專利名稱：用于透明牙膏的磨料組合物的制作方法
相關(guān)申請的交叉參考本申請是2001年12月21日提交的標(biāo)題為“潔齒組合物”的美國專利申請10/029,510的部分后續(xù)申請。
背景技術(shù)：
沉淀二氧化硅在各種產(chǎn)品，從化妝品、食品到工業(yè)涂料和彈性體材料如輪胎等中都有它的用途。二氧化硅特別適用于潔齒產(chǎn)品(如牙膏)，用作磨料以及增稠劑。由于它的功能多樣，而且與其他潔齒磨料(著名的有氧化鋁和碳酸鈣)相比，和如氟化物之類的活性成份有較高的相容性，所以牙膏與潔齒產(chǎn)品配方師強(qiáng)烈希望將二氧化硅加入到他們的產(chǎn)品中。
然而，將二氧化硅磨料加入到透明潔齒產(chǎn)品中會有困難，盡管近年來，透明牙膏產(chǎn)品越來越受到歡迎，這是因為它們對有些消費者頗有吸引力，而且二氧化硅能讓制造廠家使他們產(chǎn)品的特性提高。要生產(chǎn)含二氧化硅的透明牙膏，就必須保證該二氧化硅要與牙膏基質(zhì)的折射率匹配，還要求該二氧化硅具有高的透光率。而且，為了提供對牙齒衛(wèi)生的好處，二氧化硅摻入潔齒產(chǎn)品后，還要具有清潔牙面的足夠研磨性。最后，當(dāng)二氧化硅加入到透明牙膏時，應(yīng)提供足夠的潔齒產(chǎn)品粘度，構(gòu)成能方便消費者使用的透明潔齒產(chǎn)品。
為了使牙膏透明，二氧化硅的折射率必須與牙膏基質(zhì)的折射率匹配，一般意味著牙膏中的水必須維持在較低含量。與二氧化硅，甘油和山梨醇相比，水的折射率通常低得多，市售二氧化硅的折射率為1.438-1.451，而水是1.332，98％甘油的折射率為1.472，70％山梨醇的折射率為1.456。隨著牙膏中水濃度提高，牙膏折射率就降低。因此，若要二氧化硅的折射率與牙膏的折射率匹配，牙膏中水的濃度必須降至最低。這是不好的，因為水是牙膏最價廉的成分，降低水的含量通常必須提高濕潤劑(價格頗高)的濃度來彌補(bǔ)。因此減少牙膏的含水率會造成增大牙膏的單位成本。
而且，二氧化硅磨料在生產(chǎn)有效潔齒的牙膏方面是不可缺少的組分，但是加入二氧化硅磨料會降低牙膏產(chǎn)品整體的透明度，這是因為二氧化硅透光率低，折射率高的緣故。因此，雖然加入二氧化硅能提供潔齒功效，但由于其折射率高，要求降低牙膏的水含量，必然同時提高濕潤劑的濃度，結(jié)果產(chǎn)品的成本顯著增加。
生產(chǎn)透明牙膏時考慮的另一個因素涉及牙膏的粘度。大多數(shù)市售牙膏的粘度在250,000-1,000,000厘泊范圍。當(dāng)粘度小于250,000厘泊時，牙膏很稀，所以其保形特性差，使得牙膏下沉到牙刷的刷毛中并從牙刷上滴下。當(dāng)粘度大于1,000,000厘泊時，牙膏就很難從牙膏管中擠出，并且很難在口腔中很好分散。
通常，牙膏的粘度構(gòu)成(build)是使用二氧化硅或膠凝劑如聚糖或羧甲基纖維素來控制的。膠凝劑通常以牙膏組合物大約0.1-1.5重量％的低濃度存在，原因是高濃度的膠凝劑會引起產(chǎn)品的分散性，流變性和結(jié)塊方面的問題。由于膠凝劑只能以低濃度使用，大多數(shù)的牙膏配方要依賴二氧化硅組分來提高牙膏的粘度構(gòu)成至滿意的水平。但是如果使用結(jié)構(gòu)低和吸油率低的二氧化硅，則需要較大的二氧化硅加入量來構(gòu)成要求粘度的牙膏。與此不同，很高結(jié)構(gòu)的二氧化硅提供良好的粘度構(gòu)成，但不能提供足夠的潔牙研磨性。
由上述可知，一直存在著對一種二氧化硅組合物的需要，該二氧化硅組合物不僅具有優(yōu)良的研磨性能和高的吸油率(達(dá)到良好的粘度構(gòu)成)，還要具有良好的光學(xué)性能如較高的透光率，足夠低的折射率，使其能加入在水濃度較高的透明牙膏組合物中。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種無定形沉淀二氧化硅組合物，其折射率約為1.439-1.450，透光率約大于60％。其Brass Einlehner研磨性值約小于5mg損失/100,000轉(zhuǎn)。
本發(fā)明還涉及一種潔齒產(chǎn)品，它包含不含二氧化硅的預(yù)混物，該預(yù)混物的折射率約為1.439-1.450。該潔齒產(chǎn)品還含有約0.01-35重量％的二氧化硅磨料，該潔齒品的RDA值約大于50，濁度值小于約50，粘度大于約425,000厘泊。
本發(fā)明還涉及一種制備潔齒產(chǎn)品的方法，包括制備折射率約1.439-1.450，不含二氧化硅的預(yù)混物，然后將二氧化硅與該預(yù)混物進(jìn)行混合制成RDA約大于50的齒潔產(chǎn)品的步驟。
附圖簡述結(jié)合附圖閱讀以后，前面的發(fā)明概述以及以下本發(fā)明較佳實施方式的詳細(xì)描述就能更好地理解。但應(yīng)知道，本發(fā)明并不限于附圖中所示的精確物理關(guān)系。


圖1是顯示按照本發(fā)明制得的沉淀二氧化硅以及作為對照的現(xiàn)有技術(shù)的二氧化硅磨料的透光率(％)與折射率關(guān)系的曲線。
發(fā)明詳述除非另外指明，所有份數(shù)、百分?jǐn)?shù)以及比例都以重量計。引述的所有文獻(xiàn)參考結(jié)合于此。下面將敘述本發(fā)明的較佳實施方式，這些實施方式能提供潔齒產(chǎn)品如牙膏中使用的二氧化硅。雖然這種二氧硅最適合用在潔齒產(chǎn)品，但也可用于種種其他的消費產(chǎn)品中。
“混合物”是指兩種或多種物質(zhì)的組合，其形式例如是但不限于非均相混合物、懸浮液、溶液、溶膠、凝膠、分散液或乳狀液，但不限于這些。
“透明”是指能透過光線而看到圖象，好似沒有中介物質(zhì)。
“潔齒產(chǎn)品”是指一類口腔護(hù)理產(chǎn)品，例如但不限于牙膏、牙粉與假牙用的膏。
“低結(jié)構(gòu)二氧化硅”是指吸油率約為90-120ml/100g的二氧化硅材料。
“粘度構(gòu)成”是指由Brookfield粘度計測定的提高了的潔牙產(chǎn)品的粘度，并表示為厘泊(厘泊)。
本發(fā)明涉及無定形低結(jié)構(gòu)沉淀二氧化硅組合物(也稱為二氧化硅SiO2)，當(dāng)它加入牙膏或潔齒產(chǎn)品中時，可增加其清潔和研磨特性。因為本發(fā)明的二氧化硅磨料具有低折射率，高透光率，中等研磨性的獨特組合，并能提供足夠的潔齒產(chǎn)品粘度構(gòu)成，所以這種二氧化硅特別適合于配制水濃度較高的低成本透明牙膏。
為確保良好的清潔性能，應(yīng)在牙膏組合物中加入足量的二氧化硅磨料，使得牙膏的放射性牙質(zhì)磨損(RDA)值約為50-200。RDA小于50，牙膏的潔齒效果太差，而RDA大于200，牙膏的研磨性太大，以致有沿著齒齦線損壞牙質(zhì)的很大危險?，F(xiàn)今大多數(shù)市售的牙膏產(chǎn)品，其RDA為50-150，平均值恰好居中，即大約100。潔齒產(chǎn)品的RDA值較好至少約為50，如70-120，90-110。
牙膏的RDA值取決于牙膏中所用磨料的硬度(研磨性)和濃度。RDA的測定方法見述于John J.Hefferren的文章“A Laboratory Method for Assessment ofDentrifice Abrasirity”，Jourual of Deutal Research，Vol 55，No.4(1976)，pp563-573中。二氧化硅的研磨性可以用Einlehner法(下面將詳述)測定。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，確定了RDA值與二氧化硅Einlehner值和牙膏中二氧化硅加入量之間的關(guān)系，如下面的式(I)所示。
RDA＝(0.099003×E)+(0.773864×L)+(0.994414×E×L)+(-0.002875E2)+(-0.094783×L2)+(3.417937) (I)式中，E是10％二氧化硅漿料的黃銅Einlehner毫克損失值；L是牙膏中加入二氧化硅的重量％。
例如，若牙膏含有20重量％的Einlehner研磨性值(是硬度的一種度量，下面將詳述)約為6.0的二氧化硅，則該牙膏的RDA約為100。以大約6.5重量％的二氧化硅濃度，而用的是研磨性較大，例如Einlehner研磨性值為15的二氧化硅，也可獲得大約100的同樣RDA值的牙膏。加入這種Einlehner研磨性值為15的相同二氧化硅，而濃度為20重量％時，可制出RDA約280的牙膏。
不幸的是，提供良好研磨清潔性能的二氧化硅磨料，如中等研磨性的二氧化硅(即Einlehner值約2.0-6.0的二氧化硅)不能同時具有良好的透明性質(zhì)(即較高的折射率和透光率)又能對牙膏組合物提供良好的粘度構(gòu)成。例如，中等研磨性二氧化硅如Zeodent215二氧化硅(從J.M.Huber Corp.，Edison，N.J.獲得)提供了良好的研磨清潔作用，并具有合格的低折射率以及合格的透光率；但是其吸油率低，并因此不能很好地提供牙膏制劑的粘度構(gòu)成。二氧化硅的“結(jié)構(gòu)”類型，吸油性以及粘度構(gòu)成性能在“Cosmetic Properties and Structure ofFine-particle Synthetic Precipitated Silicas″，S.K.Wason，in Journal ofSoc.Cosmet.Chem.，Vol.29，(1978)，pp.497-521中有詳細(xì)討論。
與此不同，Zeodent115二氧化硅(也從J.M.Huber Corp.獲得)具有良好的研磨清潔性能，高吸油性以及較高的透光率，但是其折射率高(如下表II中的Zeodent115二氧化硅)。
然而，本發(fā)明開發(fā)了不僅具有很好的研磨性能，而且適合于加在透明牙膏中的無定形二氧化硅磨料。通過控制最初加入到反應(yīng)器的硅酸鹽的量(“過量硅酸鹽”)、批料反應(yīng)-煮解溫度分布、煮解時間、加入速率、批料最終的pH，可以制出具有高吸油率(因此具有良好粘度構(gòu)成)以及相對較小折射率和較高透光率的二氧化硅磨料。將其加入到透明牙膏組合物中時，牙膏有充分的研磨性，能產(chǎn)生良好的清潔作用，同時還具有使牙膏方便和容易使用的粘度。
本發(fā)明二氧化硅成分的制備方法如下在該方法中，將一種堿金屬硅酸鹽如硅酸鈉的水溶液加入反應(yīng)器中，該反應(yīng)器例如備有能充分保證獲得均勻混合物的攪拌裝置，將反應(yīng)器中的該堿金屬硅酸鹽水溶液預(yù)熱至約65-100℃。該堿金屬硅酸鹽水溶液的濃度較好為8.0-35重量％，如約8.0-15重量％。該堿金屬硅酸鹽較好是硅酸鈉，其SiO2∶Na2O比例約為1-3.5，例如約2.5-3.4。在反應(yīng)器中加入的堿金屬硅酸鹽量約為批料中使用的硅酸鹽總量的約10-20重量％?；蛘呖稍诜磻?yīng)介質(zhì)中加入一種電解質(zhì)如硫酸鈉溶液。
然后向反應(yīng)器同時加入(1)酸化劑的水溶液或酸如硫酸，(2)添加量的與原來在反應(yīng)器中相同的堿金屬硅酸鹽的水溶液，該水溶液預(yù)熱至約65-100℃。酸化劑水溶液中酸化劑的濃度較好約為6-35重量％，例如約9.0-15重量％。該同時加入繼續(xù)直到加入了總批料的堿金屬硅酸鹽的40-60％，然后在沉淀反應(yīng)的余下時間以及煮解時間里保持溫度升高約3℃。溫度升高的度數(shù)隨沉淀反應(yīng)的溫度而異。金屬批料的堿金屬硅酸鹽加完以后，繼續(xù)加入酸溶液直到反應(yīng)器批料的pH降至約5.0-6.0。
在加入酸化劑和堿金屬硅酸鹽停止以后，使反應(yīng)器批料陳化或煮解5-30分鐘，此時反應(yīng)器批料的pH保持恒定。煮解結(jié)束后，將反應(yīng)器批料過濾，水洗除去過量副產(chǎn)物無機(jī)鹽，直至從二氧化硅濾餅排出的洗滌水的導(dǎo)電率小于約2000微姆歐。因為二氧化硅濾液的導(dǎo)電率與濾餅中的無機(jī)鹽副產(chǎn)物的濃度成正比，因此通過保持濾液的導(dǎo)電率小于2000微姆歐，就可使濾餅中的無機(jī)鹽如Na2SO4達(dá)到所需低的濃度。
將二氧化硅濾餅加水打成漿液，然后用任何常規(guī)干燥技術(shù)如噴霧干燥進(jìn)行干燥，產(chǎn)生含水分3-50重量％的沉淀二氧化硅。此沉淀二氧化硅可經(jīng)過研磨達(dá)到所需粒度約5-25μm，如約5-15μm。
這種無定形沉淀二氧化硅磨料然后可加入潔齒產(chǎn)品組合物如牙膏中。
除了含有磨料組分外，潔齒產(chǎn)品還可含有幾種其他組分，如濕潤劑、增稠劑(有時也稱粘合劑、樹膠或穩(wěn)定劑)、抗菌劑、氟化物、增甜劑和表面活性劑。
濕潤劑的作用是給潔齒產(chǎn)品賦予一種質(zhì)地或“口感”，并防止其變干。合適的濕潤劑有聚乙二醇(多種不同的分子量)、丙二醇、丙三醇(甘油)赤蘚醇、木糖醇、山梨醇、甘露糖醇、乳糖醇和氫化淀粉水解產(chǎn)物以及這些化合物的混合物。
增稠劑在本發(fā)明的潔齒組合物中是用來產(chǎn)生一種膠狀結(jié)構(gòu)，能穩(wěn)定牙膏，防止相分離。合適的增稠劑有二氧化硅增稠劑、淀粉，淀粉甘油、剌梧桐樹膠、黃蓍樹膠、阿拉伯樹膠、茄替膠、阿拉伯樹膠、黃原膠、瓜耳樹膠、膠體鎂鋁硅酸鹽、角叉膠、藻酸鈉、瓊脂、果膠、明膠、纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥甲基纖維素、羥甲基羧丙基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、硫酸纖維素以及這些化合物的混合物。增稠劑的典型含量為牙膏組合物的大約0-15重量％。
可以加入抗菌劑用來減少微生物至低于已知的有害含量。合適的抗菌劑有苯甲酸、苯甲酸鈉、苯甲酸鉀、硼酸、酚化合物如β萘酚、氯代百里酚、百里酚、茴香腦、桉樹腦、香芹酚、薄荷醇、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、氟化十六烷基吡啶鎓、氯化十六烷基吡啶鎓，溴化十六烷基吡啶?？咕鷦┤舸嬖诘幕睿浜枯^好約為牙膏組合物的大約0.1-5重量％。
牙膏組合物中可加入增甜劑，使產(chǎn)品給人帶來愉悅的口感，適合的增甜劑有糖精(如糖精鈉、糖精鉀、糖精鈣)、環(huán)己烷氨基磺酸鹽(如鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽)、丁磺氨鉀、竹芋蛋白(thaumatin)、新橙皮甙(neohisperidin)雙氫查耳酮、氨化甘草甜素銨鹽、右旋糖、左旋糖、蔗糖、甘露糖以及葡萄糖。
牙膏中還較好含有氟化物鹽類，以免齲齒的產(chǎn)生與發(fā)展。適用的氟化物鹽類有氟化鈉、氟化鉀、氟化鈣、氟化鋅、氟化亞錫、氟化鋅銨、一氟磷酸鈉、一氟磷酸鉀、氫氟化月桂胺、二乙氨基乙基氫氟化辛酰胺、氟化二癸基二甲基銨、氟化十六烷基吡啶、氟化二月桂基嗎啉、肌氨酸氟化亞錫、甘氨酸氟化鉀、甘氨酸氫氟化物、一氟磷酸鈉。氟化物鹽的一般含量約為0.1-5重量％。
縮聚磷酸鹽可以是焦磷酸四鈉，焦磷酸四鉀，焦磷酸二氫二鈉，焦磷酸一氫三鈉，三聚磷酸五鈉或聚偏磷酸鈉，或它們的組合。
表面活性劑的加入可以起附加的潔齒劑和起泡劑作用，表面活性劑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。陰離子表面活性劑較好，如金屬硫酸鹽如十二烷基硫酸鈉。
這里揭示的潔齒產(chǎn)品還可含有種種附加成分，如脫敏劑、愈合劑、其他齲齒預(yù)防劑、螯合劑、維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)、其它防牙菌斑劑/抗結(jié)石劑、遮光劑、抗菌素、抗酶、酶、pH控制劑、氧化劑、抗氧化劑、增白劑和防腐劑。
最后，除了上述種種添加劑外，水是組合物的余量部分。水較好是去離子水，不含雜質(zhì)。潔齒產(chǎn)品包含約13-20重量％水。
下面將用一些具體但非限制性的實施例來更詳細(xì)描述本發(fā)明。
實施例1-2在實施例1-2中，按照本發(fā)明制備了適合用于潔齒產(chǎn)品及其他產(chǎn)品的二氧化硅。反應(yīng)物的量和反應(yīng)物條件列于下表1中。首先，將含13.3重量％硅酸鈉(SiO2與Na2O摩爾比為2.65)的水溶液加入反應(yīng)器中(“過量硅酸鹽”)，加熱至90℃。然后按照表I列出的速率同時加入硫酸水溶液(濃度11.4重量％)和硅酸鈉水溶液(濃度13.3重量％，硅酸鈉摩爾比2.65，加熱至85℃)。48分鐘后停止加入硅酸鹽，但繼續(xù)加入酸，直至反應(yīng)器批料的pH降至7.0。反應(yīng)達(dá)到pH為7.0時，酸加入速率降至10GPM，調(diào)節(jié)反應(yīng)pH至5.2-5.5。批料溫度則在保持在93℃，為時10分鐘，此時最終pH調(diào)節(jié)保持在5.2-5.5.將二氧化硅批料過濾、水洗至形成導(dǎo)電率不大于約1700微姆歐的濾餅。再將濾餅用水打成漿料，噴霧干燥至固含量為8-12％。噴霧干燥的產(chǎn)物錘磨至8-15μm粒度。
反應(yīng)物加入量和反應(yīng)的處理參數(shù)如下表I
按照上面所述制備以后，測定顆粒二氧化硅的一些性能，包括5％ pH，％硫酸鈉，吸油率，透光率，折射率，二氧化硅粒度，Einlehner研磨性，亮度，水分含量和325目篩殘余物％。對5g二氧化硅在95g水中的漿料測定了5％ pH。
硫酸鈉含量通過已知濃度的二氧化硅漿料的導(dǎo)電率測定。具體的說，稱取38g二氧化硅濕濾餅樣品至1夸脫混合器杯(Hamilton Beach Mixer，型號Number 30)中，并加入140ml去離子水。該漿料混合5-7分鐘，然后將漿料轉(zhuǎn)移到250-ml量筒中，并在量筒中加入去離子水至250-ml刻度，用水漂洗混合器杯。將該量筒(加蓋)顛倒數(shù)次混合樣品。使用導(dǎo)電率儀，如Cole Palmer CON 500型號#19950-00的導(dǎo)電測定漿料的導(dǎo)電率。硫酸鈉含量通過比較樣品的導(dǎo)電率與從已知方法加入的硫酸鈉的導(dǎo)電率儀/二氧化硅組合物漿料產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)曲線得到。
吸油率使用亞麻子油用刮刀混合法測量。在此測試中，將油與二氧化硅混合，用刮刀在一光滑表面上對混合物研合，直至形成稠的油灰狀膏狀物。測量獲得膏狀混合物(鋪展時能卷起)所需的油量，即可算出二氧化硅的吸油率，此值表示完全飽和單位重量二氧化硅的吸油容量所需的油的體積。計算公式如下
＝ml油/100g二氧化硅作為測量折射率(RI)和透光率的第一步，制備了一個比例范圍甘油/水的儲液(約10個)，使這些儲液的折射率為1.428-1.46的范圍。所需的甘油/水的精確比例取決于所用確切的甘油，由進(jìn)行測定的技術(shù)人員確定之。這些溶液中甘油在水中的濃度一般為70-90重量％。測定折射率時，將各種標(biāo)準(zhǔn)溶液取1或2滴分別置于折射儀(Abbe 60折射儀，型號10450)的固定片上。將蓋片蓋上固定在位。接通光源和折射儀，讀取各標(biāo)準(zhǔn)溶液的折射率。
在各個20cm3瓶中，準(zhǔn)確稱入2.0±0.01g二氧化硅并加入18.0±0.01g各種相應(yīng)的甘油/水的儲液。然后將瓶劇烈搖蕩形成二氧化硅分散液，除去瓶上的塞子，將瓶置于一干燥器中，用真空泵抽真空。
對所述分散液進(jìn)行脫氣120分鐘，目視檢查應(yīng)完全脫氣。樣品回到室溫(約10分鐘)后，按制造廠家的操作說明，測量在590nm(Spectronic 20D+)的％透光率(％T)。
測定二氧化硅/甘油/水分散液的％透光率，方法是將一份分散液置于一玻璃Spectronic管中，對各試樣在0-100標(biāo)尺上讀取590nm的％T讀數(shù)。對實施例1和2，將儲液的％透光率與RI繪成曲線，示于圖1中。二氧化硅的折射率定義為％透光率對RI的曲線上的峰最大值位置(橫坐標(biāo)值即X軸值)。峰最大值的Y軸(縱坐標(biāo))值則是二氧化硅的％透光率。
平位粒度用Leeds and Northrup Microtrac II測定。將激光束投射通過一透明池，該池含有懸浮在液體中的移動顆粒流。投射到顆粒上的光束以反比于粒度的角度散射。光檢測器陣列測量在幾個預(yù)定角度的光通量。然后與所測光通量成正比的電信號用一微電腦系統(tǒng)加以處理，獲得粒度分布多道直方圖。
Brass Einlehner(BE)研磨性值用Einlehner AT-1000研磨儀測量。在此測試中，將一Fourdrinier黃銅絲網(wǎng)稱重，然后讓其經(jīng)受10％二氧化硅水懸浮液旋轉(zhuǎn)一固定轉(zhuǎn)數(shù)的研磨作用，測出每100,000轉(zhuǎn)從Fourdrinier絲網(wǎng)上失去的黃銅毫克數(shù)，作為二氧化硅磨料研磨性值的衡量。此測試所需的一次性供料(黃銅絲網(wǎng)、耐磨板、PVC管)可購自Duncan Associates，Rutland，Vermont商品名為“Einlehner測試配套件”。具體做法是，對黃銅絲網(wǎng)(Phosphos Bronze，P.M.)進(jìn)行準(zhǔn)備，即在超聲浴作用下用熱的皂液(0.5％Alconex)清洗5分鐘，然后用自來水沖洗，再在裝有150ml水的燒杯中置于超聲浴中進(jìn)行漂洗。再用自來水沖洗，在設(shè)定105℃的烘箱中干燥20分鐘，在干燥器中冷卻，稱重。絲網(wǎng)處理時用鑷子，以免皮膚油脂沾污。將Einlehner測試圓筒與耐磨板和稱過重的絲網(wǎng)(紅線側(cè)而不是被研磨側(cè)朝下)組裝好并夾住就位。該耐磨板可使用約25次測試或至嚴(yán)重磨損，稱重的絲網(wǎng)則僅使用一次。
將100g二氧化硅和900g去離子水混合制備的10％二氧化硅漿料倒入Einlehner測試筒中。將Einlehner PVC管子裝在攪拌軸上。PVC管上有5個編號的位置。每次測試時，PVC管的位置逐步增高，直至使用了5次為止棄去。Einlehner研磨儀重新裝好，設(shè)置至運轉(zhuǎn)87,000轉(zhuǎn)。每個測試需時49分鐘。該周期完成后，取下絲網(wǎng)，用自來水沖洗，放入裝有水的燒杯，將燒杯放入超聲浴中2分鐘，用去離子水漂洗，然后在設(shè)定105℃的烘箱中干燥20分鐘，在干燥器中冷卻，重新稱重。每種樣品做兩次測試，將結(jié)果平均，用每100,000轉(zhuǎn)損失的毫克數(shù)表示。對10％漿料的測量結(jié)果(單位為每100,000轉(zhuǎn)損失的毫克)可以表征為對于10％黃銅的Einlehner(BE)研磨性值。
為測量亮度值，將二氧化硅細(xì)粉未材料壓制成表面光滑的片，用Technidyne亮度儀S-5/BC測定。此儀器具有一個雙光束光學(xué)系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中對樣品以45°角度照明，在0°觀察反射光。此方法系按照TAPPI測試方法T452和T646，以及ASTM標(biāo)準(zhǔn)D985。粉末材料壓制成厚約1cm的片，所用的壓力足夠產(chǎn)生光滑而平的片表面，而沒有松散的顆粒和光澤。
為測定二氧化硅的水分含量，將二氧化硅樣品在105℃干燥2小時，然后藉重量％差確定水分含量。
測定％325目篩殘余物，它是測定牙膏中的“粗?！绷?。由于粗粒存在會給消費者不愉快的感覺，并且粗粒會干涉牙膏在口中的溶解，因此要使％325目篩殘余物的量盡可能低。
為測定％325目篩殘余物，稱取50g二氧化硅加入1升含500-600ml水的燒杯中。讓二氧化硅沉降到水中，然后混合直到所有材料分散。通過噴嘴(Fulljet9.5，3/8G，316不銹鋼，Spraying Systems Co.)調(diào)節(jié)水壓至20-25psi。將一篩網(wǎng)布(325目篩，8英寸直徑)固定在噴嘴下面4-6英寸處，在將水噴射到該篩網(wǎng)布上的同時逐漸將燒杯中的內(nèi)容物倒在該325目篩布上。從燒杯壁沖洗剩余的材料并倒到篩布上。沖洗滌2分鐘，此時噴嘴中的水從篩的一側(cè)橫掃移動到另一側(cè)。噴射2分鐘后(所有小于該篩開孔的顆粒應(yīng)通過篩布)，將留在篩布上的殘余物沖洗到一側(cè)，然后轉(zhuǎn)移到一個預(yù)先稱重的鋁稱量盤上，具體是用一個噴淋瓶的水沖洗到盤上。用最少的水確保所有殘余物轉(zhuǎn)移到該稱重盤上。讓該盤靜置2-3分鐘(殘余物沉降)，然后潷析出上層清水。將該盤置于烘箱中(“Easy-Bake”紅外烘箱或105℃烘箱)進(jìn)行干燥，直到殘余物樣品干燥至恒重。再稱重干燥殘余物樣品和盤。
按照下面計算％325殘余物％325目篩余物＝(殘余物重量/樣品重量，克)×100(II)按照上面所述的測試方法測試實施例1和2制備的二氧化硅產(chǎn)品。這些測試獲得的性能列于下表II。為進(jìn)行比較，在表II還列出來自J.M.HuberCorporation，Edison，New Jersey的三個現(xiàn)有技術(shù)樣品。
表II
由表II可知，實施例1和2制備的二氧化硅滿足了生產(chǎn)透明牙膏的所有標(biāo)準(zhǔn)(即都具有低折射率和高透光率)，且硬度或研磨性足夠，能制成具有可接受的或良好的潔凈性能的牙膏。由此還可以知道，現(xiàn)有技術(shù)的三種二氧化硅具有良好的光學(xué)性質(zhì)，可加入到有一定水含量的透明牙膏中，但它們的吸油值一般都較差，這意味著它們提供差的粘度構(gòu)成。
為了顯示其在消費產(chǎn)品中的功效，實施例1-2的二氧化硅磨料以粉末形式加入到6種不同的牙膏組合物(編號4，5，9，10，13和14)中，列于下面表III，IV和V。表III組合物含有10％水，表IV組合物含有12％水，表V組合物含有13％水。這些組合物的性能與含來自J.M.Huber Corporation的現(xiàn)有技術(shù)二氧化硅磨料的Zeodent113，Zeodent215和Zeodent115的牙膏組合物性能比較。這些牙膏組合物列于表III，IV和V中。牙膏組合物1，6和11含有Zeodent113二氧化硅磨料，牙膏組合物2，7和12含有Zeodent215二氧化硅磨料，牙膏組合物3和8含有Zeodent115二氧化硅磨料。
這些牙膏樣品制法如下混合下列組分形成第一混合物甘油，山梨醇、聚乙二醇(CARBOWA×600，得自Union Carbide Corp.，Danbury，CT)、羧甲基纖維素(CMC-7MXF，得自Aqualon divisoon of Hercules Corp.，Wilmington，DE)，然后將此第一混合物攪拌至各組分溶解?；旌舷铝薪M分形成第二混合物去離子水、糖精鈉、焦硫酸四鈉，氟化鈉，然后攪拌至各組分溶解。將第一和第二組合物攪拌混合。然后在所得合并的混合物中加入色料，進(jìn)行攪拌，形成“預(yù)混物”。
將預(yù)混物加入Ross混合器(型號130LDM，Charles Ross & Co.，Haupeauge，NY)中，將二氧化硅增稠劑和二氧化硅磨料加入此預(yù)混物中，在不用真空的條件下混合。然后抽30英寸真空，各試樣混合15分鐘，然后加入十二烷基硫酸鈉和香料。所得混合物以混合速度減小的條件攪拌5分鐘。
這14種不同的牙膏組合物按表III-V列出的配方制備，列出的量以克為單位。
表III
表IV
表V
如上制備了牙膏組合物1-14后，如下測定有關(guān)凝膠牙膏透明度的性質(zhì)，如折射率、透明度和濁度。
牙膏折射率的測定是取一滴牙膏，置于一臺Abbe 60折射儀(型號10450)上，直接讀取折射率。
透明度是一種主觀性測量。將一段牙膏擠到一張有打印文字的白紙上。若能完全讀出該文字，給10分；若看不見該文字，給1分；若文字清晰度逐步較好，給2-9的中間分。8分或多于8分視為良好透明的凝膠牙膏，表明二氧化硅磨料是透明的。透明度分?jǐn)?shù)為10的牙膏一般具有小于40的相應(yīng)濁度值(詳見下面)，；透明度分?jǐn)?shù)為9的，濁度值約45-55；透明度分?jǐn)?shù)為8的，濁度值約55-65；透明度分?jǐn)?shù)為7的，濁度值約65-70。
透明凝膠牙膏的“濁度值”用Garder XL-835比色計測量光透射來測定。儀器先按廠家說明進(jìn)行校準(zhǔn)。接著，將兩塊顯微鏡載片(尺寸38×75mm，厚0.96-1.06mm)放在一平表面上。一塊載片上覆有一塊有機(jī)玻璃隔片(38×75mm，厚3mm，有24×47mm敞開區(qū)域)。將凝膠牙膏擠入到有機(jī)玻璃隔片的該敞開區(qū)域上。將第二塊載片置于牙膏上并用手施壓，除去過量牙膏和空氣。將樣品置于經(jīng)預(yù)先校準(zhǔn)的儀器的透射光束上，記錄下3個不同樣品部位的濁度值并取平均值。濁度值越低表示牙膏越透明。
使用有Helipath架子和芯軸T-E的Brookfield粘度計(型號RVT)來測定牙膏粘度。粘度計速率設(shè)為5rpm。將牙膏樣品容器放在25℃水浴中進(jìn)行平衡。在三個設(shè)置條件讀取粘度并取平均值，結(jié)果的單位為厘泊(厘泊)。
折射率，透明度和濁度測定結(jié)果列于下表VI，還列出牙膏組合物的水濃度以及二氧化硅磨料的折射率。
表VI
牙膏組合物1-5含有10％水，其牙膏預(yù)混物的折射率為1.446。由表VI數(shù)據(jù)可知，二氧化硅折射率與牙膏預(yù)混物的折射率相差越多，其光學(xué)性能(透明度和濁度)越差。對照組合物1-3含有現(xiàn)有技術(shù)的二氧化硅磨料，其折射率與預(yù)混物折射率相差0.005-0.008個單位，而含本發(fā)明二氧化硅磨料的組合物(組合物4-5)，其二氧化硅折射率與預(yù)混物折射率僅差0.001-0.004個單位。再者，本發(fā)明二氧化硅磨料能提供優(yōu)良的牙膏粘度構(gòu)成。只有本發(fā)明二氧化硅才不僅具有良好的光學(xué)性能，而且還提供良好的粘度構(gòu)成。
牙膏組合物6-10含有12％水，其牙膏預(yù)混物的折射率為1.442。由上表VI中數(shù)據(jù)可知，牙膏組合物8，含有Zeodent115這種現(xiàn)有技術(shù)的二氧化硅磨料，其折射率與牙膏預(yù)混物折射率相差9個單位，導(dǎo)致差的牙膏透明度和濁度。組合物6和7(含現(xiàn)有技術(shù)的二氧化硅磨料)和組合物9和10(含本發(fā)明的實施例1和2二氧化硅磨料)具有良好的牙膏光學(xué)性能，因為其二氧化硅磨料的折射率與預(yù)混物密切匹配。但是，本發(fā)明的二氧化硅磨料提供較現(xiàn)有技術(shù)二氧化硅磨料更大的粘度構(gòu)成。所以，只有本發(fā)明的二氧化硅不僅具有良好的光學(xué)性能，還具有良好的粘度構(gòu)成性能。
牙膏組合物11-14含有13％水，其牙膏預(yù)混物的折射率為1.441。所有這些組合物都具有良好的光學(xué)性能，因為二氧化硅磨料折射率與預(yù)混物密切匹配。本發(fā)明二氧化硅磨料能提供低于現(xiàn)有技術(shù)二氧化硅磨料的濁度，特別是與組合物11相比。此外，本發(fā)明二氧化硅磨料提供較現(xiàn)有技術(shù)二氧化硅磨料更大的粘度構(gòu)成。所以，只有本發(fā)明的二氧化硅既具有良好的光學(xué)性能，還具有良好的粘度構(gòu)成性能。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知道，可以在不偏離本發(fā)明的主要發(fā)明原理情況下，對所述的實施方式進(jìn)行改變。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所述的具體實施方式
，而是包括在由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種透明潔齒產(chǎn)品，包含約10-13重量％水；低結(jié)構(gòu)沉淀二氧化硅磨料；所述二氧化硅磨粒具有約為1.439-1.450的折射率，約90-120ml/100g的吸油率，大于約60％的透光率，小于約5mg損失/100,000轉(zhuǎn)的Brass Einlehner研磨性值；其特征在于所述潔齒產(chǎn)品具有小于約50的濁度，約50-200的RDA，約1.439-1.450的折射率。
2.如權(quán)利要求1所述的潔齒產(chǎn)品，其特征在于，所述潔齒產(chǎn)品的粘度大于約425,000厘泊。
3.如權(quán)利要求1所述的潔齒產(chǎn)品，其特征在于，所述潔齒產(chǎn)品的濁度小于約35。
4.一種透明潔齒產(chǎn)品，包含a)預(yù)混物，基本上由非二氧化硅的增稠劑，去離子水和選自下列的濕潤劑組成甘油，山梨醇和聚乙二醇；所述預(yù)混物折射率約為1.439-1.450；b)約0.01-35重量％的低結(jié)構(gòu)沉淀二氧化硅磨料，其折射率約為1.439-1.450，其吸油率約90-120ml/100g，其透光率大于約60％，其Brass Einlehner研磨性值小于約5mg損失/100,000轉(zhuǎn)；c)約10-13重量％水；其特征在于所述潔齒產(chǎn)品的濁度小于約50，RDA約50-200，粘度大于約425,000厘泊。
5.一種制備潔齒產(chǎn)品的方法，包括下列步驟a)制備一預(yù)混物，該預(yù)混物不含二氧化硅，折射率約為1.439-1.450；b)將預(yù)混物與低結(jié)構(gòu)的沉淀二氧化硅磨料混合，形成透明潔齒產(chǎn)品，所述磨料的折射率約為1.439-1.450，吸油率約為90-120ml/100g，透光率大于約60％，Brass Einlehner研磨性值小于約5mg損失/100,000轉(zhuǎn)；所得透明潔齒產(chǎn)品的RDA大于約50，濁度大于約50；折射率約為1.439-1.450。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述潔齒產(chǎn)品的粘度大于約425,000厘泊。
7.如權(quán)利要求4所述的潔齒產(chǎn)品，其特征在于，所述潔齒產(chǎn)品的折射率小于1.448。
8.如權(quán)利要求4所述的潔齒產(chǎn)品，其特征在于，所述潔齒產(chǎn)品的濁度小于約35。
全文摘要
提供一種具有優(yōu)良研磨性能的透明潔齒產(chǎn)品。該潔齒產(chǎn)品包含約10－13重量％水；低結(jié)構(gòu)沉淀二氧化硅磨料。該磨粒的折射率約為1.439－1.450，吸油率約90－120ml/100g，透光率大于約60％，Brass Einlehner研磨性值小于約5mg損失/100,000轉(zhuǎn)。此外，所述潔齒產(chǎn)品的濁度小于約50，RDA約50－200，折射率約為1.439－1.450。
文檔編號A61Q11/00GK1713881SQ03825640
公開日2005年12月28日 申請日期2003年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月13日
發(fā)明者J·A·科斯京科, W·C·富爾茨, P·D·邁克基爾 申請人:J·M·休伯有限公司