專利名稱：用于改進潔牙劑中清潔性和磨損性的分級二氧化硅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造磨料組合物的方法，更具體涉及制造沉淀二氧化硅磨料組合物的方法，所述組合物具有優(yōu)良的清潔性能和更低的磨損性(abrasiveness)，該方法包括通過空氣分級技術(shù)對操作中的磨料顆粒進行反應(yīng)器后粒度分選(sizing)。通過設(shè)定特定的粒徑范圍，確信可達到更高的薄膜清潔(pellicle film)水平，且沒有提高二氧化硅產(chǎn)品本身的牙質(zhì)磨損性質(zhì)。因此，可提供包含該分級磨料二氧化硅產(chǎn)品的潔牙劑(dentifrice)，其具有特別理想的清潔效果，從而提高牙齒拋光、增白等，且不會對牙齒硬表面產(chǎn)生有害的影響。而且，本發(fā)明也包括該選擇性處理方法得到的產(chǎn)品和包含該分級二氧化硅產(chǎn)品的潔牙劑。
背景技術(shù)：
牙膏制造商努力制造具有高清潔性能和低磨損性的潔牙劑。一些配方設(shè)計師通過在牙膏配方中加入研磨劑達到了該目標。研磨劑可包含在常規(guī)潔牙劑組合物中，以從牙齒表面上除去各種沉淀物，包括薄膜。薄膜緊密粘附，并通常包含褐色或黃色色素，它使得牙齒的外觀不太好看。盡管清潔是重要的，但是磨料應(yīng)該不能太具侵蝕性而破壞到牙齒。理想情況下，有效的潔牙劑磨料最大程度地除去薄膜，同時對牙齒硬表面造成最小程度的磨損和破壞。因此，在這些情況下，潔牙劑的性能與研磨拋光劑組分密切相關(guān)。
許多水不溶性研磨拋光劑已經(jīng)用于或據(jù)說用于潔牙劑組合物中。這些研磨拋光劑包含天然和合成研磨顆粒材料。通常已知的合成研磨拋光劑包含無定形沉淀二氧化硅、二氧化硅凝膠、磷酸二鈣及其二水合物形式、焦磷酸鈣和沉淀碳酸鈣(PCC)。潔牙劑用的其它研磨拋光劑包括白堊、碳酸鎂、硅酸鋯、偏磷酸鉀、正磷酸鎂、磷酸三鈣等。
已將合成的無定形沉淀二氧化硅(具體而言)用作潔牙劑制劑中的研磨組分，因為它們具有清潔能力、相對安全性、與常用潔牙劑組分(例如濕潤劑、增稠劑、芳香劑、防齲劑等)的相容性等。通常如下制備合成的沉淀二氧化硅通過加入無機酸和/或酸性氣體(acid gas)，從可溶性堿性硅酸鹽中去穩(wěn)定化和沉淀出無定形二氧化硅，該反應(yīng)的條件使得初始形成的初級顆粒趨向于相互締合形成許多團聚物(即初級顆粒的離散簇)，而不會凝聚成三維凝膠結(jié)構(gòu)體。所得沉淀物通過過濾、清洗和干燥方法與反應(yīng)混合物中的水性部分分離，然后對干燥的產(chǎn)物進行機械粉碎，以得到合適的粒徑。
通常根據(jù)總體清潔和磨料品質(zhì)，制造如上述制備和利用的沉淀二氧化硅磨料，并用于潔牙劑中。盡管前述產(chǎn)品在這些方面具有優(yōu)良的性質(zhì)，但是已經(jīng)注意到它也存在如下缺陷，即不能具有較低磨損水平且沒有犧牲薄膜清潔能力(特別是對于容易在齦線(gum line)上出現(xiàn)牙質(zhì)磨損的使用者而言)，同時還需要潛在補充磨料/清潔二氧化硅產(chǎn)品來更有效地拋光和/或牙齒增白。因此，在牙用二氧化硅材料工業(yè)中存在需要改進的地方。
如上所述，目前仍需要具有優(yōu)良清潔性能同時具有更低磨損值的沉淀二氧化硅組合物，它能用于牙膏組合物中。因此，證實了下述發(fā)明滿足上述的期望結(jié)果。
發(fā)明簡述本發(fā)明包括無定形沉淀二氧化硅組合物，所述二氧化硅組合物的中值粒徑約5-15微米，優(yōu)選約6-10微米，更優(yōu)選約7-9微米，粒徑跨度小于2，優(yōu)選約1.25-1.75，更優(yōu)選約1.25-1.40，粒徑β值大于約0.30，優(yōu)選約0.35-0.50，更優(yōu)選約0.40-0.50。
本發(fā)明也包括潔牙劑，它包含約5-35重量％的上述無定形沉淀二氧化硅組合物，且放射性牙質(zhì)磨損(RDA)水平約130-200(優(yōu)選約130-195)，薄膜清潔比(pellicle film cleaning ratio，PCR)約100-140(優(yōu)選約110-140)，且PCRRDA之比約為0.65-1.1，優(yōu)選約0.68-1.0。
基本上，已認識到提供具有集中特定粒度范圍的低結(jié)構(gòu)(low-structure)研磨二氧化硅材料可使得在用包含該材料的潔牙劑清潔牙齒時得到更大的性能均一性。同樣地，提供粒徑在特定范圍內(nèi)的該材料，可對牙齒表面的特定部位進行適當清潔，且同時沒有過度的磨損水平。
發(fā)明詳述本文所用所有的份、百分數(shù)和比例都用重量表示，除非有其它說明。本文所引用的所有文獻通過參考的方式全文插入于此。下面描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，它們提供了潔牙劑(例如牙膏)所用的二氧化硅。盡管該二氧化硅的最佳用途是用于潔牙劑，但是該二氧化硅也可用于其它消費產(chǎn)品中。
“混合物”表示兩種或多種物質(zhì)的任何組合，其形式例如但沒有局限于均勻混合物、懸浮物、溶液、溶膠、凝膠、分散體或乳液。
“潔牙劑”表示口腔護理產(chǎn)品，例如但沒有局限于牙膏、牙粉和假牙乳膏(denture cream)。
“粒徑跨度”表示第十體積百分位中的顆粒累積直徑(D10)減去第九十百分位中的累積體積(D90)，再除以第五十體積百分位中的顆粒直徑(D50)，即(D10-D90)/D50。更低的跨度表示更窄的粒徑分布。
“粒徑β值”表示在第二十五體積百分位中的顆粒累積直徑(D25)除以第七十五體積百分位中的顆粒直徑(D75)，即D25/D75。β值越高表示粒徑分布越窄。
本發(fā)明涉及無定形沉淀二氧化硅組合物，也稱為二氧化硅或SiO2，當它用于牙膏或潔牙劑中時可提高清潔和磨損特性。這些研磨二氧化硅不僅通過除去碎片和剩余的污點來清潔牙齒，而且也可拋光牙齒表面。由于本發(fā)明的二氧化硅已經(jīng)經(jīng)過分級除去了據(jù)說清潔效果較低的細顆粒和據(jù)說增加磨損的大顆粒，所以它們具有更窄的粒徑分布，特別適用于配制具有優(yōu)良清潔性能和較低磨損性的牙膏。
應(yīng)在牙膏組合物中加入足量的研磨二氧化硅，這樣使得牙膏的放射性牙質(zhì)磨損(“RDA”)值約為50-250。當RDA小于50時，所述牙膏的清潔性能極小，而RDA大于250時，就會出現(xiàn)牙膏研磨能力太強而沿齦線破壞牙齒牙質(zhì)的風險。優(yōu)選地，所述潔牙劑的RDA值應(yīng)至少約50，例如約70-200之間。
牙膏的RDA取決于磨料的硬度、磨料粒徑和磨料在牙膏中的濃度。通過文獻“A Laboratory Method for Assessement of Dentifrice Abrasivity”(《評估潔牙劑研磨性的實驗室方法》John J.Hefferren，公開于Journal of DentalResearch，第55卷第4期(1976年)，第563-573頁)中公開的方法測量RDA。也可通過Einlehner方法(在下文詳細描述)測量二氧化硅磨損性或硬度。
在本發(fā)明中，已經(jīng)開發(fā)了一種研磨無定形二氧化硅，它不僅具有優(yōu)良的清潔性能，而且磨損性較小。通過對噴霧干燥和研磨的二氧化硅使用反應(yīng)器后空氣分級設(shè)備，可生產(chǎn)在給定的PCR范圍內(nèi)具有相對較低的RDA和Einlehner磨損值的研磨二氧化硅材料。
根據(jù)下述方法制備本發(fā)明的二氧化硅組合物。在該方法中，將已經(jīng)形成的干燥二氧化硅輸入到空氣分級器中，以從較細和較粗的顆粒中分離所需的部分。該二氧化硅磨料進料(feed)可以是任意結(jié)構(gòu)(例如非常低到中等結(jié)構(gòu))的沉淀二氧化硅或二氧化硅凝膠，優(yōu)選是非常低-低結(jié)構(gòu)的沉淀二氧化硅。本文所用的二氧化硅結(jié)構(gòu)公開在文獻“Cosmetic Properties and Structure ofFine-particle Synthetic Precipitated Silicas”(《合成沉淀二氧化硅細粒的美容特性和結(jié)構(gòu)》，S.K.Wason，公開在Journal of Soc.Cosmet.Chem，第29卷(1978年)，第497-521頁，其全文以參考引用的方式插入于此)中。本發(fā)明的組合物包括亞麻籽油吸收值約為50-90毫升/100克的二氧化硅顆粒。
所述二氧化硅進料可根據(jù)美國專利6616916、5869028、4421527和3893840所公開的內(nèi)容進行制備，所述文獻以參考引用的方式全文插入于此。
可將干燥的二氧化硅進料以輸入分級器之前未研磨的或經(jīng)研磨的給料的形式加入分級器?？稍谌魏胃稍锒趸柚谐Ｒ?guī)的裝置(例如噴霧干燥、噴嘴干燥(例如塔或噴泉(fountain)、急驟干燥、旋轉(zhuǎn)輪干燥或真空/流化床干燥)中干燥所述未研磨的進料。干燥的二氧化硅產(chǎn)品通常應(yīng)具有1-15重量％的水分。
或者，在輸入分級器之前，可用常規(guī)粉碎(grind)和研磨(milling)設(shè)備來降低干燥二氧化硅的粒徑，以得到約為5-25微米的所需粒徑，例如約5-15微米。錘子或者擺式軋機可用于一次或多次的研磨()，細碾磨可通過流體能或空氣噴射磨機進行。
接著，對干燥的二氧化硅進行空氣分級，以得到本發(fā)明所述的具有窄粒徑分布的二氧化硅。所述二氧化硅的分級通過從所述產(chǎn)品中除去細顆粒和大顆粒使粒徑分布變窄。所述分級器的護蓋(housing)用作充氣裝置(plenum)，使計量的初級空氣通過入口管輸入其中。該空氣通過兩個半轉(zhuǎn)子(rotor halves)和定子頂部之間的窄縫隙進入分級器轉(zhuǎn)子。這些逆向高速流體形成了湍流分散區(qū)。進料通過中心管進入系統(tǒng)，所述中心管與徑向成角度，以使粗顆粒由于慣性噴射到漩渦的距離最小。刀片的外緣和轉(zhuǎn)子周邊之間的空間形成了分級區(qū)。將粗產(chǎn)品(由離心場向外排出)用安裝在旋風分離器上的噴射泵經(jīng)粗產(chǎn)物出口輸出分級器。旋風分離器的溢流經(jīng)循環(huán)部分返回到所述分級器。細產(chǎn)品與初級空氣流經(jīng)中央出口離開分級器。對所述二氧化硅進行分級，直到該二氧化硅產(chǎn)品具有所需的粒徑分布。
描述粒徑分布緊密度的兩種標準是用Horiba激光散射儀(購自HoribaInstruments，Boothwyn，Pennsylvania)測得的粒徑跨度和β值。在給定組合物中，二氧化硅顆粒的粒徑分布可在Horiba上表示，它將累積體積百分數(shù)作為粒徑的函數(shù)示出，其中累積體積百分數(shù)是粒徑分布中粒徑小于或等于給定值的體積百分數(shù)，粒徑是等效(equivalent)球形顆粒的直徑。粒徑分布中的中值粒徑是該粒徑分布在Horiba上50％點上的二氧化硅顆粒的粒徑(以微米表示)。
對于給定組合物，粒徑分布的寬度使用跨度比來表征。所述跨度比定義為在第十體積百分位上顆粒的累積直徑(D10)減去第九十百分位上的累積體積，再除以第五十百分位上的粒徑(D50)，即(D10-D90)/D50。
粒徑分布也可用β值表征。所述粒徑β值是在第二十五體積百分位上的顆粒累積直徑(D25)除以在第七十五體積百分位上的顆粒直徑(D75)，即D25/D75。β值越高表明粒徑分布越窄。
然后，可將該研磨的無定形沉積二氧化硅作為唯一的磨料或者與其它磨料組分一起加入到潔齒劑組合物(例如牙膏)中。
除了磨料組分，所述潔齒劑也可包含一些其它通常用于潔齒劑的組分，例如濕潤劑、增稠劑(有時也稱為粘合劑、樹膠或穩(wěn)定劑)、抗菌劑、氟化物、甜味劑和共表面活性劑。
濕潤劑用于將主體(body)或“口腔織物(mouth texture)”加入到潔齒劑中，以及防止?jié)嶟X劑干燥。合適的濕潤劑包括聚乙二醇(具有各種不同的分子量)、丙二醇、甘油(丙三醇)、赤蘚糖醇、木糖醇、山梨糖醇、甘露醇、乳糖醇和氫化淀粉水解產(chǎn)物，以及這些化合物的組合。
增稠劑可用于本發(fā)明的潔齒劑組合物中，以提供使牙膏穩(wěn)定不會產(chǎn)生相分離的凝膠結(jié)構(gòu)。合適的增稠劑可包括二氧化硅增稠劑、淀粉、淀粉的甘油溶液(glycerite)、卡拉牙膠(刺梧桐樹膠)、黃蓍膠、阿拉伯膠、印度膠、金合歡膠(gum acacia)、黃原膠、瓜爾膠、改性硅酸鎂鋁(veegum)、角叉(菜)膠、海藻酸鈉、瓊脂、果膠、纖維素、纖維素膠、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥甲基、羥甲基羧丙基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、硫酸化纖維素、以及這些化合物的組合。粘合劑的常規(guī)用量為牙膏組合物的約0-15重量％。
抗菌劑可用于將微生物的存在降低到低于已知的有害水平。合適的抗菌劑包括焦磷酸四鈉、安息香酸、苯甲酸鈉、苯甲酸鉀硼酸酚化合物(例如β-萘酚、氯代百里酚、百里酚、茴香腦、桉葉腦、香芹酚、薄荷腦、苯酚、戊基苯酚、己基苯酚、庚基苯酚、辛基苯酚、己基間苯二酚、氯化月桂基吡啶鎓、氯化肉豆蔻基吡啶鎓、氟化鯨蠟基吡啶鎓、氯化鯨蠟基吡啶鎓、溴化鯨蠟基吡啶鎓。如果存在的話，抗菌劑的含量較好為所述牙膏組合物的約0.1-5重量％。
可將甜味劑加入到牙膏組合物中以使所述產(chǎn)品具有令人愉悅的口味。合適的甜味劑包括糖精(如糖精鈉、糖精鉀或糖精鈣)、環(huán)磺酸鹽(例如鈉鹽、鉀鹽或鈣鹽)、丁磺氨-K、索馬汀(thaumatin)、新橙皮甙二氫查爾酮(neohisperidindihydrochalcone)、氨化甘草素、右旋糖、左旋糖、蔗糖、甘露醇和葡萄糖。
所述牙膏也可優(yōu)選包含氟化物鹽，以防止齲齒的產(chǎn)生和發(fā)展。合適的氟化物鹽包括氟化鈉、氟化鉀、氟化鋅、氟化錫、氟化鋅銨、單氟磷酸鈉、單氟磷酸鉀、氫氟酸月桂基胺、氫氟酸二乙基氨基乙基辛基酰胺、氟化二癸基二甲基銨、氟化鯨蠟基吡啶鎓、氟化二月桂基嗎啉鎓、肌氨酸氟化亞錫、甘氨酸氟化鉀、甘氨酸氫氟化物、和單氟磷酸鈉。氟化物鹽的常規(guī)用量約為0.1-5重量％。
也可將表面活性劑用作附加的清潔和發(fā)泡劑，它可選自陰離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性表面活性劑、和陽離子表面活性劑。陰離子表面活性劑是優(yōu)選的，例如金屬硫酸鹽，例如月桂基硫酸鈉。
本文所述潔齒劑也可包含許多其它組分，例如脫敏劑、治療劑(healingagent)、其它防齲劑、螯合劑/掩蔽劑、維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)、其它抗斑劑/抗結(jié)石劑、遮光劑、抗生素、抗酶、酶、pH控制劑、氧化劑、抗氧劑、增白劑、著色劑、香料和防腐劑。
最后，水提供了上述添加劑之外的組合物余量。所述水優(yōu)選是去離子水，且沒有雜質(zhì)。所述潔齒劑可包含約10-40重量％的水，優(yōu)選20-35重量％。
本發(fā)明的優(yōu)選實施方式基于下述特定的非限制實施例更詳細地描述本發(fā)明。
比較例A-B為了顯示本發(fā)明的進步性，對2種市售沉淀二氧化硅ZEODENT103和ZEODENT124(分別為比較例A和比較例B)進行表征。這些產(chǎn)品購自J.M.HuberCorporation，Edison，New Jersey。這些樣品的物理性質(zhì)概括在下表2中。
實施例1-2在實施例1和2中，根據(jù)本發(fā)明制備適合用于潔齒劑以及其它產(chǎn)品的二氧化硅。
實施例1所用的原料二氧化硅是比較樣品A，ZEODENT103。接著，使干燥的沉淀二氧化硅在表1所示條件下，多次通過CCE Technologies，Inc.(Cottage Grove，MN)制造的高效離心空氣分級器(Model 205)進行空氣分級。
實施例2所用的原料是比較樣品B，ZEODENT124二氧化硅，首先對其進行研磨。接著，將研磨的沉淀二氧化硅在表1所示條件下進行空氣分級。
表1
如上述制備后，接著測量顆粒二氧化硅的一些性質(zhì)(包括中值粒徑、平均粒徑、粒徑β值、粒徑跨度、％325目剩余物、BET表面積、CTAB表面積、油吸附和Einlehner磨損)。
使用購自Horiba Instruments(Boothwyn，Pennsylvania)的Model LA-910激光散射儀測量粒徑。激光束通過透明單元投射，所述透明單元包含懸浮在液體中的移動顆粒流。碰撞到顆粒的光線以一定角度散射，所述角度與其粒徑成反比例。所述光檢測器陣列測量在一些預(yù)定角度的光數(shù)量。與所測光通量成正比的電信號用微電腦系統(tǒng)進行處理，形成粒徑分布的多通道柱狀圖。除了粒徑跨度((D10-D90)/D50)和β值(D25/D75)之外，還測量中值和平均粒徑。
％325篩剩余物如下測定稱重50克二氧化硅，置于包含500-600毫升水的1升燒杯中。使所述二氧化硅顆粒沉入水中，然后充分混合直到所有材料都分散。通過噴嘴(Fulljet 9.5，3/8G，316不銹鋼，Spraying Systems Company)將水壓調(diào)節(jié)到20-25psi。噴射時，將所述篩網(wǎng)布(325目篩網(wǎng)，8”直徑)放在噴嘴下面4-6英寸，所述燒杯的內(nèi)容物逐漸傾倒在325目篩網(wǎng)上。沖洗燒杯壁上的剩余材料，并傾倒在篩網(wǎng)上。清洗2分鐘，通過掃描移動(sweeping motion)將噴射物(spray)從篩網(wǎng)的一側(cè)移到另一側(cè)。噴射2分鐘后(小于篩網(wǎng)開孔的所有顆粒應(yīng)該都已經(jīng)漏過篩網(wǎng))，將保留在篩網(wǎng)上的剩余物清洗到一側(cè)，然后用來自噴射瓶(squirt bottle)的水進行清洗將其轉(zhuǎn)移到預(yù)稱重的鋁稱量皿中。用所需最少量的水來保證將所有剩余物都轉(zhuǎn)移到稱量皿中。靜置所述稱量皿2-3分鐘(剩余物沉淀)，然后輕輕倒掉頂部清水。將所述稱量皿放入爐(設(shè)定在105℃的“Easy-Bake”紅外爐或常規(guī)爐)中，干燥直到剩余物恒重。將干燥的剩余物樣品和稱量皿再次稱重。如下計算％325剩余物％325剩余物＝剩余物重量(克)/樣品重量(克)×100使用Brunaur等人，J.Am.Chem.Soc，60，309(1938)的BET氮氣吸附方法測定BET表面積。
二氧化硅的CTAB外表面積如下測定將CTAB(溴化鯨蠟基三甲基銨)吸附在二氧化硅表面上，通過離心分離多余的量，采用表面活性劑電極以月桂基硫酸鈉進行滴定來測量。由吸附的CTAB量確定二氧化硅的外表面積(在吸附之前和之后分析CTAB)。
具體地，精確稱量約0.5克二氧化硅，并將其放入裝有100.00毫升CTAB溶液(5.5克/升)的250毫升燒杯中，在電動攪拌板上混合30分鐘，然后以10000rpm離心15分鐘。將1毫升10％Triton X-100加入到置于100毫升燒杯中的5毫升澄清上清液中。用0.1N HCl調(diào)節(jié)pH到3.0-3.5，采用表面活性劑電極(Brinkmann SUR15O1-DL)以0.0100M月桂基硫酸鈉滴定樣品，以確定終點。
使用亞麻籽油通過抹除(rubout)法測量油吸附。在該測試中，將油與二氧化硅樣品混合，在光滑表面上用抹刀刮擦(rub)直到形成干硬性油灰狀漿料。通過測量要得到鋪展時會卷曲的漿料混合物所需的油量，可計算二氧化硅的油吸附值-該值表示完全飽和二氧化硅吸附容量的每單位重量二氧化硅所需的油體積。如下計算油吸附值油吸附＝吸附的油(毫升)/二氧化硅重量(克)×100＝油(毫升)/100克二氧化硅 (II)使用Einlehner AT-1000 Abrader測量Brass Einlehner(BE)磨損值。在該測試中，對Fourdrinier黃銅(brass)金屬絲網(wǎng)篩進行稱重，并暴露于10％水性二氧化硅懸浮液的作用下，旋轉(zhuǎn)(revolution)固定次數(shù)，然后，確定每100000次旋轉(zhuǎn)后從Fourdrinier金屬絲網(wǎng)篩損失的黃銅的毫克數(shù)，作為磨損量()。該測試所需的一次性用品(disposable supply)(黃銅篩網(wǎng)、耐磨板和PVC管)購自Duncan Associates(Rutland，Vermont)，商品名為“Einlehner TestKit“。特別地，黃銅篩網(wǎng)(Phosphos Bronze P.M.)如下制備在熱肥皂水(0.5％Alconox)的超聲浴中清洗5分鐘，然后在自來水中清洗，并在裝有150毫升水的燒杯中再次超聲浴清洗。將所述篩網(wǎng)在自來水中再次清洗，在105℃的爐中干燥20分鐘，在干燥器中冷卻并稱重。用鑷子處理篩網(wǎng)，防止皮膚油污染篩網(wǎng)。Einlehner測試圓柱體裝有耐磨板和稱重的篩網(wǎng)(紅線側(cè)向下-無磨損側(cè))，并夾緊于適當位置。耐磨板可使用25次測試，或者直到用壞；稱重的篩網(wǎng)一次性使用。
通過混合100克二氧化硅和900克去離子水得到10％二氧化硅漿料，將其傾倒入Einlehner測試圓柱體中。將Einlehner PVC管放在攪拌軸上。PVC管有5個已編號的位置。對于每次測試，PVC管的位置累進，直到使用5次，然后丟棄。重新裝配Einlehner磨損儀，將該儀器設(shè)定為運轉(zhuǎn)87000次旋轉(zhuǎn)。每次測試耗時約49分鐘。完成一次循環(huán)后，取下篩網(wǎng)，在自來水中清洗，置于裝有水的燒杯中、置于超聲浴中2分鐘，用去離子水清洗，并在105℃的爐中干燥20分鐘。使干燥的絲網(wǎng)在干燥器中冷卻并再次稱重。每個樣品進行兩次測試，結(jié)果取平均，并表示為每100000次旋轉(zhuǎn)損失的毫克數(shù)。對于10％漿料，以每100000次旋轉(zhuǎn)損失的毫克數(shù)為單位的結(jié)果表征為10％黃銅Einlehner(BE)磨損值。這些測量和測試的結(jié)果概括在下表2中。
表2
如表2所示，實施例1-2中制備的二氧化硅相比比較例A-B具有更小的中值粒徑和平均粒徑。更低的粒徑跨度和更高的粒徑β值表明，實施例1-2中的二氧化硅具有更窄的粒徑分布。實施例1-2也具有更低的Einlehner磨損值，同時也足以進行研磨以用于生產(chǎn)具有可接收的或良好的清潔性能的牙膏。相反地，比較例A-B具有更寬的粒徑分布，且磨損性更強。
為了說明其在消費產(chǎn)品中的功效，將實施例1-2的二氧化硅磨料以粉末的形式加入到四種不同的牙膏組合物(編號1-4)中，每一種中二氧化硅的加入量為20％和35％。然后，將這些組合物的性能與用比較例A-B的二氧化硅配制的牙膏組合物5-8的性能進行比較，其中牙膏組合物5-8中的每一種中二氧化硅含量為20和35％。8種牙膏組合物列在下表3中。
如下制備這些牙膏樣品。通過混合下述組分形成第一混合物甘油和山梨糖醇、聚乙二醇(CARBOWAX600，購自Union Carbide Corporation，Danbury，CT)、羧甲基纖維素(例如CEKOL2000，購自Noviant，Arnhem，The Netherlands，或者CMC-7MXF，購自Hercules Corporation，Wilmington，DE的Aqualon分公司)，然后攪拌第一混合物直到組分溶解。通過混合下述組分形成第二混合物去離子水、焦磷酸四鈉、糖精鈉、氟化鈉，然后攪拌直到所述組分溶解。然后混合所述第一混合物和第二混合物，同時攪拌形成預(yù)混物。將所述預(yù)混物放入Ross混合器(130LDM型，Charles Ross & Co.，Haupeauge，NY)，將二氧化硅增稠劑、二氧化鈦和二氧化硅磨料加入到預(yù)混物中，所述預(yù)混物在非真空條件下混合。然后抽30英寸真空，每種樣品混合15分鐘，接著加入月桂基硫酸鈉和香料。所得混合物在降低的混合速度下攪拌5分鐘。根據(jù)下述配方制備八種不同的牙膏組合物，所述數(shù)量以克為單位
表3
如上述制備牙膏組合物1-8之后，如下述確定RDA和PCR性質(zhì)。用Hefferen，Journal of Dental Res.，1976年7-8月，55(4)，第563-573頁所示的方法以及Wason的美國專利4340583、4420312和4421527(這些公開文獻和專利文獻以引用的方式全文插入于此)所述的方法確定本發(fā)明所用沉淀二氧化硅組合物的放射性牙質(zhì)磨損(RDA)值。
用于分析牙膏組合物的PCR測試參見“In Vitro Removal of Stain WithDentifrice”(《用潔牙劑體外去除污點》G.K.Stookey等人的J.DentalRes.，61，1236-9，1982年)。
每種牙膏組合物測量3次PCR和RDA，結(jié)果取平均。RDA和PCR測量的平均結(jié)果以及這些測量值的比值概括在下表4中。
表4牙膏性質(zhì)
如表4所示，在所有例子中包含本發(fā)明二氧化硅的牙膏(牙膏組合物1-4)相比相應(yīng)的對照牙膏(牙膏組合物5-8)都具有相等的PCR值。令人吃驚的是，本發(fā)明牙膏組合物1-4的RDA值比對應(yīng)的對照牙膏組合物5-8低26-61分。此外，本發(fā)明分級二氧化硅產(chǎn)品的計算所得比值明顯高于比較例的二氧化硅產(chǎn)品，這表明其相對于當前所用磨料具有明顯的改進。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述實施方法可在沒有離開本發(fā)明范圍的情況下進行一些變化。因此，可以理解，本發(fā)明并沒有局限于所述特定的實施方式，而是覆蓋所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)所有改變。
權(quán)利要求
1.一種包含無定形沉淀二氧化硅顆粒的組合物，所述組合物中的所述二氧化硅顆粒的中值粒徑約為5-15微米，粒徑跨度小于2，粒徑β值大于0.3。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述組合物中的所述二氧化硅顆粒的中值粒徑約為6-10微米，粒徑跨度約為1.25-1.75，粒徑β值約為0.35-0.50。
3.如權(quán)利要求2所述的組合物，其特征在于，所述組合物中的所述二氧化硅顆粒的中值粒徑約為7-9微米，粒徑跨度約為1.25-1.65，粒徑β值約為0.40-0.50。
4.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，所述二氧化硅顆粒的亞麻籽油吸附值約為50-90毫升/100克。
5.如權(quán)利要求2所述的組合物，其特征在于，所述二氧化硅顆粒的亞麻籽油吸附值約為50-90毫升/100克。
6.如權(quán)利要求3所述的組合物，其特征在于，所述二氧化硅顆粒的亞麻籽油吸附值約為50-90毫升/100克。
7.一種潔齒劑制劑，它包含約5-35重量％的權(quán)利要求1所述的組合物。
8.一種潔齒劑制劑，它包含約5-35重量％的權(quán)利要求2所述的組合物。
9.一種潔齒劑制劑，它包含約5-35重量％的權(quán)利要求3所述的組合物。
10.一種潔齒劑制劑，它包含約5-35重量％的權(quán)利要求4所述的組合物。
11.一種潔齒劑制劑，它包含約5-35重量％的權(quán)利要求5所述的組合物。
12.一種潔齒劑制劑，它包含約5-35重量％的權(quán)利要求6所述的組合物。
13.一種包含權(quán)利要求1所述組合物的潔齒劑，所述潔齒劑的放射性牙質(zhì)磨損(RDA)水平約為130-200之間，薄膜清潔比(PCR)約為100-140之間。
14.如權(quán)利要求13所述的潔齒劑，其特征在于，所述潔齒劑的RDA水平約為130-195之間，PCR約為110-140之間。
15.一種包含權(quán)利要求2所述組合物的潔齒劑，所述潔齒劑的RDA水平約為130-200之間，PCR約為100-140之間。
16.如權(quán)利要求15所述的潔齒劑，其特征在于，所述潔齒劑的RDA水平約為130-195之間，PCR約為110-140之間。
17.一種包含權(quán)利要求3所述組合物的潔齒劑，所述潔齒劑的RDA水平約為130-200之間，PCR約為100-140之間。
18.如權(quán)利要求17所述的潔齒劑，其特征在于，所述潔齒劑的RDA水平約為130-195之間，PCR約為110-140之間。
19.如權(quán)利要求13所述的潔齒劑，其特征在于，所述潔齒劑的PCR/RDA約為0.65-1.1。
20.如權(quán)利要求13所述的潔齒劑，其特征在于，所述潔齒劑的PCR/RDA約為0.68-1.0。
全文摘要
提供了一種制造沉淀二氧化硅磨料組合物的方法，所述磨料組合物具有優(yōu)良的清潔性能和較低的磨損性，所述方法包括通過空氣分級技術(shù)進行的磨料顆粒的反應(yīng)器后分級。通過設(shè)定特定粒徑范圍，可確定在沒有提高所述二氧化硅產(chǎn)品本身的牙質(zhì)磨損性質(zhì)的條件下得到更高的薄膜清潔水平。因此，可提供包含該分級磨料二氧化硅產(chǎn)品的潔齒劑，它具有特別理想的清潔效果，從而可改進牙齒拋光、增白等，且對牙齒硬表面沒有有害的影響。本發(fā)明也包括該選擇性處理方法得到的產(chǎn)品和包含該分級二氧化硅產(chǎn)品的潔齒劑。
文檔編號C01B33/12GK101087660SQ200580044649
公開日2007年12月12日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者P·D·麥克吉爾, J·M·科爾尼厄斯 申請人:J.M.休伯有限公司