Оксиды кремния
Группа изобретений относится к осажденным аморфным оксидам кремния с контролируемой абразивностью и эффективными чистящими свойствами для применения в композиции по уходу за полостью рта. Предложены аморфные осажденные частицы оксида кремния с показателем абсорбции масла 85 см3/100 г или менее, со средневзвешенным диаметром частиц d50 менее чем 3 мкм и со значением d90, при котором 90% масс. частиц имеет диаметр менее чем значение d90 6 мкм или менее, со значением d99, при котором 99% масс. частиц имеет диаметр менее чем значение d99 10 мкм или менее, и при котором показатель истираемости радиоактивного дентина составляет менее чем 150. Предложен способ измельчения аморфного осажденного оксида кремния, включающий тонкое измельчение путем струйной, противоточной струйной, плоской микронизации, или микронизацией в псевдоожиженном слое, и классификацию оксида кремния для образования аморфных осажденных частиц оксида кремния с вышеуказанными характеристиками. Предлагается применение указанных частиц в качестве абразивной чистящей добавки в композиции по уходу за полостью рта, композиция для ухода за полостью рта и зубная паста, включающие в себя подходящий носитель и эффективное чистящее количество вышеуказанных частиц, которые очищают зубы без избыточного истирания дентина или эмали. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 табл.
Настоящее изобретение относится к осажденным аморфным частицам оксида кремния, используемым, например, в качестве абразивных агентов в композициях по уходу за полостью рта. Изобретение также относится к способам получения абразивов и композиций по уходу за полостью рта, таких как зубная паста, которые очищают зубы без избыточного истирания дентина или эмали.
Композиции по уходу за полостью рта, такие как зубные пасты, хорошо описаны в литературе, и многие композиции раскрыты в описаниях патентов и в другой литературе. Они используются для удаления частиц пищи, окрашивания и бактериального налета с поверхности зубов. Абразивы включают в зубные пасты в качестве главного чистящего агента. Обычно используемые абразивы представляют собой оксиды алюминия, карбонаты кальция и фосфаты кальция. В последнее время были одобрены синтетические оксиды кремния благодаря их эффективному чистящему свойству, совместимости с другими ингредиентами и другим физическим свойствам, таким как показатель преломления.
Обычно считают, что для успешного проведения очистки абразив должен обеспечивать определенную степень абразивности для зубной поверхности. Указанная абразивность должна сохраняться на достаточно низком уровне, чтобы поверхности зубов и, особенно, дентина не повреждались постоянно при ежедневной чистке щеткой. Скорость удаления эмали не должна превышать скорости ее естественного восстановления путем реминерализации. Общая проблема абразивных чистящих систем и абразивов зубных паст заключается в пропорциональной взаимосвязи между очисткой и абразивным истиранием: общеизвестно, что любое изменение в природе или количестве абразива в композиции, которое приводит к улучшению очистки, обычно также приводит к более высокому абразивному истиранию очищаемой поверхности. Это особенно нежелательно, если очищаемой поверхностью является зуб.
Как следствие, также общеизвестно, что любое снижение абразивного истирания очищающей композиции будет вызывать снижение качества очистки. Так, в руководстве Morton Pader "Oral Hygiene Products and Practice" (Cosmetic Science and Technology Series vol. 6, 1987, pages 248-249) указано, что по мере того, как возрастает абразивность средства для чистки зубов, образуется меньше окрашенного налета на чистых зубах и больше окрашенного налета удаляется с ранее окрашенных зубов. Данная корреляция между значениями очищающей способности и абразивной способности (выраженная в виде значения RDA - значения теста истираемости радиоактивного дентина, Radioactive Dentine Abrasion test) для абразивных систем была использована в качестве основы для принятия RDA как средства контроля очищающей способности композиции по уходу за полостью рта.
Искусственно полученные аморфные оксиды кремния часто являются предпочтительным абразивным компонентом в композициях по уходу за полостью рта, и их можно легко изготовить в способе получения таким образом, чтобы они имели заранее установленные абразивные и другие физические параметры, подходящие для применения в композициях по уходу за полостью рта. Осажденные оксиды кремния являются особенно эффективными в качестве абразивных компонентов.
Было бы очень желательно предоставить подходящие абразивы, которые меняли бы корреляцию между очищающей способностью и абразивной способностью, особенно для применения в композициях для чистки зубов, где абразивная способность и эрозия ткани десны и поверхности зуба может привести к проблемам, таким как чрезмерная чувствительность к горячему и холодному или к кариозным полостям. Было бы также очень желательно уменьшить абразивность имеющихся оксидов кремния, без необходимости в модификации химической обработки, приводящей к выпадению осадка оксида кремния, и без потери очищающей способности у средств для чистки зубов с оксидом кремния.
В международных патентах WO 2005/067876 A1 и WO 2005/065634 раскрыты осажденные оксиды кремния для применения в качестве очищающего бустера со средой, для высокой RDA, обычно от 100 до 220 и с показателем абсорбции масла от 50 до 130 см3/100 г. Оксид кремния имеет предпочтительный средневзвешенный размер частиц, по меньшей мере, 2 мкм, чаще, по меньшей мере, 3 мкм, измеряемый прибором Malvern MastersizerTM. Желаемый размер частиц оксида кремния получают, подвергая оксид кремния стадии микронизирующего измельчения. В указанных документах нет упоминания о распределении частиц оксида кремния по размерам путем установления предела объема частиц вышеупомянутых определенных диаметров частиц для получения хорошей очищающей способности при низкой абразивной способности композиции.
Первый аспект изобретения предоставляет аморфные осажденные частицы оксида кремния с показателем абсорбции масла 150 см3/100 г или менее, со средневзвешенным диаметром частиц d50 менее чем 3 мкм и со значением d90, при котором 90% масс. частиц имеет диаметр менее чем значение d90 6 мкм или менее.
Предпочтительно аморфные осажденные частицы оксида кремния имеют среднезернистую структуру, мелкозернистую структуру или очень мелкозернистую структуру. Наиболее предпочтительные оксиды кремния настоящего изобретения для очистки зубов имеют очень мелкозернистую структуру. Структура осажденных оксидов кремния связана с объединением агрегированных частиц и может быть измерена с помощью ряда методов, включая абсорбцию масла и ртутную порометрию. Указанные методы описаны в "Cosmetic properties and structure of fine-particle synthetic precipitated silicas", S.K. Wason; J. Soc. Cosmet. Chem, 29, 497-521 (August 1978).
Частицы оксида кремния данного изобретения обеспечивают ряд новых свойств, объединяя в себе контролируемую низкую абразивность, соединенную с превосходным чистящим действием, особенно в композиции, такой как зубная паста.
Абразивы из осажденного оксида кремния и способы их получения известны в данной области техники. Раствор силиката щелочного металла смешивают с кислотой, по желанию в присутствии электролита, перемешивая и отфильтровывая осажденный оксид кремния. Полученный фильтровальный осадок затем отмывают, высушивают и измельчают до желаемого размера. Осажденные оксиды кремния получают, например, в соответствии с патентом США No 5447704, опубликованным 5 сентября 1995 Aldcroft et al. и European Patent EP 0308165A1 Aldcroft et al., опубликованным 22 марта 1989, способы которых включены в виде ссылок в настоящий документ.
Патент США 5447704 раскрывает способ получения аморфного осажденного оксида кремния, подходящего для применения в качестве абразива зубной пасты и имеющего:
i) площадь поверхности в диапазоне, примерно, от 10 до 450 м2/г,
ii) средневзвешенный размер частиц в диапазоне от, примерно, 3 до, примерно, 20 микрон,
iii) показатель истирания перспекса в диапазоне от, примерно, 23 до, примерно, 35 и по желанию,
iv) абсорбцию масла в диапазоне, примерно, от 60 до 110 см3/100 г, которую получают реакцией силиката натрия, имеющего отношение оксид кремния:Na2О в диапазоне от 1,8:1 до 3,5:1, с неорганической кислотой, с контролируемыми концентрацией и объемом реагентов для получения реакции в диапазоне pH от, примерно, 10 до, примерно, 10,5, в присутствии водорастворимого электролита, содержащего катион, выбранный из группы, включающей в себя алюминий, магний, кальций, натрий и калий, с соответствующим анионом, выбранным из группы, включающей в себя бромид, карбонат, хлорид, нитрат, ацетат и сульфат, где весовое соотношение электролит:оксид кремния составляет от, примерно, 0,1:1 до, примерно, 2:1, реакцию преципитации выполняют в диапазоне температуры от, примерно, 95°C до 100°C.
По желанию реакционную среду подвергают стадии гидротермического окисления во время заключительной стадии добавления кислоты для уменьшения площади поверхностей материалов.
Европейский патент EP 0308165 включает в себя способ получения аморфных оксидов кремния, особенно осажденных оксидов кремния, подходящих для применения в качестве абразива зубной пасты и имеющих:
i) площадь поверхности BET в диапазоне, примерно, от 420 до, примерно, 550 м2/г,
ii) средневзвешенный размер частиц в диапазоне, от, примерно, 5 до, примерно, 20 микрон,
iii) показатель истирания перспекса в диапазоне от, примерно, 15 до, примерно, 28,
iv) средний диаметр пор в диапазоне, от, примерно, 3,0 до, примерно, 8,0 нм,
v) коэффициент пропускания, по меньшей мере, примерно 70% для диапазона индекса преломления от 1,444 до 1,460, которую получают реакцией силиката натрия, имеющего отношение оксид кремния:Na2О в диапазоне от 3,2:1 до 3,4:1, с неорганической кислотой, с контролируемыми концентрацией и объемом реагентов для получения реакции в диапазоне pH от, примерно, 10 до, примерно, 10,5, в присутствии водорастворимого электролита, содержащего катион, выбранный из натрия и калия, с соответствующим анионом, выбранным из хлорида и сульфата, где весовое соотношение электролит:оксид кремния составляет от, примерно, 0,4:1 до, примерно, 1,2:1, реакцию преципитации выполняют в диапазоне температуры от, примерно, 45°C до примерно, 55°C, затем смещают рН реакционной среды в кислую область путем добавления неорганической кислоты, отделяют и отмывают полученный продукт реакции оксид кремния. По желанию реакционную среду подвергают стадии гидротермического окисления во время заключительной стадии добавления кислоты для уменьшения площади поверхностей материалов.
Обычно для того, чтобы измельчить осажденный оксид кремния после отмывки и высушивания, используют механическую мельницу, такую как молотковая мельница. Данная форма измельчения обычно дает средневзвешенные диаметры частиц порядка от 20 до 7 мкм. Для того, чтобы получить частицы меньшего размера, требуемые для осажденных оксидов кремния изобретения, требуется значительно более энергоемкий способ измельчения. Подходящим способом для получения осажденных оксидов кремния изобретения является микронизация с использованием струйной мельницы или мельницы с плоской камерой (pancake microniser), или микронизация в псевдоожиженном слое, включая микронизацию в противоточных струйных мельницах. По желанию материал может быть подвергнут классификации, отбору или грохочению на любой стадии способа для того, чтобы оптимизировать способ и удалить чрезмерно большие частицы так, что могут быть получены предпочтительные распределения размеров частиц оксида кремния настоящего изобретения.
Предпочтительный способ микронизации частиц оксида кремния для получения требуемого средневзвешенного диаметра частиц производят с использованием струйной мельницы или с интегральным воздушным классификатором. Энергоноситель обычно представляет собой воздух, но также может быть перегретым паром, особенно если требуются более высокие затраты энергии. Средневзвешенный диаметр частиц оксида кремния определяют с помощью лазерной дифракции, используя модель S Malvern Mastersizer, с линзами 300 RF (диапазон измерения 0,05-3480 мкм), программное обеспечение Malvern Mastersizer версия 2.18 и диспергатор DIF 2012. В данном приборе, созданном Malvern Instruments, Malvern, Worcestershire, используют теорию Ми для расчета распределения размеров частиц. Теория Ми теоретически оценивает, как рассеивается свет сферическими частицами, и учитывает показатель преломления частиц. Фактическое значение, использованное для показателя преломления оксида кремния, составляет 1,4564 и 0,1 для воображаемого индекса рефрактерности частицы (абсорбции света), с водным дисперсантом при показателе преломления 1,33.
Перед измерением образец измельчают с помощью ультразвука в воде в течение 2,5 минут на установке мощности 50% для образования водной суспензии. Скорость помпы, т.е. скорость, при которой диспергированный образец пропускают через прибор, устанавливают на 50% (1250+/-20 об/мин). Скорость перемешивания, т.е. скорость, с которой частицы оксида кремния двигаются внутри дисперcного блока, устанавливают на 50% (530+/-5 об/мин). Луч He/Ne лазера низкой мощности 2-5 мВ (длина волны 632,6 нм) пропускают через проточную камеру, содержащую частицы, диспергированные в деионизированной воде. Интенсивность рассеянного света измеряют как функцию угла рассеивания и используют данные для расчета видимого распределения размеров частиц. Объем и, следовательно, средневзвешенный диаметр частиц (d50) или перцентиль 50, и объем и, следовательно, процентное содержание по массе материала менее любого указанного размера (такого как d90 и d99) легко получают из данных, выдаваемых прибором, при условии постоянной плотности частиц. В данном описании используют измерения размеров частиц, основанные на их массе, при условии постоянной плотности, но альтернативно они также могут быть выражены как измерения размеров частиц, основанные на их объеме, если нет любых допущений по плотности.
Соответственно частицы согласно изобретению имеют средневзвешенный диаметр частиц d50 менее чем 3 мкм, предпочтительно менее чем 2,8 мкм, более предпочтительно менее чем 2,5 мкм. Средний диаметр частиц представляет собой такой диаметр, что вес частиц с меньшим диаметром, чем средний диаметр, равен весу частиц с большим диаметром, чем средний диаметр (установленный с помощью измерения рассеяния света, как подробно описано в настоящем документе).
Среди аморфных осажденных частиц оксида кремния изобретения представлено относительно немного частиц оксида кремния большого размера, которые могут быть причиной увеличения царапания, абразивной способности и неприятного ощущения во рту при использовании абразива в композиции, такой как зубная паста. Поэтому показатель d90 для частиц оксида кремния (показатель d90 представляет собой такой диаметр, что 90% масс. частиц имеют диаметр меньше, чем показатель диаметра d90) составляет 6 мкм или менее, еще более предпочтительно 5 мкм или менее, еще более предпочтительно 4,5 мкм или менее. Также предпочтительно, если показатель d99 для частиц оксида кремния (показатель d99 представляет собой такой диаметр, что 99% масс. частиц имеют диаметр меньше, чем показатель диаметра d99) составляет 12 мкм или менее, более предпочтительно 10 мкм или менее, еще более предпочтительно 9 мкм или менее, наиболее предпочтительно 7 мкм или менее.
Соответственно значение d50 для аморфных осажденных частиц оксида кремния изобретения составляет 0,5 мкм или более, предпочтительно 1 мкм или более. Соответственно значение d90 для аморфных осажденных частиц оксида кремния изобретения составляет 2 мкм или более. Соответственно значение d99 для аморфных осажденных частиц оксида кремния изобретения составляет 3 мкм или более. Более низкие значения могут привести к потере очищающей способности.
Аморфные осажденные частицы оксида кремния изобретения находятся, предпочтительно, в сравнительно сухом состоянии для обеспечения свободно текучего порошка с немикробными продуктами и консервантами. Соответственно физическая влажность частиц согласно изобретению составляет 25% масс. или менее, предпочтительно 15% масс. или менее, более предпочтительно 5% масс. или менее. Соответственно материал высушивают перед измельчением.
Физическую влажность определяют по потере веса, когда частицы оксида кремния высушивают до постоянного веса в электрической печи при 105°C. Подходящие осажденные частицы оксида кремния изобретения будут иметь показатель истирания перспекса менее чем 20, предпочтительно менее чем 16, более предпочтительно менее чем 15, еще более предпочтительно менее чем 10.
Тест на показатель истирания перспекса (PAV) используют для измерения абразивности абразивной частицы для применения в зубной пасте. Данный тест основан на чистке головкой зубной щетки пластинки Перспекса® в контакте с суспензией оксида кремния в смеси сорбит/глицерин. Перспекс® имеет сходную твердость с дентином, так что абразивная система, которая образует царапины на Перспексе®, вероятно обладает похожим действием и на дентин. Рецептура раствора представляет собой следующее:
оксид кремния, 2,5 грамм
глицерин, 10,0 грамм
сироп сорбита, 23,0 грамм (сироп содержит 70% сорбита и 30% воды по весу).
Все компоненты смеси взвешивают в мерный стакан и перемешивают в течение 2 минут при 1500 об/мин, используя простую мешалку. Для теста используют лист размером 110 мм х 55 мм х 3 мм стандартного чистого литого акрилового полимера Перспекс®, качества 000, произведенный Lucite International UK Ltd.
Тест осуществляют с помощью модифицированного прибора для определения царапания (Wet Paint Scrub Tester), произведенного Sheen Instruments. Модификация состоит в том, чтобы изменить держатель так, что зубная щетка может быть использована в положении кисти для рисования. Кроме того, к узлу щеткодержателя, который весит 145 г, прикрепляют вес 400 г, чтобы усилить давление кисти на лист Перспекса®. Зубная щетка имеет многопучковую, плоскую, сбалансированную нейлоновую головку с ворсинками, имеющими закругленные концы и среднюю текстуру, например хорошо известная Professional Mentadent® P gum health design, или аналогичная зубная щетка.
Гальванометр калибруют с помощью детектора 45 Пласпес глосс хед (Plaspec gloss head) и стандартной (50% блеска) отражающей пластинки. Показание гальванометра настраивают на показатель 50 при указанных условиях. Затем проводят измерение для нового листа Перспекса®, используя те же условия отражающей способности.
Затем новый кусок листа Перспекса® вставляют в держатель. На лист помещают 2 мл диспергированного оксида кремния, достаточного, чтобы полностью смазать чистящий ход, и головку щетки опускают на лист. Включают машину и производят 300 взмахов нагруженной головкой щетки по листу. Вынимают лист из держателя и смывают всю суспензию. Затем лист высушивают и вновь определяют его показатель блеска. Показатель абразивной способности представляет собой разность между показателем блеска до истирания и показателем блеска после истирания. При проведении данного метода тестирования с известными абразивами с указанными средневзвешенными размерами частиц были получены следующие показатели:
карбонат кальция (15 мкм) - 32;
ксерогель оксида кремния, (10 мкм) приготовленный по способу патента Великобритании 1264292 - 25;
тригидрат оксида алюминия (гиббсит) (15 мкм) - 16;
пирофосфат кальция (10 мкм) - 14;
дигидрат дифосфата дикальция (15 мкм) - 7.
Подходящие осажденные частицы оксида кремния изобретения будут иметь показатель истираемости радиоактивного дентина (RDA) порошка оксида кремния менее чем 250, предпочтительно менее чем 200, более предпочтительно менее чем 150, еще более предпочтительно менее чем 130.
Тест на истираемость радиоактивного дентина (RDA) также используют как средство контроля абразивности абразивных систем для применения в зубных пастах. Данный способ предусматривает измерение абразивного порошка оксида кремния или композиции, содержащей абразивный порошок оксида кремния.
Следующая процедура представляет собой способ для оценки абразивности композиции, рекомендованный Американской ассоциацией стоматологов (Journal of Dental Research 55 (4) 563, 1976). В данной процедуре удаленные зубы человека облучают потоком нейтронов и подвергают чистке щеткой в стандартном режиме. Радиоактивный фосфор 32, удаляемый из дентина корней, используют как индекс абразивной способности тестируемого порошка или композиции по уходу за полостью рта. Также измеряют контрольную смесь, содержащую 10 г пирофосфата кальция в 50 см3 0,5% водного раствора карбоксиметилцеллюлозы натрия, и RDA данной смеси принимают за 100. Осажденный оксид кремния для тестирования готовят в виде суспензии в той же концентрации, как и пирофосфат, и подвергают чистке щеткой в том же режиме. При этом получают показатель RDA для абразивного порошка оксид кремния.
Для того чтобы измерить показатель RDA композиции средства для чистки зубов, содержащего оксид кремния изобретения или пример сравнения, тестируемую смесь готовят из 25 г композиции средства для чистки зубов и 40 см3 воды и данную смесь вносят для чистки щеткой в том же режиме.
Подходящие осажденные частицы оксида кремния изобретения будут иметь показатель абразивности по Эйнлехнеру менее чем 10 мг/100000 оборотов, предпочтительно менее чем 8 мг/100000 оборотов, более предпочтительно менее чем 7 мг/100000 оборотов, более предпочтительно менее чем 6,5 мг/100000 оборотов и наиболее предпочтительно менее чем 6 мг/100000 оборотов.
Другим тестом для измерения абразивности частиц является способ Эйнлехнера. Показатель абразивной способности по Эйнлехнеру (E) измеряют при помощи прибора для измерения абразивного износа "Эйнлехнер AT-1000" (Machine type 9452), предоставляемого компанией Hans Einlehner, Prufmaschinenbau, lndustriestrasse 3a, D-86438 Kissing, Germany. В данном тесте экран из фосфористой бронзы взвешивают и подвергают действию 10% водной суспензии оксида кремния в течение фиксированного числа оборотов, и затем величину абразивной способности определяют в виде миллиграмм латуни (brass), потерянных из экрана из фосфористой бронзы на 100000 оборотов. Экран из фосфористой бронзы является экраном длительно обжимного типа, имеющим крупность в 28 продольных проволок на см и 24 поперечных проволок на см. Продольная проволока из фосфористой бронзы (состав: 91,5% Cu, 8,5% Sn) имеет диаметр 0,21 мм, тогда как поперечная проволока из томпака (состав светлого отжига: 80% Cu, 20% Zn) имеет диаметр 0,23 мм. Толщина волокна составляет 0,49 мм. Стандартный экран для теста имеет круглую форму диаметром 50 мм. Края должны быть обломаны.
В частности, экраны из фосфористой бронзы подготавливают, отмывая их в горячей мыльной воде в ультразвуковой ванне в течение 5 минут, затем промывают в водопроводной воде и промывают вновь в химическом стакане, содержащем 150 мл воды, помещенном в ультразвуковую ванну. Экран вновь промывают в водопроводной воде, высушивают в печи при 105°C в течение 20 минут, охлаждают в десикаторе и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,1 мг. Нельзя касаться стандартного экрана для теста голыми руками до взвешивания. Цилиндр для теста Эйнлехнера соединяют с износостойкой пластинкой и взвешенным экраном и ставят на место абразивной стороной вверх (линией, отмеченной на экране, книзу). Износостойкую пластинку используют, примерно, для 25 тестов или до ее сильного истирания; взвешенный экран используют только один раз.
Смесь 10% оксида кремния, приготовленную смешиванием 100 г оксида кремния с 900 г деионизированной воды, наливают в тестовый цилиндр Эйнлехнера. Помещают трубку PVC Эйнлехнера на перемешивающий вал. Трубка PVC имеет 5 пронумерованных позиций. Для каждого теста увеличивают позиции трубки PVC до тех пор, пока не используют ее пять раз и затем сбрасывают. Прибор Эйнлехнера собирают повторно и устанавливают прибор для запуска на 174000 оборотов.
После завершения цикла экран удаляют, промывают в водопроводной воде, помещают в химический стакан с водой и помещают в ультразвуковую ванну на 2 минуты, промывают деионизированной водой и высушивают в печи при 105°C в течение 20 минут. Сухой экран охлаждают в десикаторе и повторно взвешивают так же аккуратно и с теми же предосторожностями. Проводят по два теста для каждого образца и результаты усредняют и выражают в мг, потерянных на 100000 оборотов. Результат, измеренный в единицах мг, потерянных на 100000 оборотов, для смеси 10% может быть описан как показатель абразивной способности Эйнлехнера (E), равный 10%.
Подходящие осажденные частицы оксида кремния согласно изобретению будут иметь площадь поверхности, измеренную по BET, по меньшей мере, 10 м2/г, предпочтительно, по меньшей мере, 50 м2/г. Соответственно площадь поверхности, измеренная по BET, составляет не более 900 м2/г, предпочтительно не более 600 м2/г, более предпочтительно не более 550 м2/г. Особенно предпочтительный диапазон площади поверхности составляет от 10 до 550 м2/г. Площадь поверхности определяют, используя стандартные методы адсорбции азота по Брунауэру-Эмметту-Теллеру (BET) J. Amer. Chem. Soc. 60, 309 (1938), используя метод одной точки с аппаратом Sorpty 1750, производимым компанией Carlo Erba company, Италия. Образец дегазируют под вакуумом при 270°C в течение 1 часа перед измерением.
Осажденные частицы оксида кремния согласно изобретению имеют показатель абсорбции масла менее чем 150 см3/100 г, предпочтительно менее чем 130 см3/100 г, еще более предпочтительно менее чем 110 см3/100 г, наиболее предпочтительно менее чем 100 см3/100 г. Предпочтительны даже более низкие показатели, такие как менее чем 85 см3/100 г, более предпочтительно менее чем 75 см3/100 г, еще более предпочтительно менее чем 70 см3/100 г.
Осажденные частицы оксида кремния согласно изобретению имеют показатель абсорбции масла, по меньшей мере, 20 см3/100 г, предпочтительно, по меньшей мере, 30 см3/100 г, и еще более предпочтительно, по меньшей мере, 40 см3/100 г.
Абсорбцию масла (O/A) определяют по методу стирания шпателем ASTM (the ASTM spatula rub-out method) (American Society of Test Material Standards D 281).
Тест основан на принципе смешивания льняного масла с оксидом кремния путем растирания шпателем на гладкой поверхности до тех пор, пока не образуется густая, похожая на замазку паста, которая не будет ломаться или разделяться, когда ее режут шпателем. Затем объем использованного масла вносят в следующее уравнение:
Показатель абсорбции масла = (абсорбция масла см3 × 100)/(вес оксида кремния в граммах).
Показатель абсорбции масла выражают как см3 /100 г.
Второй аспект изобретения предоставляет композицию по уходу за полостью рта, предпочтительно зубную пасту, содержащую аморфные осажденные частицы оксида кремния согласно изобретению, как описано выше в настоящем документе.
Если композицию по уходу за полостью рта готовят, используя частицы оксида кремния данного изобретения, то обычно перед включением в композицию частицы имеют форму, в целом, сухого сыпучего дисперсного материала. Композиция по уходу за полостью рта может включать в себя один или более дополнительных компонентов, которые будут описаны.
Композиции изобретения предпочтительно включают в себя один или более сурфактантов, предпочтительно выбранных из анионных, неионных, амфотерных и цвиттерионных сурфактантов и их смесей, все из которых пригодны для использования в качестве средств для ухода за зубами и/или ротовой полостью.
Подходящие анионные сурфактанты могут включать в себя включать мыла, алкил сульфаты, сульфаты простых алкиловых эфиров, алкарил сульфонаты, алканоил изотионаты, алканоил таураты, алкил сукцинаты, алкил сульфосукцинаты, N-алкоил саркозинаты, алкил фосфаты, фосфаты простых алкиловых эфиров, карбоксилаты простых алкиловых эфиров и альфа-олефин сульфонаты, в частности их натриевые, магний-аммониевые и моно-, ди- и триэтаноламиновые соли. Алкиловая и ациловая группы в целом содержат от 8 до 18 атомов углерода и могут быть ненасыщенными. Сульфаты простых алкиловых эфиров, фосфаты простых алкиловых эфиров и карбонаты простых алкиловых эфиров могут содержать от одной до 10 единиц оксида этилена или оксида пропилена на молекулу, и предпочтительно содержат от 2 до 3 единиц оксида этилена на молекулу.
Примеры предпочтительных анионных сурфактантов могут включать в себя натрийлаурил сульфат, натрийдодецилбензол сульфонат, натрийлауроил саркозинат и натрий кокосовый моноглицерид сульфонат.
Неионные сурфактанты, которые могут быть подходящими для применения в композиции изобретения, включают в себя сорбитан и полиглицериновые эфиры жирных кислот, а также сополимеры блока оксид этилена/оксид пропилена.
Амфотерные ПАВ, пригодные для использования в композициях, согласно изобретению включают бетаины, такие как кокамидопропил бетаин, и, например, сульфобетаины.
Сурфактант или смесь сурфактантов может присутствовать в композиции в общем количестве от 0,1 до 3% по массе.
Вода является также предпочтительным компонентом композиций изобретения и может присутствовать в количестве от 1 до 90% по массе, предпочтительно от 10 до 50%.
Зубные пасты и крема согласно изобретению могут дополнительно содержать увлажнители, например полиолы, такие как глицерин, сироп сорбита, полиэтиленгликоль, лактитол, ксилит и гидрогенизированный кукурузный сироп. Общее количество увлажнителя, если он присутствует, может быть, например, в диапазоне от 10 до 85% по массе композиции.
В композициях настоящего изобретения особенно предпочтительно, чтобы были включены один или более загустителей и/или суспензирующих веществ, для придания композиции желательных физических свойств (например, пасты, крема или жидкости). Наиболее предпочтительным средством для сгущения композиций согласно изобретению является включение обычных загустителей, таких как сгущающие оксиды кремния, например высокоструктурированный оксид кремния Sorbosil TC15TM, имеющий абсорбцию масла более 250 см3/100 г, от компании Ineos Silicas Ltd.
Другие подходящие суспензирующие вещества/загустители хорошо известны в данной области техники и включают, например, полиакриловую кислоту, сополимеры и поперечно-сшитые полимеры акриловой кислоты, сополимеры акриловой кислоты с гидрофобным мономером, сополимеры, содержащие карбоксильную кислоту мономеров и эфиры акриловой кислоты, поперечно-сшитые сополимеры акриловой кислоты и акрилаты, эфиры этиленгликоля или эфиры полиэтиленгликоля (например, их эфиры жирных кислот), гетерополисахаридные смолы, гуаровые смолы и производные целлюлозы, такие как натрий карбоксиметилцеллюлоза.
Загуститель и/или суспензирующий агент (которые могут использоваться раздельно или в виде смесей двух или более таких материалов) могут присутствовать в композиции в общем количестве от 0,1 до 50% по массе; предпочтительно от 5 до 15% для сгущающих оксидов кремния; предпочтительно от 0,1 до 5% для полимерных суспензирующих агентов.
Композиция по уходу за полостью рта, содержащая осажденные аморфные частицы оксида кремния, согласно настоящему изобретению также может включать в себя источник фторидных ионов в качестве защиты против деминерализации, вызванной бактериями (кариес) и/или кислыми компонентами пищи (эрозия). Источник ионов фтора может обеспечиваться любым из соединений, обычно применяемых в зубных пастах для данных целей, например фторид натрия, монофторфосфат щелочного металла, аминофториды, фторид олова и подобные соединения, при этом предпочтительным является монофторфосфат щелочного металла, такой как монофторфосфат натрия. Источник ионов фтора служит известным образом для защиты от кариеса. Предпочтительно источник фторидных ионов будут использовать в таком количестве, чтобы предоставить безопасное, но эффективное количество для обеспечения противокариесного и антиэрозийного эффекта, такое как количество, достаточное чтобы обеспечить от 25 ppm до 3500 ppm, предпочтительно 1100 ppm, в виде иона фторида. Например, композиция может содержать от 0,1 до 0,5% масс. фторида щелочного металла, такого как фторид натрия.
Композиции для ухода за полостью рта согласно изобретению могут содержать один или более других компонентов, обычно используемых в композициях для ухода за полостью рта. Подходящие дополнительные ингредиенты включают в себя: ароматизирующие вещества, например мяту перечную, мяту курчавую; искусственные подсластители; ароматические или освежающие дыхание вещества; вещества, придающие блеск зубам; вещества, отбеливающие зубы и перекисные отбеливающие соединения, например перекись водорода или перуксусную кислоту; стабилизаторы для перекисных отбеливающих соединений, например дипиколиновая кислота или станнат натрия; агенты, делающие вещество непрозрачным; пигменты и красящие вещества; консерванты; увлажняющие агенты; противокариесные агенты; агенты против зубного налета; буферы зубного налета, такие как мочевина, лактат кальция, глицерофосфат кальция, полиакрилаты стронция; агенты против зубного камня, такие как пирофосфаты щелочных металлов, полимеры, содержащие пирофосфиты, органические фосфонаты, фосфоцитраты и т.д.; антибактериальные агенты, такие как Триклозан (фирмы "Ciba Geigy"), хлоргексидин и хлорид цетилпиридиния, полимерные соединения, которые могут усилить доставку активных ингредиентов, таких как антибактериальные агенты, например сополимеры поливинилметилэфира с малеиновым ангидридом и другие сходные полимеры, усиливающие доставку веществ, например, описанные в патенте DE-A-3942643 (Colgate); терапевтические агенты, такие как соли меди, цинка, олова, например цитрат цинка, цитрат цинка натрия (sodium zinc citrate), пирофосфат олова, экстракт сангуинарина, метронидазол, агенты, уменьшающие чувствительность зубов, такие как соли калия и стронция, например нитрат калия или хлорид стронция; противовоспалительные агенты, такие как ибупрофен, флурбипрофен, аспирин, индометацин и т.д.; белки; витамины, такие как витамин С; функциональные биомолекулы, такие как бактериоцины, антитела, ферменты; растительные экстракты; соли; агенты, регулирующие pH.
Другие ингредиенты, которые могут быть включены по желанию, представляют собой отбеливающие агенты, например, которые описаны в EP-A-0545594, системы с выделением пузырьков газа, такие как система бикарбонат натрия/лимонная кислота, системы изменения цвета и т.п.
Предпочтительно рН композиции, содержащей частицы оксида кремния настоящего изобретения, составляет от 6 до 10,5.
Частицы оксида кремния настоящего изобретения могут быть включены в носитель, приемлемый для полости рта, для получения оральной композиции. Термин "носитель, приемлемый для полости рта" означает подходящий наполнитель, который может быть использован для нанесения полученной композиции в ротовой полости безопасным и эффективным образом.
Частицы оксида кремния согласно изобретению включают в состав в эффективной дозировке, такой, что они обеспечивают очистку. Композиция для полости рта, такая как зубная паста изобретения, может быть составлена в виде одной композиции, или она может быть создана для контейнеров с несколькими отделениями, в различных составах, для производства, например, композиции зубной пасты с полосками.
Композиции для полости рта, такие как зубные пасты изобретения, включают в себя от 0,5 до 50% по массе частиц оксида кремния изобретения, подробно описанных выше, предпочтительно от 1 до 25%, более предпочтительно от 1 до 15%, наиболее предпочтительно от 1 до 10%.
Частицы оксида кремния изобретения могут быть единственным или в основном единственным абразивным чистящим средством в композиции по уходу за полостью рта или в зубной пасте, что означает, что другие абразивные частицы не содержатся в дозировках, которые могли бы существенно изменить чистящее или абразивное действие композиции по уходу за полостью рта или зубной пасты (т.е. вызывая 10% или более изменение в чистящей способности или абразивной способности, измеряемым в сравнении с композицией, содержащей только частицы изобретения), или частицы оксида кремния изобретения могут быть использованы в комбинации с другими абразивами для улучшения чистящей способности композиции без излишней дополнительной абразивной способности относительно той, что вызывается другим абразивом. К удивлению, частицы согласно изобретению могут давать прекрасную очистку без избыточного абразивного действия при сравнительно низких уровнях включения и без потребности в других абразивных чистящих частицах в композиции для полости рта, такой как зубная паста. Если частицы оксида кремния изобретения используют в виде усилителя чистящей способности в сочетании с другими абразивными частицами для зубов, то частицы оксида кремния изобретения присутствуют от 1%, предпочтительно от 4%, более предпочтительно от 5%, еще более предпочтительно от 8%, наиболее предпочтительно от 10% по массе абразивных частиц оральной композиции. Соответственно частицы оксида кремния изобретения присутствуют вплоть до 90%, предпочтительно вплоть до 60%, более предпочтительно вплоть до 60%, еще более предпочтительно вплоть до 50%, наиболее предпочтительно вплоть до 40% по массе абразивных частиц композиции для ухода за полостью рта. Особенно предпочтительный диапазон составляет от 8 до 40% по массе абразива.
Чистящие свойства зубных паст изобретения, содержащих частицы согласно изобретению, и сравнительных примеров оценивают посредством теста очистки FT, описанного далее.
Тест очистки FT
Тест полностью описан в "Dental stain prevention by abrasive toothpastes: A new in vitro test and its correlation with clinical observations", P.L. Dawson et al., J. Cosmet. Sci., 49, 275-283 (1998). Тест может быть осуществлен на системе полной зубной пасты, как описано в ссылке, и тест также может быть осуществлен на абразивной смеси, чтобы сравнить чистящее действие различных типов абразивов. В последнем случае, осажденные аморфные частицы оксида кремния изобретения можно сравнить по чистящему действию с контрольными оксидами кремния. В качестве подтверждения преимущества действия также были созданы зубные пасты, содержащие оксиды кремния изобретения, чтобы продемонстрировать их преимущество по очистке над зубными пастами, содержащими контрольные оксиды кремния.
Субстрат
Подготавливают субстрат, состоящий из 17 мм дисков из спеченного, чистого гидроксиапатита (HAP) высокой степени полировки. Диски полируют с помощью ротационного шлифовального станка Buehler rotary grinder и влажной бумаги P600, затем со шлифовальной бумагой P1200, чтобы получить зеркальную обработку для воспроизведения эмалевой поверхности зуба. Затем измеряют белизну дисков (используя систему CIE 1976 L*a*b*) перед очисткой, L* (чистый), с помощью прибора Minolta Chroma-meter CR200, который откалибровали против стандартной калибровочной плитки.
Окрашивание
Свежий раствор для окраски готовят смешиванием 50 г 0,5% масс. раствора дубильной кислоты и 50 г 0,5% масс. раствора железоаммониевых квасцов для образования свежего комплекса коллоидного железа (III) с дубильной кислотой ("железистый таннат"), который имеет темную окраску. Свежую смесь наносят на диски HAP тонкой кистью из беличьего меха и осторожно высушивают теплым феном. Наносят достаточное число покрытий окрашивающего раствора, чтобы произвести измерение темности L*=50+/-5, измеряемого с помощью прибора Minolta Chroma-meter CR200. Данный показатель обозначают L* (загрязненный).
Приготовление смеси зубной пасты
Готовят растворитель, который состоит из:
| % масс. | |
| натрий карбоксиметилцеллюлоза (SCMC 7M) | 0,5 |
| глицерин | 5,0 |
| формалин | 0,1 |
| деминерализованная вода | 94,4 |
Вначале добавляют воду и глицерин, затем формалин и SCMC при осторожном перемешивании, используя смесительный аппарат Heidolph. Следует обеспечить полную гидратированность SCMC. Тестируемую зубную пасту взвешивают в пластиковом стакане (диаметр 4,5 см × высота 10 см) и смешивают с растворителем и деминерализованной водой в следующих пропорциях по массе для получения 100 г образца смеси зубной пасты:
зубная паста 33,3%; растворитель 33,3%; вода 33,3%
для получения 100 г препарата смеси зубной пасты, которую смешивают в течение одной минуты миксером Heidolph с большим усилием сдвига при 4000 об/мин. Обеспечивают равномерное распределение зубной пасты по всему растворителю. Смесь зубной пасты готовят непосредственно перед проведением теста, чтобы избежать выпадения в осадок абразивных частиц из смеси.
Приготовление смеси оксида кремния
Готовят растворитель, который состоит из:
| % масс. | |
| Ксантановая смола Kelzan M (Kelco) | 0,35 |
| Лаурилсульфат натрия (Empicol 045, Albright & Wilson) | 0,50 |
| Деминерализованная вода | 99,15 |
Осторожно перемешивают Kelzan в воде, используя миксер Heidolph, чтобы обеспечить полную гидратацию. Затем добавляют лаурилсульфат натрия (SLS) при низкой скорости перемешивания, чтобы предотвратить вспенивание.
Количество оксида кремния, используемое в тесте, определяют по предполагаемой загрузке в зубную пасту и обычно дозируют как 1%, или 3,3%, или 6%. Данные значения будут соответствовать загрузкам в зубную пасту 3%, 9,9% и 18% соответственно, т.е. умноженной на 3 загрузке оксида кремния в тесте. Более эффективные оксиды кремния следует оценивать при более низких загрузках, чтобы более легко различать преимущества их действия.
Тестируемый оксид кремния взвешивают в пластиковом лабораторном стакане (диаметр 4,5 см × высота 10 см). Вес будет зависеть от выбранной загрузки оксида кремния и будет основан на приготовлении 100 г итогового препарата смеси оксида кремния. Добавляют растворитель до 100 г. Перемешивают вместе в течение одной минуты с помощью миксера Heidolph с высоким усилием сдвига (4000 об/мин). Обеспечивают равномерное распределение зубной пасты по всему растворителю. Смесь готовят непосредственно перед проведением теста, чтобы избежать выпадения в осадок абразивных частиц из смеси.
Очистка щеткой
Затем окрашенные диски горизонтально устанавливают на дно лотка, содержащего смесь зубной пасты или тестируемую смесь оксида кремния, и головки зубных щеток Mentadent® P Professional из мягкого нейлона, плоско обрезанные, весом 263 г совершают колебательные движения по поверхности дисков за счет механической чистильно-моечной машины (модифицированный прибор Martindale для испытаний на истирание). Используют скорость колебаний 150 циклов в минуту. Головки зубных щеток представляют собой головки с 34 пучками плоско подстриженной 0,2 мм щетины из нейлона и их утяжеляют посредством разновесов, нагруженных на вертикальные оси, расположенные в линейном шарикоподшипнике. Проверяли удаление загрязнения после 50, 100 и 150 колебаний, которые соответствуют результатам теста на удаление FT50, FT100 и FT150. Степень белизны дисков HAP после очистки, L* (очищенный) измеряют прибором Minolta Chroma-meter CR200. Как уже подробно говорилось выше в ссылке на тест, удобное и простое выражение сравнительного абразивного действия получают в виде процентного содержания чистого или убранного из расчета на 100 колебаний (FT100 определяемый как % FT100 удаления, где:
Когезия зубной пасты
Когезия зубной пасты является хорошим показателем свойства "устойчивости" ленты, когда ее выдавливают из тюбика на зубную щетку. Более высокие значения когезии указывают на более жесткие ленты зубных паст, тогда как низкие цифры когезии получают из-за низкой вязкости, в плохо структурированных зубных пастах, которые быстро оседают в щетину щетки. Обычно требуется, чтобы зубная паста имела когезию в диапазоне 150-430 г, чтобы обеспечить экструдируемую ленту хорошего качества, которая не оседает и не является слишком твердой.
Принцип теста заключается в измерении веса в граммах, который требуется, чтобы растянуть в стороны две параллельные пластины, между которыми зажат определенный слой зубной пасты. Специальное оборудование включает в себя:
1) пружинные весы, в которых пружина растянута от 0-430 г на 100 мм длины. Пружина имеет калибровочную шкалу от нуля до 430 г с интервалами в 10 г и может быть отрегулирована на ноль в начале теста.
2) храповик с приводом от двигателя, который присоединяют к нижней пластине и который может быть использован, чтобы применить постоянную, одинаковую, плавную вертикальную тягу на нижнюю пластину в 5 см в минуту.
3) верхнюю полированную круглую пластину из хрома диаметром 64 мм, которая имеет крюк на верхней стороне, который может быть прикреплен к пружинным весам. Полированная пластина имеет три небольших одинаковых разделительных детали из полированного хрома на обратной стороне пластины, которые представляют собой одно целое с пластиной. Они выступают на высоту 4 мм, которая устанавливает толщину пленки зубной пасты, когда оборудование собрано для проведения теста.
4) нижнюю полированную круглую пластину из хрома диаметром 76 мм, которая соединена с находящимся ниже храповиком с приводом от двигателя. На верхней части пластины расположены два коротких штифта для того, чтобы можно было поместить верхнюю пластину на нижнюю пластину концентрически по их центрам.
5) металлическую раму, которая позволяет поместить верхнюю пластину концентрически над нижней пластиной и позволяет выравнивать нижнюю пластину в приблизительно горизонтальном положении (получаемом за счет применения выравнивающих ножек в основании оборудования).
На обратной стороне нижней пластины равномерно распределяют 15-20 г зубной пасты и осторожно помещают пластину на верхнюю часть нижней пластины, используя два коротких штифта, чтобы установить край верхней пластины. Верхнюю пластину крепко прижимают к нижней пластине, до тех пор, пока все три разделителя не войдут в контакт с нижней пластиной. Избыток зубной пасты, который выдавился между пластинами, затем удаляют шпателем, так чтобы зубная паста не выходила за пределы диаметра верхней пластины. Затем верхнюю пластину соединяют с пружинными весами, шкалу которых устанавливают на ноль граммов. Затем включают оборудование, чтобы храповик с приводом от двигателя мог опускать нижнюю пластину. Весы постепенно растягиваются, и отмечают наибольший наблюдаемый вес, в тот момент, когда две параллельные пластины, с помещенной между ними зубной пастой, в итоге отрываются друг от друга. Данный показатель является когезией зубной пасты, зарегистрированной в граммах.
Другой аспект изобретения представляет собой применение аморфных частиц оксида кремния изобретения в качестве абразивного чистящего средства в композиции по уходу за полостью рта, особенно в зубной пасте.
Другой аспект изобретения представляет собой способ для уменьшения абразивности аморфных осажденных оксидов кремния для применения в композиции по уходу за полостью рта, включающий в себя измельчение и классификацию аморфных осажденных оксидов кремния для формирования аморфных осажденных частиц оксидов кремния со средневзвешенным диаметром частиц d50 менее чем 3 мкм и показателем d90, где 90% масс. частиц имеет диаметр менее чем показатель d90 6 мкм или меньше. Предпочтительные свойства осажденных аморфных частиц оксида кремния первого аспекта изобретения также относятся к данному аспекту изобретения.
Далее изобретение иллюстрируется следующими не ограничивающими примерами.
Пример 1
Оксид кремния получали согласно подробному описанию примера 3 Европейского патента 0318165, за исключением некоторых небольших изменений, отмеченных далее.
Для реакции силикат/кислота был использован нагретый реакционный сосуд с перемешиванием.
В способе использовали следующие растворы:
i) растворы силиката натрия, имеющие соотношение SiО2:Na2О по массе 3,3:1 и концентрацию SiО2 16,6% масс./масс.;
ii) раствор серной кислоты с удельным весом 1,12 (17,1% масс./масс. раствор в воде);
iii) раствор электролита 25% масс./масс. NaCl в воде.
В сосуд на 325 литров помещали 109 литров воды вместе с 34,7 литрами раствора электролита и 1,0 литром раствора силиката натрия. Данную смесь затем перемешивали и нагревали до 50°C. Затем следующие 100,3 литра раствора силиката натрия и серной кислоты (39 литров) добавляли совместно, в течение примерно 20 минут при перемешивании и поддержании температуры 50°C. Скорости подачи растворов силиката и кислоты были постоянными во время всего периода добавления, чтобы обеспечить поддержание постоянного pH в сосуде. Затем добавляли раствор серной кислоты в течение 10 минут, при постоянном перемешивании, чтобы уменьшить pH жидкости до диапазона от 3,0 до 3,5. При добавлении кислоты продолжали поддерживать температуру. Полученную смесь затем отфильтровывали и отмывали водой, чтобы удалить избыток электролита, так чтобы остаток электролита составлял менее чем 2% в пересчете на вес сухого вещества.
После отмывки осадок на фильтре быстро высушивали до физического содержания влаги 4,5% и измельчали в диапазоне различных размеров частиц, как указано далее:
сравнительный пример 1A не был измельчен и имел средневзвешенный диаметр частиц d50 15,6 мкм и показатель d90 32,5 мкм.
Сравнительный пример 1B измельчали с помощью молотковой мельницы Circoplex, соединенной с классификатором, и получали средневзвешенный диаметр частиц d50 7,8 мкм и показатель d90 17,3 мкм.
Сравнительный пример 1C микронизировали с помощью воздушной струйной мельницы с псевдоожиженным слоем, с внутренним классификатором и получали средневзвешенный диаметр частиц d50 3,5 мкм и показатель d90 6,7 мкм.
Пример изобретения 1D микронизировали воздушной мельницей с плоской камерой с внутренним классификатором и получали средневзвешенный диаметр частиц d50 2,4 мкм и показатель d90 4,3 мкм.
Пример изобретения 1E микронизировали воздушной мельницей с плоской камерой с внутренним классификатором и получали средневзвешенный диаметр частиц d50 2,0 мкм и показатель d90 3,6 мкм.
Пример 2
Образец Sorbosil AC35TM (Сравнительный пример 2A), произведенный Ineos Silicas Ltd с помощью молотковой мельницы, соединенной с классификатором, имеет средневзвешенный диаметр частиц d50 10,4 мкм и показатель d90 37,9 мкм.
Данный материал микронизировали воздушной мельницей с плоской камерой до средневзвешенного диаметра частиц d50 2,1 мкм и показателя d90 4,9 мкм и обозначали как пример 2B изобретения.
Пример 3
Образец Sorbosil AC77TM (Сравнительный пример 3A), произведенный Ineos Silicas Ltd с помощью молотковой мельницы, соединенной с классификатором, имеет средневзвешенный диаметр частиц d50 8,1 мкм и показатель d90 20,2 мкм.
Данный материал микронизировали воздушной мельницей с плоской камерой до средневзвешенного диаметра частиц d50 2,9 мкм, показателя d90 6,2 мкм и обозначали как сравнительный пример 3В.
Данный материал также микронизировали мельницей с плоской камерой до средневзвешенного диаметра частиц d50 1,9 мкм, показателя d90 4,2 мкм и обозначали как пример 3C изобретения.
Пример 4
Оксид кремния получали согласно подробному описанию примера 2 патента США №5447704A. После высушивания до влажности 5% оксид кремния микронизировали в диапазоне различных размеров частиц, как указано далее:
сравнительный пример 4А микронизировали с помощью воздушной струйной мельницы с псевдоожиженным слоем с внутренним классификатором и получали средневзвешенный диаметр частиц d50 4,6 мкм и показателя d90 9,9 мкм.
Сравнительный пример 4В микронизировали воздушной мельницей с плоской камерой с внутренним классификатором и получали средневзвешенный диаметр частиц d50 3,3 мкм и показатель d90 6,6 мкм.
Сравнительный пример 4С микронизировали воздушной мельницей с плоской камерой с внутренним классификатором и получали средневзвешенный диаметр частиц d50 2,6 мкм показатель d90 5,0 мкм.
Сравнительный пример 4D микронизировали воздушной мельницей с плоской камерой с внутренним классификатором и получали средневзвешенный диаметр частиц d50 1,9 мкм и показатель d90 4,1 мкм.
В таблице 1 представлены подробно описанные важные физические свойства оксидов кремния, полученных в примерах с 1 по 4, и их сравнения с оксидами кремния, имеющими такую же общую структуру, но распределения размеров частиц которых не соответствует частицам оксидов кремния изобретения.
В таблице 2 представлены данные теста очистки FT для оксидов кремния из примеров 1 и 4 при загрузке 1% оксида кремния в тесте со смесью оксида кремния.
В таблице 3 представлены данные теста очистки FT для оксидов кремния из примеров 2 и 3 при загрузке 3,3% оксида кремния в тесте со смесью оксида кремния.
| Таблица 1 | ||||||||
| Примеры | d10 мкм | d50 мкм | d90 мкм | d99 мкм | О/А см3/100 г | PAV | RDA оксида кремния | Показатель абразивности по Эйнлехнеру, мг/100000 об. |
| Сравнительный пример 1А | 1,8 | 15,6 | 32,5 | 48,8 | 68 | 21,9 | 5,4 | |
| Сравнительный пример 1В | 1,5 | 7,8 | 17,3 | 26,2 | 65 | 19,5 | 4,8 | |
| Сравнительный пример 1C | 1,2 | 3,5 | 6,7 | 9,4 | 65 | 13,4 | 150 | 4,6 |
| Пример 1D изобретения | 0,7 | 2,4 | 4,3 | 9,9 | 69 | 6,2 | 119 | 2,5 |
| Пример 1Е изобретения | 0,6 | 2,0 | 3,6 | 5,0 | 66 | 7,6 | 112 | 2,2 |
| Сравнительный пример 2А | 1,7 | 10,4 | 37,9 | 68,4 | 82 | 9,8 | 6,0 | |
| Сравнительный пример 3А | 2,4 | 8,1 | 20,2 | 38,1 | 108 | 17,8 | 7,0 | |
| Сравнительный пример 3В | 0,6 | 2,9 | 6,2 | 10,8 | 96 | 13,6 | 6,1 | |
| Сравнительный пример 4А | 1,3 | 4,6 | 9,9 | 14,5 | 58 | 28,7 | 329 | 12,8 |
| Сравнительный пример 4В | 0,7 | 3,3 | 6,6 | 9,3 | 50 | 20 | 280 | 11,6 |
| Сравнительный | 0,5 | 2,6 | 5,0 | 6,9 | 50 | 15,3 | 245 | 6,4 |
| пример 4С изобретения | ||||||||
| Сравнительный пример 4D | 0,4 | 1,9 | 4,1 | 6,9 | 68 | 9,4 | 182 | 6,2 |
| Таблица 2 | ||||||
| Примеры | d50 мкм | d90 мкм | d99 мкм | FT50 @ 1% загрузка оксида кремния | FT100 @ 1% загрузка оксида кремния | FT150 @ 1% загрузка оксида кремния |
| Сравнительный пример 1А | 15,6 | 32,5 | 48,8 | 72,5 | 81,1 | 85 |
| Сравнительный пример 1В | 7,8 | 17,3 | 26,2 | 77 | 85,3 | 87,8 |
| Сравнительный пример 1C | 3,5 | 6,7 | 9,4 | 78,8 | 83,2 | 85,8 |
| Пример 1D изобретения | 2,4 | 4,3 | 9,9 | 79,7 | 84,9 | 86,8 |
| Пример 1Е изобретения | 2,0 | 3,6 | 5,0 | 83 | 87,6 | 89,5 |
| Сравнительный пример 4А | 4,6 | 9,9 | 14,5 | 81,8 | 88 | 90,1 |
| Сравнительный пример 4В | 3,3 | 6,6 | 9,3 | 81,2 | 86,9 | 89,2 |
| Сравнительный пример 4С | 2,6 | 5,0 | 6,9 | 81,4 | 88,0 | 89,4 |
| Сравнительный пример 4D | 1,9 | 4,1 | 6,9 | 81 | 85,3 | 87,6 |
| Таблица 3 | ||||||
| Примеры | d50
мкм |
d90
мкм |
d99
мкм |
FT50
@ 1% загрузка оксида кремния |
FT100
@ 3,3% загрузка оксида кремния |
FT150
@ 3,3% загрузка оксида кремния |
| Сравнительный пример 2A | 10,4 | 37,9 | 68,4 | 53 | 74,3 | 78,8 |
| Пример 2В изобретения | 2,1 | 4,9 | 8,0 | 57,1 | 79,8 | 83 |
| Сравнительный пример 3А | 8,1 | 20,2 | 38,1 | 55,6 | 77,9 | 84,3 |
| Пример 3С изобретения | 1,9 | 4,2 | 6,5 | 66,6 | 83 | 86,6 |
Как видно из результатов, представленных в таблицах, уменьшение диаметра частиц d50 до менее чем 3 мкм и диаметра частиц d90 до менее чем 6 мкм для каждого из осажденных оксидов кремния приводит к уменьшению абразивности, по сравнению с более крупным размером частиц оксидов кремния, которую измеряли по PAV, RDA и по Эйнлехнеру, в то время как эффективность очистки либо оставалась прежней, либо улучшалась, как наблюдали по показателям FT100.
Пример 5
Два оксида кремния примера 1 (сравнительный пример 1С и пример 1Е изобретения) были введены по отдельности в рецептуру композиции по уходу за полостью рта таблицы 4.
| Таблица 4 | |
| Ингредиент | % масс./масс. |
| Сорбит | 45 |
| Загуститель зубной пасты Sorbosil TC15TM | 8,0 |
| Стандартный абразив зубной пасты Sorbosil АС35TM | 10,0 |
| Сравнительный пример 1С или пример 1Е изобретения | 3,0 |
| Вода | 24,28 |
| ПЭГ 1500 | 5,0 |
| Лаурилсульфат натрия | 1,5 |
| Диоксид титана | 1,0 |
| SCMC | 0,7 |
| Ароматизатор | 1,0 |
| NaF | 0,22 |
| Натриевый сахарин | 0,2 |
| Бензоат натрия | 0,1 |
Sorbosil АС35TM (также сравнительный пример 2А), производимый Ineos Silicas Ltd, имеет средневзвешенный диаметр частиц 10,4 мкм.
Sorbosil ТС15TM представляет собой высоко структурированный осажденный оксид кремния с показателем абсорбции масла больше чем 250 см3/100 г.
ПЭГ 1500 представляет собой полиэтиленгликоль со средней молекулярной массой 1500.
SCMC представляет собой натрий карбоксиметилцеллюлозу.
Сравнительный пример 5А представляет собой зубную пасту, содержащую сравнительный пример 1С.
Пример 5В представляет собой зубную пасту, содержащую оксид кремния 1E изобретения.
Две зубные пасты измеряли по RDA, как подробно описано выше, и оценивали в тесте очистки FT. Результаты представлены в таблице 5.
| Таблица 5 | |||||
| Наименование зубной пасты | FT50 | FT100 | FT150 | RDA зубной пасты | Когезия зубной пасты |
| Сравнительный пример 5А | 52,4 | 69,8 | 73,7 | 114 | 140 |
| Пример 5В | 54,2 | 79,0 | 82,6 | 92 | 150 |
Как видно из таблицы 5, пример 5В, содержащий оксид кремния согласно изобретению, обеспечивает лучшую очищающую способность и более низкую абразивную способность, согласно RDA, чем сравнительный пример 5А, который содержит тот же оксид кремния, но с распределением размера частиц, выходящим за пределы изобретения.
Пример 6
Два оксида кремния примера 1 (сравнительный пример 1С и пример 1D изобретения) были введены по отдельности в открытую рецептуру композиции по уходу за полостью рта таблицы 6.
| Таблица 6 | |
| Ингредиент | % масс./масс. |
| Сорбит | 73,0 |
| Загуститель зубной пасты Sorbosil TC15TM | 10,0 |
| Сравнительный пример 1D или пример 1Е изобретения | 4,0 |
| Вода | 6,58 |
| ПЭГ 1500 | 3,0 |
| Лаурилсульфат натрия | 1,5 |
| SCMC | 0,5 |
| Ароматизатор | 1,0 |
| NaF | 0,22 |
| Натриевый сахарин | 0,2 |
Сравнительный пример 6А представляет собой зубную пасту, содержащую сравнительный пример 1С. Пример 6В представляет собой зубную пасту, содержащую оксид кремния 1D изобретения.
Две зубные пасты измеряли по RDA, как подробно описано выше, и оценивали в тесте очистки FT. Результаты представлены в таблице 7.
| Таблица 7 | |||||
| Наименование зубной пасты | FT50 | FT100 | FT150 | RDA зубной пасты | Когезия зубной пасты |
| Сравнительный пример 6А | 36,5 | 59,2 | 67,4 | 78 | 145 |
| Пример 6В | 54,3 | 77,6 | 81,2 | 58 | 150 |
Как видно из таблицы 7, пример 6В, содержащий оксид кремния согласно изобретению, обеспечивает лучшую очищающую способность и более низкую абразивную способность, согласно RDA, чем сравнительный пример 6А, который содержит тот же оксид кремния, но с распределением размера частиц, выходящим за пределы изобретения.
Из результатов, приведенных в таблицах, видно, что уменьшение диаметра частиц d50 до менее чем 3 мкм и диаметра частиц d90 до 6 мкм и менее для осажденных оксидов кремния примера 1 даст в результате усиление эффективности очистки зубной пастой, измеренной по значениям FT100, при сниженной абразивности, измеренной по PAV, RDA и по Эйнлехнеру.
1. Аморфные осажденные частицы оксида кремния с показателем абсорбции масла 85 см3/100 г или менее, со средневзвешенным диаметром частиц d50 менее чем 3 мкм и со значением d90, при котором 90 мас.% частиц имеют диаметр менее чем значение d90 6 мкм или менее, со значением d99, при котором 99 мас.% частиц имеют диаметр менее чем значение d99 10 мкм или менее, и при котором показатель истираемости радиоактивного дентина составляет менее чем 150.
2. Аморфные осажденные частицы оксида кремния по п.1, где средневзвешенный диаметр частиц d50 составляет менее чем 2,5 мкм.
3. Аморфные осажденные частицы оксида кремния по п.1, где d90 составляет менее чем 5 мкм или менее.
4. Аморфные осажденные частицы оксида кремния по п.1, где d50 составляет 0,5 мкм или более, и d90 составляет 2 мкм или более.
5. Аморфные осажденные частицы оксида кремния по п.1, где показатель истирания перспекса для частиц менее чем 15.
6. Аморфные осажденные частицы оксида кремния по п.1, где показатель истирания перспекса для частиц менее чем 10.
7. Аморфные осажденные частицы оксида кремния по п.1, где показатель абразивности Эйнлехнера, определенный относительно латуни, составляет менее чем 7 мг/100000 вращений.
8. Аморфные осажденные частицы оксида кремния по п.1, где показатель абразивности Эйнлехнера, определенный относительно латуни, составляет менее чем 6 мг/100000 вращений.
9. Аморфные осажденные частицы оксида кремния по п.1, где площадь поверхности частиц BET составляет от 10 до 900 м2/г.
10. Аморфные осажденные частицы оксида кремния по п.1, где показатель абсорбции масла частиц составляет от 20 до 85 см3/100 г.
11. Композиция по уходу за полостью рта, включающая в себя подходящий носитель и эффективное чистящее количество аморфных осажденных частиц оксида кремния по любому из пп.1-10.
12. Композиция по уходу за полостью рта по п.11, включающая от 0,5 до 50 мас.% аморфных осажденных частиц оксида кремния.
13. Композиция по уходу за полостью рта по п.11, где аморфные осажденные частицы оксида кремния представлены, по существу, как единственные абразивные в композиции по уходу за полостью рта.
14. Композиция по уходу за полостью рта по п.11, включающая абразивные частицы, где аморфные осажденные частицы оксида кремния представлены в виде от 1 до 90 мас.% абразивных частиц композиции.
15. Композиция по уходу за полостью рта по любому из пп.11-14, которая представляет собой зубную пасту.
16. Зубная паста, включающая композицию по п.15, где зубная паста имеет показатель истираемости радиоактивного дентина менее чем 150.
17. Применение аморфных осажденных частиц оксида кремния по любому из пп.1-10 в качестве абразивной чистящей добавки в композиции по уходу за полостью рта.
18. Применение по п.17, где композиция по уходу за полостью рта представляет собой зубную пасту.
19. Способ измельчения аморфного осажденного оксида кремния для применения в композиции по уходу за полостью рта, включающий тонкое измельчение путем струйной, противоточной струйной, плоской микронизации или микронизации в псевдоожиженном слое и классификацию оксида кремния для образования аморфных осажденных частиц оксида кремния по любому из пп.1-10.
