bzw. mit Farbpräkursoren zu katalysieren oder zu starten. In einer vorteilhaften Ausführung ist die kosmetische Formulierung ein Färbemittel, insbesondere Haarfärbemittel für menschliche Haare und/oder Hautfärbemittel für menschliche Haut, wie oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik und dem ersten Aspekt der Erfindung detailliert beschrieben. Die dort gemachten Angaben zu den erfindungsgemäßen Merkmalen und vorteilhaften Weiterbildungen gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Verwendung, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen darauf verwiesen wird. Dies gilt auch für die Beschreibung der Wirkungsweise, Zusammensetzung, inneren Struktur etc. des zugrundeliegenden bioaktiven Glases bzw. Glaskeramik.
In einer anderen vorteilhaften Variante ist die kosmetische Formulierung ein Rasiermittel, beispielsweise ein Rasierschaum oder eine Rasierseife, oder ein Enthaarungsmittel, beispielsweise eine Haarentfernungscreme. Auch solche vorteilhaften Formulierungen enthalten Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel, das dazu dient, Haare und/oder Haut aufquellen zu lassen. Auch für diese kosmetischen Formulierungen gilt die Beschreibung der erfindungsgemäßen und vorteilhaften Merkmale der Partikel und ihrer Wirkung, der Zusammensetzung und inneren Struktur des bioaktiven Glases entsprechend.
Da Partikel aus bioaktivem Glas eine Affinität zu keratinischen Fasern haben, können sie vorteilhaft in kosmetischen und nichtkosmetischen Formulierungen verwendet werden, in denen ein Alkalisierungsmittel zum Aufquellen von Substraten, die keratinische Fasern umfassen, benötigt wird.
Bei einer kosmetischen Formulierung, insbesondere einem Färbemittel, kann es sich vorteilhaft handeln um: Paste, Creme, Salbe, Schaum, Gel, Lotion, Suspension, Seife etc. Es kann prinzipiell jede Formulierung geeignet sein, die in der Lage ist, Partikel aus bioaktivem Glas aufzunehmen. Mit anderen Worten, umfasst eine vorteilhafte Verwendung, dass die kosmetische Formulierung eine Paste, Creme, Salbe, Schaum, Gel, Lotion, Suspension, Seife etc. ist oder umfasst.
In einer vorteilhaften kosmetischen Formulierung, insbesondere dem Färbemittel, wird bioaktives Glas in Partikelform eingesetzt. Der mittlere Durchmesser der Partikel (dso -Wert) beträgt vorteilhaft < 20 pm, vorteilhaft < 15 pm, bevorzugt < 10 pm, bevorzugt < 5 pm. Je kleiner die Partikelgröße desto größer die reaktive Oberfläche desto stärker ist der lonenaustausch desto stärker wird der pH-Wert ins Alkalische verschoben. Eine mit allen genannten Obergrenzen kombinierbare Untergrenze des dso-Wertes von vorteilhaft 0,1 pm, vorteilhaft 0,25 pm, sollte nicht unterschritten werden.
Der d99-Wert der Partikelgröße beträgt in einer vorteilhaften Variante < 60 pm, vorteilhaft < 50 pm, vorteilhaft < 40 pm, vorteilhaft < 30 pm vorteilhaft < 25 pm, vorteilhaft < 20 pm, bevorzugt < 15 pm. Eine mit allen genannten Obergrenzen vorteilhaft kombinierbare Untergrenze des dgg-Wertes kann 1 pm sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Anteil an Partikeln aus bioaktivem Glas in der kosmetischen Formulierung 0,1 bis 20 Gew.-%, vorteilhaft 0,5 bis 15 Gew.-%, vorteilhaft 0,7 bis 10 Gew.-%.
Der Anteil an Partikeln aus bioaktivem Glas in der kosmetischen Formulierung, insbesondere in dem Färbemittel, kann vorteilhaft mindestens 0,1 Gew.-% betragen, um die gewünschte Alkalisierungswirkung zu erhalten. Eine vorteilhafte Untergrenze kann mindestens 0,3 Gew.-% mindestens 0,5 Gew.-% mindestens 0,7 Gew.-%, mindestens 0,9 Gew.-% oder mindestens 1 Gew.-% sein. Manche Varianten können auch mindestens 1 ,5 Gew.-% oder mindestens 2 Gew.-% an bioaktivem Glaspulver enthalten. Eine Obergrenze von höchsten 20 Gew.-% sollte vorteilhaft nicht überschritten werden, da andernfalls die Alkalisierungswirkung zu stark ist, was zu Hautreizungen sowie Haar- und Hautschädigungen führen kann. Eine vorteilhafte Obergrenze kann höchstens 15 Gew.-%, höchstens 12 Gew.-%, höchstens 10 Gew.-%, höchstens 8 Gew.-%, höchstens 6 Gew.-%, höchstens 5 Gew.-% sein.
In einer vorteilhaften Ausführung wird in der kosmetischen Formulierung, insbesondere dem Färbemittel, durch Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel ein alkalischer pH-Wert im Bereich 8 bis 11 , vorzugsweise 9 bis 11 oder 8 bis 10 eingestellt. In einer alternativen vorteilhaften Variante hat die kosmetische Formulierung, insbesondere das Färbemittel, durch Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel einen neutralen pH-Wert, vorzugsweise im Bereich 6 bis < 8, bevorzugt im Bereich 6,5 bis 7,5, und das Alkalisierungsmittel ist ein lokales Alkalisierungsmittel.
Die Erfinder haben erstmals erkannt, dass Partikel aus bioaktivem Glas in einem Färbemittel als Ersatz für bekannte Alkalisierungsmittel wie Ammoniak und/oder Ammoniak-Alternativen verwendet werden können. Es kann vorteilhaft sein, wenn das verwendete Alkalisierungsmittel neben Partikeln aus bioaktivem Glas einen möglichst geringen Anteil anderer Alkalisierungsmittel enthält. Auf diese Weise können die Nachteile von Ammoniak und bekannten Ammoniak-Alternativen vermieden werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Verwendung werden in der kosmetischen Formulierung in Summe weniger als 5 Gew.- %, vorzugsweise weniger als 3 Gew.-% andere Alkalisierungsmittel (Ammoniak und Ammoniak-Alternativen) eingesetzt. Vorzugsweise werden weniger als 2 Gew.- %, bevorzugt weniger als 1 Gew.-% andere Alkalisierungsmittel (Ammoniak und Ammoniak-Alternativen) eingesetzt. Besonders vorteilhaft ist, wenn Partikel aus bioaktivem Glas als alleiniges Alkalisierungsmittel verwendet werden, d.h. ein vollständiger Ersatz von Ammoniak und Ammoniak-Alternativen vorliegt. In einer solchen vorteilhaften Verwendung ist die kosmetische Formulierung, insbesondere das Färbemittel, frei von Ammoniak und/oder Ammoniak-Alternativen als Alkalisierungsmittel (zur Definition von „frei von“ siehe oben). In einer vorteilhaften Verwendung weist die kosmetische Formulierung, insbesondere das Färbemittel, in der Anwendung einen pH-Wert im Bereich 6 bis < 8, vorzugsweise im Bereich 6,5 bis 7,5, auf. Wie oben beschrieben, kann ein vorteilhaftes Färbemittel mit Partikeln aus bioaktivem Glas - in Abhängigkeit von dessen Einsatzkonzentration - in der Anwendung einen neutralen pH-Wert aufweisen, worunter im Rahmen der Erfindung ein Bereich des pH-Werts von 6 bis < 8, vorzugsweise 6,5 bis 7,5, zu verstehen ist, wohingegen bekannte Alkalisierungsmittel den pH-Wert des gesamten Färbemittels bestimmen, wobei meist ein pH-Wert von 8 bis 11 eingestellt wird. Dies ist möglich, da bioaktives Glas reaktiv ist und besondere Partikel aus bioaktivem Glas im Kontakt mit dem Haar und/oder Haut lokal den pH-Wert ins Basische verschieben und dadurch die Schuppenschicht der Haare öffnen bzw. Haare und/oder Haut aufquellen lassen und/oder Reaktionen zur Farbbildung ermöglichen, während der pH-Wert des Färbemittels insgesamt neutral ist. Bei solchen Varianten wirken die Partikel aus bioaktivem Glas als lokales Alkalisierungsmittel.
In einer vorteilhaften Verwendung umfasst das bioaktive Glas SiO2 als Netzwerkbildner und CaO und weist vorzugsweise Na2Ü und/oder P2O5 auf (siehe detaillierte Beschreibung der Zusammensetzung im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung).
In einer vorteilhaften Ausführung umfassen die Partikel eine bioaktive Glaskeramik. Mit anderen Worten weist die kosmetische Formulierung, vorzugsweise das Färbemittel, in einer vorteilhaften Verwendung Partikel von keramisiertem bioaktivem Glas auf.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figur 1 und den Ausführungsbeispielen exemplarisch und ohne Beschränkung hierauf eingehender beschrieben werden. Es zeigt:
Fig. 1 : Colorimetrische Messergebnisse von Färbeversuchen
Beispiele
Im Folgenden wird die Erfindung exemplarisch anhand eines Permanenthaarfärbemittels beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein.
Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt Zusammensetzungen (Angaben in der Einheit Gramm, g) von zwei Ausführungsbeispielen (Bsp.) sowie zwei Vergleichsbeispielen (Vgl.-Bsp.) einer „Farbgeberkomponente“ eines Zweikomponenten-Färbemit- tels.
Tabelle 1 : Zusammensetzung Farbgeberkomponenten [in g]
Vgl.-Bsp. 1 Vgl.-Bsp. 2 Bsp. 1 Bsp.2
Wasserphase
Wasser 14,70 14,70 14,70 14,70
Xanthan 0,07 0,07 0,07 0,07
Propylenglycol 0,60 0,60 0,60 0,60
Natriumsulfit 0,09 0,09 0,09 0,09
Ascorbinsäure 0,02 0,02 0,02 0,02
Natriumlaurethylsulfat 0,11 0,11 0,11 0,11
Färbende Komponenten 2,5-Diaminotoluolsulfat 0,20 0,20 0,20 0,20
Resorcin 0,15 0,15 0,15 0,15 p-Aminophenol 0,05 0,05 0,05 0,05
4-Amino-2-hydroxytoluol 0,04 0,04 0,04 0,04 m-Aminophenol 0,03 0,03 0,03 0,03
Fettphase
Cetylstearylalkohol 1 ,20 1 ,20 1,20 1 ,20
2-Octyldodecan-1-ol 0,80 0,80 0,80 0,80
Stearinsäure 0,32 0,32 0,32 0,32
Palmitinsäure 0,32 0,32 0,32 0,32
Alkalisierungsmittel 2-Ethanolamin - 0,90
Ammoniumhydroxid - 0,40
Bioaktives Glas (BAG) - - 1,3 H2O 1 ,3 H2O
+0, 2g BAG +1 g BAG
Parfumöl (optional) 0,05 0,05 0,05 0,05
Die oben gezeigten Zusammensetzungen unterscheiden sich nur im Hinblick auf das Alkalisierungsmittel. Vgl.-Bsp. 1 enthält kein Alkalisierungsmittel in der Farbgeberkomponente. Im Vgl.-Bsp. 2 ist als Alkalisierungsmittel eine Mischung von 2-Ethanolamin und Ammoniumhydroxid enthalten, während in den Ausführungsbeispielen (Bsp. 1 und 2) nur Partikel aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel eingesetzt werden. Der dso-Wert der eingesetzten Partikel beträgt in beiden Ausführungsbeispielen 4 pm, und der dgg-Wert ist < 15 pm. In beiden Ausführungsbeispielen kommt dasselbe bioaktive Glas zum Einsatz, das SiO2 als Netzwerkbildner und CaO umfasst und hier außerdem Na2Ü und P2O5 aufweist. Exemplarisch wurde für die hier gezeigten Ausführungsbeispiele das Glas Vitryxx® MD01 eingesetzt, das kommerziell erhältlich ist. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf dieses spezielle Glas beschränkt. Andere bioaktiven Gläser und Glaskeramiken und/oder andere Partikelgrößen können zu vergleichbaren Ergebnissen führen.
Bezogen auf die Farbgeberkomponente des Zweikomponenten-Färbemittels beträgt der Anteil an Partikeln aus bioaktivem Glas im ersten Ausführungsbeispiel (Bsp. 1 ) 1 Gew.-% und im zweiten Ausführungsbeispiel (Bsp. 2) 5 Gew.-%.
Die Farbgeberkomponente wurde folgendermaßen hergestellt:
1 ) Schmelzen der Fettphase bei 70 °C
2) Verdicker (hier Xanthan) und Wasser homogenisieren bei 70 °C
3) Zugabe und Lösen der wasserlöslichen Bestandteile und der Farbstoffe
4) Zugabe des Alkalisierungsmittels (entfiel bei Vgl.-Bsp. 1 )
5) Zugabe der Fettphase zur Wasserphase
6) Homogenisierung unter Kühlung (bis 50 °C)
7) Zugabe eines Duftstoffes
8) Kühlen auf Raumtemperatur
Zwischen den unterschiedlichen Schritten wurde die Mischung immer durch Rühren homogenisiert. Nach Herstellung der vier Farbgeberkomponenten wurde jeweils der pH-Wert gemessen, und zwar über einen Verlauf von drei Tagen. Dabei wurde festgestellt, dass sich der pH-Wert in einer Farbgeberkomponente schnell auf einen stabilen Wert einstellt. Das bedeutet in Bezug auf Bsp. 1 und 2, dass die lonen- austauschreaktionen zwischen den Partikeln aus bioaktivem Glas und dem wässrigen Medium schnell in einen Gleichgewichtszustand gelangen und sich danach der pH-Wert im Wesentlichen nicht mehr verändert.
Die Haarfärbeversuche wurden an blonden, menschlichen Haarproben durchgeführt. Dafür wurden mit den in Tabelle 1 aufgeführten Farbgeberkomponenten („Komponente 1“ des Zweikomponenten-Färbemittels) durch Mischung mit „Komponente 2“ (Oxidationskomponente) des Zweikomponenten-Färbemittels gebrauchsfertige Färbemittel hergestellt. Als „Komponente 2“ wurde jeweils eine 3%-ige wässrige H2O2-Lösung, bezogen auf Gew.-%, verwendet. Für 1 g Farbgeberkomponente wurde jeweils 1 g „Komponente 2“ verwendet. Jedes Färbemittel wurde an zwei eigenen Haarprobe getestet.
Das Färbemittel wurde möglichst gleichmäßig auf die Haarprobe aufgetragen, und die Einwirkzeit im Haar betrug 30 Minuten. Anschließend wurde das Färbemittel mit Leitungswasser für 3 Minuten ausgewaschen, die Haarprobe mit einem Fön getrocknet und mittels Colorimetrie die Färbeleistung gemessen. Anschließend wurde die gefärbten Haarprobe mehrmals gewaschen. Bei jedem Waschzyklus wurde die Haarprobe mit einem handelsüblichen Shampoo für 2 Minuten gewaschen und für 20 Sekunden mit Leitungswasser ausgespült, mit einem Fön getrocknet und wiederum mit einem Colorimeter vermessen. Insgesamt wurden 5 Waschzyklen durchgeführt. So wurde mit allen Haarproben verfahren.
Um die Färbeleistung direkt nach dem Färben und den Farberhalt nach den Wäschen zu quantifizieren, wurden die Haarproben colorimetrisch vermessen. Colo- rimetrische Verfahren sind generell bekannt. Im vorliegenden Fall wurde ein „Lor- entzen & Wettre Datacolor Elrepho Spektrophotometer“ eingesetzt, das dem ISO2469 Standard entspricht, und unter d/0°-Geometrie verwendet wurde. Als Lichtquelle diente eine gepulste Xenon-Lampe mit einem „almost D65“ filter.
Grundlage des Messprinzips bildet der CIELAB-Farbraum. Dieses Farbmodell ist in der EN ISO 11664-4 (Teil 4) genormt. Drei Achsen (grün-rot; gelb-blau; schwarz-weiß) definieren einen drei-dimensionalen Raum. Jede Farbe kann durch die Koordinaten a*(rot-grün), b* (gelb-blau) und L* (Helligkeit) definiert werden. Dieses Farbsystem eignet sich besonders um Farbunterschiede auszudrücken. Der Abstand zum Ursprung wird als dE, auch „AE“ oder „Delta E“ genannt, bezeichnet und berechnet sich gemäß Gleichung (1 ): dE = 7a2 + b2 + L2 wobei „a“, „b“ und „L“ die Koordinaten des Farbraums sind.
In Bezug auf die dE-Werte gilt: je kleiner dE, desto höher die Farbintensität. Dabei wird angenommen, dass bei der erzeugten Haarfarbe der Schwarz-Weiß-An- teil, d.h. das „L“ in der obigen Formel, vom Betrag her am stärksten ins Gewicht fällt für die Berechnung von dE. Daher spricht ein niedriger Wert für „L“ und folglich ein kleines dE für dunklere Haare, d.h. eine intensivere Färbung. Dies gilt insbesondere für den unten angegebenen Beobachtungszeitraum.
Vor Beginn der Probenmessung wurde das Gerät unter Verwendung gerätespezifischer Standards kalibriert (Schwarze Kavität, Weiße Kalibration, UV- Kalibration).
Eine getrocknete Haarprobe wurde auf dem Probenhalter positioniert. Pro Messdurchgang wurden 5 verschiedene Positionen auf der Haarprobe gemessen. Der Computer berechnete aus den 5 Einzelmessungen Mittelwerte für die Farbkoordinaten a* b* und L*. Aus diesen Werten wurde das zugehörige dE berechnet (Gleichung 1 ). Pro Haarprobe wurden zwei solcher Messdurchgänge durchgeführt und aus beiden der Mittelwert für dE gebildet. Jedes Färbemittel wurde an insgesamt zwei Haarproben getestet, aus diesen beiden ermittelten dE wurde jeweils ein Mittelwert als Endergebnis dE(end) bestimmt.
Die Messungen wurden bei konstanter Temperatur und von derselben Person durchgeführt und ausgewertet.
Die colometrischen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengefasst. „dE(end) direkt“ bezieht sich auf das Endergebnis für dE direkt nach der Färbung und „dE(end) 5 Wäschen“ auf das Endergebnis für dE nach 5 Waschzyklen. Außerdem ist der in der Farbgeberkomponente gemessene pH-Wert angegeben.
Tabelle 2: Färbeergebnisse
Allgemein ist in Tabelle 2 zu erkennen, dass bei den Vergleichsbeispielen (Vgl- Bsp.) und Beispielen (Bsp.) der ermittelte „dE(end)“-Wert nach 5 Wäschen gestiegen ist im Vergleich zum Ausgangswert dE(end) direkt, d.h. die Farbintensität hat in allen Fällen abgenommen. Je kleiner der Betrag zwischen den Werten „dE(end) direkt“ und „dE(end) 5 Wäschen“ jedoch ist, desto höher ist der Farberhalt nach dem Waschen.
Das Vgl.-Bsp. 1 enthielt kein Alkalisierungsmittel in der Farbgeberkomponente, der pH-Wert lag leicht im Sauren. Die Farbintensität nach dem Färben fiel im Vergleich zu Vgl.-Bsp. 2, Bsp. 1 und 2 wesentlich geringer aus (dE(end) = 35,9). Auch die Haltbarkeit der Farbe nach 5 Waschzyklen war wesentlich schlechter (dE(end) = 39,0). Bei Färben der Haare mit einem Färbemittel basierend auf dem Vgl.-Bsp. 2, das Ammoniak und 2-Ethanolamin enthielt und einen pH-Wert von 10,2 hatte, wies die Farbintensität direkt nach dem Färben einen Wert von dE(end) = 22,5 auf, der sich nach 5 Waschzyklen auf dE(end) = 24,3 änderte, was eine Reduktion der Farbintensität bedeutet.
Bei Bsp. 1 wurden 1 Gew.-% Partikel des bioaktiven Glases als Alkalisierungsmittel einsetzt. In Bezug auf die Farbintensität direkt nach dem Färben und nach 5 Waschzyklen ergibt sich ein entsprechendes Färbeergebnis und eine entsprechende Haltbarkeit wie bei Vgl.-Bsp. 2: Änderung von dE(end) = 22,4 direkt nach dem Färben auf dE(end) = 25,1 nach 5 Waschzyklen.
Die colorimetrischen Messwerte zeigen, dass Partikel aus bioaktivem Glas als erfindungsgemäßes Alkalisierungsmittel bereits mit relativ geringem Anteil in einem Färbemittel im Hinblick auf Färbeleistung und Haltbarkeit der Farbe zu einem vergleichbaren Ergebnis führen wie bekannte Färbemittel mit Ammoniak bzw. Ammoniakalternativen. Besonders hervorzuheben ist, dass bei vergleichbarer Färbeleistung und vergleichbarer Haltbarkeit der pH-Wert des vorteilhaften Färbemittels im Unterschied zu bekannten Färbemitteln während des Färbens im Neutralen (pH = 6,9) liegt (siehe Tabelle 2, Bsp. 1 ). Ein Anteil von 1 Gew.-% von Partikeln aus bioaktivem Glas ist somit ein Beispiel eines lokalen Alkalisierungsmittels, das lokal am Haar eine mit Ammoniak bzw. Ammoniakalternativen vergleichbare Alkalisierungswirkung hat, wobei das Färbemittel insgesamt einen neutralen pH-Wert aufweist. Der neutrale pH-Wert sorgt dafür, dass die Haut weniger gereizt wird.
Wird der Anteil an Partikeln aus bioaktivem Glas in dem Färbemittel erhöht - beispielsweise auf 5 Gew.-% bezogen auf die Farbgeberkomponente; siehe Bsp. 2 - werden Färbeleistung und Haltbarkeit der Farbe im Vergleich zu bekannten Färbemitteln mit Ammoniak bzw. Ammoniakalternativen sogar verbessert: Bei Bsp. 2 sind die dE(end)-Werte direkt nach dem Färben (dE(end) = 18,4) und nach 5 Waschzyklen (dE(end) = 19,6) jeweils niedriger als bei Vgl.-Bsp. 2, während der pH-Wert während des Färbens vergleichbar ist (pH 10,4). Dies belegt, dass ein vorteilhaftes Färbemittel mit Partikeln aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel bei gleichem pH-Wert des Färbemittels zu einem besseren Färbeergebnis und besserer Haltbarkeit der Farbe als bekannte Färbemittel führt.
Die Ergebnisse der colorimetrischen Untersuchungen der gefärbten Haarproben sind in Figur 1 graphisch dargestellt.

Claims

Patentansprüche Färbemittel, insbesondere Haarfärbemittel, das ein Alkalisierungsmittel zum Öffnen der Schuppenschicht von Haaren und/oder zum Aufquellen von Haaren und/oder Haut umfasst, wobei das Alkalisierungsmittel Partikel aus bioaktivem Glas aufweist oder daraus besteht. Färbemittel nach Anspruch 1 , wobei die Menge an Ammoniak und Ammoniak-Alternativen im Färbemittel in Summe weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 3 Gew.-% beträgt. Färbemittel nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Färbemittel frei von Ammoniak und/oder frei von Ammoniak-Alternativen ist. Färbemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Färbemittel mindestens eine färbende Komponente und/oder mindestens ein Oxidationsmittel aufweist. Färbemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Färbemittel einen alkalischen pH-Wert im Bereich 8 bis 11 , vorzugsweise 8 bis 10 aufweist. Färbemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Färbemittel einen pH-Wert im Bereich 6 bis < 8, vorzugsweise im Bereich 6,5 bis 7,5, aufweist und Partikel aus bioaktivem Glas ein lokales Alkalisierungsmittel sind. Färbemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der dso-Wert der Größe der Partikel aus bioaktivem Glas < 20 pm, vorteilhaft < 15 pm, bevorzugt < 10 pm, bevorzugt < 5 pm beträgt. Färbemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der dgg-Wert der Größe der Partikel aus bioaktivem Glas < 60 pm, vorteilhaft < 40 pm, vorteilhaft < 25 pm, vorteilhaft < 20 pm, bevorzugt < 15 pm beträgt. Färbemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Anteil an Partikeln aus bioaktivem Glas in dem Färbemittel 0,1 bis 20 Gew.-%, vorteilhaft 0,5 bis 15 Gew.-%, vorteilhaft 0,7 bis 10 Gew.-% beträgt. Färbemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Färbemittel Partikel von keramisiertem bioaktivem Glas aufweist. Färbemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das bioaktive Glas SiO2 als Netzwerkbildner und CaO umfasst und vorzugsweise Na2Ü und/oder P2O5 aufweist. Verwendung von Partikeln aus bioaktivem Glas als Alkalisierungsmittel zum Öffnen der Schuppenschicht von Haaren und/oder zum Aufquellen von Haaren und/oder Haut in einer kosmetischen Formulierung. Verwendung nach Anspruch 12, wobei die kosmetische Formulierung ein Färbemittel ist, welches vorzugsweise mindestens eine färbende Komponente und/oder mindestens ein Oxidationsmittel aufweist. Verwendung nach Anspruch 12 oder 13, wobei in der kosmetischen Formulierung in Summe weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 3 Gew.-% an Ammoniak und Ammoniak-Alternativen als Alkalisierungsmittel eingesetzt werden. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei Partikel aus bioaktivem Glas als alleiniges Alkalisierungsmittel eingesetzt werden. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die kosmetische Formulierung in der Anwendung einen pH-Wert im Bereich 8 bis 11 , vorzugsweise 8 bis 10 aufweist. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die kosmetische Formulierung in der Anwendung einen pH-Wert im Bereich 6 bis < 8, vorzugsweise im Bereich 6,5 bis 7,5, aufweist. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei der dso-Wert der Größe der Partikel aus bioaktivem Glas < 20 pm, vorteilhaft < 15 pm, bevorzugt < 10 pm, bevorzugt < 5 pm beträgt. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei der dgg-Wert der Größe der Partikel aus bioaktivem Glas < 60 pm, vorteilhaft < 40 pm, vorteilhaft < 25 pm, vorteilhaft < 20 pm, bevorzugt < 15 pm beträgt. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, wobei der Anteil an Partikeln aus bioaktivem Glas in der kosmetischen Formulierung, vorzugsweise in dem Färbemittel, 0,1 bis 20 Gew.-%, vorteilhaft 0,5 bis 15 Gew.- %, vorteilhaft 0,7 bis 10 Gew.-% beträgt. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, wobei die kosmetische Formulierung, vorzugsweise das Färbemittel, Partikel von keramisiertem bioaktivem Glas aufweist. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 21 , wobei das bioaktive Glas SiO2 als Netzwerkbildner und CaO umfasst und vorzugsweise Na2Ü und/oder P2O5 aufweist. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, wobei die kosmetische Formulierung eine Paste, eine Creme, eine Salbe, einen Schaum, ein Gel, eine Lotion, eine Suspension, eine Seife oder Ähnliches umfasst.
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