DE102015014581A1 - Prolamine enthaltende Gele, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung - Google Patents

Prolamine enthaltende Gele, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung Download PDF

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Abstract

Gele, enthaltend mindestens einen Typ eines funktionalisierten, nicht funktionalisierten, aggregierten, nicht aggregierten, agglomerierten, nicht agglomerierten, geträgerten und/oder nicht geträgerten Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel einer mittleren Teilchengröße d50 von 1 nm bis > 1000 μm sowie mindestens einen Typ eines gelierenden funktionalen Bestandteils; Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Prolamine enthaltende Gele.
  • Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zu Herstellung der Gele.
  • Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der Prolamine enthaltenden Gele.
  • Stand der Technik
  • Der in der vorliegenden Anmeldung zitierte Stand der Technik wird durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
  • Gele sind heutzutage allgegenwärtig und finden Verwendung in beinahe jeder Branche. Sie bestehen meistens aus Silikon oder anderen, biologisch nicht abbaubaren Stoffen.
  • Als typische Anwendungen von Gelen seien beispielhaft
    • – Matratzen,
    • – Schuhe,
    • – Textilien,
    • – Kühlpacks oder
    • – Sportutensilien
    genannt.
  • Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2015/040321 (A1) geht die Verwendung von Gel in körperunterstützenden Anwendungen hervor.
  • Aus der chinesischen Patentanmeldung CN 103980694 (A) geht die Verarbeitung von Silica-Gel in Matratzen hervor.
  • Aus den Patentanmeldungen WO 2014/089952 (A1) und JP 2013/096030 (A) und dem chinesischen Gebrauchsmuster CN 202436258 (U) gehen die Verwendungen von Gelen in Schuhen hervor.
  • Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2015/101786 (A1) geht die Vorrichtung für Wärmeableitung hervor. Hierbei wird die Körperwärme durch Gel gekühlt und somit ein Kühlungseffekt hervorgerufen.
  • Aus dem koreanischen Patent KR 101476824 (B1) geht die Verwendung von Gel und Kühlung durch Luftzirkulation hervor.
  • Aus der deutschen Patentanmeldung WO 2015/124219 (A1) geht die Verwendung von Gel als Kühlschicht in Matratzen, Topper, Protektoren, Tagesdecken oder Kissenbezüge hervor.
  • Aus der taiwanischen Patentanmeldung TW 2015/18419 (A) gehen weitere Verwendungen von Silikon-Gelen hervor.
  • Weil viele Gele silikonhaltig sind und auch noch andere Substanzen enthalten können, die sich auf den Körper und die Umwelt negativ auswirken, ist es notwendig, eine Alternative zu den bekannten Gelen zu finden, die sogar bioabbaubar ist und/oder eine biozide Wirkung haben kann.
  • Um zu verhindern, dass sich Bakterien und somit auch Krankheitserreger verbreiten, werden Reinigungsmittel, Desinfektionsmittel und Körperpflegemittel mit Bioziden versetzt. Folgende Biozide sind beispielhaft aufgelistet:
    • – Akarizide gegen Milben,
    • – Algizide gegen Algen,
    • – Fungizide gegen Pilze,
    • – Insektizide gegen Insekten,
    • – mikrobiozide Ausrüstung gegen Keime,
    • – Molluskizide gegen Schnecken,
    • – Nematizide gegen Fadenwürmer und
    • – Viruzide gegen Viren.
  • Beispiele bekannter Biozide sind 10,10'-Oxybisphenoxoarsin (OBPA), Octylisothiazolinon (OIT), Dichlorctylisothiazolinon (DCOIT), Butylbenzisothiazolinon (BBIT), Iodocarb (3-Iod-2-propinylbutylcabamat), Zink-Pyrithion (Zinksalz von Pyridin-2-thiol-1-oxyd), Trichlosan (polychlorierte Phenoxyphenole), Silberionen und Silber, insbesondere in der Form von Silbernanopartikeln.
  • Die bekannten Biozide weisen Nachteile wie ein enges Anwendungsspektrum, eine vergleichsweise hohe Toxität, die Neigung, Resistenzen und Kreutzresistenzen hervorzurufen und eine noch weit gehend ungeklärte ökologische Langzeitwirkung auf.
  • Es stellt sich daher die Aufgabe, Biozide bereitzustellen, die diese Nachteile nicht aufweisen.
  • Polyoxymetallate (POM) sind anorganische Polysäuren mit – im Gegensatz zu Isopolysäuren – mindestens zwei verschiedenen Zentralatomen. Heteropolysäuren entstehen aus jeweils schwachen, mehrbasischen Oxosäuren eines Metalls (meist Chrom, Molybdän, Vanadium oder Wolfram) und eines Nichtmetalls (meist Arsen, Iod, Phosphor, Selen, Silicium oder Tellur) als partielle gemischte Anhydride; Beipiel: H3[PM12O40]: 12-Molybdatophosphoräure (M = Mo) bzw. 12-Wolframatophosphorsäure (M = W). Als zweites Zentralatom könne auch Actinoide oder Lanthanoide fungieren; dabei sind die Wolfram-Heteropolysäuren thermisch wesentlich stabiler als die analogen Molybdän-Verbindungen. Als Keggin-Säuren bezeichntet man gelegentlich Heteropolysäuren der allgemeinen Formulierung [(EO4)M12O36]n-8 mit n = Wertigkeit des tetraedisch koordinierten Elements E (z. B. Bor, Silicium, Zink). Mit oktaedrisch koordiniertem Heteroatom findet man häufig den Heterohexametallat-Typ [(EO6)M6O18]n-12 (Anderson-Evans-Anionen) [vgl. Römpp Online, Version 3.47 >>Heteropolysäuren<<].S
  • In ihrem Artikel >>Fabrication and Characterization of Antibacterial-active Multilaer Films Based an Keggin Polyoxometalates and Methylene Blue<<, in Z. Naturforsch. 2010, 65b, Seiten 140 bis 146, beschreiben Dan Chen, Jun Peng, Haijun Pang, Pengpeg Zhang, Yuan Chen, Yan Shen, Chanyung Chen und Huiyuan Ma, mehrschichtige Filme auf der Basis der Kegging Polyoxymetallate alpha-[SiW12O40]4–/alpha-[PMo12O40]3–, die antibakterielle Wirkung gegen Escherichia coli zeigen.
  • In ihrem Artikel >>Antibacterial activity of highly negative charged polyoxotungsstates, K27(KAs4W40O140) and K18(KSb9W21O86), and Keggin-structural polyoxotungstates against Heliobacter pylori<<, in Journal of Inorganic Biochemistry, 99 (2005), Seiten 1023 bis 1031, beschreiben Miyao Inoue, Keiko Segawa, Sae Matsunaga, Obuhiro Matsmoto, Mayumi Oda und Toshihiro Yamase die antibakterielle Aktivität dieses Polyoxymetallate (POM) auf der Basis der Bestimmung der minimalen inhibitorischen Konzentration (MIC) und der fraktionellen inhibitorischen Konzentration (FIK), des Todeszeitpunktes der Bakterien, der bakteriellen Morphologie und der Aufnahme der POM in den Bakterienzellen.
  • Aus dem amerikanischen Patent US 6,911,470 B1 sind POM mit antiretroviraler Aktivität bekannt.
  • Aus den amerikanischen Patenten US 5,824,706 und US 6,020,369 sind die Prävention und die Behandlung von viralen Infektionen der Atemwege bekannt, bei dem ein POM-haltiges Aerosolspray in die Lungen appliziert wird.
  • Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2008/0187601 A1 und den amerikanischen Patenten US 6,723,349 B2 und US 7,097,858 B2 sind topische POM-haltige Zusammensetzungen bekannt, mit deren Hilfe Schadstoffe, insbesondere Kampfstoffe, aus der Umwelt entfernt werden. Zusätzlich können die topische Zusammensetzungen noch Cer-, Silber-, Gold-, oder Platinverbindungen enthalten. Als Träger können insbesondere Perfluorpolyether (PFPE) verwendet werden. So kann der Kampfstoff 2-Chlorethylethylsulfid (CEES) quantitativ zu 2-Chlorethylethylsulfoxid (CEESO) oxidiert werden. Diese bekannten topischen Zusammensetzungen weisen den Nachteil auf, dass sie sich nicht durch Wasser von der Haut entfernen lassen.
  • Zein ist ein Prolamin, das man im Endosperm des Maiskorns findet. Es ist somit Bestandteil eines Lebensmittels. Außerdem ist es ein Abfallprodukt aus der Bio-Ethanol-Produktion und wird als Tierfutter und Lebensmittelzusatzstoff verwendet. Weitere Prolamine sind Gliadin aus Weizen, Secalin aus Roggen, Avenin aus Hafer, Hordein aus Gerste, Oryzin aus Reis und Kafirin aus Hirse.
  • Aus dem amerikanischen Patent US 2,185,123 ist ein Verfahren zur Herstellung von im Wesentlichen nichtwässrigen, stabilen, alkoholischen Lösungen von Prolaminen bekannt.
  • Aus dem amerikanischen Patent US 3,370,054 sind deamidierte Zein-Dispersionen mit einem pH-Wert von wenigstens 6,5 bekannt.
  • Aus dem amerikanischen Patent US 6,410,048 (B1) sind alkoholische polare Lipidaddukte bekannt, die Prolamine, insbesondere Ceramide und polare Lipide enthalten. Die Addukte können für die Herstellung von Filmen oder Pflastern verwendet werden.
  • Aus dem britischen Patent GB 492,599 ist ein Verfahren zur Extraktion von Zein aus Proteinmaterialien mithilfe von wässrigen alkoholischen Lösungen bekannt.
  • Aus dem britischen Patent GB 532,588 ist ein Verfahren zur Herstellung einer stabilen Lösung von Zein in Alkohol bekannt.
  • Aus dem britischen Patent GB 528,693 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Blends von Zein mit einem Bitumen-Wachs bekannt.
  • Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 470 838 (A1) ist ein Verfahren bekannt, bei dem Süßstoffe mit Zein beschichtet werden.
  • Aus dem europäischen Patent EP 0 115 549 (B1) sind Pasten zur Blutstillung bekannt, die 30 bis 60 Gew.-% Prolamin enthalten.
  • In ihrem Artikel >>Zein: the industrial protein from corn<< in Industrial Crops and Products 13 2001, Seiten 171 bis 192, beschreiben Rishi Shukla und Munir Cheryan den Stoff Zein und seine Eigenschaften.
  • In seinem Artikel >>Zein: A History of Processing and Use<< in Cereal Chem. 79, 2001, Seiten 1 bis 18, beschreibt John W. Lawton den Stoff Zein, seine Eigenschaften und nennt zusätzlich Anwendungsbereiche.
  • In ihrem Artikel >>Incorporation of food-grade anti-microbial compounds into biodegradable packing films<< in J. Food Prot. 61, 1998, Seite 1330 bis 1335, beschreiben Padgett, T., Han, I. Y. und Dawson, P. L die Herstellung von bioabbaubaren Verpackungen.
  • Aus der chinesischen Patentanmeldung CN 104387604 (A) geht hervor, dass ein hoch feuchtigkeits-resistentes, bioabbaubares Zein entwickelt wurde und hieraus ein Überzugsmaterial hergestellt wurde.
  • Aus dem amerikanischen Patent US 6,410,048 B1 sind verschiedene Pflanzenprolamine benutzt worden, um unterschiedliche Herstellungsverfahren zu testen und Anwendungen zu entwickeln.
  • Aus dem amerikanischen Patent US 5,397,834 , geht eine bioabbaubare, thermoplastische Komposition hervor, welche auf Stärke und Proteine basiert.
  • Aus der chinesischen Patentanmeldung CN 102392334 (A) geht eine Faser, die auf Zein basiert, hervor, welche eine sehr hohe Permeabilität von Feuchtigkeit aufweist.
  • Aus dem amerikanischen Patent US 4,224,219 ist ein Verfahren bekannt, mit dessen Hilfe Zein wasserlöslich gemacht werden kann. Dazu wird das Zein mit Alkylenoxid umgesetzt und das Derivat wird isoliert
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, herkömmliches Silikon und andere Stoffe zu ersetzen und so ein neues Gel zu entwickeln, so dass der direkte und/oder indirekte Hautkontakt nicht giftig und/oder schädlich ist. Außerdem soll das neue Gel energetisch günstig und Kohlendioxid-neutral sein. Dem Gel ein Biozid zugesetzt werden können, ohne dass die vorteilhaften Eigenschaften des Gels vermindert werden oder ganz verloren gehen. Des Weiteren soll das Gel vielseitig einsetzbar sein. Einsatzmöglichkeiten sollen in der Textilindustrie, in der Medizin, bei Sportartikeln, Schlafartikeln und Haushaltswaren, in der Gesundheitsindustrie, in der Spielindustrie, in der Oberflächentechnik, bei Hygieneartikeln, im Tierbedarf und für Hobbybastler liegen. Das Gel soll recycelbar sein und eine umweltfreundlichere Entsorgung gewährleisten.
  • Weitere Aufgaben gehen aus der Beschreibung hervor.
  • Erfindungsgemäße Lösung
  • Demgemäß wurde ein Gel gefunden, das mindestens ein Prolamin und mindestens einen gelierenden funktionalen Bestandteil enthält und das im Folgenden als >>erfindungsgemäßes Gel<< bezeichnet wird.
  • Außerdem wurde ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gels gefunden, bei dem mindestens ein Prolamin mit mindestens einem gelierenden funktionalen Bestandteil vermischt wird und das im Folgenden als >>erfindungsgemäßes Verfahren<< bezeichnet wird.
  • Nicht zuletzt wurden unterschiedliche erfindungsgemäße Verwendungen des erfindungsgemäßen Gels gefunden.
  • Vorteile der Erfindung
  • Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zu Grunde lag, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Gels, des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendungen gelöst werden konnte.
  • Insbesondere überraschte, dass das erfindungsgemäße Gel im Wesentlichen einen natürlichen Ursprung hatte, wobei dessen Hauptbestandteil, die Prolamine, sogar in Lebensmitteln Verwendung finden und somit essbar waren.
  • Außerdem überraschte, dass die erfindungsgemäßen Gele wenn überhaupt nur eine sehr geringe Toxizität gegenüber Menschen, Tieren und Pflanzen aufwiesen, so dass sie auch ökologisch unbedenklich waren.
  • Sie zersetzten und/oder entmischten sich auch nicht bei längerer Lagerung und/oder Ihrem Transport bei wechselnden Temperaturen und wechselnder Luftfeuchtigkeit.
  • Des Weiteren überraschte, dass die erfindungsgemäßen Verwendungen, zum Beispiel in der Medizintechnik, der Spielindustrie, der Textilindustrie oder für Sportartikel, für Schlafartikeln oder für Haushaltswaren, in der Oberflächentechnik, bei Hygieneartikeln, im Tierbedarf und für Hobbybastler, außerordentlich breit gefächert waren. Hieran wurde deutlich, dass in den erfindungsgemäßen Verwendungen, deutlich verbesserte Produkte zustande kamen, die vor allem signifikant gesünder waren, als die bekannten Gele.
  • Es war ein ganz besonderer zusätzlicher Vorteil, dass die erfindungsgemäßen Gele durch neue Verfahren weiterverarbeitet werden konnten. Darüber hinaus war auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Gele in Plastiksäcken und Alternativen zu Plastik außerordentlich nützlich.
  • Des Weiteren überraschte, dass für die Anwendung für Wärme- und/oder Kältepacks, die erfindungsgemäßen Gele und auch andere Gele mithilfe von Seebeck- und oder Peltier-Elementen gekühlt werden konnten. Dabei überraschte insbesondere, dass beispielsweise eine App integriert werden konnte. Außerdem konnte mithilfe eines ein Feedback-Systems die Temperatur konstant gehalten werden.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff >>Nanopartikel<< einen Partikel mit einer mittleren Teilchengröße von 1 nm bis < 1000 nm.
  • Des Weiteren bezeichnet der Begriff >>Mikropartikel<< Partikel einer mittleren Teilchengröße von 1 μm bis < 1000 μm. Außerdem bezeichnet der Begriff >>Makropartikel<< Partikel, die größer als 1000 μm sind.
  • Die Teilchengrößen können mithilfe der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Rasterelektronenmikroskopie (REM), Rastertransmissionsmikroskopie (RTEM), Rasterkraftmikroskopie (AFM) oder Rastertunnelmikroskopie (TRM) gemessen werden.
  • Für die erfindungsgemäßen Gele, Anwendungen und Verfahren sind die Prolamine in der Form von Makro- und/oder Mikro- und/oder Nanopartikel essenziell.
  • Die Prolamin-Partikel können die unterschiedlichsten Morphologien und geometrischen Formen aufweisen, so dass diese hervorragend den anderen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Verwendungen angepasst werden können.
  • So können sie kompakt sein, sowie mindestens einen Hohlraum und/oder eine Kern-Schale-Struktur aufweisen. Sie können auch unterschiedliche geometrische Formen, wie Kugeln, Ellipsoide, Würfel, Quader, Pyramiden, Kegel, Zylinder, Rhomben, Dodekaeder, abgestumpfte Dodekaeder, Ikosaeder, abgestumpfte Ikosaeder, Hanteln, Tori, Plättchen, oder Nadeln mit kreisförmigen, ovalen, elliptischen, quadratischen, dreieckigen, viereckigen, fünfeckigen, sechseckigen, siebeneckigen, achteckigen oder sternenförmigen (drei-, vier-, fünf-, oder mehrzackig) Umriss haben. Dabei können gegebenenfalls vorhandene Kanten und Ecken abgerundet sein. Es können sich auch zwei oder mehr Makro- und/oder Mikro- und/oder Nanopartikel unterschiedlicher Morphologie und/oder geometrischer Form zusammenlagern. Beispielsweise können kugelförmige Zein-Makro- und/oder Mikro- und/oder Nanopartikel spitze Auswüchse in Kegelform haben. Des Weiteren kann ihre Oberfläche Vertiefungen aufweisen, sodass die Zein-Makro und/oder Mikro- und/oder Nanopartikel eine erdbeer- oder himbeerförmige Morphologie haben. Nicht zuletzt können die Hantel, Tori, Nadeln oder Plättchen in mindestens einer Richtung des Raumes gebogen sein.
  • Der Durchmesser der Prolamin-Makro und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel, insbesondere der Zein-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel, in Lösung und/oder Suspension kann sehr breit variieren und daher hervorragend dem jeweiligen Verwendungszweck des erfindungsgemäßen Verfahrens angepasst werden.
  • Die erfindungsgemäßen Gele, die zu verwenden sind, beziehen sich auf die Basisstoffe. Der Hauptstoff hierfür ist Zein, welches jedoch auch durch andere Prolamine wie Gliadin (Weizen), Secalin (Roggen), Avenin (Hafer), Hordein (Gerste) Oryzin (Reis) und Kafirin (Hirse) und/oder in Kombinationen ersetzbar ist.
  • Als gelierende funktionelle Zusatzstoffe können beispielsweise Gummi arabicum, Agar-Agar, Pektin, Polyhydroxyalkanoate, Polyalkylenoxide, Chitosan, Chitin, Collagen, Gelatine, Papier und papierähnliche Materialien und Stärke verwendet werden.
  • Die vorstehend beschriebenen Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder Nanopartikel, insbesondere Zein-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel, in Lösung und/oder Suspension können funktionalisiert, nicht funktionalisiert, aggregiert, nicht aggregiert, agglomeriert, nicht agglomeriert, geträgert und/oder nicht geträgert sein. Beispielsweise können sie funktionalisiert, agglomeriert und geträgert sein. Sie können aber auch nicht funktionalisiert und aggregiert sein. Das Gleiche gilt für ihre Polymerketten. Diese können ebenfalls funktionalisiert, nicht funktionalisiert, aggregiert, nicht aggregiert, agglomeriert, nicht agglomeriert, geträgert und/oder nicht geträgert sein. Beispielsweise können sie funktionalisiert, agglomeriert und geträgert sein. Sie können aber auch nicht funktionalisiert und aggregiert sein.
  • Die erfindungsgemäß zu verwendenden Prolamin-Makro und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel, insbesondere die Zein-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel, können in Lösung und/oder Suspension „nackt” vorliegen. Das heißt, dass ihre Oberfläche nicht von einer Hülle umgeben ist und/oder nichtfunktionalisiert ist.
  • Außerdem können die erfindungsgemäß zu verwendeten Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel, insbesondere die Zein-Makro- und/oder -Mikro- und/oder Nanopartikel, in Lösung und/oder Suspension von einer Hülle umgeben sein und/oder mindestens eine funktionelle Gruppe tragen. Dabei kann das Material der Hüllen die funktionellen Gruppen tragen oder aber die funktionellen Gruppen können direkt auf der -Oberfläche der Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel vorliegen.
  • Die Aggregate sind lockere Anhäufungen von Partikeln, die durch Kohäsion zusammengehalten werden und durch übliche und bekannte Dispergierverfahren nicht verteilt werden können. Ihre innere Oberfläche ist kleiner als die Summe der Oberflächen der Primärteilchen.
  • Die Agglomerate sind Zusammenballungen von Primärteilchen und deren Aggregate, die über Kanten und Ecken brückenartig verbunden sind. Ihre innere Oberfläche entspricht in etwa der Summe der Oberflächen der Primärteilchen.
  • Das Material der Hülle und/oder die funktionellen Gruppen können so ausgewählt werden, dass sie die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der Prolamin-Makro- und/oder Mikro- und/oder Nanopartikel, insbesondere die Zein-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel, in Lösung und/oder Suspension in einer gewünschten Weise modifizieren oder maskieren.
  • Die Hüllen und/oder die funktionellen Gruppen können über kovalente und/oder ionische Bindungen und/oder elektrostatische und/oder Van-der-Waalskräfte an die Oberfläche der Prolamin- und/oder Mikro- und/oder Nanopartikel, insbesondere die Zein-Makro- und/oder Mikro- und/oder Nanopartikel, in Lösung und/oder Suspension gebunden sein.
  • Die Bindung zwischen der Oberfläche der Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder Nanopartikel, insbesondere die Zein-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel, in Lösung und/oder Suspension und der Hülle und/oder der funktionellen Gruppe kann permanent oder reversibel, d. h. wieder lösbar, sein.
  • Die Hüllen können von organischen, anorganischen und metallorganischen, polymeren, oligomeren und niedermolekularen Materialien oder von Kombinationen von mindestens zwei dieser Materialien aufgebaut sein.
  • Im Folgenden werden Beispiele für geeignete funktionelle Gruppen und Materialien für die Hüllen der erfindungsgemäß zu verwendenden Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel insbesondere der Zein-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel in Lösung und/oder Suspension aufgeführt. Der Fachmann kann die für den jeweiligen Einzelfall besonders gut geeigneten funktionellen Gruppen und Materialien aufgrund der ihm bekannten Eigenschaftsprofiele auswählen.
  • Übliche und bekannte funktionelle Gruppen
  • Fluor-, Chlor-, Brom- und Jodatome; Hydroxyl-, Thiol-, Ether-, Amino-, Peroxid-, Aldehy-, Acetal-, Carboxyl-, Peroxycarboxyl-, Ester-, Amid- und Hydrazidgruppen; Nitril-, Isonitril-, Lactid-, Lacton-, Lactam-, Oxim-, Nitroso-, Nitro-, Azo-, Azoxy-, Hydrazin-, Hydrazon-, Sulfen-, Sulfenamid-, Sulfoxyid-, Sulfon-, Silan-, Siloxan-, Phosphan-, Phosphorsäure und Phosphatgruppen.
  • Üblich und bekannte Zusatzstoffe
  • Beispiele geeigneter niedrigsiedender organischer Lösungsmittel und hochsiedender organischer Lösungsmittel sind Alkohole, Wasser, Ketone und Ester.
  • Beispiele für geeignete Verstärkungsfasern sind Nanocellulose, Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstofffasern, Kohlenstoffnanofasern, Glasfasern, Quarzsand, Holzwolle, Sisalfasern, Aramidfasern, Flachsfasern, Hanffasern, Jutefasern, Kenaf Fasern, Holzmehl und Cellulosefasern.
  • Weitere Beispiele für Zusatzstoffe sind Farbstoffe, Buntpigmente, Weißpigmente, fluoreszierende Pigmente und phosphoreszierende Pigmente.
  • Des Weiteren sind Kohlenhydrate wie beispielsweise Cellulose, modifizierte Cellulose, Chitin, Chitosan, Karrageen, Kollagen, Stärke, Styropor, Mycobond und Glukose gute Füllstoffe. Weitere Beispiele für Zusatzstoffe sind die nachstehenden beschriebenen Materialien.
  • Monoalkohole
    • Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobutanol und ihre Stereoisomere. Polyole wie beispielsweise Glycerin.
  • Polyhydroxycarbonsäuren
    • Glycerin-, Citronen-, Wein-, Threonin-, Ascorbin-, Glucon-, Galacturon-, Iduron- und Lactobionsäure.
  • Fettsäuren
    • Laurin-, Myristin-, Öl-, Palmitin-, Linol-, Stearin-, Arachin-, Behensäure.
  • Konservierungsstoffe
    • Sorbinsäure, Kaliumsorbat, Calciumsorbat, Benzoesäure, Natriumbenzoat, Kaliumbenzoat, Calciumbenzoat, 4-Hydroxybenzoesäureethylester, Natrium-4-Hydroxybenzoesäureethylester, Natriumsulfit, Natriumhydrogensulfit, Natriumdisulfit, Kaliumdisulfit, Calciumsulfit, Calciumhydrogensulfit, Kaliumhydrogensulfit, Kaliumnitrit, Natriumnitrit, Natriumnitrat, Kaliumnitrat, Essigsäure, Kaliumacetat, Natriumacetat, Natriumdiacetat, Calciumacetat, Milchsäure, Propionsäure, Natriumpropionat, Calciumpropionat, Kaliumpropionat, Borsäure, Natriumtetraborat, Kohlendioxid, Apfelsäure, Fumarsäure und Lysozym
  • Beispiele geeigneter POM gehen aus der Tabelle hervor. Tabelle 1: Summenformeln von geeigneten POM a)
    Nr Summenformel Strukturfamilie
    1 [(NMP)2H]3PW12O40
    2 [(DMA)2H]3PMo12O40
    3 (NH4)17Na[NaSb9W21O86] Anorganisches Kryptat
    4 alpha-(NH4)6P2W18O62 Wells-Dawson-Struktur
    5 K10Cu4(H2O)2(PW9O34)2·20H2O Wells-Dawson-Struktur
    6 Na7PW11O39 Wells-Dawson-Struktur
    7 (NH4)14(NaP5W30O110) Preyssler-Struktur
    8 (NH4)4W10O32 Preyssler-Struktur
    9 K10(H2W12O42) Preyssler-Struktur
    10 Na12P2W15O56·18H2O Lacunare (defekte) Struktur
    11 Na16Ni4(H2O)2(P2W15O56)2·nH2O Wells-Dawson-Sandwich-Struktur
    12 K12Cu3(PW6O34)2·nH2O Kegging-Sandwich-Struktur
    13 K12Zn3(PN9O34)2·15H2O Kegging-Sandwich-Struktur
    14 [(CH3)4N+]4SiW11O39O[SiCH2CH2C(O)OCH3]2 Organisch modifizierte Struktur
    15 K5Mn(II)PW11O39·nH2O Mit Übergangsmetallen substituierte Struktur
    16 K7SiW9Nb3O40·nH2O Mit Übergangsmetallen substituierte Struktur
    17 [(CH3)3NH+)7SiW9Nb3O40·nH2O Substituierte Keggin-Struktur
    18 K6Nb3PW9O40 Peroxo-Keggin-Struktur
    a) vgl. US 6,020,369 , Tabel 1, Spalten 3 bis 10
    n Zahl, insbesondere ganze Zahlen, von 1 bis 50
  • Die vorstehend aufgeführten funktionellen Gruppen und Materialien für die Zusatzstoffe der Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel insbesondere der Zein-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel in Lösung und/oder Suspension sind nur beispielhaft und nicht abschließend aufgezählt. Die Aufzählung soll demnach die Vielfalt der Möglichkeiten verdeutlichen, und der Fachmann kann aufgrund seines allgemeinen Fachwissens ohne weiteres, weitere Möglichkeiten angeben.
  • Der Gehalt der erfindungsgemäß zu verwendenden Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel kann breit variieren und richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck.
  • Ein weiterer bevorzugter Bestandteil der erfindungsgemäß zu verwendenden Prolamin- und/oder Mikro- und/oder Nanopartikel ist Wasser. Der Wassergehalt kann breit variieren und richtet sich ebenfalls im Wesentlichen nach dem jeweiligen Verwendungszweck.
  • Die erfindungsgemäße zu verwendeten Prolamin- und/oder Mikro- und/oder Nanopartikel können an andere Mikro- und/oder Nanopartikel angelagert oder mit ihnen vermischt sein. Die Prolamin- und/oder Nanopartikel und die sonstigen Mikro- und/oder Nanopartikel können durch kovalente und/oder ionische Bindungen, Wasserstoffbrückenbindungen, elektrostatische Anziehung und/oder Van-der-Waalskräfte aneinander gebunden sein.
  • Die erfindungsgemäßen Verwendungen, sind erfindungsgemäße Gele für Silikonalternativen. Die vorliegende Erfindung ist vielseitig einsetzbar. Einsatzmöglichkeiten sind die Verwendung in der Textilindustrie, in der Medizin, bei Sportartikeln, Schlafartikeln, Haushaltswaren, in der Gesundheitsindustrie, Spielindustrie, Oberflächentechnik, bei Hygieneartikeln, im Tierbedarf und für Hobbybastler.
  • Die nachstehenden Anwendungen sind Beispiele für ihre Kategorien:
  • Textilindustrie
    • Unterwäschemarkt, wie zum Beispiel BHs und Unterhosen, Jacken, Polster (Schulterpolster) und Schuhe;
  • Medizin
    • Gelunterlagen für Patienten, Gelpflaster für Schuhe;
  • Sportartikel
    • Zahnschutz, Abpolsterungen für Schläger und/oder Paddel, Fahrradsättel mit und ohne Kühl und Heizfunktion, Fahrradzubehör, wie Lenker mit Gelgriffen, die auch beheizbar und kühlbar sind, Stulpen für die Hände, die an den Lenker des Fahrrads angeschlossen werden und somit mit Wärme versorgt werden, diese Funktionen können auch per App gesteuert werden, sodass es vor dem Fahren sich schon aufwärmt oder abkühlt;
  • Schlafartikel
    • Matratzen, Kissen und Topper;
  • Haushaltswaren
    • Kochgeschirr;
  • Gesundheitsindustrie
    • Kühlpacks, elektrische Kühlpacks, Baby-Beißring, Dildos, Kunststoffvaginas, Brustimplantate mit anpassbaren Gewichten, sodass die Schwingungseigenschaften bestehen bleiben und das Gel mit Hohlkörpern und freiwählbaren Stoffen und Morphologien mit unterschiedlicher speziefischer Dichte versetzt ist;
  • Spielindustrie
    • Spielsachen, die abgepolstert sind, Glibberfiguren;
  • Oberflächentechnik
    • Beschichtungen und 3D-Print-Materialien;
  • Hygieneartikel
    • POM enthaltende antibakterielle Sprays, flüssiges Gel, Kleber, Filme und Gelstifte;
  • Tierbedarf
    • Kühlmatten für Tiere, insbesondere Hunde;.
  • Hobbybastler
    • Gele zum Basteln und zum Kleben, zum Beispiel als Strukturgel.
  • Die erfindungsgemäßen Gele können mit Apps und/oder Feedback-Systemen kombiniert werden, um Funktionalität der Gele zu überwachen und zu steuern.
  • Die vorstehend aufgeführten Anwendungen sowie Anwendungsbereiche sind nur beispielshaft und nicht abschließend aufgezählt. Die Aufzählung soll demnach die Vielfalt der Möglichkeiten verdeutlichen, und der Fachmann kann aufgrund seines allgemeinen Fachwissens ohne weiteres, weitere Möglichkeiten angeben.
  • Zu Zwecken des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die erfindungsgemäß zu verwendenden Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel vorzugsweise homogen oder inhomogen in dem erfindungsgemäßen Gel verteilt.
  • Vorzugsweise werden für das erfindungsgemäße Verfahren flüssige Gemische der vorstehenden beschrieben, erfindungsgemäß zu verwendenden Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -als Nanopartikel in Plastiksäckchen und/oder Alternativen zu Plastik gefüllt.
  • Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Gele können die üblichen und bekannten Mischaggregate, wie schnell laufende Rührer, Ultraturrax, Inline-Dissolver, Homogenisierungsdrüsen, statische Mixer oder Kneter verwendet werden. Außerdem können Heizplatte, Wasserbäder und ähnliches ebenfalls zu Herstellung der flüssigen Gemische verwendet werden.
  • Nach der Herstellung der Gemische werden diese vorzugsweise in Plastiksäckchen und/oder Alternativen zu Plastik gefüllt. Diese können verschiedene Formen und verschiedene Stärken haben. Sie können Überlaufsystem haben oder nur einen bestimmten Füllstand aufweisen. Sie könne jegliche Form und Größe aufweisen. Diese Angaben richten sich nach der jeweiligen Anwendung.
  • Die Art des Plastiks kann variieren. Die nachstehende Liste sind die beispielhaften Kunststoffe als Verwendung.
  • Kunststoffe
  • Thermoplaste:
    • Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamide(PA), Polylactat(PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyvinylchlorid (PVC).
  • Elastomere:
    • Naturkautschuk (NR), Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Chloropren-Kautschuk (CR), Butadien-Kautschuk (BR) und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM).
  • Bio-Kunststoffe
  • Stärke und Stärkeblends:
  • Mais, Weizen, Kartoffeln in Europa, Tapioka, wasserabweisenden, biologisch abbaubaren Polymeren wie Polyester, Polyesteramiden, Polyurethanen oder Polyvinylalkohol.
  • Celluloseprodukte:
    • Celluloseacetat (CA), Celluloid, Cellophan, Vulkanfiber, Cellulosenitrat, Cellulosepropionat und Celluloseacetobutyrat.
  • Polymilchsäure (PLA)
  • Polyhydroxyalkanoate:
    • Polyhydroxybuttersäure (PHB)
  • Die vorstehend aufgeführten Kunststoffe sind nur beispielhaft und nicht abschließend aufgezählt. Die Aufzählung soll demnach die Vielfalt der Möglichkeiten verdeutlichen, und der Fachmann kann aufgrund seines allgemeinen Fachwissens ohne weiteres, weitere Möglichkeiten angeben.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das erfindungsgemäße Gel mit dem erfindungsgemäß verwendeten Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel, insbesondere die Zein-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel, in Lösung und/oder Suspension in Säckchen abgefüllt. Dabei ist es von Vorteil, wenn dies unter geschützter Atmosphäre geschieht, damit kein Sauerstoff an das erfindungsgemäße Gel gelangt.
  • Nach dem das Gel hergestellt wurde und unter Schutzatmosphäre in Plastiksäcken und/oder Alternative zu Plastik gefüllt wurde, kann es in die dafür vorgesehenen Anwendungsbereiche integriert werden. Die Oberfläche kann antibakteriell und/oder hydrophob und/oder hydrophil sein.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend näher erläuterten Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen und Konfigurationen, sondern auch in anderen Kombinationen und Konfigurationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Beispiele
  • Hier werden Beispiele beschrieben, welche nicht einschränkend sind für den erfindungsgemäßen Stoff, die erfindungsgemäße Anwendung und das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Beispiel 1 mit Vergleichsversuch: Die Herstellung eines Gels mit Verwendung als Kühlpack
  • Es wurde ein Gel mit Zein und Gelatine hergestellt, welches in Plastiksäckchen oder andere Alternativen zu Plastik gefüllt wurde und mit Vakuum verschlossen wurde (Serie 1).
  • Formen der Ausführungen konnten individuell anatomisch geformt sein: für Augen, Stirn, Kopf, Nacken, Brust, Schulter, Arm, Hand, Ellenbogen, Rücken, Spinalkanal, Hüfte, Oberschenkel, Unterschenkel, Knie, Knöchel und Sprunggelenk. Hier konnten unterschiedliche Formen und Größen variieren, je nach Anwendungsbereich.
  • Parallel dazu wurde ein Gel-Pad hergestellt, welches keine Zein-Mikro- und/oder Nanopartikel aufwies (Vergleichsserie 1).
  • Die beiden Gel-Pads wurden über mehrere Stunden in einen Gefrierschrank bei –18°C gelegt. Anschließend wurden diese herausgenommen und getestet. Dabei wurde festgestellt, dass das Gel-Pad mit den Zein-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel deutlich weniger gefroren war als das von der Vergleichsserie 1.
  • Beispiel 2: Die Herstellung eines Gels mit Verwendung für elektronische Kühlpacks/Wärmepacks
  • Es wurde ein Gel mit Zein und Gelatine oder Silikon hergestellt, welches in Plastiksäckchen gefüllt wurde und mit Vakuum verschlossen wurde.
  • Durch ein Seebeck-Element wurde die Temperatur geregelt und das Kühlpack abgekühlt. Die Kälte wurde wurde durch das Gel-Pad auf die Haut übertragen. Das Seebeck-Element wird mit Batterie und/oder PV und/oder Akku und/oder Netzanschluss betrieben und erlangte hierdurch die nötige Stromversorgung. Das Seebeck-Element war elektrisch isoliert.
  • Durch Vorkühlung wurde der Kühlungseffekt beschleunigt. Eine Verstärkung des Seebeck-Effekts konnte mittels eines Ventilators erfolgen. Beispieel waren der Papst-Lüfter und/oder Kühllamellen. Des Weiteren kann ein Schutzsystem gegen Stromschläge und Verbrennungen an den Lüftern und/oder Kühllamellen angebracht werden.
  • Formen der Ausführungen konnten individuell anatomisch geformt sein: für Augen, Stirn, Kopf, Nacken, Brust, Schulter, Arm, Hand, Ellenbogen, Rücken, Spinalkanal, Hüfte, Oberschenkel, Unterschenkel, Knie, Knöchel und Sprunggelenk. Hier konnten unterschiedliche Formen und Größen variieren, je nach Anwendungsbereich.
  • Die Steuerung erfolgte über integrierte Fühler und Sensoren. Es gab programmierbare Kurven von Kühlprogrammen und/oder Timer/Zeitschaltuhren, die Angaben, wann die Kühlphase zu Ende ging und wann diese wieder neu gestartet werden sollte; ebenfalls konnten Zyklen eingestellt werden.
  • Es gab auch Programme, die manuell eingegeben werden konnten und/oder vorprogrammierte Programme. Diese Programme ließen sich ebenfalls über eine App auf dem Smartphone und/oder Tablet und/oder Smart-Home-System steuern.
  • An heißen Tagen konnten die oben beschriebenen Gel-Pads Kühlung spenden und an kalten Tagen konnte das Seebeck-Element in umgekehrte Richtung arbeiten und somit das Gel-Pad aufwärmen. Dieses konnte als Alternative erhältlich sein, oder im Rahmen einer Kombination verwendet werden.
  • Eine weitere Möglichkeit war ein Multifunktionsgebrauch. Hier wurde an jede Seite des Seebeck- Elementes ein Gel-Pad angebracht. An der einen Seite wurde das Gel-Pad kalt und an der anderen Seite gleichzeitig warm.
  • Die Oberfläche der Gel-Pads war antibakteriell. Durch einen Lotuseffekt wurde die Oberfläche leicht abwischbar. Zur Befestigung an den Körper konnten beispielsweise Ansaugnippel, Bandagen, Bänder und/oder Klett- und/oder Hacken-, und/oder Ösen-Verschlüsse benutzt werden.
  • Die Seebeck-Elemente konnten außerdem flexibel sein und ebenfalls mit Massagesystemen kombiniert werden. Des Weiteren konnte eine Kompartimentenbildung in den Gel-Pads eingebaut sein. Diese konnten fest und/oder frei beweglich darin abgebracht werden. Die Wände der Kompartimente konnten zum Beispiel isotropisch sein und/oder eine Wabenstruktur aufweisen. Die Wände der Kompartimente waren isoliert.
  • Eine weitere Möglichkeit war, eine freiwählbare Anzahl von Seebeck-Elementen zu haben und somit unterschiedliche Temperaturzonen zu erzeugen.
  • Beispiel 3: Die Herstellung eines Gels mit Verwendung für Sättel
  • Es wurde ein Gel mit Zein und Gelatine hergestellt, welches in Plastiksäckchen gefüllt wurde und mit Vakuum verschlossen wurde.
  • Es ergab sich eine Alternative zu den herkömmlichen Gelen und ebenfalls eine neue Struktur für die Sättel.
  • In einer Serie wurde einfach die herkömmliche Füllung ersetzt.
  • In einer weiteren Serie wurde das Gel in Profi-Radrennsättel verarbeitet, sodass ein höherer Komfort entstand und sich der Druck besser verteilen konnte. Hier konnte das Gel direkt in einem dafür vorgesehenen Sattel gespritzt sein und/oder selbst formstabil sein oder es konnte im Plastiksack vorliegen.
  • Beispiel 4: Die Herstellung eines Gels mit Verwendung für Textilien, insbesondere BHs
  • Es wurde ein Gel mit Zein und Gelatine hergestellt, welches in Plastiksäckchen und Alternativen für Plastik gefüllt wurde und mit Vakuum verschlossen wurde.
  • Das Gel wurde in fünf verschiedenen Varianten für BHs eingearbeitet.
  • Die erste Variante ist das Gel-Pad. Es ist als Einlage in den herkömmlichen BH zu verwenden. Es gibt der Brust mehr Halt und lässt sie größer und/oder formschöner wirken.
  • Das oben beschriebene Gel-Pad konnte in den BH eingelegt werden und zusätzlich durch einen Klettverschluss fest gemacht werden. Das Gel-Pad konnte sich nicht mehr im BH bewegen.
  • Das Gel-Pad konnte des Weiteren komplett in den BH integriert werden.
  • Ein Weiteres BH-Modell bestand aus Hohlfasern, die als Exoskelett fungierten. In dieses Exoskelett wurde war das oben beschriebene Gel hinein gefüllt. Das Gewebe war nun leicht und dünn, aber gleichzeitig sehr stabil und formend.
  • Ein erfindungsgemäßer Sport-BH hatte ein sogenanntes Kammersystem. Er verfügte über zwei Kammern A und B. Diese waren mit einander verbunden. In den Kammern befanden sich das oben beschriebene Gel, welches durch Bewegung von Kammer A in Kammer B gelangen konnte und anders herum. Zusätzlich konnte ein Chip eingearbeitet sein, welcher unter anderem die Laufgeschwindigkeit, sowie Puls und Sauerstoffgehalt messen konnte. Dieser konnte mit einer App gekoppelt werden, sodass man mit Hilfe seines Smartphones und/oder Tablet alle wichtigen Funktionen überwachen konnte.
  • Des Weiteren kann der BH auch selbstklebend sein oder nur aus Cups bestehen.
  • Beispiel 5: Schulterpolster:
  • In diversen Jacken gibt es Schulterpolster. Diese konnten ebenfalls durch ein Gel-Pad ersetzt werden. Hierfür werden wie oben beschrieben die Gel-Pads gemacht und dann mit Textilien ummantelt. Sie konnten dann in der Kleidung auf jegliche Art befestigt werden.
  • Beispiel 6: Gel als Hygieneartikel
  • Es wurde ein Gel mit Zein und Gelatine hergestellt, welches in Plastiksäckchen und Alternativen für Plastik gefüllt wurde. Diesem sind Konservierungsstoffe, POMs und weitere Zusatzstoffe zugesetzt, um eine antibakterielle Wirkung zu erzielen.
  • Das Gel konnte in Sprühflaschen abgefüllt werden und dann auf Oberflächen gesprüht werden. Diese waren dann desinfiziert, und neue Bakterien konnten sich nicht mehr bilden. Hier konnte sich auch ein Film bilden, der antibakteriell wirkte.
  • Eine weitere Möglichkeit war ein Gel unter anderem zur Handdesinfektion. Hier konnte das Gel direkt auf die Hände gegeben werden, und somit wurden die auf den Händen befindlichen Bakterien getötet.
  • Des Weiteren konnte das Gel in Form eines Gelstiftes produziert werden. Hierbei ist dem Verbraucher möglich, das Gel auf jeder beliebigen Fläche anzuwenden.
  • Die vorstehend aufgeführten Möglichkeiten sind nur beispielshaft und nicht abschließend aufgezählt. Die Aufzählung soll demnach die Vielfalt der Möglichkeiten verdeutlichen, und der Fachmann kann aufgrund seines allgemeinen Fachwissens ohne weiteres, weitere Möglichkeiten angeben.
  • Beispiel 7
  • Im Folgenden soll in diesem Beispiel die Erfindung anhand der 1 bis 4 weiter erläutert werden. Die 1 bis 4 sollen in vereinfachter, nicht maßstabsgetreuer Darstellung das Funktionsprinzip veranschaulichen. Es zeigen
  • 1 den Querschnitt durch eine Vorrichtung 1, umfassend ein Gelpad 2 und ein Seebeck- Element 3;
  • 2 den Querschnitt durch eine Vorrichtung 1, umfassend ein Gelpad 2, das als Massageoberfläche ausgestaltet ist, und ein Seebeck-Element 3;
  • 3 den Querschnitt durch eine Vorrichtung 1, umfassend ein Seebeck-Element 3, das auf der kalten und der warmen Seite mit je einem Gelpad 2 verbunden ist;
  • 4 den Querschnitt durch eine Vorrichtung 1, umfassend eine Reihe von coplanaren Seebeck-Elementen 3, deren kalte und warme Seiten jeweils insgesamt mit einem Gelpad 2 verbunden sind.
  • In den 1 bis 4 haben die Bezugszeichen die folgende Bedeutung:
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung, umfassend mindestens ein Gelpad 2 und mindestens ein Seebeck-Element 3
    2, 2a, 2b
    Gelpad
    2.1, 2.1a,
    2.1b
    Kunststoffbehälter
    2.2, 2.2a,
    2.2b
    Gel
    3, 3, 3b, 3c
    Seebeck-Element
    4
    Wärmesenke
    5
    elektrische Anschlüsse
    6, 6a, 6b
    wärmeleitende Klebeschicht
    7
    funktionale Vorrichtung
    8
    elektrische Isolierung und Abdichtung
    9a, 9b, 9c
    elektrisch isolierender, wärmeleitender Behälter
    10a, 10b
    elektrische Verbindung zwischen zwei Seebeck-Elementen
  • Beispiel 7.1
  • Die 1 zeigt den Querschnitt durch eine Vorrichtung 1, umfassend ein Gelpad 2 und ein Seebeck-Element 3.
  • Verwendet wurden Seebeck-Elemente 3, die im Detail in dem amerikanischen Patent US 5,610,366 , der amerikanischen Patentanmeldung US 2010/022911 A1, der internationalen Patentanmeldung WO 97/44993 A1 , der deutschen Patentanmeldung DE 101 12 383 A1 oder der Firmenschrift von Hi-Z Technology Inc., "Use, Application and Testing of Hi-Z Termoelectric Modules", Autoren: F. A. Levitt, N. B. Elsner und J. C. Bass, beschrieben werden.
  • Bevorzugt wurden thermoelektrische Module in ”egggrate”-Konfiguration (Eierkarton-Konfiguration) verwendet, wie sie beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 97/44993 , Seite 2, letzter Absatz, bis Seite 15, letzter Absatz, in Verbindung mit den 1A bis 14 und 27 beschrieben werden.
  • Das Gelpad 2 bestand aus einem stabilen, flexiblen Kunststoffbehälter 2.1 mit viereckigem Grundriss, der mit einem Zein-Gel 2.2, bei dem ein flüssiges Polyalkylenoxid als gelierender Bestandteil verwendet wurde, gefüllt war.
  • Das Gelpad 2 war mittels einer wärmeleitfähigen Klebeschicht 6 des, die Aluminiumnitridpartikel enthielt, mit der heißen Seite des Seebeck-Element 3 haftfest verbunden.
  • Die kalte Seite des Seebeck-Elements 3 war mit einer Wärmesenke verbunden. Als Wärmesenken wurden Kühlrippen oder wasserdurchflossene Kühlschläuche verwendet.
  • Das Seebeck-Element 3 war über die elektrischen Anschlüsse 5 mit einer funktionalen Vorrichtung 7 elektrisch verbunden. Mithilfe der funktionalen Vorrichtung 7 konnten die physikalischen Eigenschaften der Vorrichtung 1 eingestellt und/oder gesteuert werden.
  • Als funktionale Vorrichtungen 7 wurden Temperaturregler, Kabelanschlüsse, Batterien und/oder Akkus, Sensoren und/oder Fühler sowie PCs, Laptops, Smartphones und andere elektronische Geräte mit Chips, die mithilfe von Programmen oder Apps beispielsweise die Temperatur des Zein-Gels 2.2 und damit dessen Viskosität über das Seebeck-Element 3 steuerten.
  • Beispiel 7.2
  • Die 2 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Vorrichtung 1, umfassend ein Gelpad 2 und ein Seebeck-Element 3.
  • Vom Aufbau und von der Funktionalität entspricht die Vorrichtung 1 des Beispiels 7.2 der Vorrichtung des Beispiels 7.1, nur dass das die dem Seebeck-Element 3 abgewandte Oberfläche des Gelpads 2 ein Noppenprofil aufwies, das als massierende Oberfläche verwendet wurde. Mithilfe des Seebeck-Elements 3 und der funktionalen Vorrichtungen 7 konnten die Temperatur und damit die Viskosität des Gelpads 2.2 eingestellt werden, so dass Massagen unter verschiedenen Bedingungen möglich waren.
  • Beispiel 7.3
  • Die 3 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Vorrichtung 1, umfassend zwei Gelpads 2a und 2b und ein Seebeck Element 3.
  • Die Gelpads 2a und 2b bestanden jeweils aus einem stabilen, flexiblen Kunststoffbehälter 2.1a und 2.1b, die mit Zein-Gelen 2.2a und 2.2b, bei denen ein flüssiges Polyalkylenoxid als gelierender Bestandteil verwendet wurde, gefüllt waren. Beide Gelpads 2a und 2b wiesen einen viereckigen Grundriss auf.
  • Das Gelpad 2a war mittels einer wärmeleitfähigen Klebeschicht 6a, die Aluminiumnitridpartikel enthielt, mit der heißen Seite des Seebeck-Element 3 haftfest verbunden. Das Gelpad 2b war mittels einer wärmeleitfähigen Klebeschicht 6b, die ebenfalls Aluminiumnitridpartikel enthielt, mit der kalten Seite des Seebeck-Element 3 haftfest verbunden.
  • Zur Außenanwendung der Vorrichtung 1 waren die Seiten des Seebeck-Elements 3 mithilfe einer elektrischen Isolierung und Abdichtung 8 geschützt. Die elektrischen Anschlüsse 5 wurden an einer geeigneten Stelle durch die Abdichtung 8 geführt und mit mindestens einer der vorstehend aufgeführten funktionalen Vorrichtungen 7 verbunden.
  • Es war eine Besonderheit der Vorrichtung 1 des Beispiels 3, dass ein warmes Gelpad 2a mit einem gekühlten Gelpad 2b kombiniert werden konnte, was zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten eröffnete.
  • Beispiel 7.4
  • Die 4 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Vorrichtung 1, umfassend zwei Gelpads 2a und 2b und ein Seebeck Element 3.
  • Die Vorrichtung 1 der 4 entsprach in ihrem Aufbau, ihrer Funktion und ihrer Anwendungsmöglichkeiten der Vorrichtung 1 der 3. Der Unterschied bestand darin, dass in der Vorrichtung 1 der 4 anstelle eines Seebeck-Elements 3 bündig aneinander liegende, und über die elektrischen Verbindungen 10a und 10b elektrisch verschaltete und mechanisch verbundene Seebeck-Elemente 3a, 3b und 3c verwendet wurden. Jedes Seebeck-Element 3a, 3b und 3c war in eine elektrisch isolierende, wärmeleitende, gas- und fluiddichte Einkapselung 9a, 9b und 9c eingebettet.
  • Die Vorrichtung 1 des Beispiels 4 war vor allem zur Anwendung im Außenbereich geeignet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (10)

  1. Gele, enthaltend mindestens einen Typ eines funktionalisierten, nicht funktionalisierten, aggregierten, nicht aggregierten, agglomerierten, nicht agglomerierten, geträgerten und/oder nicht geträgerten Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikel einer mittleren Teilchengröße d50 von 1 nm bis > 1000 μm sowie mindestens ein Typ eines gelierenden funktionalen Bestandteils.
  2. Gele nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prolamine aus der Gruppe, bestehend aus Gliadin, Secalin, Avenin, Hordein, Zein, Oryzin und Kafirin ausgewählt sind.
  3. Gele nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Prolamin Zein ist.
  4. Gele nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gelierenden funktionellen Bestandteile aus der Gruppe, bestehend aus Gummi arabicum, Agar-Agar, Pektin, Polyhydroxyalkanoate, Polyalkylenoxide, Chitosan, Chitin, Collagen, Gelatine, Papier und papierähnliche Materialien und Stärke, ausgewählt sind.
  5. Gele nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einem Seebeck-Element und/oder mindestens einem Peltier-Element kombiniert sind.
  6. Verfahren zur Herstellung von Gelen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einen Typ von Prolamin-Makro- und/oder -Mikro- und/oder -Nanopartikeln mit mindestens einem gelierenden funktionalen Bestandteil vermischt wird, wonach die Mischung homogenisiert wird.
  7. Verwendung der Gele gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder der gemäß dem Verfahren nach Anspruch 6 hergestellten Gelen als Silikonalternativen.
  8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gele in der Textilindustrie, in der Medizin, bei Sportartikeln, Schlafartikeln, Haushaltswaren, in der Gesundheitsindustrie, Spieleindustrie, Oberflächentechnik, bei Hygieneartikeln, Heimtierbedarf und für Hobbybastler verwendet werden.
  9. Verwendung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gele im Unterwäschemarkt für BHs und Unterhosen, Jacken, Polster, Schulterpolster und Schuhe; als Gelunterlagen für Patienten; als Gelpflaster für Schuhe; als Zahnschutz, Abpolsterungen für Schläger und/oder Paddel sowie Fahrradsättel; als Matratzen, Kissen und Topper; als Kochgeschirr; als Kühlpacks, elektrische Kühlpacks, Baby-Beißringe und Dildos; als Spielsachen, die abgepolstert sind, sowie Glibberfiguren; als Beschichtungen und 3D-Print-; Materialien; als POM enthaltende antibakterielle Sprays, flüssiges Gele, Kleber, Filme und Gelstifte; als Kühlmatten für Tiere; sowie als Gele zum Basteln und Kleben und als Strukturgel verwendet werden.
  10. Verwendung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gele mit Apps und/oder Feedback-Systemen kombiniert werden, um die Funktionalität der Gele zu überwachen und zu steuern.
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