WO2024083801A1 - Wasserstoffgas enthaltender schaum - Google Patents

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WO2024083801A1
WO2024083801A1 PCT/EP2023/078791 EP2023078791W WO2024083801A1 WO 2024083801 A1 WO2024083801 A1 WO 2024083801A1 EP 2023078791 W EP2023078791 W EP 2023078791W WO 2024083801 A1 WO2024083801 A1 WO 2024083801A1
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hydrogen gas
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water
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Markus Pohlhausen
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Viawa Gmbh
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    • A61K2800/20—Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of the composition as a whole
    • A61K2800/22—Gas releasing

Definitions

  • the present invention relates to a foam containing hydrogen gas as well as a formulation for producing a foam containing hydrogen gas, a process for producing the foam and the use of the foam.
  • Hydrogen gas has an antioxidant and anti-inflammatory effect, which can be of interest, for example, in dermal applications in cosmetics, in medicine or as a food additive or dietary supplement.
  • hydrogen gas is flammable even in relatively low concentrations of 4 Vol% in air, which makes its safe use a technological challenge.
  • the volatility of the gas also creates practical challenges.
  • a particularly interesting type of application is a hydrogen gas foam, which can contain large amounts of gas in its bubbles.
  • a hydrogen gas foam should be dimensionally and volume-stable and non-flammable over the period of use and/or storage.
  • the solutions known from the state of the art do not achieve these goals.
  • JP 2018/024613 A describes an industrially produced, finished cosmetic and its production, which is described as a "hydrogen gas-containing viscous composition".
  • the cosmetic is a finished gel or cream with up to 70 Vol% of hydrogen gas, which is produced by means of several manufacturing steps and hydrogen gas.
  • WO 2016/010139 A1 describes a cosmetic agent containing a metal or metal hydride powder that is mixed with a semi-fluid material such as a gel, a cream, a paste or a mousse. By bringing the powder into contact with moisture or a semi-fluid material, hydrogen gas is released or a composition containing hydrogen gas is obtained.
  • WO 2022/191757 A1 describes a composition and the production process of a foam for fire extinguishing, comprising a phospholipid or a hydrogenated phospholipid.
  • the surface tension of the foam required for fire extinguishing use is suitably below 18 mN/m.
  • KR 10-2021-0034530 describes a hydrogen gas generating composition comprising a self-assembling peptide, a hydrogen compound, an acid and a carrier. It is stated that the self-assembling peptide creates a thin nano-film on the surface of an aqueous solution or on the surface of a solid carrier to hold the hydrogen gas in the aqueous solution.
  • US 2018/0092816 A describes a composition for dermal application comprising a hydrogen-generating compound or molecular hydrogen and a carrier containing a phosphatidylcholine component. It is explained that the phosphatidylcholine component encloses the hydrogen-generating compound or molecular hydrogen in the composition.
  • examples of products containing hydrogen gas include gels, creams, lotions and ointments. A foam or the materials required for it are not discussed.
  • JP 2021/013376 A describes an industrially produced gel-like composition which comprises 10 to 90 vol.% of hydrogen and at least one thickener and one emulsifier.
  • the gel-like composition is described as suitable for use in foods or cosmetics and is produced by means of several production steps such as heating, technical aids and hydrogen gas.
  • WO 2018/131505 A1 describes an industrially produced finished gel and its production, which comprises 1 to 70 vol.% of hydrogen gas and a thickener.
  • the finished gel is intended to be used as a cosmetic or food product.
  • the invention is based on the object of providing foams containing hydrogen gas which can be used safely and easily.
  • the object is achieved by a foam with a gas phase and an aqueous liquid phase, wherein the gas phase makes up at least 50 vol% of the foam and essentially comprises hydrogen gas, and the aqueous liquid phase comprises at least one dissolved and/or dispersed emulsifier, and the liquid phase, diluted with 30 g of water per 0.1 g of liquid phase, has a surface tension at 20 °C of 40 to 90 mN/m.
  • the surface tension of the liquid phase is of critical importance. While common surfactants greatly reduce the interfacial or surface tension and form surface films, the hydrogen gas foams formed are very liquid, run off quickly, are flammable and are not volume-stable. In contrast, hydrogen gas can be finely distributed in foams with a liquid phase according to the invention and forms bubbles with a small diameter, which makes the foam non-flammable.
  • the foam according to the invention is characterized by particularly high shape and volume stability, which is advantageous for dermal application, for example.
  • the foam according to the invention is particularly fine-pored, i.e. it has relatively small hydrogen gas bubbles.
  • the average diameter of the gas bubbles is preferably a maximum of 1.5 mm, particularly preferably a maximum of 1.0 mm and very particularly preferably a maximum of 0.6 mm.
  • the average diameter of the gas bubbles can be determined by means of light transmission, for example with a Krüss Dynamic Foam Analyzer DFA100.
  • the reduction in foam volume within 60 minutes after providing the foam is a maximum of 25 Vol-%, preferably a maximum of 20 Vol-%.
  • the reduction in foam volume within four weeks after provision of the foam is a maximum of 25 Vol-%, preferably a maximum of 20 Vol-%.
  • the gas phase of the foam makes up at least 50% by volume of the foam and is dispersed in the aqueous liquid phase.
  • the gas phase makes up at least 70% by volume of the foam, preferably at least 80% by volume, particularly preferably at least 90% by volume, at least 93% by volume or at least 95% by volume.
  • the gas phase essentially comprises hydrogen gas, preferably at least 60 vol%, more preferably at least 90 vol%, most preferably at least 95 vol%, at least 98 vol% or at least 99 vol% hydrogen gas.
  • the aqueous liquid phase comprises at least one emulsifier.
  • the emulsifier and the other components of the aqueous liquid phase, if present, are water-soluble or at least water-dispersible.
  • water-soluble means a solubility in water at 20 °C of at least 0.1 g/L.
  • water-dispersible means that the component is dispersible in water.
  • the aqueous liquid phase is characterized by a certain surface tension.
  • the surface tension can be determined using the ring method according to Du Noüy, e.g. according to the method given in the experimental section.
  • the measurement is carried out on a dilute aqueous solution of the liquid phase. To do this, a sample of the liquid phase is placed in a volume of deionized water so that the liquid phase is diluted with 30 g of water per 0.1 g of liquid phase.
  • a measured amount of the foam can also be used instead of the pure liquid phase.
  • the liquid phase has a surface tension at 20 °C of 40 to 90 mN/m, preferably 50 to 90 mN/m, particularly preferably 60 to 80 mN/m.
  • the individual dissolved or dispersed components of the liquid phase are each characterized in that an aqueous solution or dispersion of the component in the proportionate concentration in which the component is present in the liquid phase, has a surface tension at 20 °C of at least 40 mN/m, preferably at least 50 mN/m and particularly preferably at least 60 mN/m, wherein the aqueous solution or dispersion is diluted for measurement in an analogous manner with 30 g of water per 0.1 g of solution or dispersion.
  • the aqueous liquid phase preferably has a viscosity at 25 °C which is higher than that of water, preferably a viscosity of 100 or more mPa-s, preferably 100 to 20,000 mPa-s, particularly preferably 100 to 5,000 mPa-s, very particularly preferably 100 to 3,500 mPa-s.
  • the viscosity can be determined according to the method given in the experimental section using a rotational rheometer.
  • the aqueous liquid phase comprises at least one emulsifier, i.e. a surface-active substance. Certain emulsifiers are able to have a foam-stabilizing effect.
  • the emulsifier can be selected from amphoteric, anionic, cationic and/or non-ionic emulsifiers.
  • the emulsifier is selected from membrane-forming lipids, for example from phospholipids, sphingolipids such as ceramides, glycolipids and sulfatides.
  • Phospholipids such as lecithins are particularly noteworthy.
  • Lecithins are mixtures of phosphoglycerides, including in particular phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylinositol, phosphatidylserine and phosphatidic acid.
  • Phosphatidylcholines are esters of fatty acids, glycerin, phosphoric acid and choline.
  • Phosphatidylcholines generally contain units of unsaturated fatty acids such as oleic acid or linolenic acid.
  • Lecithin can be produced synthetically or obtained technically, for example as an extract from egg yolk, soybeans, sunflowers, corn and/or rapeseed, preferably as an extract from sunflowers.
  • the technically obtained products contain, in addition to the above-mentioned phosphoglycerides such as phosphatidylcholine, other impurities such as neutral fat from the extraction source.
  • phosphoglycerides such as phosphatidylcholine
  • other impurities such as neutral fat from the extraction source.
  • the term "lecithin” refers to the overall composition, which can contain other phospholipids and neutral fat in addition to phosphatidylcholine and other phosphoglycerides.
  • the emulsifier is selected from hydrogenated membrane-forming lipids, especially hydrogenated lecithins.
  • Non-limiting examples are hydrogenated lecithin (CAS No.: 92128-87-5), hydrogenated phosphatidylcholine (CAS No.: 97281-48-6) or hydrogenated lysolecithin (CAS No.: 97281-48-6). These are obtained by hydrogenation of lecithin, phosphatidylcholine or lysolecithin, preferably from technically produced lecithin, phosphatidylcholine or lysolecithin. Usually, the Hydrogenation is carried out in the presence of a hydrogenation catalyst in an organic solvent.
  • the hydrogenated lecithin comprises phosphatidylcholine in an amount of at least 60% by weight, preferably at least 75% by weight, particularly preferably at least 85% by weight, such as at least 90% by weight or at least 95% by weight.
  • Hydrogenated lecithins are commercially available, for example Lipoid® P 100-3 or Phospholipon® 90 H (Lipoid) 90 H, Epikuron® 100 H or 200 SH (Cargill), Cosphaderm® SF-75-H or SB-75-H (Cosphatec), or Emulmetik® 320 (Lucas Meyer Cosmetics).
  • the aqueous liquid phase comprises hydrogenated lecithin in an amount of 3 to 100% by weight, based on the solids content of the aqueous liquid phase.
  • solids content refers here and below to the total amount of dissolved or dispersed components of the aqueous liquid phase.
  • the aqueous liquid phase comprises hydrogenated lecithin in an amount of 100% by weight, based on the solids content of the aqueous liquid phase. In this case, hydrogenated lecithin is the only emulsifier.
  • the emulsifier is selected from saponins.
  • Saponins are glycosides of steroids, steroid alkaloids or triterpenes, and are widespread in higher plants. Saponins are found in high concentrations in chestnuts and in the bark of the South American soapbark tree, Quillaja saponaria.
  • Saponins can be produced synthetically or extracted technically, especially as an extract from Quillaja saponaria.
  • the term “saponins” refers to the overall composition, which may contain other plant substances in addition to saponin.
  • the emulsifier is selected from saponins from Quillaja.
  • Suitable saponins from Quillaja are commercially available, for example ANDEAN QDP ULTRA ORGANIC or ANDEAN QD (Desert King) or Foamex® Quillaja Extract Powder 60 (Garuda).
  • the aqueous liquid phase comprises saponins from Quillaja in an amount of 0.1 to 15 wt.%, in particular 0.1 to 5 wt.%, based on the solids content of the aqueous liquid phase.
  • the emulsifier is selected from saponins and/or phosphoglycerides, in particular from saponins from Quillaja and/or hydrogenated lecithins.
  • the emulsifier usually has a significant influence on the surface tension of the aqueous liquid phase.
  • the influence on the surface tension can be concentration-dependent for some emulsifiers.
  • the aqueous liquid phase also comprises a thickener.
  • Thickeners are substances that can bind water and increase the viscosity of a liquid phase by removing unbound water from it. Most thickeners are linear or branched macromolecules, such as polysaccharides or proteins. It is possible for a substance to act as both an emulsifier and a thickener.
  • the thickener is selected from polysaccharides.
  • Polysaccharides are long-chain polymeric carbohydrates consisting of monosaccharide units linked together by glycosidic bonds. Examples of polysaccharides are glycogen, starch such as amylose and amylopectin, pectins, chitin, callose and cellulose.
  • Tremella is a mushroom and belongs to the so-called jellyfish family, which forms gelatinous to cartilaginous fruiting bodies.
  • a special feature of Tremella mushrooms is that their pharmacologically active polysaccharides make up the majority of the structural polysaccharides of the fruiting body, whereas in other medicinal mushrooms the pharmacologically active polysaccharides make up only a small part of the biomass.
  • Tremella The most important pharmacologically active substance of Tremella is the polysaccharide glucuronoxylomannan, consisting of a long ⁇ -mannose chain with various two- to three-membered oligosaccharide side chains of ⁇ -mannose, ⁇ -mannose, ⁇ -xylose and ⁇ -glucuronic acid, which are O-acetylated at the terminal mannoses.
  • the chemical structure of Tremella glucuronoxylomannan is different in different samples of one species.
  • the general ratio of xylose:glucuronic acid:mannose is given as 1.0:2.77:4.9 in Tremella fuciformis; 2:1:4 in T. aurantia and 7:1:5 in T.
  • T. fuciformis such as glucose, fucose, xylobiose and fructose.
  • polysaccharides contain impurities in addition to polysaccharides.
  • polysaccharides refers to the overall composition, which may contain other plant compounds in addition to polysaccharides.
  • Suitable polysaccharides from Tremella are commercially available, for example Tremella fuciformis polysaccharide (REB Technology), Tremoist TPTM (Nippon), Phytocare-HATM (applechem).
  • the aqueous liquid phase comprises polysaccharides from Tremella in an amount of 0.1 to 15 wt.%, in particular 1 to 9 wt.%, based on the solids content of the aqueous liquid phase.
  • the aqueous liquid phase comprises an emulsifier selected from saponins, in particular saponins from Quillaja, and a thickener selected from polysaccharides, in particular polysaccharides from Tremella.
  • the aqueous liquid phase preferably comprises saponins from Quillaja in an amount of 0.1 to 15% by weight, in particular 0.1 to 5% by weight, and polysaccharides from Tremella in an amount of 0.1 to 15% by weight, in particular 1 to 9% by weight, based on the solids content of the aqueous liquid phase.
  • the foams described here can include other components in addition to the components described above. Particularly suitable are auxiliary substances that do not reduce the stability of the foam and that maintain the surface tension and viscosity of the aqueous liquid phase discussed above. This also includes reaction products or incompletely reacted substances from chemical reactions that can release hydrogen gas.
  • excipients include in particular particulate components which have a stabilizing effect in Pickering emulsions, for example microparticles such as spray-dried soy protein particles, hydrophobically modified starch particles and/or natural spore particles; and nanoparticles such as cellulose nanocrystals, flavonoid (tiliroside) particles, chitin nanocrystals, ethylcellulose particles, chemically modified starch nanospheres, corn protein (zein) particles and/or solid lipid particles.
  • Minerals e.g. talc, mica, diatomaceous earth, illite
  • a particle size of 10 nm to 300 pm are also suitable additives.
  • the excipients are preferably present in a total amount of 0 to 80% by weight, particularly preferably in a total amount of 0 to 40% by weight, based on the solids content of the aqueous liquid phase.
  • the foam according to the invention additionally comprises a non-aqueous liquid phase which forms an emulsion together with the aqueous liquid phase.
  • the non-aqueous liquid phase comprises, for example, an oil.
  • the oil is preferably selected from polyol fatty acid polyesters and mineral oils, as well as mixtures thereof.
  • the oil is particularly preferably selected from triglycerides of synthetic, semi-synthetic and natural origin, as well as mixtures thereof. Examples include triheptanoin, squalane, coconut oil such as MCT oil, olive oil, sunflower oil, soybean oil, peanut oil, rapeseed oil, almond oil, palm oil, castor oil, wheat germ oil, grape seed oil, safflower oil, Evening primrose oil, macadamia nut oil, corn oil, avocado oil and the like.
  • the foam of the invention does not comprise a non-aqueous liquid phase.
  • the foams described here are understood to be liquid foams.
  • Liquid foam comprises gaseous bubbles enclosed by liquid walls.
  • the foam is preferably an aqueous foam.
  • the foam is easy to spread and its consistency is comparable to that of shaving foam, for example.
  • the foam according to the invention is suitable, for example, for dermal application, i.e. for topical application to the skin.
  • Preferred dermal applications include cosmetic applications and medical applications, in particular cosmetic applications.
  • the foam can be used to improve the appearance of the skin, such as to reduce skin irritations.
  • the invention further relates to the use of the foam according to the invention in a cosmetic product or as a cosmetic product, in a medical product or as a medical product, or in a food or as a food.
  • the foam according to the invention can be added to creams, gels, mousses or drinks, for example.
  • additives can be added to the foam according to the invention.
  • Non-limiting examples are colorants, fragrances or flavorings, foods, food additives, cosmetic and pharmaceutical active ingredients.
  • the pH value of the foam according to the invention is preferably in the range of 4.0 to 7.0, in particular 4.0 to 5.0, as determined at 20 °C under normal pressure, when used at a pH neutral skin level; when used in a basic manner, the pH value is above 7.0, but not higher than 10.35, as determined at 20 °C under normal pressure.
  • the invention also relates to a formulation for producing the hydrogen gas-containing foam according to the invention, comprising at least one water-soluble or water-dispersible emulsifier as described above.
  • the individual components of the formulation according to the invention can be liquid, gel-like or solid, for example powdery.
  • the individual components of the formulation according to the invention and thus the formulation itself can contain water or be anhydrous.
  • the formulation according to the invention preferably comprises one or more pH regulators.
  • pH regulators are understood to be compounds which change the pH value of aqueous liquids, i.e. both acids and bases.
  • the pH regulator(s) advantageously promote or accelerate the release of hydrogen gas.
  • the formulation preferably comprises 2 to 90 wt.% of the pH regulator, preferably 10 to 85 wt.%, particularly preferably 30 to 75 wt.%, based on the total weight of the formulation.
  • the pH regulator is selected from acids, such as mineral acids, hydroxycarboxylic acids and amino acids, and bases, such as metal hydroxides.
  • Suitable mineral acids include sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid and/or hydrochloric acid.
  • Suitable hydroxycarboxylic acids include tartronic acid and fruit acids such as citric acid, lactic acid, mandelic acid, tartaric acid and/or malic acid.
  • Suitable amino acids include glutamic acid.
  • Suitable metal hydroxides include sodium hydroxide and/or potassium hydroxide.
  • the pH regulator comprises a fruit acid, such as citric acid, lactic acid, mandelic acid, tartaric acid or malic acid.
  • the pH regulator comprises citric acid.
  • the invention also relates to a foam according to the invention, produced by dispersing hydrogen gas in a formulation according to the invention.
  • the formulation preferably contains water or water is added.
  • the invention also relates to a process for producing a foam containing hydrogen gas, comprising dispersing hydrogen gas in a formulation as described above in the presence of water.
  • the water can be added to the formulation or already contained in the formulation.
  • the production of the foam can take place at below 40 °C, preferably at ambient temperature such as about 20 °C.
  • the dispersion can be carried out under a hydrogen gas atmosphere and by introducing or whipping the hydrogen gas into the aqueous formulation, similar to the production of cream, for example.
  • hydrogen gas can also be introduced into the water-containing formulation while simultaneously mixing it.
  • a nozzle or a porous gas diffuser can be used for introduction.
  • a mixing machine is usually used for mixing, for example a hand mixer, a disperser or a milk frother.
  • the process is carried out under a hydrogen gas atmosphere and with simultaneous introduction of hydrogen gas.
  • Electrical aids such as ultrasonic devices, dispersers and/or hand mixers can be used in the process. When using electrical aids, it is possible to produce very small bubbles in the nano range.
  • the foam of the present invention prepared by dispersing hydrogen gas can be stored in a suitable package with minimal hydrogen gas permeability, such as an aluminum foil bag, until use.
  • the formulation contains a compound that generates hydrogen gas upon contact with water.
  • the formulation is preferably in powder form.
  • the formulation preferably comprises 0.5 to 20 wt.% of the particulate compound which generates hydrogen gas with water, preferably 2 to 18 wt.%, particularly preferably 3 to 15 wt.%, based on the solids content of the formulation.
  • the hydrogen gas generating compound is selected from a metallic powder, an alkali metal hydride, an alkaline earth metal hydride and/or a metal borohydride.
  • the hydrogen gas generating compound can be coated, e.g. with a polysaccharide such as pullulan.
  • Suitable metallic powders include alkali metals such as sodium and/or potassium; and alkaline earth metals such as magnesium and/or calcium.
  • Suitable alkali metal hydrides include lithium hydride (LiH), sodium hydride (NaH) and/or potassium hydride (KH).
  • Suitable alkaline earth metal hydrides include magnesium hydride (MgH2), calcium hydride (CaH2), barium hydride (BaH2), beryllium hydride (BeH2) and/or strontium hydride (SrH2).
  • Suitable metal borohydrides include lithium borohydride (LiBH4) and sodium borohydride ( NaBH4 ).
  • the hydrogen gas-generating compound is selected from alkali metal hydrides, alkaline earth metal hydrides and/or metal borohydrides, in particular alkaline earth metal hydrides and/or metal borohydrides.
  • the hydrogen gas-generating compound is selected from magnesium hydride and/or sodium borohydride, and is in particular magnesium hydride.
  • the hydrogen gas generating compound is in particulate form.
  • the hydrogen gas generating compound has an average particle size in the range of 0.1 to 100 pm, preferably 0.1 to 30 pm, particularly preferably 0.1 to 20 pm. A particle size in these ranges allows the release of small hydrogen gas bubbles from the hydrogen gas-generating compound, and thus a fine-pored foam.
  • the formulation comprises: a) 0.5 to 20% by weight of a compound that generates hydrogen gas with water; b) 3 to 90% by weight of the emulsifier; c) 2 to 90% by weight of the pH regulator; and c) 100% by weight of optional ingredients; based on the total weight of the formulation.
  • the desired amount of hydrogen gas can be adjusted by the amount of hydrogen generating compound and/or the amount of pH regulator.
  • the invention also relates to a process for producing a foam containing hydrogen gas, comprising mixing a formulation as described above with water.
  • the formulation can also be in the form of a multi-component system.
  • the multi-component system can contain an aqueous component.
  • the components forming the aqueous liquid phase can be distributed as desired among the individual components, whereby the hydrogen-generating compound is not included in the aqueous component.
  • the components of the multi-component system are mixed, and additional water can be added.
  • Hydrogen gas is generated by reacting the aqueous components of the multi-component system with the hydrogen gas-generating compound, and a foam according to the invention is formed.
  • the foam can be prepared in a simple manner by stirring the formulation with water by hand, for example using a spoon.
  • the foam thus obtained is stable over a normal application period, for example up to 75 minutes.
  • the foam can be prepared at below 40 °C, preferably at ambient temperature such as about 20 °C.
  • the aqueous liquid phase of a foam or the foam itself is used as sample material.
  • the sample material is diluted in the beaker with 30 g of water per 0.1 g of sample material and stirred in by hand.
  • the beaker is placed on the laboratory lifting platform.
  • the precision force gauge is suspended from the stand rod using a hook attached to a sleeve.
  • the aluminum ring is suspended from the force gauge and placed above the beaker.
  • the laboratory lift is slowly raised until the ring is completely submerged in the water.
  • the force during submersion (F1) is read on the precision force gauge.
  • the laboratory lift is slowly lowered until the liquid lamella breaks off.
  • the force at the moment of break off (F2) is read on the precision force gauge.
  • a rotational rheometer (also called a rotational viscometer) is used.
  • a rotational rheometer a body is rotated in the liquid by a motor. The required torque is measured during rotation. From this, as well as the exact geometry of the rotating body used and the rotation speed, the dynamic viscosity of the liquid can then be determined.
  • a DVNext Wells-Brookfield cone/plate rheometer was used as the measuring device. The viscosity was determined at 25 °C.
  • a sample of approximately 20 mL is taken from the foam to be tested using a spatula and touched with the flame of a lit lighter.
  • the foam is considered "flammable/flammable foam” if it visually displays one of the following properties:
  • Measurement frequency 0.5 fps (height); 0.1 fps (structure)
  • magnesium hydride MgH2, Zegen Metals & Chemicals
  • hydrogenated lecithin Cosphaderm SF-75H, Cosphatec
  • citric acid Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer
  • the powder mixture was placed in a bowl and stirred briskly with 10 g of distilled water using a spatula by hand at room temperature for about 20 seconds to obtain a fine-pored foam.
  • the foam was tested for its flammability and stability. It was found that the resulting foam was stable and non-flammable for the duration of 30 minutes of use of a face mask.
  • the powder mixture was placed in a bowl and stirred briskly with 10 g of distilled water using a spatula by hand at room temperature for about 20 seconds to obtain a fine-pored foam.
  • the foam was tested for its flammability and stability. It was found that the resulting foam was stable and non-flammable for the duration of 30 minutes of use of a face mask.
  • magnesium hydride MgH2, Zegen Metals & Chemicals
  • Quillaja wood extract Nippon
  • 1 g hydrogenated lecithin Cosphaderm SF-75H, Cosphatec
  • 0.07 g Tremella Fuciformis polysaccharides Temoist TP, Nippon
  • 0.6 g citric acid Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer
  • the powder mixture was placed in a bowl and stirred briskly with 10 g of distilled water using a spatula by hand at room temperature for about 20 seconds to obtain a fine-pored foam.
  • the foam was tested for its flammability and stability. It was found that the resulting foam was stable and non-flammable for the duration of 30 minutes of use of a face mask.
  • a foam according to the invention as prepared according to Examples 1-1 to 1-5 below, is applied to previously cleansed skin, for example the face (approximately 200 mL of foam produced per facial application).
  • the composition is allowed to act for a period of, for example, 10 to 30 minutes and is then rinsed off with water.
  • the applied foam is stable and non-flammable over the application period. It also remains stable on the face and does not run down. The foam "collapses" towards the skin and releases a lot of hydrogen gas and moisture into the skin.
  • magnesium hydride MgH2, Zegen Metals & Chemicals
  • citric acid Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer
  • 2.3 g sodium lauryl glucoside hydroxypropyl sulfonate and silica gel SugaNate 160 Dry, ColonialChemie
  • the powder mixture was placed in a bowl and stirred briskly with 10 g of distilled water using a spatula by hand at room temperature for about 20 seconds to obtain a foam.
  • magnesium hydride MgH2, Zegen Metals & Chemicals
  • citric acid Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer
  • 2.3 g sodium cocoyl isethionate HOSTAPON SCI 85 P, Clariant
  • magnesium hydride MgH2, Zegen Metals & Chemicals
  • citric acid Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer
  • sodium lauryl sulfoacetate 0.1 g magnesium hydride (MgH2, Zegen Metals & Chemicals), 0.6 g citric acid (Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer) and 2.3 g sodium lauryl sulfoacetate were mixed.
  • the powder mixture was placed in a bowl and stirred briskly with 10 g of distilled water using a spatula by hand at room temperature for about 20 seconds to obtain a foam.
  • magnesium hydride MgH2, Zegen Metals & Chemicals
  • citric acid Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer
  • TEGOSOFT LSE 65 K SOFT, Evonik sucrose cocoate
  • the powder mixture was placed in a bowl and stirred briskly with 10 g of distilled water using a spatula by hand at room temperature for about 20 seconds to obtain a foam.
  • the foam was tested for its flammability and stability. It was found that the resulting foam was flammable immediately after production (“flammable/flammable foam”: point 1).
  • foam stability depends strongly on the surface tension of the aqueous liquid phase.
  • the foams according to the invention show high stability and are non-flammable.
  • Comparative examples 2-1 to 2-3 produced a foam with an inhomogeneous bubble size distribution and some relatively large bubbles with a visually determined size of greater than or equal to 2 mm. It has been shown that such hydrogen gas foams are flammable. Comparative example 2-4 produced an initially fine-pored foam, which, however, quickly coalesced to bubble sizes of greater than or equal to 3 mm. This foam ignited almost completely.

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Abstract

Ein Schaum mit einer Gasphase und einer wässrigen Flüssigphase, wobei die Gasphase mindestens 50 Vol.-% des Schaums ausmacht und im Wesentlichen Wasserstoffgas umfasst, und die wässrige Flüssigphase zumindest einen gelösten und/oder dispergierten Emulgator umfasst, und die Flüssigphase, verdünnt mit 30 g Wasser pro 0,1 g Flüssigphase, eine Oberflächenspannung bei 20 °C von 40 bis 90 mN/m aufweist. Der Schaum kann sicher und einfach angewendet werden. Eine Formulierung zur Erzeugung des Schaums enthält zumindest einen in Wasser lösbaren oder dispergierbaren Emulgator. Der Schaum kann in einem kosmetischen Produkt oder als kosmetisches Produkt, in einem medizinischen Produkt oder als medizinisches Produkt, oder in einem Lebensmittel oder als Lebensmittel verwendet werden.

Description

Wasserstoffgas enthaltender Schaum
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserstoffgas enthaltenden Schaum sowie eine Formulierung zur Erzeugung eines Wasserstoffgas enthaltenden Schaums, ein Verfahren zur Herstellung des Schaums und die Verwendung des Schaums.
Wasserstoffgas weist eine antioxidative und entzündungsreduzierende Wirkung auf, die beispielsweise in dermalen Anwendungen in der Kosmetik, in der Medizin oder als Lebensmittelzusatzstoff bzw. Nahrungsergänzungsmittel von Interesse sein kann. Wasserstoffgas ist allerdings schon in relativ geringen Konzentrationen ab 4 VoL-% in Luft entzündlich, was die sichere Anwendung zu einer technologischen Herausforderung macht. Außerdem bedingt die Flüchtigkeit des Gases auch praktische Herausforderungen.
Um dem Konsumenten den flüchtigen Wasserstoff zugänglich zu machen sind drei grundsätzliche technologische Lösungen vorhanden: fertige Produkte, die den Wasserstoff bereits beinhalten, Wasserstoff produzierende elektrische ON-Demand Generatoren oder chemische Wasserstofferzeuger/-speicher, die unmittelbar vor oder während der Anwendung Wasserstoff produzieren/freisetzen.
Eine besonders interessante Art der Anwendung ist ein Wasserstoffgasschaum, der in seinen Bläschen große Mengen an Gas beinhalten kann. Solch ein Wasserstoffgasschaum soll über die Zeitspanne der Anwendung und/oder Lagerung hinweg form- und volumenstabil und nicht entflammbar sein. Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungsansätze erreichen diese Ziele nicht.
Die JP 2018/024613 A beschreibt ein industriell hergestelltes, fertiges Kosmetikum und seine Herstellung, welches als „Wasserstoffgas-enthaltende viskose Zusammensetzung“ beschrieben wird. Das Kosmetikum ist ein fertiges Gel oder eine Creme mit bis zu 70 VoL-% an Wasserstoffgas, die mittels mehrerer Herstellschritte und Wasserstoffgas hergestellt werden.
Die WO 2016/010139 A1 beschreibt ein kosmetisches Mittel, enthaltend ein Metall- oder ein Metallhydrid-Pulver, das mit einem semi-fluiden Material wie einem Gel, einer Creme, einer Paste oder einem Mousse gemischt wird. Durch Inkontaktbringen des Pulvers mit Feuchtigkeit oder eines semi-fluiden Materials wird Wasserstoffgas freigesetzt oder eine Wasserstoffgas enthaltende Zusammensetzung erhalten.
Die WO 2022/191757 A1 beschreibt eine Zusammensetzung und das Herstellverfahren eines Schaumes zum Feuerlöschen, umfassend ein Phospholipid oder ein hydriertes Phospholipid. Die für die Anwendung des Feuerlöschens notwendige Oberflächenspannung des Schaums liegt geeigneter Weise bei unter 18 mN/m. Die KR 10-2021-0034530 beschreibt eine Wasserstoffgas-generierende Zusammensetzung, umfassend ein selbstassemblierendes Peptid, eine Wasserstoffverbindung, eine Säure und einen Träger. Es wird ausgeführt, dass das selbstassemblierende Peptid einen dünnen Nano- Film auf der Oberfläche einer wässrigen Lösung oder auf der Oberfläche eines festen Trägers erzeugt, um das Wasserstoffgas in der wässrigen Lösung zu halten.
Die US 2018/0092816 A beschreibt eine Zusammensetzung zur dermalen Anwendung, umfassend eine Wasserstoff generierende Verbindung oder molekularen Wasserstoff und einen T räger, welcher eine Phosphatidylcholin-Komponente enthält. Es wird erläutert, dass die Phosphatidylcholin-Komponente die Wasserstoff-generierende Verbindung bzw. den molekularen Wasserstoff in der Zusammensetzung umschließt. Als Beispiele für Wasserstoffgas beinhaltende Produkte werden unter anderem Gele, Cremes, Lotionen und Salben genannt. Ein Schaum oder die dafür notwendigen Materialien werden nicht diskutiert.
Die JP 2021/013376 A beschreibt eine industriell hergestelltes gelartige Zusammensetzung, welches 10 bis 90 vol.-% an Wasserstoff und mindestens einen Verdicker und einen Emulgator umfasst. Die gelartige Zusammensetzung wird als geeignet für die Anwendung in Lebensmitteln oder Kosmetika beschrieben und wird mittels mehrerer Herstellschritte wie Erhitzen, technischen Hilfsmitteln und Wasserstoffgas hergestellt.
Die WO 2018/131505 A1 beschreibt ein industriell hergestelltes fertiges Gel und seine Herstellung, welches 1 bis 70 vol.-% an Wasserstoffgas und ein Verdickungsmittel umfasst. Das fertige Gel soll als Kosmetikum oder Lebensmittel Anwendung finden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wasserstoffgas enthaltende Schäume bereitzustellen, welche sicher und einfach angewendet werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Schaum mit einer Gasphase und einer wässrigen Flüssigphase, wobei die Gasphase mindestens 50 VoL-% des Schaums ausmacht und im Wesentlichen Wasserstoffgas umfasst, und die wässrige Flüssigphase zumindest einen gelösten und/oder dispergierten Emulgator umfasst, und die Flüssigphase, verdünnt mit 30 g Wasser pro 0,1 g Flüssigphase, eine Oberflächenspannung bei 20 °C von 40 bis 90 mN/m aufweist.
Es wurde gefunden, dass der Oberflächenspannung der Flüssigphase kritische Bedeutung zukommt. Während gängige Tenside die Grenzflächen-bzw. die Oberflächenspannung stark herabsetzen und Oberflächenfilme bilden, sind die gebildeten Wasserstoffgasschäume sehr flüssig, schnell ablaufend, entzündlich und nicht volumenstabil. Dagegen lässt sich Wasserstoffgas in Schäumen mit einer erfindungsgemäßen Flüssigphase fein verteilen und bildet Bläschen mit kleinem Durchmesser, bei welcher der Schaum nicht entzündlich ist. Außerdem zeichnet sich der erfindungsgemäße Schaum durch eine besonders hohe Form- und Volumenstabilität aus, was beispielsweise bei einer dermalen Anwendung vorteilhaft ist. Der erfindungsgemäße Schaum ist besonders feinporig, weist also relativ kleine Wasserstoffgasbläschen auf. Der durchschnittliche Durchmesser der Gasbläschen beträgt vorzugsweise maximal 1 ,5 mm, besonders bevorzugt maximal 1 ,0 mm und ganz besonders bevorzugt maximal 0,6 mm. Der mittlere Durchmesser der Gasbläschen kann mittels Lichttransmission bestimmt werden, beispielsweise mit einem Krüss Dynamic Foam Analyzer DFA100.
In einer Ausführungsform beträgt die Verringerung des Schaumvolumens innerhalb von 60 min nach Bereitstellen des Schaums maximal 25 VoL-%, bevorzugt maximal 20 VoL-%.
In einer weiteren Ausführungsform beträgt die Verringerung des Schaumvolumens innerhalb von vier Wochen nach Bereitstellen des Schaums maximal 25 VoL-%, bevorzugt maximal 20 VoL-%.
Die Gasphase des Schaums macht mindestens 50 VoL-% des Schaums aus und ist in der wässrigen Flüssigphase dispergiert. Vorzugsweise macht die Gasphase mindestens 70 VoL-% des Schaums aus, bevorzugt mindestens 80 VoL-%, besonders bevorzugt mindestens 90 VoL-%, mindestens 93 VoL-% oder mindestens 95 VoL-%.
Die Gasphase umfasst im Wesentlichen Wasserstoffgas, vorzugsweise mindestens 60 VoL-%, bevorzugt mindestens 90 VoL-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95 VoL-%, mindestens 98 VoL-% oder mindestens 99 VoL-% Wasserstoffgas.
Die wässrige Flüssigphase umfasst zumindest einen Emulgator. Der Emulgator und die weiteren Bestandteile der wässrigen Flüssigphase, sofern vorhanden, sind wasserlöslich oder zumindest wasserdispergierbar. Unter dem Begriff „wasserlöslich“ wird eine Löslichkeit in Wasser bei 20 °C von mindestens 0,1 g/L verstanden. Unter dem Begriff „wasserdispergierbar“ wird verstanden, dass der Bestandteil in Wasser dispergierbar ist.
Die wässrige Flüssigphase ist gekennzeichnet durch eine bestimmte Oberflächenspannung. Die Oberflächenspannung kann nach der Ringmethode nach Du Noüy, z. B. gemäß der im Experimentalteil angegebenen Methode bestimmt werden. Die Messung erfolgt an einer verdünnten wässrigen Lösung der Flüssigphase. Hierzu bringt man eine Probe der Flüssigphase in ein Volumen entionisiertes Wasser ein, so dass die Flüssigphase mit 30 g Wasser pro 0,1 g Flüssigphase verdünnt wird. Für die praktische Durchführung der Messung kann man anstelle der reinen Flüssigphase auch eine abgemessene Menge des Schaums heranziehen. Die Flüssigphase weist eine Oberflächenspannung bei 20 °C von 40 bis 90 mN/m auf, vorzugsweise von 50 bis 90 mN/m, besonders bevorzugt 60 bis 80 mN/m.
In einer Ausführungsform zeichnen sich die einzelnen gelösten oder dispergierten Bestandteile der Flüssigphase jeweils dadurch aus, dass eine wässrige Lösung oder Dispersion des Bestandteils in der anteiligen Konzentration, in der Bestandteil in der Flüssigphase vorliegt, eine Oberflächenspannung bei 20 °C von mindestens 40 mN/m, bevorzugt mindestens 50 mN/m und besonders bevorzugt mindestens 60 mN/m aufweist, wobei die wässrige Lösung oder Dispersion zur Messung in analoger Weise mit 30 g Wasser pro 0,1 g Lösung oder Dispersion verdünnt wird.
Die wässrige Flüssigphase weist vorzugsweise eine Viskosität bei 25 °C auf, welche gegenüber Wasser erhöht ist, vorzugsweise eine Viskosität von 100 oder mehr mPa-s, vorzugsweise 100 bis 20.000 mPa-s, besonders bevorzugt 100 bis 5.000 mPa-s, ganz besonders bevorzugt 100 bis 3.500 mPa-s. Die Viskosität kann gemäß der im Experimentalteil angegebenen Methode mittels eines Rotationsrheometers bestimmt werden.
Die wässrige Flüssigphase umfasst zumindest einen Emulgator, also eine grenzflächenaktive Substanz. Bestimmte Emulgatoren sind in der Lage, schaumstabilisierend zu wirken. Der Emulgator kann unter amphoteren, anionischen, kationischen und/oder nichtionischen Emulgatoren ausgewählt sein.
In einer Ausführungsform ist der Emulgator ausgewählt unter membranbildenden Lipiden, beispielsweise unter Phospholipiden, Sphingolipiden wie Ceramiden, Glycolipiden und Sulfatiden. Insbesondere sind Phospholipide wie die Lecithine hervorzuheben. Lecithine sind Gemische von Phosphoglyceriden, umfassend insbesondere Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylinositol, Phosphatidylserin und Phosphatidsäure. Phosphatidylcholine stellen Ester aus Fettsäuren, Glycerin, Phosphorsäure und Cholin dar. In der Regel enthalten Phosphatidylcholine Einheiten ungesättigter Fettsäuren wie Ölsäure oder Linolensäure.
Lecithin kann synthetisch hergestellt oder technisch gewonnen werden, beispielsweise als Extrakt aus Eigelb, Sojabohnen, Sonnenblumen, Mais und oder Raps, vorzugsweise als Extrakt aus Sonnenblumen. Die technisch gewonnenen Produkte umfassen neben den oben genannten Phosphoglyceriden wie Phosphatidylcholin andere Verunreinigungen wie Neutralfett aus der Extraktionsquelle. Der Begriff „Lecithin“ bezieht sich auf die Gesamtzusammensetzung, die neben Phosphatidylcholin und weiteren Phosphoglyceriden auch andere Phospholipide und Neutralfett enthalten kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Emulgator ausgewählt unter hydrierten membranbildenden Lipiden, besonders unter hydrierten Lecithinen.
Nicht einschränkende Beispiele sind hydriertes Lecithin („hydrogenated lecithin“, CAS-Nr.: 92128-87-5), hydriertes Phosphatidylcholin („hydrogenated phosphatidylcholin“, CAS-Nr: 97281-48-6) oder hydriertes Lysolecithin („hydrogenated lysolecithin“). Diese werden durch Hydrierung von Lecithin, Phosphatidylcholin bzw. Lysolecithin erhalten, vorzugsweise aus technisch gewonnenem Lecithin, Phosphatidylcholin bzw. Lysolecithin. Üblicherweise wird die Hydrierung in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt.
Bevorzugt umfasst das hydrierte Lecithin Phosphatidylcholin in einer Menge von mindestens 60 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 75 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 85 Gew.-%, wie mindestens 90 Gew.-% oder mindestens 95 Gew.-%. Hydrierte Lecithine sind im Handel erhältlich, beispielsweise Lipoid® P 100-3 oder Phospholipon® 90 H (Lipoid) 90 H, Epikuron® 100 H oder 200 SH (Cargill), Cosphaderm® SF-75-H oder SB-75-H (Cosphatec), oder Emulmetik® 320 (Lucas Meyer Cosmetics).
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die wässrige Flüssigphase hydriertes Lecithin in einer Menge von 3 bis 100 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der wässrigen Flüssigphase. Der Begriff „Feststoffgehalt“ bezieht sich hier und im Folgenden auf die Gesamtmenge der gelösten bzw. dispergierten Bestandteilen der wässrigen Flüssigphase. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die wässrige Flüssigphase hydriertes Lecithin in einer Menge von 100 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der wässrigen Flüssigphase. In diesem Fall ist hydriertes Lecithin der einzige Emulgator.
In einer Ausführungsform ist der Emulgator ausgewählt unter Saponinen. Saponine sind Glycoside von Steroiden, Steroidalkaloiden oder Triterpenen, und sind in höheren Pflanzen weit verbreitet. In hoher Konzentration kommen Saponine in Kastanien und in der Rinde des südamerikanischen Seifenrindenbaumes, Quillaja saponaria vor.
Saponine können synthetisch hergestellt oder technisch gewonnen werden, insbesondere als Extrakt aus Quillaja saponaria. Der Begriff „Saponine“ bezieht sich auf die Gesamtzusammensetzung, die neben Saponin auch andere Pflanzenstoffe enthalten kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Emulgator ausgewählt unter Saponinen aus Quillaja. Geeignete Saponine aus Quillaja sind im Handel erhältlich, beispielsweise ANDEAN QDP ULTRA ORGANIC oder ANDEAN QD (Desert King) oder Foamex® Quillaja Extract Powder 60 (Garuda).
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die wässrige Flüssigphase Saponine aus Quillaja in einer Menge von 0,1 bis 15 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der wässrigen Flüssigphase.
In einer Ausführungsform ist der Emulgator ausgewählt unter Saponinen und/oder Phosphoglyceriden, insbesondere unter Saponinen aus Quillaja und/oder hydrierten Lecithinen.
Der Emulgator hat in der Regel einen erheblichen Einfluss auf die Oberflächenspannung der wässrigen Flüssigphase. Der Einfluss auf die Oberflächenspannung kann bei manchen Emulgatoren konzentrationsabhängig sein. In einer Ausführungsform umfasst die wässrige Flüssigphase außerdem ein Verdickungsmittel. Verdickungsmittel sind Stoffe, welche Wasser binden können und durch den Entzug von ungebundenem Wasser aus einer flüssigen Phase deren Viskosität erhöhen. Die meisten Verdickungsmittel sind lineare oder verzweigte Makromoleküle, wie Polysaccharide oder Proteine. Es ist möglich, dass ein Stoff sowohl als Emulgator als auch als Verdickungsmittel wirkt.
In einer Ausführungsform ist das Verdickungsmittel ausgewählt unter Polysacchariden. Polysaccharide sind langkettige polymere Kohlenhydrate, die aus Monosaccharideinheiten bestehen, welche durch glykosidische Bindungen miteinander verbunden sind. Beispiele für Polysaccharide sind Glycogen, Stärke wie Amylose und Amylopektin, Pektine, Chitin, Callose und Cellulose.
Polysaccharide können synthetisch hergestellt oder technisch gewonnen werden, beispielsweise als Extrakt aus Tremella. Tremella ist ein Pilz und gehört zu den sogenannten Zitterlingen, die gallertartige bis knorpelige Fruchtkörper bilden. Eine Besonderheit der Tremella-Pilze ist, dass ihre pharmakologisch wirksamen Polysaccharide den größten Teil der strukturellen Polysaccharide des Fruchtkörpers ausmachen, während bei anderen Heilpilzen die pharmakologisch wirksamen Polysaccharide nur einen kleinen Teil der Biomasse ausmachen.
Die wichtigste pharmakologisch wirksame Substanz von Tremella ist das Polysaccharid Glucuronoxylomannan, bestehend aus einer langen a-Mannose-Kette mit verschiedenen zwei- bis dreigliedrigen Oligosaccharid-Seitenketten aus ß-Mannose, a-Mannose, ß-Xylose und ß-Glucuronsäure, die an den endständigen Mannosen O-acetyliert sind. Die chemische Struktur von Tremella-Glucuronoxylomannan ist bei verschiedenen Proben einer Art unterschiedlich. Das allgemeine Verhältnis von Xylose : Glucuronsäure : Mannose wird in Tremella fuciformis mit 1 ,0 : 2,77 : 4,9 angegeben; 2 : 1 : 4 in T. aurantia und 7 : 1 : 5 in T. mesenterica, sh. Fraser et al., 1973, Can. J. Biochem. 51 : 219 bis 224. Einige zusätzliche Saccharide konnten in verschiedenen Proben von T. fuciformis identifiziert werden, wie Glucose, Fucose, Xylobiose und Fructose.
Technisch gewonnenen Polysaccharide umfassen neben Polysacchariden Verunreinigungen. Der Begriff „Polysaccharide“ bezieht sich auf die Gesamtzusammensetzung, die neben Polysacchariden auch andere pflanzliche Verbindungen enthalten kann.
Geeignete Polysaccharide aus Tremella sind im Handel erhältlich, beispielsweise Tremella fuciformis polysaccharide (REB Technology), Tremoist TP™ (Nippon), Phytocare-HA™ (applechem). In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die wässrige Flüssigphase Polysaccharide aus Tremella in einer Menge von 0,1 bis 15 Gew.-%, insbesondere 1 bis 9 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der wässrigen Flüssigphase.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die wässrige Flüssigphase einen unter Saponinen ausgewählten Emulgator, insbesondere Saponine aus Quillaja, und ein unter Polysacchariden ausgewähltes Verdickungsmittel, insbesondere Polysaccharide aus Tremella. Vorzugsweise umfasst die wässrige Flüssigphase Saponine aus Quillaja in einer Menge von 0,1 bis 15 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 5 Gew.-%, und Polysaccharide aus Tremella in einer Menge von 0,1 bis 15 Gew.-%, insbesondere 1 bis 9 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der wässrigen Flüssigphase.
Die hier beschriebenen Schäume können neben den oben beschriebenen Bestandteilen weitere Komponenten umfassen. Geeignet sind insbesondere Hilfsstoffe, die die Stabilität des Schaumes nicht vermindern und die oben diskutierte Oberflächenspannung und Viskosität der wässrigen Flüssigphase einhalten. Umfasst sind auch Reaktionsprodukte oder nicht vollständig reagierte Stoffe aus chemischen Reaktionen, die Wasserstoffgas frei setzten können.
Beispiele geeigneter Hilfsstoffe umfassen insbesondere partikuläre Komponenten, welche in Pickering-Emulsionen stabilisierend wirken, beispielsweise Mikropartikel, wie sprühgetrocknete Sojaproteinpartikel, hydrophob modifizierte Stärkepartikel und/oder natürliche Sporenpartikel; und Nanopartikel, wie Zellulose-Nanokristalle, Flavonoid (Tilirosid)- Partikel, Chitin-Nanokristalle, Ethylcellulose-Partikel, chemisch modifizierte Stärke- Nanokugeln, Maisprotein (Zein)-Partikel und/oder feste Lipidpartikel. Auch Mineralien (z.B. Talc, Mica, Diatomaceous Earth, Illite) mit einer Partikelgröße von 10nm bis 300pm sind geeignete Zusatzstoffe.
Die Hilfsstoffe liegen vorzugsweise in einer Gesamtmenge von 0 bis 80 Gew.-% vor, besonders bevorzugt in einer Gesamtmenge von 0 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der wässrigen Flüssigphase.
In einer Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße Schaum zusätzlich eine nichtwässrige Flüssigphase, welche zusammen mit der wässrigen Flüssigphase eine Emulsion bildet.
Die nicht-wässrige Flüssigphase umfasst beispielsweise ein Öl. Das Öl ist vorzugsweise ausgewählt unter Polyolfettsäurepolyestern und Mineralölen, sowie aus deren Mischungen. Das Öl ist besonders bevorzugt ausgewählt unter Triglyceriden synthetischen, halbsynthetischen und natürlichen Ursprungs, sowie aus deren Mischungen. Als Beispiele sind zu nennen Triheptanoin, Squalane, Kokosöl wie MCT-ÖI, Olivenöl, Sonnenblumenöl, Sojaöl, Erdnussöl, Rapsöl, Mandelöl, Palmöl, Rizinusöl, Weizenkeimöl, Traubenkernöl, Distelöl, Nachtkerzenöl, Macadamianussöl, Maiskeimöl, Avocadoöl und dergleichen. In einer Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße Schaum keine nicht-wässrige Flüssigphase.
Die hier beschriebenen Schäume werden als flüssige Schäume verstanden. Flüssiger Schaum umfasst gasförmige Bläschen, die von flüssigen Wänden eingeschlossen sind. Der Schaum ist vorzugsweise ein wässriger Schaum. Der Schaum ist leicht verteilbar und in seiner Konsistenz beispielsweise vergleichbar mit derjenigen eines Rasierschaums.
Der erfindungsgemäße Schaum ist beispielsweise zur dermalen Anwendung geeignet, also zur topischen Anwendung auf der Haut. Bevorzugte dermale Anwendungen umfassen kosmetische Anwendungen und medizinische Anwendungen, insbesondere kosmetische Anwendungen. Beispielsweise kann der Schaum zur Verbesserung des Hautbildes, wie zur Verminderung von Hautirritationen verwendet werden.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Schaums in einem kosmetischen Produkt oder als kosmetisches Produkt, in einem medizinischen Produkt oder als medizinisches Produkt, oder in einem Lebensmittel oder als Lebensmittel. Der erfindungsgemäße Schaum kann beispielsweise Cremes, Gelen, Mousses oder Getränken beigemischt werden.
Ferner können dem erfindungsgemäßen Schaum Additive zugesetzt werden. Nicht limitierende Beispiele sind Färbemittel, Duft- oder Aromastoffe, Lebensmittel, Lebensmittelzusatzstoffe, Kosmetik- und Pharmawirkstoffe.
Der pH-Wert des erfindungsgemäßen Schaums liegt bei einer pH-Hautneutralen Anwendung vorzugsweise im Bereich von 4,0 bis 7,0, insbesondere 4,0 bis 5,0, wie bei 20 °C unter Normaldruck bestimmt; bei einer basischen Anwendung liegt der pH-Wert über 7,0, jedoch nicht höher als 10,35, wie bei 20 °C unter Normaldruck bestimmt.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Formulierung zur Erzeugung des erfindungsgemäßen Wasserstoffgas enthaltenden Schaums, enthaltend zumindest einen in Wasser lösbaren oder dispergierbaren Emulgator, wie oben beschrieben.
Die einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäßen Formulierung können dabei flüssig, gelartig oder fest, beispielsweise pulverförmig, sein. Die einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäßen Formulierung und somit die Formulierung selbst können wasserhaltig oder wasserfrei sein.
Die erfindungsgemäße Formulierung umfasst vorzugsweise einen oder mehrere pH-Regulatoren. Unter pH-Regulatoren werden Verbindungen verstanden, welche den pH- Wert wässriger Flüssigkeit verändern, also sowohl Säuren als auch Basen. Der oder die pH-Regulatoren begünstigen bzw. beschleunigen vorteilhafterweise die Freisetzung von Wasserstoffgas. Die Formulierung umfasst vorzugsweise 2 bis 90 Gew.-% des pH-Regulators, vorzugsweise 10 bis 85 Gew.-%, besonders bevorzugt 30 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formulierung.
Der pH-Regulator ist ausgewählt unter Säuren, wie Mineralsäuren, Hydroxycarbonsäuren und Aminosäuren, und Basen, wie Metall-Hydroxiden.
Geeignete Mineralsäuren umfassen Schwefelsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und/oder Salzsäure.
Geeignete Hydroxycarbonsäuren umfassen Tartronsäure und Fruchtsäuren, wie Citronensäure, Milchsäure, Mandelsäure, Weinsäure und/oder Äpfelsäure.
Geeignete Aminosäuren umfassen Glutaminsäure.
Geeignete Metall-Hydroxide umfassen Natriumhydroxid und/oder Kaliumhydroxid.
Vorzugsweise umfasst der pH-Regulator eine Fruchtsäure, wie Citronensäure, Milchsäure, Mandelsäure, Weinsäure oder Äpfelsäure. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der pH-Regulator Citronensäure.
Die Erfindung betrifft außerdem einen erfindungsgemäßen Schaum, hergestellt durch Dispergieren von Wasserstoffgas in einer erfindungsgemäßen Formulierung. Vorzugsweise enthält die Formulierung in diesem Fall Wasser bzw. es wird Wasser beigemischt.
Die Erfindung betrifft auch eine Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoffgas enthaltenden Schaums, umfassend das Dispergieren von Wasserstoffgas in einer wie oben beschriebenen Formulierung in Gegenwart von Wasser. Das Wasser kann der Formulierung beigemischt werden oder bereits in der Formulierung enthalten sein. Die Herstellung des Schaums kann bei unter 40 °C stattfinden, vorzugsweise bei Umgebungstemperatur wie etwa 20 °C.
Das Dispergieren kann dabei unter Wasserstoffgasatmosphäre und dem Einbringen bzw. Einschlagen des Wasserstoffgases in die wässrige Formulierung durchgeführt werden, ähnlich beispielsweise zur Herstellung von Sahne.
Zum Dispergieren des Wasserstoffgases kann Wasserstoffgas ferner unter gleichzeitigem Vermischen in die wasserhaltige Formulierung eingeleitet werden. Zum Einleiten kann eine Düse oder ein poröser Gasausströmer verwendet werden. Für einen ausreichend hohen Leistungseintrag wird zum Vermischen in der Regel eine Rührmaschine verwendet, beispielsweise ein Handrührgerät, ein Dispergator oder einen Milchaufschäumer.
In einer Ausführungsform wird das Verfahren untereiner Wasserstoffgasatmosphäre und unter gleichzeitigem Einleiten von Wasserstoffgas durchgeführt. Bei dem Verfahren können elektrische Hilfsmittel wie Ultraschallgeräte, Dispergatoren und/oder Handrührgeräte verwendet werden. Bei der Herstellung mit elektrischen Hilfsmitteln wird die Erzeugung von sehr kleinen Bläschen im Nanobereich möglich.
Es wurde gefunden, dass das Dispergieren von Wasserstoffgas in der wässrigen Formulierung die Bereitstellung eines besonders cremigen und sehr stabilen Schaums erlaubt.
Der mittels Dispergierens von Wasserstoffgas hergestellte erfindungsgemäße Schaum kann bis zur Verwendung in einer geeigneten Verpackung mit minimaler Wasserstoffgas- Permeabilität gelagert werden, wie einem Aluminiumfolienbeutel.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Formulierung eine beim Kontakt mit Wasser Wasserstoffgas-generierende Verbindung. In diesem Fall liegt die Formulierung vorzugsweise in Pulverform vor.
Die Formulierung umfasst vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.-% der partikulären, mit Wasser Wasserstoffgas-generierenden Verbindung, vorzugsweise 2 bis 18 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 15 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Formulierung.
Vorzugsweise ist die Wasserstoffgas-generierende Verbindung ausgewählt unter einem metallischen Pulver, einem Alkalimetallhydrid, einem Erdalkalimetallhydrid und/oder einem Metallborhydrid. Die Wasserstoffgas-generierende Verbindung kann beschichtet sein, z. B. mit einem Polysaccharid wie Pullulan.
Geeignete metallische Pulver umfassen Alkalimetalle wie Natrium und/oder Kalium; und Erdalkalimetalle wie Magnesium und/oder Calcium.
Geeignete Alkalimetallhydride umfassen Lithiumhydrid (LiH), Natriumhydrid (NaH) und/oder Kaliumhydrid (KH).
Geeignete Erdalkalimetallhydride umfassen Magnesiumhydrid (MgH2), Calciumhydrid (CaH2), Bariumhydrid (BaH2), Berylliumhydrid (BeH2) und/oder Strontiumhydrid (SrH2).
Geeignete Metallborhydride umfassen Lithiumborhydrid (LiBH4) und Natriumborhydrid (NaBH4).
Bevorzugt ist die Wasserstoffgas-generierende Verbindung ausgewählt unter Alkalimetallhydriden, Erdalkalimetallhydriden und/oder Metallborhydriden, insbesondere Erdalkalimetallhydriden und/oder Metallborhydriden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wasserstoffgas-generierende Verbindung ausgewählt unter Magnesiumhydrid und/oder Natriumborhydrid, und ist insbesondere Magnesiumhydrid.
Die Wasserstoffgas-generierende Verbindung liegt partikulär vor. Vorzugsweise weist die Wasserstoffgas-generierende Verbindung eine durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von 0,1 bis 100 |jm auf, bevorzugt 0,1 bis 30 pm, besonders bevorzugt 0,1 bis 20 pm. Eine Partikelgröße in diesen Bereichen erlaubt die Freisetzung kleiner Wasserstoffgasbläschen aus der Wasserstoffgas-generierenden Verbindung, und somit einen feinporigen Schaum.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Formulierung: a) 0,5 bis 20 Gew.-% einer mit Wasser Wasserstoffgas-generierenden Verbindung; b) 3 bis 90 Gew.-% des Emulgators; c) 2 bis 90 Gew.-% des pH-Regulators; und c) auf 100 Gew.-% optionale Bestandteile; bezogen auf das Gesamtgewicht der Formulierung.
Die gewünschte Wasserstoffgasmenge kann durch die Menge an Wasserstoff-generierender Verbindung und/oder die Menge am pH-Regulator eingestellt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoffgas enthaltenden Schaums, umfassend das Vermischen einer wie oben beschriebenen Formulierung mit Wasser.
Die Formulierung kann auch als Mehrkomponentensystem vorliegen. Das Mehrkomponentensystem kann eine wässrige Komponente enthalten. Die die wässrige Flüssigphase bildenden Bestandteile können beliebig auf die einzelnen Komponenten verteilt sein, wobei die Wasserstoff-generierende Verbindung nicht in der wässrigen Komponente umfasst ist.
Zur Herstellung eines Wasserstoffgas enthaltenden Schaums werden die Komponenten des Mehrkomponentensystems gemischt, wobei zusätzliches Wasser zugegeben werden kann. Dabei wird Wasserstoffgas durch Reaktion der wässrigen Anteile des Mehrkomponentensystems mit der Wasserstoffgas erzeugenden Verbindung erzeugt und ein erfindungsgemäßer Schaum entsteht.
Der Schaum kann auf einfache Art und Weise durch Verrühren der Formulierung mit Wasser von Hand, beispielsweise mittels eines Löffels, hergestellt werden. Der so erhaltene Schaum ist über einen üblichen Anwendungszeitraum stabil, beispielsweise bis zu 75 min. Die Herstellung des Schaums kann bei unter 40 °C stattfinden, vorzugsweise bei Umgebungstemperatur wie etwa 20 °C.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht. Beispiele
Die folgenden Messungen und Beispiele wurden bei Umgebungstemperatur von etwa 20 °C durchgeführt, sofern nicht anders angegeben.
Methode 1 : Bestimmung der Oberflächenspannung
Die folgenden Labormaterialien wurden verwendet:
1) 1 Aluminiumring - Durchmesser (D = 2 x r) 60mm - ca. 5g mit 3 Fäden mit einem Haken zur Aufhängung an einem Präzisionskraftmesser
2) Präzisionskraftmesser (0,1 N maximale Zugkraft)
3) Laborhebebühne
4) Becherglas (600 mL)
5) Stativfuß, Stativstange und Halterung
6) Destilliertes Wasser
Als Probenmaterial wird die wässrige Flüssigphase eines Schaums oder der Schaum selbst verwendet. In dem Becherglas wird das Probenmaterial mit 30 g Wasser pro 0,1 g Probenmaterial verdünnt und von Hand eingerührt. Das Becherglas wird auf die Laborhebebühne gestellt. Der Präzisionskraftmesser wird via eines an einer Muffe befestigten Hakens an der Stativstange aufgehängt.
Der Aluminiumring wird am Kraftmesser aufgehängt und oberhalb des Becherglases platziert. Die Laborhebebühne wird langsam hochgefahren, bis der Ring vollständig in das Wasser eintaucht. Die Kraft beim Eintauchen (F1) wird auf dem Präzisionskraftmesser abgelesen. Die Laborhebebühne wird langsam abgesenkt, bis die Flüssikgeitslamelle abreißt. Die Kraft zum Zeitpunkt des Abrisses (F2) wird auf dem Präzisionskraftmesser abgelesen.
Anhand folgender Formel wird die Oberflächenspannung o in mN/m berechnet: o = (F2 - F1) / (4 * TT * r)
Methode 2: Bestimmung der Viskosität
Es wird eine Rotationsrheometer (auch Rotationsviskometer genannt) verwendet. Bei einem Rotationsrheometer wird durch einen Motor ein Körper in der Flüssigkeit gedreht. Während des Drehens wird das benötigte Drehmoment gemessen. Daraus, sowie aus der exakten Geometrie des verwendeten Drehkörpers und der Drehgeschwindigkeit, kann dann die dynamische Viskosität der Flüssigkeit bestimmt werden. Als Messgerät wurde ein DVNext Wells-Brookfield Kegel/Platten-Rheometer verwendet. Die Bestimmung der Viskosität wurde bei 25 °C durchgeführt.
Methode 3: Entzündlichkeit
Von dem zu untersuchenden Schaum wird eine ca. 20 mL große Probe per Spatel entnommen und mit der Flamme eines gezündeten Feuerzeugs tangiert. Der Schaum gilt als „entflammbar/entzündlicher Schaum“, wenn er dabei optisch eine der folgenden Eigenschaften zeigt:
1 ) Der Schaum zündet annähernd komplett durch;
2) Der Schaum zündet auf seiner Oberfläche durch;
3) Der Schaum zündet teilweise; oder
4) Mehrere einzelne Bläschen entzünden sich.
Methode 4: Schaumstabilität
Zur Bestimmung der Schaumstabilität wurde ein Krüss Dynamic Foam Analyzer - DFA100 verwendet.
2 g einer schäumbaren pulverförmigen Zusammensetzung werden in der Messsäule des DFA100 vorgelegt und mit 6 g Wasser versetzt. Anschließend wird die Mischung 20 s von Hand mittels eines Glasstabs gerührt und dann mittels des DFA100 analysiert.
Die Entwicklung des Schaumvolumens über die Zeit sowie der Anteil an Wasserstoffgas wurde ermittelt. Folgende Parameter und Bedingungen wurden zur Analyse verwendet:
- Software: ADVANCE 1.15
Instrument: DFA100 + FSM
Probenhalter: SH4503
- Temperatur: Raumtemperatur
Säule: CY4573 (40mm prism short)
Höhenbeleuchtung : Blaue LED, 14%
Strukturbeleuchtung : 20%
Kamerahöhe: 55 mm
Kameraposition: ••
Messfrequenz : 0,5 fps (Höhe); 0,1 fps (Struktur)
Erfindungsgemäßes Beispiel 1-1
6 g Hydriertes Lecithin (Phospholipon® 80 H, Lipoid) wurde als Pulver 40 g destilliertem Wasser beigemengt (Anteil des hydrierten Lecithins an der Flüssigphase: 13 Gew.-%) und wurde unter einer Wasserstoffgas-atmosphäre bei Raumtemperatur mit einem elektrischen Milchaufschäumer aufgeschlagen. Der erhaltene feinporige Schaum war cremig, über die Testzeit von 24 Stunden stabil und nicht entzündlich.
Folgende Eigenschaften wurden ermittelt:
Oberflächenspannung: 74 mN/m
- Viskosität: größer 100 mPa-s
- Wasserstoffgas im Schaum: 77 vol.-%
Schaumvolumen unmittelbar nach der Herstellung: 200 mL
Schaumvolumen nach 60 min: 200 mL
Schaumvolumen nach 24 h: 195,5 mL (Verringerung von 2,25%)
Erfindungsgemäßes Beispiel 1-2
0,1 g Magnesiumhydrid (MgH2, Zegen Metals & Chemicals), 3 g hydriertes Lecithin (Cosphaderm SF-75H, Cosphatec) und 0,6g Citronensäure (Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer) wurden vermengt.
Das Pulvergemisch wurde in eine Schüssel gegeben und mit 10 g destilliertem Wasser mittels eines Spatels von Hand bei Raumtemperatur etwa 20 Sekunden zügig verrührt, wobei ein feinporiger Schaum erhalten wurde.
Der Schaum wurde auf seine Entzündlichkeit und Stabilität untersucht. Es zeigte sich, dass der entstandene Schaum für die Anwendungsdauer einer Gesichtsmaske von 30 Minuten stabil und nicht entzündlich war.
Folgende Eigenschaften wurden ermittelt:
Oberflächenspannung: 74 mN/m
- Viskosität: größer 100 mPa-s
- Wasserstoffgas im Schaum: 92 vol.-%
Schaumvolumen unmittelbar nach der Herstellung: 180 mL
Schaumvolumen nach 60 min: 150 mL (Verringerung von 16,7%)
Erfindungsgemäßes Beispiel 1-3
0,1 g Magnesiumhydrid (MgH2, Zegen Metals & Chemicals), 0,04 g Quillaja wood extract (ANDEAN QDP ULTRA, Desert King), 0,07 g Tremella Fuciformis Polysachharide (Tremoist TP, Nippon) und 0,6 g Citronensäure (Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer) wurden vermengt.
Das Pulvergemisch wurde in eine Schüssel gegeben und mit 10 g destilliertem Wasser mittels eines Spatels von Hand bei Raumtemperatur etwa 20 Sekunden zügig verrührt, wobei ein feinporiger Schaum erhalten wurde.
Der Schaum wurde auf seine Entzündlichkeit und Stabilität untersucht. Es zeigte sich, dass der entstandene Schaum für die Anwendungsdauer einer Gesichtsmaske von 30 Minuten stabil und nicht entzündlich war.
Folgende Eigenschaften wurden ermittelt:
Oberflächenspannung: 72 mN/m
- Viskosität: größer 100 mPa-s
- Wasserstoffgas im Schaum: 94 vol.-%
Schaumvolumen unmittelbar nach der Herstellung: 180 mL
Schaumvolumen nach 60 min: 150 mL (Verringerung von 16,7%)
Erfindungsgemäßes Beispiel 1-4
0,1 g Magnesiumhydrid (MgH2, Zegen Metals & Chemicals), 0,04 g Quillaja wood extract (ANDEAN QDP ULTRA, Desert King), 1 g hydriertes Lecithin (Cosphaderm SF-75H, Cosphatec), 0,07 g Tremella Fuciformis Polysachharide (Tremoist TP, Nippon) und 0,6 g Citronensäure (Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer) wurden vermengt.
Das Pulvergemisch wurde in eine Schüssel gegeben und mit 10 g destilliertem Wasser mittels eines Spatels von Hand bei Raumtemperatur etwa 20 Sekunden zügig verrührt, wobei ein feinporiger Schaum erhalten wurde.
Der Schaum wurde auf seine Entzündlichkeit und Stabilität untersucht. Es zeigte sich, dass der entstandene Schaum für die Anwendungsdauer einer Gesichtsmaske von 30 Minuten stabil und nicht entzündlich war.
Folgende Eigenschaften wurden ermittelt:
Oberflächenspannung: 74 mN/m
- Viskosität: größer 100 mPa-s
- Wasserstoffgas im Schaum: 93 vol.-%
Schaumvolumen unmittelbar nach der Herstellung: 180 mL
Schaumvolumen nach 60 min: 160 mL (Verringerung von 11 ,1 %) Praxisbeispiel: Dermale Anwendung
Ein erfindungsgemäßer Schaum, wie gemäß nachstehenden Beispielen 1-1 bis 1-5 hergestellt, wird auf die vorab gereinigte Haut, beispielsweise das Gesicht, aufgetragen (ca. 200 mL erzeugter Schaum pro Gesichtsanwendung). Die Zusammensetzung wirkt über einen Zeitraum von beispielsweise 10 bis 30 min ein und wird anschließend mit Wasser abgespült.
Der applizierte Schaum ist über die Anwendungszeit stabil und nicht entzündlich. Zudem verbleibt dieser stabil im Gesicht, läuft nicht herunter. Der Schaum „fällt“ zur Haut hin ein und gibt viel Wasserstoffgas und Feuchtigkeit an die Haut ab.
Vergleichsbeispiel 2-1
0,1 g Magnesiumhydrid (MgH2, Zegen Metals & Chemicals), 0,6 g Citronensäure (Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer), 2,3 g Natriumlaurylglucosid-Hydroxypropylsulfonat und Kieselgel (SugaNate 160 Dry, ColonialChemie) wurden vermengt.
Das Pulvergemisch wurde in eine Schüssel gegeben und mit 10 g destilliertem Wasser mittels eines Spatels von Hand bei Raumtemperatur etwa 20 Sekunden zügig verrührt, wobei ein Schaum erhalten wurde.
Der Schaum wurde auf seine Entzündlichkeit und Stabilität untersucht. Es zeigte sich, dass der entstandene Schaum direkt nach Herstellung entzündlich war („entflammbar/entzündlicher Schaum“: Punkt 4).
Folgende Eigenschaften wurden ermittelt:
Oberflächenspannung: 37 mN/m
- Viskosität: größer 100 mPa-s
- Wasserstoffgas im Schaum: 78 vol.-%
Schaumvolumen unmittelbar nach der Herstellung: 60 mL
Schaumvolumen nach 60 min: 40 mL (Verringerung von 33,3%)
Vergleichsbeispiel 2-2
0,1 g Magnesiumhydrid (MgH2, Zegen Metals & Chemicals), 0,6 g Citronensäure (Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer) und 2,3 g Natriumcocoylisethionat (HOSTAPON SCI 85 P, Clariant) wurden vermengt. Das Pulvergemisch wurde in eine Schüssel gegeben und mit 10 g destilliertem Wasser mittels eines Spatels von Hand bei Raumtemperatur etwa 20 Sekunden zügig verrührt, wobei ein Schaum erhalten wurde.
Der Schaum wurde auf seine Entzündlichkeit und Stabilität untersucht. Es zeigte sich, dass der entstandene Schaum direkt nach Herstellung entzündlich war („entflammbar/entzündlicher Schaum“: Punkt 4).
Folgende Eigenschaften wurden ermittelt:
Oberflächenspannung: 34 mN/m
- Viskosität: größer 100 mPa-s
- Wasserstoffgas im Schaum: 74 vol.-%
Schaumvolumen unmittelbar nach der Herstellung: 50 mL
Schaumvolumen nach 60 min: 30 mL (Verringerung von 40%)
Vergleichsbeispiel 2-3
0,1 g Magnesiumhydrid (MgH2, Zegen Metals & Chemicals), 0,6 g Citronensäure (Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer) und 2,3 g Natriumlaurylsulfoacetat wurden vermengt.
Das Pulvergemisch wurde in eine Schüssel gegeben und mit 10 g destilliertem Wasser mittels eines Spatels von Hand bei Raumtemperatur etwa 20 Sekunden zügig verrührt, wobei ein Schaum erhalten wurde.
Der Schaum wurde auf seine Entzündlichkeit und Stabilität untersucht. Es zeigte sich, dass der entstandene Schaum schon direkt nach Herstellung entzündlich war („entflammbar/entzündlicher Schaum“: Punkt 4).
Folgende Eigenschaften wurden ermittelt:
Oberflächenspannung: 30 mN/m
- Viskosität: größer 100 mPa-s
- Wasserstoffgas im Schaum: 78 vol.-%
Schaumvolumen unmittelbar nach der Herstellung: 60 mL
Schaumvolumen nach 60 min: 30 mL (Verringerung von 50%) Vergleichsbeispiel 2-4
0,1 g Magnesiumhydrid (MgH2, Zegen Metals & Chemicals), 0,6 g Citronensäure (Citric Acid Monohydrate, Jungbunzlauer) und 2,3 g Saccharosecocoat (TEGOSOFT LSE 65 K SOFT, Evonik) wurden vermengt.
Das Pulvergemisch wurde in eine Schüssel gegeben und mit 10 g destilliertem Wasser mittels eines Spatels von Hand bei Raumtemperatur etwa 20 Sekunden zügig verrührt, wobei ein Schaum erhalten wurde.
Der Schaum wurde auf seine Entzündlichkeit und Stabilität untersucht. Es zeigte sich, dass der entstandene Schaum schon direkt nach Herstellung entzündlich war („entflammbar/entzündlicher Schaum“: Punkt 1 ).
Folgende Eigenschaften wurden ermittelt:
Oberflächenspannung: 18 mN/m
- Viskosität: größer 100 mPa-s
- Wasserstoffgas im Schaum: 87 vol.-%
Schaumvolumen unmittelbar nach der Herstellung: 100 mL
Schaumvolumen nach 60 min: 0 mL (vollständig zerfallen)
Es ist ersichtlich, dass die Schaumstabilität stark von der Oberflächenspannung der wässrigen Flüssigphase abhängt. Die erfindungsgemäßen Schäume zeigen hohe Stabilität und sind nicht entzündlich.
Die Vergleichsbeispiele 2-1 bis 2-3 lieferten einen Schaum mit inhomogener Bläschengrößenverteilung und teilweise relativ großen Bläschen mit einer visuell ermittelten Größe von größer/gleich 2 mm. Es hat sich gezeigt, dass derartige Wasserstoffgasschäume entflammbar sind. Vergleichsbeispiel 2-4 lieferte einen anfangs feinporigen Schaum auf, welcher jedoch rasch auf Bläschengrößen von größer/gleich 3 mm koaleszierte. Dieser Schaum zündete annähernd komplett durch.

Claims

Ansprüche
1 . Schaum mit einer Gasphase und einer wässrigen Flüssigphase, wobei die Gasphase mindestens 50 VoL-% des Schaums ausmacht und im Wesentlichen Wasserstoffgas umfasst, und die wässrige Flüssigphase zumindest einen gelösten und/oder dispergierten Emulgator umfasst, und die Flüssigphase, verdünnt mit 30 g Wasser pro 0,1 g Flüssigphase, eine Oberflächenspannung bei 20 °C von 40 bis 90 mN/m aufweist.
2. Schaum nach Anspruch 1 , wobei der durchschnittliche Durchmesser der Gasbläschen maximal 1 ,5 mm beträgt, bevorzugt maximal 1 ,0 mm und ganz besonders bevorzugt maximal 0,6 mm.
3. Schaum nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verringerung des Schaumvolumens innerhalb von 60 min nach Herstellung des Schaums maximal 25 VoL-% beträgt, bevorzugt maximal 20 VoL-%.
4. Schaum nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verringerung des Schaumvolumens innerhalb von vier Wochen nach Herstellung des Schaums maximal 25 VoL-% beträgt, bevorzugt maximal 20 VoL-%.
5. Schaum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flüssigphase eine Viskosität bei 25 °C aufweist, welche gegenüber Wasser erhöht ist, vorzugsweise eine Viskosität von 100 mPa-s oder mehr.
6. Schaum nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Emulgator ausgewählt ist unter Saponinen und/oder Phosphoglyceriden, vorzugsweise unter Saponinen aus Quillaja und/oder hydriertem Lecithin.
7. Schaum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die die wässrige Flüssigphase außerdem ein Verdickungsmittel umfasst, vorzugsweise ein Polysaccharid, besonders bevorzugt ein Polysaccharid aus Tremella.
8. Formulierung zur Erzeugung eines Wasserstoffgas enthaltenden Schaums nach einem der Ansprüche 1 bis 5, enthaltend zumindest einen in Wasser lösbaren oder dispergierbaren Emulgator.
9. Formulierung nach Anspruch 8, wobei der Emulgator ausgewählt ist unter Saponinen und/oder Phosphoglyceriden, vorzugsweise unter Saponinen aus Quillaja und/oder hydriertem Lecithin.
10. Formulierung nach Anspruch 8 oder 9, außerdem umfassend ein Verdickungsmittel, vorzugsweise mindestens ein Polysaccharid, insbesondere ein Polysaccharid aus Tremella.
11 . Formulierung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, außerdem umfassend einen pH-Regulator, welcher insbesondere ausgewählt ist unter Mineralsäuren, Hydroxycarbonsäuren, Aminosäuren und Metall-Hydroxiden.
12. Formulierung nach Anspruch 11 , wobei der pH-Regulator eine Hydroxycarbonsäure ist, insbesondere eine Fruchtsäure, wie Citronensäure, Milchsäure, Mandelsäure, Weinsäure oder Äpfelsäure, vorzugsweise Citronensäure.
13. Formulierung nach einem der Ansprüche 8 bis 12 zur Erzeugung eines Wasserstoffgas enthaltenden Schaums durch Vermischen mit Wasser, enthaltend eine beim Kontakt mit Wasser Wasserstoffgas-generierende Verbindung.
14. Formulierung nach Anspruch 13 in Pulverform.
15. Formulierung nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Wasserstoffgas- generierende Verbindung ausgewählt ist unter einem metallischen Pulver, einem Alkalimetallhydrid, einem Erdalkalimetallhydrid und/oder einem Metallborhydrid.
16. Formulierung nach Anspruch 15, wobei die Wasserstoffgas-generierende Verbindung Natriumborhydrid oder Magnesiumhydrid, insbesondere Magnesiumhydrid ist. Formulierung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, umfassend: a) 0,5 bis 20 Gew.-% der beim Kontakt mit Wasser Wasserstoffgasgenerierenden Verbindung; b) 3 bis 90 Gew.-% des Emulgators; c) 2 bis 90 Gew.-% des pH-Regulators; und c) auf 100 Gew.-% optionale Bestandteile; bezogen auf das Gesamtgewicht der Formulierung. Verfahren zur Herstellung eines Wasserstoffgas enthaltenden Schaums, umfassend das Dispergieren von Wasserstoffgas in einer Formulierung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12. Verwendung eines Schaums nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem kosmetischen Produkt oder als kosmetisches Produkt, in einem medizinischen Produkt oder als medizinisches Produkt, oder in einem Lebensmittel oder als Lebensmittel.
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