專利名稱：牙用磨料體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于高度清潔、控制磨損的牙膏組合物的磨料體系，尤其涉及包括無(wú)定形二氧化硅和結(jié)晶鋁硅酸鹽的組合的磨料體系。
牙膏通常摻入磨料用于通過(guò)物理磨損沉積物來(lái)機(jī)械清潔和磨光牙齒，它們還可包括化學(xué)清潔劑。
磨料主要用于實(shí)現(xiàn)從牙齒表面機(jī)械除去沉積物，例如除去粘著到牙齒表面上的表膜。表膜易于變色和著色，例如因食物如茶和咖啡，和因呼出的香煙煙霧中的焦油和顆粒，從而產(chǎn)生難看的牙齒外觀。盡管這種機(jī)械除去對(duì)有效清潔是重要的，但重要的是為了最小化對(duì)牙齒的損害例如劃傷，所用的磨料不能過(guò)分粗糙。
合成產(chǎn)生的無(wú)定形二氧化硅通常為牙膏中有利的磨料組分，并在生產(chǎn)過(guò)程中可被容易地定制以具有預(yù)定的適用于牙膏的磨損性和其它物理特性。沉淀二氧化硅作為磨料組分尤其有用，并通常為牙膏組合物中選擇的材料。
盡管二氧化硅通過(guò)磨損對(duì)機(jī)械清潔尤其有效，但它們?cè)诨瘜W(xué)清潔方面沒(méi)有明顯貢獻(xiàn)。
結(jié)晶鋁硅酸鹽(沸石)已被用作牙膏組合物中的清潔劑。它們具有機(jī)械清潔作用(磨損性)，并還已知結(jié)合鈣離子。理想地，牙齒清潔劑結(jié)合了較好的清潔性和最小的牙質(zhì)磨損。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)可用的沸石磨損性太大以至不能在可接受的磨損性下提供充分的清潔。
需要超過(guò)單獨(dú)二氧化硅能獲得的具有提高清潔性且磨損性不增加的配方。令人驚奇地是，現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)，使用特定的一種或多種二氧化硅和特定鋁硅酸鹽的組合可產(chǎn)生具有良好的清潔性和可接受的磨損特性的牙膏組合物。
根據(jù)本發(fā)明，用于牙膏組合物的磨料體系包括至少一種磨料無(wú)定形二氧化硅和平均微晶尺寸在0.2μm以下的結(jié)晶鋁硅酸鹽，其中無(wú)定形二氧化硅具有在30-300范圍內(nèi)的放射性牙齒磨損(RDA)、在40-150cm3/100g范圍內(nèi)的吸油量和在3-15μm范圍內(nèi)的重均粒度。
磨料二氧化硅的數(shù)量將取決于使用的二氧化硅的磨損性。通常磨料二氧化硅含量在7-85％的范圍內(nèi)，例如12-80％，以體系的合計(jì)的二氧化硅磨料/鋁硅酸鹽含量的重量計(jì)。
二氧化硅可為具有在30-150范圍內(nèi)的放射性牙齒磨損(RDA)、在60-140cm3/100g范圍內(nèi)的吸油量和在5-15μm范圍內(nèi)的重均粒度的磨料無(wú)定形二氧化硅(本文中稱為二氧化硅A)，和/或具有在100-300范圍內(nèi)的放射性牙齒磨損(RDA)、在40-150cm3/100g范圍內(nèi)的吸油量和在3-15μm范圍內(nèi)的重均粒度的磨料無(wú)定形二氧化硅(本文中稱為二氧化硅B)。
當(dāng)使用兩種二氧化硅時(shí)，二氧化硅A的重量數(shù)量通常大于二氧化硅B的重量數(shù)量，二氧化硅B的RDA大于二氧化硅A的RDA。
在二氧化硅A和二氧化硅B都存在時(shí)，二氧化硅B用作“清潔輔助劑”，而二氧化硅A相對(duì)于二氧化硅B構(gòu)成磨料體系的主要二氧化硅含量。
除了至少一種磨料二氧化硅外，本發(fā)明的磨料體系還可包括RDA小于30的增稠二氧化硅。
磨料體系中使用的二氧化硅一般為沉淀二氧化硅。
本發(fā)明的磨料體系的組分優(yōu)選處于干燥狀態(tài)以確保自由流動(dòng)的粉末沒(méi)有與具有高水含量的濾餅有關(guān)的微生物和保存問(wèn)題。與體系和/或它的單獨(dú)組分相關(guān)的在105℃下通過(guò)損失測(cè)量的物理水含量?jī)?yōu)選小于該體系或單獨(dú)組分的20％。
使用如下文中所限定的組分的含水漿料測(cè)量本發(fā)明的磨料體系和其組分的RAD值。但是，如果在完整的牙膏組合物即包括如下文所限定的任何任選組分的牙膏組合物上測(cè)量RDA，則得到的RDA值可明顯不同。例如，結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明的磨料體系的典型牙膏組合物的RDA將在25-200的范圍內(nèi)，優(yōu)選30-180，更優(yōu)選50-150。
通常，二氧化硅A具有低至中等的RDA。一般其RDA為至少40，更通常為至少50。一般其RDA不大于130，例如不大于110。
按照下文描述的試驗(yàn)測(cè)量在本發(fā)明中使用的二氧化硅的吸油量。二氧化硅A的優(yōu)選范圍為80-120cm3/100g。優(yōu)選二氧化硅A具有在6-12μm范圍內(nèi)的重均粒度，粒度通過(guò)Malvern Mastersizer測(cè)量，如下文所述。通常通過(guò)對(duì)二氧化硅進(jìn)行研磨步驟得到二氧化硅A的所需粒度。
通常，二氧化硅B具有中等至高RDA。一般其RDA為至少100，更通常為至少120，例如至少130。一般其RDA不大于220，更通常不大于200，例如不大于180。
二氧化硅B的吸油量一般為至少50，更通常為至少60，例如至少65cm3/100g。二氧化硅B的吸油量一般為至多130，更通常至多120，例如至多100cm3/100g。在體系中存在二氧化硅A和B兩者時(shí)，通常二氧化硅B將具有較低的吸油量。
優(yōu)選地，二氧化硅B具有至少2μm的重均粒度，更通常至少3μm。優(yōu)選二氧化硅B具有至多8μm的重均粒度，更通常至多6μm，通過(guò)Malvern Mastersizer測(cè)量。通常通過(guò)對(duì)二氧化硅進(jìn)行微粉化粉碎步驟得到二氧化硅B的所需粒度。
以5wt％的懸浮液測(cè)量，二氧化硅A和B(和存在的任何其它二氧化硅，如增稠二氧化硅)的pH一般至多為8，更通常至多為7.5，例如至多7.0。二氧化硅A和B(和體系中存在的任何其它二氧化硅)的pH一般為至少3.0，和更通常為至少4.0。磨料體系的pH是控制使用該體系的牙膏組合物的pH的尤其有效的方式。根據(jù)本發(fā)明的特征，以使體系的pH為至多10.0、更通常至多9.5例如至多9.0的方式選擇磨料體系的組分。可通過(guò)體系的二氧化硅含量(二氧化硅A和/或B和存在的任何其它二氧化硅)實(shí)現(xiàn)這種pH控制，不需要通過(guò)離子交換技術(shù)調(diào)整結(jié)晶鋁硅酸鹽的內(nèi)在高pH。但是，我們沒(méi)有排除至少部分結(jié)晶鋁硅酸鹽含量由pH-調(diào)整的結(jié)晶鋁硅酸鹽構(gòu)成的可能性，尤其是如果需要更低的牙膏pH時(shí)。
通過(guò)1000℃下的灼燒損失測(cè)量的無(wú)定形二氧化硅A或B上存在的水量通常最高到25wt％，優(yōu)選最高到15wt％。通常1000℃下的灼燒損失超過(guò)4wt％。
本發(fā)明中有用的結(jié)晶鋁硅酸鹽可用式M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O表示，其中M表示金屬部分，所述金屬具有n價(jià)，x表示二氧化硅對(duì)氧化鋁的摩爾比，y表示水分子對(duì)氧化鋁的摩爾比。
在Robert E.Krieger Publishing Company出版的Donald W.Breck的標(biāo)準(zhǔn)工作“Zeolite Molecular Sieves”中描述了多種結(jié)晶鋁硅酸鹽(沸石)的結(jié)構(gòu)和特征。通常，上述經(jīng)驗(yàn)式中x的值在1.5-10的范圍內(nèi)。表示沸石空隙中所含水量的y的值可寬泛地變化。在無(wú)水材料中，y＝0，在完全水合沸石中，y一般最高為5。
本發(fā)明中有用的沸石可基于天然存在或合成的鋁硅酸鹽，但沸石的優(yōu)選形式具有稱為沸P的結(jié)構(gòu)。尤其優(yōu)選的沸石形式為EP-A-0384070、EP-A-0565364、EP-A-0697010、EP-A-0742780、WO-A-96/14270、WO-A-96/34828和WO-A-97/06102中描述的那些，本文引入它們的全部?jī)?nèi)容作為參考。EP-A-0384070中描述的沸石P具有上面給出的經(jīng)驗(yàn)式，其中M表示堿金屬，x具有最高2.66的值，優(yōu)選在1.8-2.66的范圍內(nèi)，并具有在本發(fā)明中尤其有用的結(jié)構(gòu)。更優(yōu)選地，x具有在1.8-2.4范圍內(nèi)的值。上述專利文獻(xiàn)中公開的沸石P容易控制產(chǎn)生大大低于0.2μm的微晶尺寸和低于2.5μm的團(tuán)聚體尺寸(即重均粒度)，即使當(dāng)被干燥到低于20wt％的水分含量時(shí)。這與干燥時(shí)往往團(tuán)聚成大重均粒度的其它沸石形成對(duì)照。
使用下文描述的試驗(yàn)測(cè)量的結(jié)晶鋁硅酸鹽的平均微晶尺寸優(yōu)選在0.01和0.1μm之間(一般小于0.1μm)，更優(yōu)選0.02-0.08μm。
結(jié)晶鋁硅酸鹽的RDA應(yīng)較低，并優(yōu)選小于120，更優(yōu)選小于100。它的RDA通常超過(guò)30。
另外，優(yōu)選的鋁硅酸鹽在使用時(shí)在牙齒表面上產(chǎn)生最少的劃傷?？墒褂孟挛拿枋龅腜AV試驗(yàn)評(píng)價(jià)劃傷，優(yōu)選的鋁硅酸鹽具有4-11的PAV，優(yōu)選4-9，更優(yōu)選4-7。
鋁硅酸鹽優(yōu)選具有如下文定義的鈣結(jié)合能力，為至少100mg CaO每克無(wú)水鋁硅酸鹽，優(yōu)選至少130mg CaO每克無(wú)水鋁硅酸鹽，最優(yōu)選至少150mg CaO每克無(wú)水鋁硅酸鹽。
鋁硅酸鹽優(yōu)選具有至少40cm3/100g的吸油量，并優(yōu)選在40-100cm3/100g的范圍內(nèi)。
通過(guò)Malvern Mastersizer測(cè)量的鋁硅酸鹽的重均粒度優(yōu)選為至少0.5μm，更通常至少1.0μm，例如至少1.8μm。通過(guò)MalvernMastersizer測(cè)量的鋁硅酸鹽的重均粒度優(yōu)選為至多10.0μm，更通常至多5.0μm，例如至多3.0μm。鋁硅酸鹽的最優(yōu)選范圍為2.0-2.5μm。
通常，沸石P的優(yōu)選形式為其中上式中的M由堿金屬離子組成的那種。但是，沸石P的合適形式包括其中部分堿金屬部分M被其它金屬部分交換的那些，例如在公布的國(guó)際專利申請(qǐng)No.WO01/94512中公開的。當(dāng)需要控制磨料體系的pH時(shí)，部分交換的沸石尤其有用。這種pH調(diào)整步驟涉及額外的沸石處理和相關(guān)成本。出于這個(gè)原因，如上所述，優(yōu)選借助磨料體系的二氧化硅含量和所選二氧化硅的內(nèi)在pH緩沖高pH沸石的影響。
本發(fā)明的磨料體系中使用的鋁硅酸鹽的pH，尤其在沒(méi)有按如上所述被部分交換時(shí)，通常超過(guò)10。當(dāng)體系中存在的鋁硅酸鹽為已進(jìn)行這種離子交換的那種時(shí)，它的pH通常不大于10。
本發(fā)明的牙用磨料體系中存在的二氧化硅和鋁硅酸鹽的比例可被改變，以便獲得適合于使用它的牙膏組合物的性質(zhì)平衡。
在二氧化硅A為本發(fā)明的磨料體系中存在的唯一二氧化硅磨料時(shí)，它一般占體系中合計(jì)的二氧化硅磨料/鋁硅酸鹽含量的至少15wt％，更通常至少20wt％，例如至少30wt％。在這種情況下，二氧化硅A一般占體系中合計(jì)的二氧化硅磨料/鋁硅酸鹽含量的至多85wt％，更通常至多80wt％，例如至多70wt％。二氧化硅A含量的典型范圍在體系中合計(jì)的二氧化硅磨料/鋁硅酸鹽含量的40wt％和60wt％之間。
在二氧化硅B為本發(fā)明的磨料體系中存在的唯一二氧化硅磨料時(shí)，它一般占體系中合計(jì)的二氧化硅磨料/鋁硅酸鹽含量的至少1wt％，更通常至少5wt％，例如至少10wt％。在這種情況下，二氧化硅B一般占體系中合計(jì)的二氧化硅磨料/鋁硅酸鹽含量的至多70wt％，更通常至多50wt％，例如至多40wt％。二氧化硅B含量的典型范圍在體系中合計(jì)的二氧化硅磨料/鋁硅酸鹽含量的15wt％和35wt％之間。
在二氧化硅A和二氧化硅B磨料都存在于本發(fā)明的磨料體系中時(shí)，二氧化硅A一般占體系中合計(jì)的二氧化硅A/二氧化硅B/鋁硅酸鹽含量的至少25wt％，更通常至少35wt％，例如至少40wt％。二氧化硅B一般占合計(jì)的全部二氧化硅A/二氧化硅B/鋁硅酸鹽的至少2wt％，更通常至少4wt％，例如至少10wt％。在這種情況下，二氧化硅A和B一般占體系中合計(jì)的二氧化硅磨料/鋁硅酸鹽含量的至多80wt％，更通常至多70wt％，例如至多65wt％。
其它附加組分可為不同的結(jié)晶鋁硅酸鹽，例如A、X或Y型沸石，其用作清潔輔助劑(下文中稱為“輔助劑沸石”)。當(dāng)存在時(shí)，存在的輔助劑沸石的數(shù)量通常少于下文中稱為(“主要”沸石)的結(jié)晶鋁硅酸鹽的數(shù)量。通常，在使用輔助劑沸石時(shí)，不需在磨料體系中包括二氧化硅B。
輔助劑沸石優(yōu)選具有在100-300范圍內(nèi)的RDA，更優(yōu)選在100-250范圍內(nèi)。輔助劑沸石的PAV優(yōu)選在9-25的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在9-20的范圍內(nèi)。輔助劑沸石的RDA和PAV的值都大于主要沸石的那些值。輔助劑沸石的優(yōu)選吸油量在30-100cm3/100g的范圍內(nèi)，更優(yōu)選30-50cm3/100g。輔助劑沸石的重均粒度優(yōu)選在2.0-5.0μm范圍內(nèi)。輔助劑沸石優(yōu)選具有超過(guò)0.2μm的平均微晶尺寸，最優(yōu)選超過(guò)1.0μm。
本發(fā)明的牙用磨料體系中存在的二氧化硅A和二氧化硅B或輔助劑沸石的比例可被改變以提供具有控制磨損的最佳清潔性。通常，二氧化硅A對(duì)輔助劑顆粒的重量比在100∶0至0∶100的范圍內(nèi)。優(yōu)選比例在90∶10至50∶50的范圍內(nèi)。本文使用的術(shù)語(yǔ)“輔助劑顆粒”是指輔助劑二氧化硅B、輔助劑沸石或輔助劑二氧化硅和輔助劑沸石的組合。
當(dāng)使用本發(fā)明的磨料體系制備牙膏組合物時(shí)，可在將隨后的混合物與牙膏組合物的其它組分組合之前混合體系組分，或體系組分可被單獨(dú)加入到牙膏組合物的其它組分中。在每種情況下，至少在混合它們與牙膏組合物的其它組分前，組分或其混合物通常為基本干的自由流動(dòng)顆粒材料的形式。
包含根據(jù)本發(fā)明的磨料體系的牙膏組合物還可包括氟化物離子源防護(hù)由食物的細(xì)菌(齲齒)和/或酸性組分(腐蝕)引起的脫礦質(zhì)。氟化物離子源可通過(guò)牙膏中用于這些目的的任何常用化合物來(lái)提供，例如氟化鈉、堿金屬一氟磷酸鹽、氟化亞錫等，堿金屬一氟磷酸鹽如一氟磷酸鈉是優(yōu)選的。氟化物離子源以已知的方式用于齲齒保護(hù)。優(yōu)選地，使用一定量的氟化物離子源提供能提供抗齲齒和抗腐蝕益處的安全但有效量，如足以提供約25ppm-約3500ppm，優(yōu)選約1100ppm的氟化物離子的量。例如，配方可包含0.1-0.5wt％的堿金屬氟化物如氟化鈉。
優(yōu)選摻入了本發(fā)明的磨料體系的牙膏組合物的pH為約6-10.5，更優(yōu)選約7-約9.5。一般組合物可包含氫氧化鈉例如直到1.0wt％或更多以提供合適的pH。
可在口用可接受載體中摻入本發(fā)明的磨料體系產(chǎn)生牙膏組合物。術(shù)語(yǔ)“口用可接受載體”是指能以安全和有效的方式用于施加得到的牙膏組合物到口腔的合適載體。
在包含根據(jù)本發(fā)明的磨料體系的組合物中，這些組合物能以常規(guī)牙膏的方式使用，即它們可被擠出到牙刷上，口用可接受載體可為通常常規(guī)的組合物，例如包括增稠劑、粘合劑和濕潤(rùn)劑。優(yōu)選的粘合劑包括例如天然和合成膠，如黃原膠、鹿角菜膠、藻酸鹽、纖維素醚和酯。優(yōu)選的濕潤(rùn)劑包括甘油、山梨糖醇、丙二醇和聚乙二醇。優(yōu)選的濕潤(rùn)劑體系包括甘油、山梨糖醇和聚乙二醇。
另外，口用可接受載體可任選地包括一種或多種表面活性劑、甜味劑、調(diào)味劑、防齲劑(除了氟化物離子源外)、抗斑劑、抗菌劑如三氯生或氯化鯨蠟基吡啶鹽、牙齒脫敏劑如鉀或鍶鹽如硝酸鉀或氯化鍶、著色劑和顏料。有用的表面活性劑包括烷基部分中具有10-18個(gè)碳原子的烷基硫酸鹽的水溶性鹽，如十二烷基硫酸鈉，但也可使用其它陰離子表面活性劑以及非離子、兩性離子和陽(yáng)離子表面活性劑。
在使用含水的口用可接受載體時(shí)，牙膏組合物適當(dāng)?shù)匕s10-約80wt％的濕潤(rùn)劑，如山梨糖醇、甘油、聚乙二醇或木糖醇；約0.25-約5wt％的清潔劑；0-約2wt％的甜味劑；0-約2wt％的調(diào)味劑；連同水和有效量的粘合和增稠劑，如約0.1-約15wt％，以提供具有所需穩(wěn)定性和流動(dòng)特性的本發(fā)明的牙膏。
如前所述，本發(fā)明的磨料體系能提供具有良好清潔作用的牙膏組合物，并適當(dāng)?shù)卦谏虡I(yè)配方通常認(rèn)為可接受的磨損界限內(nèi)?？赏ㄟ^(guò)稱為FT100清潔試驗(yàn)的試驗(yàn)評(píng)價(jià)組合物的清潔能力，試驗(yàn)的細(xì)節(jié)在下文給出。在具有標(biāo)準(zhǔn)配方的牙膏組合物中試驗(yàn)?zāi)チ象w系。本發(fā)明的優(yōu)選磨料體系具有至少50％的FT100清潔值，優(yōu)選至少65％，最優(yōu)選超過(guò)75％。
用于表征本發(fā)明的磨料體系的組分的試驗(yàn)如下。
放射性牙質(zhì)磨損試驗(yàn)(RDA)過(guò)程遵循American Dental Association建議的牙膏磨損性評(píng)價(jià)方法(Journal of Dental Research 55(4)563，1976)。在這種過(guò)程中，用中子流量輻射提取的人齒，并經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)刷洗方案。使用從牙根的牙質(zhì)中除去的放射性磷32作為試驗(yàn)的牙膏的磨損性的指標(biāo)。還測(cè)量了在50cm3的羧甲基纖維素鈉的0.5％水溶液中包含10g焦磷酸鈣的參比漿料，任意地取這種混合物的RDA為100。為了測(cè)量沉淀二氧化硅或結(jié)晶鋁硅酸鹽的粉末RDA，制備10.0g二氧化硅或鋁硅酸鹽在50cm3的羧甲基纖維素鈉的0.5％水溶液中的懸浮液，并使懸浮液經(jīng)過(guò)相同的刷洗方案。為了測(cè)量包含本發(fā)明的磨料體系的牙膏組合物的RDA值，由25g牙膏組合物和40cm3水制備試驗(yàn)漿料，并使這種漿料經(jīng)過(guò)相同的刷洗方案。
塑料磨損值(PAV)該試驗(yàn)基于刷洗與鋁硅酸鹽在山梨糖醇/甘油混合物中的懸浮液接觸的Perspex板的牙刷頭。Perspex具有類似于牙質(zhì)的硬度。因此，在Perspex上產(chǎn)生劃傷的物質(zhì)可能產(chǎn)生類似于牙質(zhì)上的劃傷量。通常漿料濃度如下鋁硅酸鹽 2.5g甘油 10.0g山梨糖醇糖漿*23.0g*糖漿包含70％山梨糖醇/30％水稱量所有組分到燒杯內(nèi)，并使用單攪拌器在1500rpm下分散2分鐘。使用Lucite International UK Ltd.，PO Box 34，Darwen，Lancashire，UK制造的標(biāo)準(zhǔn)PERSPEX透明澆鑄丙烯酸樹脂薄板(等級(jí)000)的110mm×55mm×3mm板用于試驗(yàn)。
使用Sheen Instruments生產(chǎn)的改進(jìn)Wet Scrub Abrasion Tester進(jìn)行試驗(yàn)。改進(jìn)是改變支架從而可使用牙刷代替漆刷。另外，將400g的重物附著到重145g的牙刷組件上以迫使牙刷到PERSPEX板上。牙刷具有多簇平齊的尼龍頭，尼龍頭具有圓端細(xì)絲和中間結(jié)構(gòu)，例如眾所周知的Professional Mentadent P牙齦健康設(shè)計(jì)，或等價(jià)的牙刷。
使用45°Plaspec光澤頭檢測(cè)器和標(biāo)準(zhǔn)(50％光澤)反射板校準(zhǔn)檢流計(jì)。在這些條件下調(diào)整檢流計(jì)讀數(shù)到50的值。然后使用相同的反射率配置進(jìn)行新PERSPEX板的讀數(shù)。然后將新PERSPEX板片固定到支架上。將足以充分潤(rùn)滑刷洗行程的2cm3的分散鋁硅酸鹽放在板上，刷頭被降低到板上。打開機(jī)器，使板受到負(fù)重的刷頭的300次行程。從支架上取下板，洗去全部懸浮液。然后干燥，并再次測(cè)量它的光澤值。磨損值為未磨損的光澤值和磨損后的光澤值之間的差異。當(dāng)應(yīng)用到已知的磨料時(shí)，這種試驗(yàn)過(guò)程得到以下的典型值。
PAV碳酸鈣(15μm) 32按照GB1262292制備的二氧化硅干凝膠(10μm) 25
三水合氧化鋁(三水鋁石)(15μm) 16焦磷酸鈣(10μm)14二水合磷酸二鈣(15μm) 7吸油量通過(guò)ASTM刮刀磨損(spatula rub-out)法(American Society ofTest Material Standards D 281)測(cè)定吸油量。試驗(yàn)基于通過(guò)用刮刀在光滑表面上摩擦直到形成用刮刀切削時(shí)不會(huì)碎裂或分離的硬膏狀糊來(lái)混合亞麻子油與二氧化硅或鋁硅酸鹽的原理。然后借助下面的方程由用于獲得這種狀態(tài)的油體積(Vcm3)和二氧化硅或鋁硅酸鹽以克計(jì)的重量W計(jì)算吸油量吸油量＝(V×100)/W，即用油的cm3/100g二氧化硅或鋁硅酸鹽表示。
利用Malvern Mastersizer的重均粒度使用具有300RF透鏡和MS17樣品顯示單元的S型MalvernMastersizer測(cè)定二氧化硅或鋁硅酸鹽的重均粒度。MalvernInstruments，Malvern，Worcestershire制造的這種儀器利用Fraunhofer衍射的原理，使用低功率He/Ne激光器。測(cè)量前，在水中超聲分散樣品5分鐘(二氧化硅情況下)和30秒(鋁硅酸鹽情況下)形成水懸浮液。Malvern Mastersizer測(cè)量二氧化硅或鋁硅酸鹽的重量粒度分布。由儀器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)容易地得到重均粒度(d50)或50百分位和低于任何指定尺寸的材料的百分比。
鋁硅酸鹽的平均微晶尺寸從在掃描電鏡中產(chǎn)生的照片測(cè)定平均微晶尺寸。干燥結(jié)晶鋁硅酸鹽至水含量為約1-3wt％，并用杵和研缽粉碎團(tuán)聚體。從照片中，計(jì)數(shù)足夠數(shù)量的晶體例如100個(gè)并測(cè)量它們的尺寸以確定統(tǒng)計(jì)上顯著的平均(算術(shù)平均)尺寸。
鋁硅酸鹽的鈣結(jié)合能力首先使鋁硅酸鹽平衡到恒定重量的過(guò)飽和氯化鈉溶液中，并測(cè)量水含量。在1cm3水中分散數(shù)量相應(yīng)于1gdm-3(干重)的量，并將得到的分散液注入到總體積為54.923cm3并由0.01M NaCl溶液(50cm3)和0.05M CaCl2(3.923cm3)組成的攪拌溶液中。這相當(dāng)于200mg CaO/dm3的濃度，即剛好大于可被Si∶Al比為1.00的鋁硅酸鹽吸收的理論最大量(197mg)。在25℃的溫度下強(qiáng)烈攪拌分散體15分鐘，然后使用鈣電極測(cè)定Ga2+離子濃度。從初始濃度減去測(cè)量的Ga2+離子濃度得到鋁硅酸鹽樣品的有效鈣結(jié)合能力。
FT100清潔試驗(yàn)在P.L.Dawson等人的“Dental stain prevention by abrasivetoothpastesA new in vitro test and its correlation with clinicalobservations”，J.Cosmet.Sci.，49，275-283(1998)中充分描述了試驗(yàn)。要被試驗(yàn)的磨料體系被摻入到下面的牙膏配方1中。
牙膏配方1
數(shù)量A、B和C由試驗(yàn)中的磨料體系確定。調(diào)整增稠二氧化硅(“D”)的數(shù)量以確保按下文限定的牙膏粘著力試驗(yàn)測(cè)量的糊的粘著力在150-430g的范圍內(nèi)。
襯底制備由高度拋光的17mm燒結(jié)純羥基磷灰石(HAP)圓片組成的襯底。使用Buehler旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)和P600濕紙然后是P1200拋光紙拋光圓片得到類似鏡面光潔度以模擬釉質(zhì)牙齒表面。然后使用已靠著標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)瓦片校準(zhǔn)的Minolta Chroma-meter CR200測(cè)量清潔前的圓片(使用CIE 1976L*a*b*體系)的白度L*(清潔)。
著色通過(guò)混合50g 0.5wt％的鞣酸溶液和50g 0.5wt％的硫酸鐵銨溶液形成新鮮膠態(tài)鐵(III)鞣酸絡(luò)合物(“鞣酸鐵”)來(lái)制備新鮮著色溶液，其具有深色。
使用細(xì)松鼠毛刷將新鮮混合物刷到HAP圓片上，并用熱吹風(fēng)器輕微干燥。應(yīng)用足夠的著色溶液涂敷次數(shù)以便產(chǎn)生L*＝50+/-5的暗度測(cè)量值，其使用Minolta Chroma-meter CR200測(cè)定。該值命名為L(zhǎng)*(污染)。
牙膏漿料制備制備稀釋劑，其包括wt％羧甲基纖維素鈉(SCMC7M) 0.5甘油 5.0福爾馬林 0.1脫礦質(zhì)水 94.4將試驗(yàn)的牙膏稱量到塑料燒杯內(nèi)并與稀釋劑和脫礦質(zhì)水按下面的重量比例混合牙膏33.3％；稀釋劑33.3％；水33.3％產(chǎn)生100g牙膏漿料制備物，用高剪切Heidolph混合器在4000r.p.m.下混合1分鐘。
在進(jìn)行試驗(yàn)前才制備牙膏漿料以避免任何沉降機(jī)會(huì)。
刷洗然后將著色的HAP圓片水平安裝在包含試驗(yàn)牙膏漿料的槽的底部，使用機(jī)械擦洗機(jī)(改進(jìn)的Martindale磨損試驗(yàn)機(jī))在圓片表面上搖擺263g重的Mentadent P Professional軟尼龍平齊牙刷頭。使用每分鐘150次循環(huán)的搖擺速度。牙刷頭為34簇平齊0.2mm硬毛的尼龍頭，并經(jīng)由重物加重量負(fù)荷到固定在線形球軸承中的垂直桿上。對(duì)于FT100試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)100次搖擺后的污物去除量。使用Minolta Chroma-meterCR200測(cè)量清潔后HAP圓片的白度L*(已清潔)。清潔度定義％FT100去除率，其中 牙膏粘著力牙膏的粘著力為條從牙膏管中被擠出到牙刷上時(shí)“直立”性質(zhì)的良好度量。較高的粘著力值代表較硬的牙膏條，而低粘著力數(shù)由低粘度、結(jié)構(gòu)性差的牙膏得到，其快速下垂到刷的硬毛內(nèi)。通常需要牙膏具有在150-430g范圍內(nèi)的粘著力，以提供良好質(zhì)量的不會(huì)下垂且不會(huì)太硬的可擠出條。
試驗(yàn)的基本原理是測(cè)量將兩個(gè)之間夾有指定牙膏層的平行板分開需要的重量克數(shù)。定制設(shè)備由下列組成1)彈簧秤，其中彈簧在100mm長(zhǎng)度內(nèi)可以從0拉伸430g。彈簧具有0至430g的校正刻度，間距是10g，并可在試驗(yàn)開始時(shí)被調(diào)整到0。
2)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的棘輪，其連接到底板上，并可用于在底板上施加5cm/分鐘的恒定、均勻、平穩(wěn)的垂直拉距。
3)直徑64mm的上面拋光的鉻圓板，其在上面具有可連接到彈簧秤的鉤。拋光的板在板的下面上具有三個(gè)小的相同的拋光鉻的墊片，作為板的組成部分。這些突出到4mm的深度，其決定了裝配設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)牙膏膜厚度。
4)直徑76mm的下部拋光鉻圓板，其在下面連接到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)棘輪上。兩個(gè)短銷位于板的頂部，從而頂板可共中心地位于底板上。
5)金屬框架，其允許頂板同心地位于底板上方并且底板可被調(diào)整，從而使板大致水平(通過(guò)在設(shè)備底座上使用矯平腳實(shí)現(xiàn))。
將15-20g牙膏均勻地分布在上板的下面，并仔細(xì)放置板到底板的頂上，使用兩個(gè)短銷定位頂板的邊。將頂板牢固地壓到底板上，直到全部三個(gè)墊片與底板接觸。然后用刮刀除去從兩個(gè)板之間擠出的過(guò)量牙膏，從而沒(méi)有牙膏伸出頂板的直徑以外。然后將上板連接到彈簧秤上，刻度設(shè)為零克。然后開啟設(shè)備使馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的棘輪下降到底板上。彈簧逐漸被拉伸，當(dāng)夾有牙膏的兩個(gè)平行板被均勻拉開時(shí)，記錄最高的觀察重量。這就是以克記錄的牙膏粘著力。
pH在二氧化硅和/或鋁硅酸鹽在沸騰脫礦質(zhì)水(無(wú)CO2)中的5wt％懸浮液中進(jìn)行該測(cè)量。
1000℃下的灼燒損失由在1000℃的爐中灼燒至恒定重量時(shí)的二氧化硅重量損失確定灼燒損失。
105℃下的水分損失由在105℃的烘箱中加熱至恒定重量時(shí)二氧化硅和/或鋁硅酸鹽的重量損失確定水分損失。
通過(guò)下面的非限制性實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例為了說(shuō)明本發(fā)明的應(yīng)用，使用上述牙膏配方1作為基礎(chǔ)配方，其中顆粒組分A、B、C和D按照下面的實(shí)施例變化實(shí)施例1在牙膏配方1中，使用14wt％的Sorbosil AC35作為主要的無(wú)定形二氧化硅磨料A，和使用10wt％的Doucil A24沸石作為結(jié)晶鋁硅酸鹽C，連同6.5wt％的pH為6.4的增稠二氧化硅D。在該實(shí)施例中，沒(méi)有輔助劑顆粒B。包括磨料A、沸石C和增稠劑D的混合物的pH為8.5。使用的清潔顆粒的性質(zhì)提供在表1和2中。
得到的牙膏的性質(zhì)提供在表3中。
實(shí)施例2在牙膏配方1中，使用14wt％的Sorbosil AC35作為主要的無(wú)定形二氧化硅磨料A，和使用20wt％的Doucil A24沸石作為結(jié)晶鋁硅酸鹽C，連同4wt％的pH為6.4的增稠二氧化硅D。在該實(shí)施例中，沒(méi)有輔助劑顆粒B。包括磨料A、沸石C和增稠劑D的混合物的pH為9.0。使用的清潔顆粒的性質(zhì)提供在表1和2中。
得到的牙膏的性質(zhì)提供在表3中。
實(shí)施例3在牙膏配方1中，使用14wt％的Sorbosil AC35作為主要的無(wú)定形二氧化硅磨料，和使用10wt％的Doucil A24沸石作為結(jié)晶鋁硅酸鹽C，連同5wt％的pH為6.4的增稠二氧化硅D。還向配方中加入4.2wt％的Sorbosil AC43二氧化硅輔助劑顆粒B。包括磨料A、輔助劑B、沸石C和增稠劑D的混合物的pH為8.2。使用的清潔顆粒的性質(zhì)提供在表1和2中。
得到的牙膏的性質(zhì)提供在表3中。
表1-沸石粉末性質(zhì)
Doucil A24沸石為可從INEOS Silicas Limited，Warrington，UK得到的結(jié)晶鋁硅酸鹽。
表2-磨料二氧化硅粉末性質(zhì)
Sorbosil AC35為可從INEOS Silicas Limited，Warrington，UK得到的牙膏磨料二氧化硅(主要無(wú)定形二氧化硅)。
Sorbosil AC43為可從INEOS Silicas Limited，Warrington，UK得到的牙膏清潔輔助劑二氧化硅。
表3-牙膏性質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種用于牙膏組合物的磨料體系，包括至少一種磨料無(wú)定形二氧化硅和平均微晶尺寸在0.2μm以下的結(jié)晶鋁硅酸鹽，其中該無(wú)定形二氧化硅具有在30-300范圍內(nèi)的放射性牙齒磨損(RDA)、在40-150cm3/100g范圍內(nèi)的吸油量和在3-15μm范圍內(nèi)的重均粒度。
2.如權(quán)利要求1所述的磨料體系，其中包括具有在30-150范圍內(nèi)的放射性牙齒磨損(RDA)、在60-140cm3/100g范圍內(nèi)的吸油量和在5-15μm范圍內(nèi)的重均粒度的磨料無(wú)定形二氧化硅，在此稱為二氧化硅A，和/或具有在100-300范圍內(nèi)的放射性牙齒磨損(RDA)、在40-150cm3/100g范圍內(nèi)的吸油量和在3-15μm范圍內(nèi)的重均粒度的磨料無(wú)定形二氧化硅，在此稱為二氧化硅B。
3.如權(quán)利要求2所述的磨料體系，其中二氧化硅A具有不大于130的RDA。
4.如權(quán)利要求2或3所述的磨料體系，其中二氧化硅A具有80-120cm3/100g的吸油量。
5.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求2的前述從屬權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中二氧化硅A具有高達(dá)6-12μm的重均粒度。
6.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求2的前述從屬權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中二氧化硅B具有至少100的RDA。
7.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求2的前述從屬權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中二氧化硅B具有50-130的吸油量。
8.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求2的前述從屬權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中在該體系中同時(shí)存在二氧化硅A和B，并且二氧化硅B具有較低的吸油量。
9.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求2的前述從屬權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中二氧化硅B具有至少2μm的重均粒度。
10.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求2的前述從屬權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中二氧化硅A和/或B的pH為至多8。
11.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中選擇體系的組分使得體系的pH為至多10.0。
12.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求2的前述從屬權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中在二氧化硅A和/或二氧化硅B上存在的水量通常最高到25wt％。
13.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中鋁硅酸鹽具有式M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O。
14.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中鋁硅酸鹽為沸石P。
15.如權(quán)利要求13所述的磨料體系，其中x具有最高到2.66的值。
16.如權(quán)利要求13所述的磨料體系，其中x具有在1.8-2.66范圍內(nèi)的值。
17.如權(quán)利要求13所述的磨料體系，其中x具有在1.8-2.4范圍內(nèi)的值。
18.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中鋁硅酸鹽具有小于0.1μm的微晶尺寸。
19.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中鋁硅酸鹽具有在0.02-0.08μm之間的微晶尺寸。
20.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中結(jié)晶鋁硅酸鹽的RDA小于120。
21.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中結(jié)晶鋁硅酸鹽的PAV最高到11，優(yōu)選最高到9。
22.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中鋁硅酸鹽具有至少100mg CaO每克無(wú)水鋁硅酸鹽的鈣結(jié)合能力。
23.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中鋁硅酸鹽具有至少130mg CaO每克無(wú)水鋁硅酸鹽的鈣結(jié)合能力。
24.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中鋁硅酸鹽具有至少40cm3/100g的吸油量。
25.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中鋁硅酸鹽具有至少0.5μm的重均粒度。
26.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中鋁硅酸鹽具有最高10.0μm的重均粒度。
27.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中鋁硅酸鹽具有2.0-2.5μm的重均粒度。
28.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中結(jié)晶鋁硅酸鹽來(lái)自于具有式M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O的沸石P，其中M為堿金屬，和其中至少一部分堿金屬M(fèi)已被一種或多種其它金屬部分交換。
29.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求2的前述從屬權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中二氧化硅A占體系中合計(jì)的二氧化硅磨料/鋁硅酸鹽含量的至少15wt％。
30.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求2的前述從屬權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中二氧化硅B占體系中合計(jì)的二氧化硅磨料/鋁硅酸鹽含量的至少1wt％。
31.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求2的前述從屬權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中同時(shí)存在二氧化硅A和二氧化硅B，二氧化硅A占體系中合計(jì)的二氧化硅磨料/鋁硅酸鹽含量的至少25wt％，二氧化硅B占合計(jì)的全部二氧化硅A/二氧化硅B/鋁硅酸鹽的至少2wt％。
32.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求2的前述從屬權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中同時(shí)存在二氧化硅A和二氧化硅B，并占體系中合計(jì)的二氧化硅磨料/鋁硅酸鹽含量的至多80wt％。
33.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，還包括用作清潔輔助劑的RDA在100-300范圍內(nèi)的不同結(jié)晶鋁硅酸鹽。
34.如權(quán)利要求33所述的磨料體系，其中輔助劑鋁硅酸鹽的PAV在9-25的范圍內(nèi)。
35.如權(quán)利要求33或34所述的磨料體系，其中輔助劑鋁硅酸鹽具有在30-100cm3/100g范圍內(nèi)的吸油量。
36.如權(quán)利要求33-35中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中輔助劑鋁硅酸鹽具有在2.0-5.0μm范圍內(nèi)的重均粒度。
37.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，其中體系的組分處于干燥狀態(tài)以確保粉末自由流動(dòng)。
38.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的磨料體系，包括RDA小于30的增稠二氧化硅。
全文摘要
一種用于高度清潔、控制磨損的牙膏組合物的磨料體系，包括可選自放射性牙齒磨損(RDA)在30－150范圍內(nèi)的第一二氧化硅和RDA在100－300范圍內(nèi)的第二二氧化硅中的至少一種磨料二氧化硅，和平均微晶尺寸低于0.2μm的結(jié)晶鋁硅酸鹽。第一二氧化硅的重量含量通常大于第二二氧化硅的重量含量，第二二氧化硅的RDA大于第一二氧化硅的RDA。
文檔編號(hào)A61Q11/00GK1909871SQ200580002075
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月5日
發(fā)明者P·W·斯坦尼爾, A·阿拉亞, I·P·麥克奧恩, J·E·克里思 申請(qǐng)人:伊尼奧斯硅石有限公司