Композиция на основе диоксида кремния, способ ее получения и средство по уходу за зубами на ее основе - RU2389475C2

Чертежи

Описание

Область техники

Данное изобретение относится к уникальным абразивным и/или загущающим материалам, которые представляют собой образованные «по месту» композиции разновидностей осажденного диоксида кремния и разновидностей гелеобразного диоксида кремния. Такие композиции обнаруживают различные выгодные характеристики, зависящие от структуры композитного материала, образованного «по месту». Благодаря использованию низкоструктурных композитов (согласно результатам измерений уровней маслоемкости по льняному маслу в диапазоне от 40 до 100 мл поглощенного масла/100 г композита) можно добиться одновременного получения характеристик высокого уровня очищения от пленки зубного налета и умеренных уровней абразивности в отношении дентина для того, чтобы предоставить пользователю средство по уходу за зубами, которое обеспечивает эффективное очищение поверхностей зубов без неблагоприятного истирания таких поверхностей. Повышенные количества высокоструктурных композитных материалов имеют тенденцию приводить к более значительным преимуществам по нарастанию вязкости и загущению совместно с такими желательными характеристиками абразивности и очищения, хотя и в меньшей степени, чем в случае низкоструктурных типов. Таким образом, материалы для очищения среднего диапазона будут обнаруживать уровни маслоемкости от более чем 100 до 150, а композит, демонстрирующий высокий уровень загущения/низкий уровень абразивности, будет обнаруживать характеристики маслоемкости, превышающей 150. Такая комбинация одновременно полученных «по месту» осажденного диоксида кремния/гелеобразного диоксида кремния обеспечивает получение такой неожиданно эффективной способности приводить к низким уровням абразивности и высоким уровням очищения и различных характеристик загущения в сопоставлении с физическими смесями таких компонентов. В данное изобретение включается уникальный способ получения таких композитных материалов на основе гелеобразного и осажденного диоксида кремния, имеющих такое назначение, а также различных материалов в диапазонах структур, описанных выше, и их содержащих средств по уходу за зубами.

Уровень техники

Абразивное вещество включали в обычно используемые композиции средств по уходу за зубами для того, чтобы удалять с поверхности зубов различные отложения, в том числе пленку зубного налета. Пленка зубного налета прочно пристает и зачастую содержит коричневые или желтые пигменты, которые придают зубам неприглядный внешний вид. Несмотря на то, что очищение имеет большое значение, абразив не должен быть настолько агрессивным, чтобы повреждать зубы. В идеальном случае эффективный абразивный материал средства по уходу за зубами доводит удаление пленки зубного налета до максимума, одновременно вызывая минимальные истирание и повреждение твердых тканей зубов. Следовательно, помимо прочего, эксплуатационные характеристики средства по уходу за зубами обладают высокой чувствительностью к степени истирания, вызываемого абразивным ингредиентом. Обычно абразивный очищающий материал вводили в композиции средств по уходу за зубами в форме текучего сухого порошка или в результате повторного диспергирования форм текучего сухого порошка полирующего компонента, полученного до или во время составления рецептуры средства по уходу за зубами. В дополнение к этому не так давно для облегчения хранения, транспортирования и ввода в целевые рецептуры средств по уходу за зубами были предложены суспензионные формы таких абразивов.

В таких целях использовали синтетические разновидности низкоструктурного диоксида кремния благодаря той эффективности, которую обеспечивают такие материалы в качестве абразивов, а также характеристикам низкой токсичности и совместимости с другими компонентами средства по уходу за зубами, такими как фторид натрия в качестве одного примера. При получении синтетических разновидностей диоксида кремния цель заключается в получении разновидностей диоксида кремния, которые обеспечивают максимальное очищение при минимальном влиянии на твердые поверхности зубов. Исследователи в сфере ухода за зубами постоянно занимаются поисками абразивных материалов, которые удовлетворяют таким целям.

Для того чтобы в целях улучшения контроля дополнить и модифицировать реологические свойства, такие как нарастание вязкости, устойчивость, отекание с зубной щетки и тому подобное, в качестве загущающих компонентов для средств по уходу за зубами и других подобных пастообразных материалов использовали также и синтетические разновидности диоксида кремния (более высокой структуры). Например, в случае рецептур зубной пасты существует потребность в предложении стабильной пасты, которая может удовлетворить несколько потребительских требований, включающих нижеследующее и не ограничивающихся только этим: способность доставляться из контейнера (такого как тюбик) в результате приложения давления (то есть выдавливания из тюбика) в виде пасты со стабильными размерами и возвращаться к своему прежнему состоянию после прекращения действия такого давления, способность таким образом доставляться на головную часть зубной щетки легко и без вытекания из тюбика во время и после такой доставки, предрасположенность к сохранению стабильности размеров на зубной щетке до использования и при нанесении на целевые зубы до проведения чистки зубной щеткой и демонстрация надлежащего вкусового впечатления в эстетических целях, по меньшей мере, во благо пользователя.

В общем случае в составе средства по уходу за зубами основное количество составляют влагоудерживающее вещество (такое как сорбит, глицерин, полиэтиленгликоль и тому подобное) для того, чтобы сделать возможным надлежащий контакт с целевьми объектами в сфере ухода за зубами, абразив (такой как осажденный диоксид кремния) для надлежащих очищения и истирания подвергаемых им зубов, вода и другие активные компоненты (такие как соединения на основе фторидов для обеспечения преимуществ противокариозного действия). Возможность придания надлежащих реологических преимуществ такому средству по уходу за зубами достигается благодаря надлежащим выбору и использованию загущающих компонентов (таких как разновидности гидратированного диоксида кремния, гидроколлоиды, камеди и тому подобное) в целях получения надлежащей сетки носителя для надлежащего вмещения таких важных ингредиентов, как влагоудерживающее вещество, абразив и противокариозное средство. Таким образом, очевидно, что составление рецептур надлежащих композиций средств по уходу за зубами может оказаться достаточно сложным с точки зрения как приготовления смеси, так и численности, количества и типа компонентов, присутствующих в таких рецептурах. В результате, хотя это и не является высокоприоритетной задачей в промышленности средств по уходу за зубами, возможность уменьшения численности таких компонентов или попытка предложения определенных компонентов, которые соответствуют, по меньшей мере, двум из данных необходимых свойств, потенциально могли бы уменьшить сложность составления рецептуры, не говоря уже о потенциальном понижении совокупных производственных затрат.

В случае композиций средств по уходу за зубами было использовано или описано несколько нерастворимых в воде абразивных полирующих компонентов. Данные абразивные полирующие компоненты включают природные и синтетические абразивные дисперсные материалы. В общем случае известные синтетические абразивные полирующие компоненты включают разновидности аморфного осажденного диоксида кремния и разновидности гелеобразного диоксида кремния и осажденный карбонат кальция (РСС). Другие абразивные полирующие компоненты для средств по уходу за зубами включали мел, карбонат магния, двукальциевую соль фосфорной кислоты и ее дигидратные формы, пирофосфат кальция, силикат циркония, метафосфат калия, ортофосфат магния, трикальциевую соль фосфорной кислоты, перлит и тому подобное.

Синтетически получаемые разновидности осажденного низкоструктурного диоксида кремния, в частности, использовали в качестве абразивных компонентов в рецептурах средств по уходу за зубами вследствие их очищающей способности, относительной безопасности и совместимости с типичными ингредиентами средств по уходу за зубами, такими как влагоудерживающие вещества, загущающие компоненты, вкусовые вещества, противокариозные средства и тому подобное. Как известно, синтетические разновидности осажденного диоксида кремния в общем случае получают в результате нарушения устойчивости и осаждения аморфного диоксида кремния из растворимого силиката щелочного металла при добавлении минеральной кислоты и/или кислотных газов в условиях, в которых первоначально сформированные первичные частицы имеют тенденцию к ассоциации друг с другом с образованием множества агрегатов (то есть дискретных кластеров первичных частиц), но без агломерации до получения трехмерной структуры геля. Получающийся в результате осажденный материал отделяют от водной фракции реакционной смеси по методикам фильтрования, промывания и высушивания, а после этого высушенный продукт механически измельчают для того, чтобы получить подходящие для использования размер частиц и распределение частиц по размерам.

Методики высушивания диоксида кремния в общем случае реализуют при использовании распылительной сушки, форсуночной сушки (например, колонной или фонтанной), дисковой сушки, сушки в потоке горячего воздуха, сушки с использованием вращающегося диска, сушки в печи/псевдоожиженном слое и тому подобного.

Фактически на такие обычно используемые абразивные материалы в определенной степени налагаются ограничения, обусловленные доведением очищения до максимума и сведением к минимуму абразивности в отношении дентина. Возможность оптимизации таких характеристик в прошлом в общем случае лимитировалась контролем структур индивидуальных компонентов, используемых в таких целях. Примеры модификаций структур осажденного диоксида кремния в целях, обусловленных такими средствами по уходу за зубами, на современном уровне техники описываются в таких публикациях, как патенты США №№ 3967563, 3988162, 4420312 и 4122161 автора Wason, патенты США №№ 4992251 и 5035879 авторов Aldcroft et al., патент США № 5098695 авторов Newton et al., и патенты США №№ 5891421 и 5419888 авторов McGill et al. Кроме того, модификации разновидностей гелеобразного диоксида кремния также были описаны в таких публикациях, как патент США № 5647903 авторов McGill et al., патент США № 4303641 авторов DeWolf, II et al., патент США № 4153680 авторов Seybert, и патент США № 3538230 авторов Pader et al. Такие описания охарактеризовывают усовершенствование таких материалов на основе диоксида кремния в целях придания повышенной способности очищения от пленки зубного налета и уменьшения уровней абразивности в отношении дентина, что для средства по уходу за зубами является преимуществом. Однако данным типичным усовершенствованиям не достает способности придания предпочтительных уровней свойств, которые бы предоставили производителю средств по уходу за зубами возможность включения такого индивидуального материала в различных количествах вместе с другими подобными компонентами для того, чтобы обеспечить достижение получающихся в результате различных уровней таких характеристик очищения и абразивности. Для компенсации таких ограничений предпринимались попытки по созданию различных комбинаций разновидностей диоксида кремния, позволяющих ориентироваться на различные уровни. Такие комбинации разновидностей диоксида кремния, включающие композиции с различающимися размерами частиц и площадями удельных поверхностей, описываются в патенте США № 3577521 авторов Karlheinz Scheller et al., патенте США № 4618488 автора Macyarea, патенте США № 5124143 автора Muhlemann и патенте США 4632826 автора Ploger. Однако такие получающиеся в результате средства по уходу за зубами неспособны одновременно придавать желательные уровни абразивности и высокий уровень очищения от зубного налета.

Была сделана еще одна попытка по получению физических смесей разновидностей осажденного диоксида кремния определенных структур и разновидностей гелеобразного диоксида кремния, а именно в патенте США 5658553 автора Rice. В общем случае признано, что разновидности гелеобразного диоксида кремния демонстрируют наличие граней и, таким образом, теоретически обнаруживают способность подвергать поверхности истиранию в большей степени в сопоставлении с разновидностями осажденного диоксида кремния, даже относящимися к низкоструктурным типам. Таким образом, смесь таких материалов друг с другом в данном патенте обеспечивала на тот момент получение усовершенствования, выражаемого в контролируемых, но более высоких уровнях абразивности в сочетании с большей способностью очищения от пленки зубного налета в сопоставлении с одними только разновидностями осажденного диоксида кремния. В таком описании продемонстрировано, что по отдельности полученные и совместно включенные разновидности гелеобразного диоксида кремния и разновидности осажденного диоксида кремния могут позволить добиться получения повышенных уровней PCR и RDA, но при очевидно большем контроле характеристик пониженной абразивности в сопоставлении с ранее предложенными разновидностями диоксида кремния, обнаруживающими очень высокие результаты по PCR. К сожалению, несмотря на то, что данные результаты, само собой разумеется, представляют собой шаг в правильном направлении, все еще сохраняется в основном неудовлетворенная потребность в предложении абразива для ухода за зубами на основе диоксида кремния, который обнаруживает характеристики достаточно высокого уровня очищения от пленки зубного налета одновременно при характеристиках пониженной абразивности в отношении радиоактивного дентина, так что удаление пленки можно будет осуществить без неблагоприятного разрушения дентина. По существу имеет место потребность в более безопасном абразиве, который демонстрирует значительно более высокий уровень PCR по отношению к уровню RDA в сопоставлении с тем, что предлагалось раньше в промышленности диоксида кремния для ухода за зубами. Опять-таки, патент автора Rice представляет собой просто начало пути в направлении получения желательных характеристик абразива. Кроме того, требование получения данных индивидуальных гелеобразных и осажденных материалов и дозирования их для достижения надлежащих целевых уровней таких характеристик увеличивает стоимость и число технологических стадий производственной методики. Таким образом, для промышленности в настоящее время недоступен способ достижения преимуществ таких комбинаций, за исключением очень высокого уровня очищения от пленки зубного налета и при абразивности в отношении дентина в степени в диапазоне от относительно низкой до умеренной, при одновременном упрощении включения в рецептуру средства по уходу за зубами.

Всегда существует желание ограничить количество добавок, требуемых для приобретения, хранения и ввода в рецептуры средств по уходу за зубами. Как таковая, возможность одновременного предложения характеристик загущения и абразивности, устраняющая необходимость добавления нескольких компонентов для достижения таких свойств, в промышленности представляет собой неудовлетворенную потребность.

Раскрытие сущности изобретения

В настоящее время было обнаружено то, что модификации в способах получения разновидностей осажденного диоксида кремния могут в результате привести согласно им к одновременному получению «по месту» целевых количеств разновидностей гелеобразного диоксида кремния, в особенности тех из них, у которых можно контролировать конечную структуру композита, образованного «по месту». Таким образом, такой новый способ делает возможным получение образованных «по месту» материалов на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния, которые в средствах по уходу за зубами обеспечивают достижение превосходных возможностей по абразивности в отношении дентина и очищению от пленки зубного налета, или в порядке альтернативы таких рецептур, которые демонстрируют превосходные характеристики загущения, а также желательные характеристики абразивности и очищения в результате ввода такой индивидуально получаемой, хранимой и вводимой добавки.

В частности, конкретные полученные «по месту» композиты обнаруживают очень высокие уровни характеристик очищения от пленки зубного налета в сопоставлении с результатами по пониженному истиранию радиоактивного дентина, так что получающиеся в результате материалы можно будет добавлять совместно с другими абразивными материалами (такими, как разновидности осажденного диоксида кремния с пониженной структурой, разновидности карбоната кальция и тому подобное) для того, чтобы производитель средства по уходу за зубами ориентировался бы на определенные высокие уровни очищения при пониженной абразивности, таким образом, обеспечивая для конечного пользователя оптимизацию очищения при одновременном формировании большего резерва защиты от истирания. Без намерения связывать себя какой-либо специальной научной теорией также представляется, что повышенное количество гелеобразного диоксида кремния в конечных композитных материалах способствует получению более узких диапазонов размеров частиц, что вносит свой вклад в получение контролируемого результата по высоким уровнями очищения и пониженным уровням абразивности в отношении дентина. Как будет обсуждаться более подробно далее, физически перемешанная комбинация таких материалов (то есть не получаемая одновременно в ходе одной реакции), как было обнаружено, придает ограниченные уровни таких свойств, а именно, для них имеет место потребность в наличии материалов (в частности компонента на основе осажденного диоксида кремния), которые обнаруживают чрезвычайно высокий, потенциально неблагоприятный уровень абразивности в отношении дентина для того, чтобы в то же самое время придавать приемлемый высокий уровень очищения от пленки зубного налета. Неожиданно оказалось, что новые разновидности диоксида кремния в виде образованной «по месту» комбинации осажденного/гелеобразного материалов обеспечивают достижение повышенного степени очищения от пленки зубного налета при значительно пониженной величине абразивности в отношении дентина, что, таким образом, предоставляет промышленности средств по уходу за зубами не только потенциально более желательный материал с пониженной абразивностью для лучшего обеспечения защиты при уходе за зубами. Было осознано то, что присутствие переменных количеств такого компонента на основе гелеобразного диоксида кремния позволяет воспользоваться преимуществом наличия острых граней, имеющихся у агломератов геля, для получения абразивности при одновременном присутствии переменных уровней содержания разновидностей осажденного диоксида кремния с различными структурами, что позволяет иметь совокупный композит, обнаруживающий одну из трех общих характеристик: высокий уровень очищения, уровень очищения среднего диапазона или загущение/низкий уровень очищения. Все такие общие характеристики зависят от структуры совокупного композита на основе гелеобразного/осажденного материалов согласно измерениям маслоемкости по льняному маслу (как отмечалось ранее). Неожиданно оказалось, что в случае получения «по месту» такой получающийся в результате гелеобразный/осажденный материал обеспечивает получение улучшенных свойств в сопоставлении с сухими смесями таких компонентов, полученных по отдельности. Таким образом, в порядке одного примера варианта высокого уровня очищения можно сказать, что было обнаружено то, что несмотря на довольно высокий уровень очищения от пленки зубного налета получающийся в результате уровень абразивности в отношении дентина фактически является ограниченным, что, таким образом, придает целевому субстрату для ухода за зубами характеристики превосходного очищающего материала без одновременного придания ему чрезмерно высокого уровня абразивности.

В альтернативном, но ни в коем случае не менее важном варианте существует возможность одновременного получения материалов компонентов на основе диоксида кремния в одной и той же реакционной среде, которая придает характеристики абразивности в отношении дентина и очищения от пленки зубного налета (хотя и в меньшей степени, чем в случаях, отмеченных в предшествующем абзаце) и одновременно существующие характеристики загущения для того чтобы обеспечить получение таких выгодных результатов при использовании единственной добавки. Возможность контроля уровня содержания гелеобразного диоксида кремния в конечном композите и/или целевой высокой, средней или низкой структуры компонента на основе осажденного материала в нем благодаря модификациям концентрации исходного материала и/или условий проведения реакции для гелеобразного и/или осажденного материала дает возможность контроля совокупных характеристик очищения, абразивности и/или загущения самого композита. Таким образом, композит, обнаруживающий повышенный уровень загущения и пониженные, но эффективные характеристики очищения от пленки зубного налета, для получения целевых желательных характеристик загущения/низкой абразивности будет включать или повышенные количества гелеобразного диоксида кремния и/или повышенные количества высокоструктурного осажденного материала, такие, что совокупный композит будет демонстрировать достаточно высокую маслоемкость по льняному маслу (превышающую 150 мл/100 г материала). Таким образом, было обнаружено, что в результате контроля таких параметров получения гелеобразного/осажденного диоксида кремния получение данных различных характеристик очищения, абразивности и/или загущения может обеспечить единственная добавка без необходимости прибегать к множеству добавлений потенциально дорогостоящих и/или трудных для ввода материалов при достижении той же самой цели.

Все части, процентные содержания и соотношения, использованные в настоящем документе, выражаются через массовые величины, если только не будет оговорено другого. Все документы, процитированные в настоящем документе, включаются в него для справки.

В соответствии с этим одна цель настоящего изобретения заключается в предложении композитного материала на основе осажденного диоксида кремния и гелеобразного диоксида кремния, обеспечивающего улучшенное очищение от пленки зубного налета без неприемлемо высокого соответствующего увеличения абразивности в отношении дентина или зубной эмали. Еще одна цель настоящего изобретения заключается в предложении нового способа получения таких эффективных комбинаций осажденного/гелеобразного диоксида кремния, где такие материалы получают одновременно и «по месту», таким образом, позволяя добиваться достижения надлежащих соотношений между количествами таких материалов во время получения материалов, а не во время получения средства по уходу за зубами. Кроме того, цель данного изобретения заключается в предложении образованного «по месту» композитного материала на основе осажденного/гелеобразного диоксида кремния, где уровни маслоемкости по льняному маслу, демонстрируемые при этом, находятся в пределах одного из трех диапазонов: от 40 до 100 мл поглощенного масла/100 г композитного материала для материала, обеспечивающего очень высокий уровень очищения, от более чем 100 и вплоть до 150 мл/100 г для материала, обеспечивающего высокий уровень очищения среднего диапазона, и более чем 150 для материала, обеспечивающего очищение/загущение/низкую абразивность.

В соответствии с этим данное изобретение включает способ одновременного получения разновидностей гелеобразного диоксида кремния и разновидностей осажденного диоксида кремния, при этом упомянутый способ включает последовательные стадии

a) смешивания друг с другом достаточного количества силиката щелочного металла и подкисляющего средства до получения композиции гелеобразного диоксида кремния; и без проведения сначала промывания, очистки или модифицирования упомянутой полученной композиции гелеобразного диоксида кремния,

b) одновременного ввода в упомянутую композицию гелеобразного диоксида кремния достаточного количества силиката щелочного металла и подкисляющего средства до получения осажденного диоксида кремния с образованием, таким образом, комбинации осажденного/гелеобразного диоксида кремния. В данное изобретение также включается и продукт такого способа, где количество гелеобразного диоксида кремния, присутствующего в нем, находится в диапазоне от 5 до 80 об.% от совокупной получающейся в результате одновременно комбинации осажденного/гелеобразного диоксида кремния. Дополнительно в данное изобретение включаются композитные материалы, перечисленные выше в трех диапазонах измерения маслоемкости, и рецептуры средств по уходу за зубами, содержащие такие материалы, а также продукт вышеупомянутого способа изобретения.

В общем случае синтетические разновидности осажденного диоксида кремния получают в результате смешивания разбавленных растворов силиката щелочного металла с водными растворами сильных минеральных кислот в условиях, при которых не может происходить агрегация с образованием золя и геля, перемешивания, а после этого отфильтровывания осажденного диоксида кремния. Получающийся в результате осажденный материал после этого промывают, высушивают и измельчают до достижения желательного размера.

Кроме того, в общем случае разновидности гелеобразного диоксида кремния включают силикатные гидрогели, водные гели, аэрогели и ксерогели. Разновидности гелеобразного диоксида кремния также получают в результате проведения реакции между растворами силиката щелочного металла и сильными кислотами или наоборот с образованием гидрозоля и выдерживания свежеполученного гидрозоля до получения гидрогеля. Гидрогель после этого промывают, высушивают и измельчают до получения желательных материалов.

Как упоминалось выше, раздельное получение таких материалов исторически требовало получения данных индивидуальных материалов и надлежащего совместного дозирования обоих компонентов во время включения в рецептуру средства по уходу за зубами таким образом, чтобы обеспечить наличие у него желательных уровней очищения/абразивности.

В противоположность этому способ изобретения, предназначенный для одновременного получения таких материалов, позволяет производителю ориентироваться на определенный диапазон количеств компонентов на основе гелеобразного диоксида кремния и осажденного диоксида кремния, а также на структуры компонентов на основе осажденного диоксида кремния при придании желательного уровня очищения/абразивности благодаря наличию контролируемых параметров во время получения, что значительно отличается от предшествующих физических смесей (то есть сухих смесей) таких материалов, полученных в результате включения по отдельности. В основном новый способ требует проведения ориентации на количество желательного гелеобразного диоксида кремния и конкретный выбор определенных условий проведения реакции для того, чтобы добиться достижения такого желательного уровня во время получения аморфного осажденного диоксида кремния.

Абразивные композиции изобретения представляют собой добавки, готовые для использования при получении композиций для очищения полости рта, таких как средства по уходу за зубами, зубные пасты и тому подобное, являясь в особенности подходящими в качестве материала исходного сырья для способа получения зубной пасты. Кроме того, такие продукты на основе диоксида кремния можно использовать в тех сферах применения, в которых может оказаться желательным наличие острых граней и пониженной абразивности, таких как нижеследующие, но, не ограничиваясь только ими: ингибиторы ценообразования в определенных рецептурах, таких как нижеследующие, но, не ограничиваясь только ими: моющие средства для автоматов для мытья посуды. Дополнительные потенциальные варианты использования таких материалов включают носители для продуктов питания, добавки и носители для каучуков, добавки к косметическим средствам, добавки к средствам личной гигиены, добавки для пластмасс, препятствующие слипанию, и добавки к фармацевтическим средствам, не ограничиваясь только этим.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 представляет собой графическое изображение корреляции между абразивностью в отношении дентина и коэффициентами очищения от пленки зубного налета для композиции средства по уходу за зубами в случае полученных «по месту» композитов изобретения на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния и сравнительных физических смесей таких материалов.

Фигура 2 представляет собой графическое изображение корреляции между характеристиками загущения и структурой гелеобразного диоксида кремния для полученных «по месту» композитов изобретения на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния и сравнительных физических смесей таких материалов.

Фигура 3 представляет собой графическое изображение корреляции между величинами абразивности в отношении дентина и результатами измерений очищения от пленки зубного налета для композиции средства по уходу за зубами в случае полученных «по месту» композитов изобретения на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния и между значениями результатов тех же самых измерений для сравнительных обычно используемых абразивов для ухода за зубами.

Подробное описание изобретения

Композиции, обеспечивающие достижение абразивности и/или загущения, используемые в настоящем изобретении, представляют собой полученные «по месту» материалы, которые можно легко составить по первому требованию при использовании других ингредиентов с получением композиций для очищения полости рта, демонстрирующих высокую эффективность очищения, не вызывающую ненадлежащего истирания поверхностей зубов. Существенные, а также необязательные компоненты композиций, обеспечивающих достижение абразивности и/или загущения, и соответствующие способы их получения в настоящем изобретении более подробно описываются далее.

Композиции диоксида кремния настоящего изобретения получают в соответствии с нижеследующим двухстадийным способом, где гелеобразный диоксид кремния получают на первой стадии, а осажденный диоксид кремния получают на второй стадии. В данном способе водный раствор силиката щелочного металла, такого как силикат натрия, загружают в реактор, оборудованный перемешивающим устройством, соответствующим обеспечению получения однородной смеси, и водный раствор силиката щелочного металла в реакторе предварительно нагревают до температуры в диапазоне от приблизительно 40°С до приблизительно 90°С. Предпочтительно водный раствор силиката щелочного металла характеризуется концентрацией силиката щелочного металла в диапазоне приблизительно от 3,0 до 35 мас.%, предпочтительно от приблизительно 3,0 до приблизительно 25 мас.%, а более предпочтительно от приблизительно 3,0 до приблизительно 15 мас.%. Предпочтительно силикатом щелочного металла является силикат натрия при соотношении SiO₂:Na₂O в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 4,5, более предпочтительно от приблизительно 1,5 до приблизительно 3,4. Количество силиката щелочного металла, загружаемого в реактор, составляет от приблизительно 10 мас.% до приблизительно 80 мас.% от совокупного количества силиката, используемого в композиции. Необязательно к реакционной смеси (раствору силиката или воде) можно добавлять электролит, такой как раствор сульфата натрия. После этого для получения геля к силикату добавляют водный раствор подкисляющего средства или кислоты, такой как серная кислота, хлористоводородная кислота, азотная кислота, фосфорная кислота и тому подобное (предпочтительно серная кислота), добавляемый в виде их разбавленного раствора (например, при концентрации в диапазоне приблизительно от 4 до 35 мас.%, более часто приблизительно от 9,0 до 15,0 мас.%). Как только гелеобразный диоксид кремния будет получен, а величина рН будет доведена до желательного уровня, такого как в диапазоне приблизительно от 3 до 10, добавление кислоты прекращают, а гель нагревают до температуры реакции в партии, предпочтительно находящейся в диапазоне от приблизительно 65°С до приблизительно 100°С. Важно отметить то, что после того, как данная первая стадия будет завершена, полученный гелеобразный диоксид кремния никоим образом не модифицируют. Таким образом, перед началом второй стадии данный получающийся в результате гель не промывают, не очищают, не рафинируют и тому подобное.

После этого начинается вторая стадия после того, как температура реакции в геле увеличится, при одновременном добавлении в реактор: (1) водного раствора того же самого ранее использованного подкисляющего средства и (2) дополнительных количеств водного раствора, содержащего то же самое вещество силиката щелочного металла, что и присутствующее в реакторе, при этом водный раствор предварительно нагревают до температуры в диапазоне от приблизительно 65°С до приблизительно 100°С. Расходы при добавлении подкисляющего средства и силиката можно регулировать для контроля величины рН при одновременном добавлении во время проведения реакции второй стадии. Данный контроль величины рН можно использовать для регулирования физических свойств продукта, в общем случае более высокая средняя величина рН позволяет получать продукты на основе более низкоструктурного диоксида кремния, а относительно меньшая средняя величина рН позволяет получать продукты на основе более высокоструктурного диоксида кремния. Может быть использована высокосдвиговая рециркуляция, а добавление раствора кислоты продолжают до тех пор, пока величина рН материала в реакторе не уменьшится до величины в диапазоне от приблизительно 4 до приблизительно 9. Для целей данного способа изобретения термин «средняя величина рН материала» предполагает обозначение средней величины рН, получаемой в результате измерения уровня рН каждые 5 минут в ходе проведения стадии получения осажденного материала и усреднения совокупных итоговых данных по истекшему совокупному периоду времени.

После прекращения подачи подкисляющего средства и силиката щелочного металла партии в реакторе давали возможность подвергнуться старению или «варке» в течение периода времени продолжительностью от 5 минут до 30 минут, при этом содержимое реактора выдерживали при постоянной величине рН. После завершения варки партию реакционной смеси отфильтровывали и промывали водой для удаления избыточных неорганических солей, образующих побочный продукт, до тех пор, пока согласно измерениям проводимости промывные воды от образованного диоксидом кремния осадка на фильтре в результате не станут характеризоваться содержанием соли, образующей побочный продукт, составляющим, самое большее, 5%.

Образованный диоксидом кремния осадок на фильтре суспендируют в воде, а после этого высушивают при помощи любых обычно используемых методик сушки, таких как распылительная сушка, до получения аморфного диоксида кремния, содержащего от приблизительно 3 мас.% до приблизительно 50 мас.% влаги. Затем диоксид кремния можно размолоть до получения желательного срединного размера частиц в диапазоне приблизительно от 3 мкм до 25 мкм, предпочтительно от приблизительно 3 мкм до приблизительно 20 мкм. Разделение по крупности до получения еще более узких диапазонов срединных размеров частиц также может способствовать обеспечению достижения преимуществ повышенного очищения.

Получение продуктов на основе диоксида кремния необязательно ограничивается описанными выше методологиями производственного способа осаждения синтетических разновидностей аморфного диоксида кремния, и в дополнение к ним в общем случае его также можно осуществлять в соответствии с методологиями, описанными, например, в предшествующих патентах США №№ 3893840, 3988162, 4067746, 4340583 и 5891421, из которых все включаются в настоящий документ для справки, в той мере, в которой такие способы будут надлежащим образом модифицированы для включения рециркуляционной и высокосдвиговой обработок. Как должен понимать специалист в соответствующей области техники, параметры реакции, которые оказывают влияние на характеристики получающегося в результате осажденного диоксида кремния, включают: расход и момент времени для добавления различных реагентов; уровни концентрации различных реагентов; величину рН реакционной смеси; температуру реакции; перемешивание реагентов во время получения; и/или расход, при котором добавляют любые электролиты.

Альтернативные способы получения данного материала изобретения включают способы получения в форме суспензии, такие как нижеследующие, но не ограничивающиеся только ими: методики, изложенные в патенте США № 6419174, приписанном авторам McGill et al., а также способы прессования суспензии на фильтре, описанные в полном объеме опубликованной патентной заявки США № 20030019162, приписанной автору Huang.

Композитные материалы на основе диоксида кремния изобретения можно охарактеризовать и разделить, как обсуждалось выше, на три четко различающиеся категории, в зависимости от обнаруживаемых в каждой из них диапазонов маслоемкости по льняному маслу. Испытание на маслоемкость, обсуждающееся более подробно далее, в общем случае используют для определения структур материалов на основе осажденного диоксида кремния, как это предлагается в работах J. Soc. Cosmet. Chem., 29, 497-521 (August 1978) и Pigment Handbook: Volume 1, Properties and Economics,

2^nd ed., John Wiley & Sons, 1988, p.139-159. Однако для данного изобретения важно отметить то, что вместо этого такое испытание теперь использовали для определения структуры совокупного композита на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния. Таким образом, три основных типа материалов изобретения разносят по категориям так, как определяется выше, и как обсуждается далее в последующих разделах.

Образованные «по месту» композиции изобретения на основе гелеобразного и осажденного диоксида кремния являются подходящими для использования при получении различных функций, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: три основных типа: i) абразивы для ухода за зубами, характеризующиеся высоким уровнем очищения, при соответственной пониженной абразивности (например, при уровне RDA, меньшем, чем 250) в сопоставлении с обычными продуктами на основе диоксида кремния, характеризующимися высоким уровнем очищения; ii) абразивы для ухода за зубами, характеризующиеся уровнем очищения среднего диапазона, при пониженных высоких уровнях очищения (в сопоставлении с вышеупомянутыми материалами, характеризующимися высоким уровнем очищения), но при намного меньших результатах измерений RDA (например, равных, самое большее, приблизительно 150); и iii) загущающие (модифицирующие вязкость) продукты, которые демонстрируют определенные уровни очищения и абразивности (такие, как демонстрируемые величины PCR, меньшие, чем 90, и измеренные величины RDA, меньшие, чем 80). Получение каждого типа базируется на различных факторах, таких как условия проведения реакции (например, температура, перемешивание/сдвиг, расходы при добавлении реагентов, количество компонента на основе гелеобразного материала и тому подобное) и концентрации реагентов (например, в порядке одного примера, молярные соотношения между силикатом и кислотой). Далее все это будет дополнительно охарактеризовано по разделениям.

Абразивные материалы, характеризующиеся высоким уровнем очищения

Как это ни удивительно, но реализуемый «по месту» способ данного изобретения приводит к получению абразивных материалов, которые обнаруживают исключительно высокие характеристики очищения от пленки зубного налета, при селективности, определяемой величиной рН реакции, композицией реагентов, количеством гелеобразного компонента и, как следствие, структурой получающихся из них в результате композитных материалов на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния. Для таких материалов, характеризующихся высоким уровнем очищения, можно добиться получения целевых пониженных уровней истирания радиоактивного дентина, не принося в жертву преимущества по очищению, опять-таки в результате получения определенных низкоструктурных композитных материалов на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния. Варианты таких материалов приводятся далее, по меньшей мере, в примерах 4, 6, 7, 11 и 15, и они демонстрируют возможность очищения без возникновения неблагоприятной избыточной абразивности в отношении дентина (например, в случае составов средств по уходу за зубами 1, 3 и 4). При ориентации на совокупный уровень очищения и абразивности для рецептуры средства по уходу за зубами такие продукты можно использовать в виде единственного очищающего/абразивного компонента в средстве по уходу за зубами, или в одном потенциально предпочтительном варианте реализации их можно использовать в качестве дополнения вместе с другими добавками пониженной абразивности.

В случае данного материала, характеризующегося высоким уровнем очищения, гелеобразный компонент присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 50 об.% при расчете на получаемый в конечном счете композитный материал на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния (и, таким образом, в результате компонент на основе осажденного диоксида кремния будет присутствовать в количестве в диапазоне от 95 до 50 об.%). Несмотря на то что количество геля, способное образовывать материал, характеризующийся высоким уровнем очищения, может доходить вплоть до 50% от композитного материала, предпочтительно такое количество составляет намного меньшую величину, в основном поскольку было обнаружено, что чем больше будет количество геля, присутствующего в материале, характеризующемся высоким уровнем очищения, тем больше будет количество компонента на основе низкоструктурного осажденного диоксида кремния, которое будет необходимо получить в ходе реализации последующей фазы. Таким образом, совокупное количество получаемого геля предпочтительно является относительно небольшим (например, в диапазоне от 10 до 25%). Такие процентные содержания гелеобразного компонента фактически представляют собой количество силиката, присутствующего в ходе реализации производственных фаз для каждого отличного от других материала на основе диоксида кремния. Таким образом, результат измерения количества геля, равный 10%, отображает присутствие в реакторе 10% от совокупного объема реагента силиката на той фазе, в ходе реализации которой гель образуется первоначально (в порядке одного примера). После первоначального получения геля оставшийся объем реагента силиката, составляющий 90%, используют для получения компонента на основе осажденного диоксида кремния. Однако важно отметить то, что после инициирования фазы образования осажденного материала некоторое количество силиката фактически может привести к получению геля, но определение процентных содержаний каждого компонента в получаемом в конечном счете композитном материале не отображает реализации такой возможности. Таким образом, отмеченные выше процентные содержания представляют собой просто наилучшие оценки, а не конкретные определения конечных количеств компонентов. Такая проблема также существует и для остальных категорий образованного «по месту» гелеобразного/осажденного композитного материала.

В общем случае определили то, что такие специфические абразивы, характеризующиеся высоким уровнем очищения, можно получать по способу смешивания подходящей кислоты и подходящего силикатного исходного материала (где концентрация кислоты в водном растворе находится в диапазоне от 5 до 25%, предпочтительно от 10 до 20%, а более предпочтительно от 10 до 12%, и концентрация силикатного исходного материала находится в диапазоне от 4 до 35%, также в водном растворе) с первоначальным образованием гелеобразного диоксида кремния. После образования геля к полученному гелю добавляют достаточные количества силиката и кислоты (без какой-либо существенной степени промывания или другого типа очистки или физического модифицирования геля) для последующего образования компонента на основе осажденного диоксида кремния с различной структурой (предпочтительно низкоструктурного, но в ходе производства в результате можно получать и продукты на основе диоксида кремния с другой структурой до тех пор, пока совокупная структура будет достаточной для достижения необходимых уровней очищения от пленки зубного налета), желательного для получения композитного материала, характеризующегося высоким уровнем очищения. Величину рН у реакционной смеси можно контролировать, выдерживая на любом уровне в пределах диапазона от 3 до 10, при этом более высокие величины рН желательны для получения низкоструктурного осажденного диоксида кремния. Было осознано то, что в целях получения по данному способу материала, характеризующегося высоким уровнем очищения и уровнем абразивности в диапазоне от умеренного до низкого, количество геля предпочтительно будет составлять пониженную величину (как отмечалось выше, в диапазоне от 10 до 30 об.% при расчете на количество композита), а количество низкоструктурного осажденного диоксида кремния предпочтительно будет относительно велико (в диапазоне от 90 до 70 об.% при расчете на количество композита). Для того чтобы получающийся в результате композитный материал на основе геля/диоксида кремния демонстрировал бы надлежащие уровни PCR и RDA, связанные с данной категорией, он должен обнаруживать маслоемкость по льняному маслу в диапазоне от 40 до 100 мл масла/100 г материала.

В широком смысле характеризующаяся высоким уровнем очищения комбинация гелеобразного/осажденного диоксида кремния изобретения в общем случае обладает следующими далее свойствами: 10%-ные величины твердости в отношении латуни по Айнленеру в диапазоне приблизительно от 5 до 30 мг потерь/100000 оборотов и в подвергаемой испытанию рецептуре средства по уходу за зубами (что представлено далее в примерах) величины RDA (истирания радиоактивного дентина) в диапазоне от приблизительно 180 до приблизительно 240 и (в подвергаемой испытанию той же самой рецептуре средства по уходу за зубами) величины PCR (коэффициента очищения от зубного налета) в диапазоне от 90 до 160, при этом соотношение между PCR и RDA находится в диапазоне от 0,45 до 0,7.

Абразивные материалы, характеризующиеся уровнем очищения среднего диапазона

Как это ни удивительно, но, кроме того, реализуемый «по месту» способ данного изобретения также приводит к способу получения композитов на основе продукта среднего диапазона (с существенно пониженными, но все еще относительно высокими уровнями очищения при пониженных уровнях абразивности) при подобных степенях селективности, определяемой величиной рН реакции, концентрациями реагентов, количеством гелеобразного компонента и, как следствие, совокупной структурой получающихся из них в результате композитных материалов на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния, как и в случае описанных выше материалов, характеризующихся высоким уровнем очищения. Таким образом, выбор отличающихся концентраций, уровней величин рН, конечных пропорций геля, помимо прочего, может привести к получению композитных материалов на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния с совокупными средними структурами для того, чтобы добиться достижения относительно высоких результатов по очищению от пленки зубного налета при пониженных характеристиках абразивности в сопоставлении с описанными выше материалами, характеризующимися высоким уровнем очищения. По меньшей мере, приведенные далее примеры 5, 10, 12, 14, 16 и 17 демонстрируют определенные способы получения таких абразивных продуктов среднего диапазона (а дополнительными примерами являются приведенные далее рецептуры средств по уходу за зубами 2, 7, 9 и 10).

В случае данного материала, характеризующегося уровнем очищения среднего диапазона, гелеобразный компонент присутствует в количестве в диапазоне от 10 до 60 мас.% при расчете на получаемый в конечном счете композитный материал на основе гелеобразного и осажденного диоксида кремния (и, таким образом, в результате компонент на основе осажденного диоксида кремния будет присутствовать в количестве в диапазоне от 90 до 40 мас.%). Несмотря на то, что количество геля, способное образовывать материал, характеризующийся высоким уровнем очищения, может доходить вплоть до 60% от композитного материала, предпочтительно такое количество составляет намного меньшую величину, в основном, поскольку было обнаружено, что чем больше будет количество геля, присутствующего в материале, характеризующемся уровнем очищения среднего диапазона, тем больше будет количество компонента на основе низкоструктурного осажденного диоксида кремния, которое будет необходимо получить в ходе реализации последующей фазы. Таким образом, совокупное количество получаемого геля предпочтительно является относительно небольшим (например, в диапазоне от 20 до 33%). Такие процентные содержания гелеобразного компонента фактически представляют собой количество силиката, присутствующего в ходе реализации производственных фаз для каждого отличного от других материала на основе диоксида кремния, как описывается выше для материала, характеризующегося высоким уровнем очищения.

В общем случае определили то, что такие специфические абразивы, характеризующиеся уровнем очищения среднего диапазона, можно получать по способу смешивания подходящей кислоты и подходящего силикатного исходного материала (где концентрация кислоты в водном растворе находится в диапазоне от 5 до 25%, предпочтительно от 10 до 20%, а более предпочтительно от 10 до 12%, и концентрация силикатного исходного материала находится в диапазоне от 4 до 35%, также в водном растворе) с первоначальным образованием гелеобразного диоксида кремния. После образования геля к полученному гелю добавляют достаточные количества силиката и кислоты (без какой-либо существенной степени промывания или другого типа очистки или физического модифицирования геля) для последующего образования компонента на основе осажденного диоксида кремния с надлежащей структурой, желательного для получения композитного материала, характеризующегося уровнем очищения среднего диапазона. Величину рН у совокупной реакционной смеси можно контролировать, выдерживая на любом уровне в пределах диапазона от 3 до 10. На количество и структуру компонента на основе осажденного диоксида кремния можно ориентироваться во многом тем же самым образом, как и в случае материала, характеризующегося высоким уровнем очищения, в зависимости от количества первоначально образованного геля. Было осознано то, что в целях получения по данному способу материала, характеризующегося уровнем очищения среднего диапазона и низким уровнем абразивности, в сопоставлении с вышеупомянутыми материалами, характеризующимися высоким уровнем очищения, количество геля предпочтительно будет составлять повышенную величину (как отмечалось выше, в диапазоне от 10 до 60 об.% при расчете на количество композита, предпочтительно 20 до 33%), а количество низкоструктурного осажденного диоксида кремния предпочтительно будет составлять пониженную величину (в диапазоне от 90 до 40 об.% при расчете на количество композита, предпочтительно от 80 до 67%). Для того чтобы получающийся в результате композитный материал на основе геля/диоксида кремния демонстрировал бы надлежащие уровни PCR и RDA, связанные с данной категорией, он должен обнаруживать маслоемкость по льняному маслу в диапазоне от более чем 100 вплоть до 150 мл масла/100 г материала.

В широком смысле характеризующаяся уровнем очищения среднего уровня комбинация гелеобразного/осажденного диоксида кремния изобретения в общем случае обладает следующими далее свойствами: 10%-ные величины твердости в отношении латуни по Айнленеру в диапазоне приблизительно от 2,5 до 12,0 и в подвергаемой испытанию рецептуре средства по уходу за зубами (что представлено далее в примерах) величины RDA (истирания радиоактивного дентина) в диапазоне от приблизительно 95 до приблизительно 150 и (в подвергаемой испытанию той же самой рецептуре средства по уходу за зубами) величины PCR (коэффициента очищения от зубного налета) в диапазоне от 90 до 120, при этом соотношение между PCR и RDA находится в диапазоне от 0,7 до 1,1.

Загущающие очищающие/абразивные материалы

И в заключение, как это ни удивительно, но было обнаружено то, что опять-таки во многом тем же самым образом, что и в случае двух вышеупомянутых типов абразивов, могут быть получены модифицирующие вязкость материалы на основе диоксида кремния, которые также демонстрируют определенную степень абразивности и очищения благодаря использованию способа «по месту» изобретения. Как это ни удивительно, но присутствие одновременно получаемых гелеобразного/осажденного материалов, по-видимому, придает определенные характеристики абразивности материалу, который, будучи полученным по способу получения высокоструктурного диоксида кремния, для рецептур средств по уходу за зубами обеспечивает получение эффективного загущения (или другого типа модифицирования вязкости). Таким образом, такой загуститель можно добавлять не только для получения от него эффекта модифицирования вязкости, но также и для дополнения одновременно присутствующих компонентов средства по уходу за зубами, обеспечивающих получение повышенного очищения и/или абразивности. По меньшей мере, примеры 3, 8, 9 и 13 представляют собой демонстрацию общих способов получения таких загущающих абразивов (а дополнительными примерами являются приведенные далее рецептуры средств по уходу за зубами 5, 6 и 8).

В случае данного материала, характеризующегося низким уровнем очищения, гелеобразный компонент присутствует в количестве в диапазоне от 20 до 85 об.% при расчете на получаемый в конечном счете композитный материал на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния (и, таким образом, в результате компонент на основе осажденного диоксида кремния будет присутствовать в количестве в диапазоне от 80 до 15 об.%, при этом такой компонент предпочтительно присутствует в высокоструктурной форме). Несмотря на то, что количество геля, способное образовывать материал, характеризующийся высоким уровнем очищения, может составлять всего лишь 20% от композитного материала, предпочтительно такое количество составляет намного большую величину, в основном, поскольку было обнаружено, что чем меньше будет количество геля, присутствующего в загущающем абразивном материале, тем больше будет количество компонента на основе высокоструктурного осажденного диоксида кремния, которое будет необходимо получить в ходе реализации последующей фазы. Таким образом, совокупное количество получаемого геля предпочтительно является относительно большим (например, в диапазоне от 45 до 65%, более предпочтительно 50%). Такие процентные содержания гелеобразного компонента фактически представляют собой количество силиката, присутствующего в ходе реализации производственных фаз для каждого отличного от других материала на основе диоксида кремния, как описывается выше для других категорий очищающих материалов.

В общем случае определили то, что такие специфические загущающие абразивы можно получать по способу смешивания подходящей кислоты и подходящего силикатного исходного материала (где концентрация кислоты в водном растворе находится в диапазоне от 5 до 25%, предпочтительно от 10 до 20%, а более предпочтительно от 10 до 12%, и концентрация силикатного исходного материала находится в диапазоне от 4 до 35%, также в водном растворе) с первоначальным образованием гелеобразного диоксида кремния. После образования геля к полученному гелю добавляют достаточные количества силиката и кислоты (без какой-либо существенной степени промывания или другого типа очистки или физического модифицирования геля) для последующего образования компонента на основе высокоструктурного осажденного диоксида кремния, желательного для получения загущающего абразивного композитного материала. Величину рН у совокупной реакционной смеси можно контролировать, выдерживая на любом уровне в пределах диапазона от 3 до 10. На количество и структуру компонента на основе осажденного диоксида кремния можно ориентироваться благодаря проведению реакции в более кислой среде между вводимыми при последующем добавлении силикатным и кислотным реагентами с образованием более значительных количеств компонентов на основе высокоструктурного осажденного диоксида кремния. Было осознано то, что в целях получения по данному способу загущающего абразивного материала количество геля предпочтительно будет составлять повышенную величину (как отмечалось выше, в диапазоне от 20 до 85 об.% при расчете на количество композита, предпочтительно 45 до 65%), а количество низкоструктурного осажденного диоксида кремния предпочтительно относительно невелико (по возможности наименьшее), в то время как количество высокоструктурного осажденного диоксида кремния предпочтительно относительно велико (в диапазоне от 80 до 15 об.% при расчете на количество композита, предпочтительно от 55 до 35%). Для того чтобы получающийся в результате композитный материал на основе геля/диоксида кремния демонстрировал бы надлежащие уровни PCR и RDA, связанные с данной категорией, он должен обнаруживать маслоемкость по льняному маслу, превышающую 150, при максимуме, возможно составляющем 225 мл масла/100 г материала.

В широком смысле загущающая абразивная комбинация гелеобразного/осажденного диоксида кремния изобретения в общем случае обладает следующими далее свойствами: 10%-ные величины твердости в отношении латуни по Айнленеру в диапазоне приблизительно от 1,0 до 5,0 мг потерь/100000 оборотов и в подвергаемой испытанию рецептуре средства по уходу за зубами (что представлено далее в примерах) величины RDA (истирания радиоактивного дентина) в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 80 и (в подвергаемой испытанию той же самой рецептуре средства по уходу за зубами) величины PCR (коэффициента очищения от зубного налета) в диапазоне от 50 до 80, при этом соотношение между PCR и RDA находится в диапазоне от 0,8 до 3,5.

Использование материалов изобретения в средстве по уходу за зубами

Образованные «по месту» композитные материалы на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния изобретения, описанные в настоящем документе, можно использовать индивидуально в качестве очищающего компонента, предусмотренного в композициях средств по уходу за зубами данного изобретения, хотя, по меньшей мере, в случае материалов, относящихся к категории с высоким уровнем очищения, умеренно высокие уровни RDA для некоторых потребителей могут оказаться неприемлемыми. Таким образом, для того, чтобы обеспечить получение целевых результатов по очищению и абразивности при уходе за зубами на желательном уровне защиты, в данном отношении потенциально предпочтительной является комбинация композитных материалов изобретения и других абразивов, физически смешиваемых с ними в подходящей для использования рецептуре средства по уходу за зубами. Таким образом, в соответствии с данным изобретением в средствах по уходу за зубами изобретения может присутствовать любое количество других обычно используемых типов абразивных добавок. При желании для получения у целевой рецептуры (средств по уходу за зубами, например, и тому подобного) заданных характеристик полирования в желательные абразивные композиции также можно вводить и другие такие абразивные частицы, которые включают, например, нижеследующее, но, не ограничиваясь только этим: осажденный карбонат кальция (РСС), тонкодисперсный карбонат кальция (GCC), двукальциевая соль фосфорной кислоты или ее дигидратные формы, гелеобразный диоксид кремния (сам по себе и любой структуры), аморфный осажденный диоксид кремния (также сам по себе и любой структуры), перлит, диоксид титана, пирофосфат кальция, гидратированный оксид алюминия, прокаленный оксид алюминия, нерастворимый метафосфат натрия, нерастворимый метафосфат калия, нерастворимый карбонат магния, силикат циркония, силикат алюминия и тому подобное.

Описанная выше смесь осажденного и гелеобразного диоксида кремния в случае ввода ее в композиции средств по уходу за зубами присутствует в них при уровне содержания в диапазоне от приблизительно 5% до приблизительно 50 мас.%, более предпочтительно от приблизительно 10% до приблизительно 35 мас.%, в особенности тогда, когда средство по уходу за зубами представляет собой зубную пасту. Средства по уходу за зубами или для очищения ротовой полости, включающие абразивные композиции данного изобретения, в удобном случае могут содержать следующие далее возможные ингредиенты и их относительные количества (все количества в мас.%):

В дополнение к этому, как отмечалось выше, абразив изобретения может быть использован в сочетании с другими абразивными материалами, такими как осажденный диоксид кремния, гелеобразный диоксид кремния, двукальциевая соль фосфорной кислоты, дигидрат двукальциевой соли фосфорной кислоты, метасиликат кальция, пирофосфат кальция, оксид алюминия, прокаленный оксид алюминия, силикат алюминия, осажденный и тонкодисперсный карбонат кальция, мел, бентонит, дисперсные термоотверждающиеся смолы и другие подходящие абразивные материалы, известные специалисту в соответствующей области техники.

В дополнение к абразивному компоненту средство по уходу за зубами также может содержать одно или несколько веществ, улучшающих органолептические свойства. Вещества, улучшающие органолептические свойства, включают влагоудерживающие вещества, подслащивающие вещества, поверхностно-активные вещества, вкусовые вещества, красители и загущающие компоненты (иногда также называемые связующими, камедями или стабилизаторами).

Влагоудерживающие вещества используют для добавления средству по уходу за зубами консистенции или «текстуры, подходящей для ротовой полости», а также для предотвращения высыхания средства по уходу за зубами. Подходящие для использования влагоудерживающие вещества включают полиэтиленгликоль (с широким ассортиментом различных молекулярных масс), пропиленгликоль, глицерин (глицерол), эритрит, ксилит, сорбит, маннит, лактитол и гидролизаты гидрированного крахмала, а также смеси данных соединений. Типичные уровни содержания влагоудерживающих веществ находятся в диапазоне от приблизительно 20 мас.% до приблизительно 30 мас.% от композиции зубной пасты.

Для придания продукту приятного вкуса к композиции зубной пасты можно добавлять подслащивающие вещества. Подходящие подслащивающие вещества включают сахарин (такой как натрий-, калий- или кальций-сахарин), цикламат (такой как натриевая, калиевая или кальциевая соль), ацесульфан-К, тауматин, неогисперидин, дигидрохалькон, аммонированный глициризин, декстрозу, левулозу, сукрозу, маннозу и глюкозу.

Для получения более приемлемых композиций с точки зрения косметики в композициях настоящего изобретения используют поверхностно-активные вещества. Поверхностно-активное вещество предпочтительно представляет собой материал с моющим действием, который придает композиции моющую и пенообразующую способности. Подходящие для использования поверхностно-активные вещества представляют собой безопасные и эффективные количества анионных, катионных, неионных, цвиттер-ионных, амфотерных и бетаиновых поверхностно-активных веществ, таких как лаурилсульфат натрия, додецилбензолсульфонат натрия, содержащие ион щелочного металла или аммония соли лауроилсаркозина, миристоилсаркозина, пальмитоилсаркозина, стеароилсаркозина и олеоилсаркозина, полиоксиэтиленсорбитанмоностеариновой кислоты, изостеариновой кислоты и лауриновой кислоты, лаурилсульфоацетат натрия, N-лауроилсаркозин, натриевые, калиевые и этаноламиновые соли N-лауроил-, N-миристоил- или N-пальмитоилсаркозина, полиэтиленоксидные конденсаты алкилфенолов, амидопропилбетаин жирных кислот кокосового масла, лаурамидопропилбетаин, пальмитилбетаин и тому подобное. Предпочтительным поверхностно-активным веществом является лаурилсульфат натрия. Поверхностно-активное вещество обычно присутствует в композициях по уходу за полостью рта настоящего изобретения в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 15 мас.%, предпочтительно от приблизительно 0,3% до приблизительно 5 мас.%, таком как от приблизительно 0,3% до приблизительно 2 мас.%.

К композициям средств по уходу за зубами необязательно можно добавлять вкусовые вещества. Подходящие вкусовые вещества включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: масло винтергрена, масло мяты перечной, масло мяты кудрявой, сассафрасовое масло и гвоздичное масло, корица, анетол, ментол, тимол, эвгенол, эвкалиптол, нота лимона, нота апельсина и другие такие вкусовые вещества, добавляющие фруктовые ноты, пряные ноты и тому подобное. Данные вкусовые вещества химически состоят из смесей альдегидов, кетонов, сложных эфиров, фенолов, кислот и алифатических, ароматических и других спиртов.

Для улучшения эстетичности внешнего вида продукта можно добавлять красители. Подходящие для использования красители выбирают из красителей, одобренных соответствующими регулирующими органами, такими как FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов) и те, которые перечислены в документе European Food and Pharmaceutical Directives и включают пигменты, такие как TiO₂, и красящие вещества, такие как красители FD&C и D&C.

Загущающие компоненты являются подходящими для использования в композициях средств по уходу за зубами настоящего изобретения при получении гелеобразной структуры, которая придает зубной пасте устойчивость в отношении фазового разделения. Подходящие загущающие компоненты включают загуститель на основе диоксида кремния; крахмал; глицероль; камеди, такие как камедь карайи (камедь стеркулии), трагакантовая камедь, аравийская камедь, камедь рожкового дерева, сенегальская камедь, ксантановая камедь, гуаровая камедь и целлюлозная камедь; силикат магния-алюминия (вигум); каррагенан; альгинат натрия; агар-агар; пектин; желатин; соединения целлюлозы, такие как целлюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, гидроксиметилцеллюлоза, гидроксиметилкарбоксипропилцеллюлоза, метилцеллюлоза, этилцеллюлоза и сульфированная целлюлоза; природные и синтетические глины, такие как гекторитовые глины; а также смеси данных соединений. Типичные уровни содержания загущающих компонентов или связующих находятся в диапазоне от приблизительно 0 мас.% до приблизительно 15 мас.% от композиции зубной пасты.

Для обеспечения профилактики и лечения зубного кариеса, периодонтального заболевания и температурной чувствительности в композициях настоящего изобретения необязательно используют терапевтические средства. Примеры терапевтических средств, без намерения ограничиваться ими, представляют собой источники фторида, такие как фторид натрия, монофторфосфат натрия, монофторфосфат калия, фторид двухвалентного олова, фторид калия, фторсиликат натрия, фторсиликат аммония и тому подобное; конденсированные фосфаты, такие как четырехнатриевая соль пирофосфорной кислоты, четырехкалиевая соль пирофосфорной кислоты, двунатриевая соль дигидропирофосфорной кислоты, тринатриевая соль моногидропирофосфорной кислоты; триполифосфаты, гексаметафосфаты, триметафосфаты и пирофосфаты, например противомикробные средства, такие как триклозан, бисгуаниды, такие как алексидин, хлоргексидин и хлоргексидинглюконат; ферменты, такие как папаин, бромелин, глюкоамилаза, амилаза, декстраназа, мутаназа, липазы, пектиназа, танназа и протеазы; соединения четвертичного аммония, такие как хлорид бензалкония (BZK), хлорид бензетония (BZT), хлорид цетилпиридиния (СРС) и домифенбромид; металлические соли, такие как цитрат цинка, хлорид цинка и фторид двухвалентного олова; экстракт тысячелистника и сангвинарин; летучие масла, такие как эвкалиптол, ментол, тимол и метилсалицилат; аминофториды; пероксиды и тому подобное. Терапевтические средства можно использовать в рецептурах средств по уходу за зубами индивидуально или в комбинации на терапевтически безопасном и эффективном уровне.

Для предотвращения роста бактерий к композициям настоящего изобретения необязательно также можно добавлять и консерванты. Подходящие консерванты, одобренные для использования в композициях для ухода за полостью рта, такие как метилпарабен, пропилпарабен и бензоат натрия, можно добавлять в безопасных и эффективных количествах.

Средства по уходу за зубами, описанные в настоящем документе, также могут содержать и широкий ассортимент дополнительных ингредиентов, таких как десенсибилизаторы, вещества с лечебным действием, другие средства, предотвращающие возникновение кариеса, хелатообразователи/комплексообразователи, витамины, аминокислоты, белки, другие средства, предотвращающие появление зубного налета/зубного камня, замутнители, антибиотики, антиферменты, ферменты, регуляторы значения рН, окислители, антиоксиданты и тому подобное.

В дополнение к упомянутым добавкам остальную часть композиции составляет вода. Вода предпочтительно является деионизованной и не содержит примесей. Средство по уходу за зубами будет содержать от приблизительно 20 мас.% до приблизительно 35 мас.% воды.

Загустители на основе диоксида кремния, подходящие для использования в такой рецептуре зубной пасты, в порядке неограничивающего примера включают аморфный осажденный диоксид кремния, такой как диоксид кремния ZEODENT® 165. Другие предпочтительные (хотя и неограничивающие) загустители на основе диоксида кремния представляют собой разновидности диоксида кремния ZEODENT® 163 и/или 167 и ZEOFREE® 153, 177 и/или 265, из которых все доступны в компании J.M.Huber Corporation, Хавр-де-Грэйс, Мэриленд, США.

Для целей данного изобретения термин «средство по уходу за зубами» имеет значение, определенное в работе Oral Hygiene Products and Practice, Morton Pader, Consumer Science and Technology Series, Vol.6, Marcel Dekker, NY 1988, p.200, которая включается в настоящий документ для справки. А именно: «средство по уходу за зубами» представляет собой «…вещество, используемое вместе с зубной щеткой для очищения доступных поверхностей зубов. Средства по уходу за зубами главным образом состоят из воды, моющего средства, влагоудерживающего вещества, связующего, вкусовых веществ и тонкоизмельченного абразива в качестве основного ингредиента… средство по уходу за зубами рассматривают в качестве содержащей абразив лекарственной формы, предназначенной для доставки к зубам противокариозного средства». Рецептуры средств по уходу за зубами содержат ингредиенты, которые перед вводом в рецептуру средства по уходу за зубами должны быть растворены (например, противокариозные средства, такие как фторид натрия, фосфаты натрия, вкусовые вещества, такие как сахарин).

Различные свойства диоксида кремния и зубной пасты (средства по уходу за зубами), описанные в настоящем документе, измеряли следующим далее образом, если только не будет указано другого.

Испытание на абразивность в отношении латуни по Айнленеру (ЛА), используемое для измерения твердости разновидностей осажденного диоксида кремния/разновидностей гелеобразного диоксида кремния, приведенной в данной заявке, подробно описывается в патенте США № 6616916, включенном в настоящий документ для справки, и задействует прибор для испытания на истирание по Айнленеру AT-1000, в общем случае используемый следующим образом: (1) длинную сетку из латунной проволоки взвешивают и подвергают воздействию 10%-ной водной суспензии диоксида кремния в течение фиксированной продолжительности времени; (2) после этого определяют величину истирания в виде миллиграммов потерь латуни из длинной проволочной сетки на 100000 оборотов. Результат измерений, полученный в единицах измерения в виде мг потерь, можно охарактеризовать как 10%-ную величину абразивности в отношении латуни по Айнленеру (ЛА).

Величины маслоемкости измеряют при использовании метода растирания. Данный способ базируется на принципе смешивания льняного масла с диоксидом кремния в результате растирания шпателем на гладкой поверхности до тех пор, пока не образуется паста, похожая на густую замазку. Благодаря измерению количества масла, необходимого для получения пастообразной смеси, которая будет образовывать завитки при размазывании, можно рассчитать величину маслоемкости диоксида кремния - величину, которая представляет собой объем масла, необходимого на единицу массы диоксида кремния для насыщения сорбционной емкости диоксида кремния. Более высокий уровень маслоемкости свидетельствует о более высокой структуре осажденного диоксида кремния; подобным же образом низкое значение указывает на то, что рассматривают как низкоструктурный осажденный диоксид кремния. Вычисление величины маслоемкости проводили следующим образом:

Маслоемкость = мл поглощенного масла/масса диоксида кремния, граммы Х 100 = мл масла/100 граммов диоксида кремния

В качестве первого шага при измерении показателя преломления («RI») и степени светопропускания готовили определенный диапазон маточных растворов глицерин/вода (приблизительно 10) таким образом, чтобы показатель преломления данных растворов находился бы в диапазоне от 1,428 до 1,46. Точные необходимые соотношения глицерин/вода зависят от точной марки использованного глицерина и определяются техником, проводящим измерение. Обычно данные маточные растворы будут включать диапазон от 70 мас.% до 90 мас.% глицерина в воде. Для определения показателя преломления одну или две капли каждого стандартного раствора по отдельности размещают на неподвижной пластине рефрактометра (Abbe 60 Refractometer Model 10450). Покровную пластину закрепляют и фиксируют по месту. Включают источник света и рефрактометр и считывают показания по показателю преломления для каждого стандартного раствора.

В индивидуальные колбы объемом 20 мл аккуратно отвешивали 2,0+/-0,01 мл продукта на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния изобретения и добавляли 18,0+/-0,01 мл каждого соответствующего маточного раствора глицерин/вода (в случае продуктов с измеренной маслоемкостью, превышающей 150, в испытании использовали 1 г продукта на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния изобретения и 19 г маточного раствора глицерин/вода). После этого колбы интенсивно встряхивали до получения дисперсии диоксида кремния, из колб вынимали пробки и колбы помещали в эксикатор, который затем вакуумировали при помощи вакуумного насоса (приблизительно 24 дюйма Hg (81,3 кПа)).

После этого дисперсии деаэрировали в течение 120 минут и подвергали визуальному осмотру для выявления завершения деаэрации. % пропускания («% Т») при 590 нм (Spectronic 20 D+) измеряли после того, как температура образцов возвращалась к комнатным значениям (приблизительно 10 минут), в соответствии с рабочими инструкциями производителя.

% пропускания измеряли для дисперсий продукт/глицерин/вода изобретения в результате размещения аликвоты каждой дисперсии в кварцевой кювете и считывания показаний по % Т при длине волны 590 нм для каждого образца на шкале 0-100. Проводили графическое построение зависимости % пропускания от RI маточных растворов, получая кривую. Показатель преломления продукта изобретения определяли как положение максимума пика на графике (ордината или значение X) кривой, представляющей зависимость % пропускания от RI. Значение Y (или абсцисса) максимума пика представляла собой % пропускания.

Площадь удельной поверхности у описанного в настоящем документе осажденного диоксида кремния/гелеобразного диоксида кремния определяют по способу адсорбирования азота БЭТ (Брунауэра-Эммета-Теллера) из работы Brunaur et al., J. Am Chem.Soc., 60, 309 (1938).

Совокупный объем пор (Hg) измеряют по способу ртутной порометрии при использовании аппарата Micromeritics Autopore II 9220. Диаметры пор можно рассчитать по уравнению Уошберна, использующего контактный угол тэта (θ), равный 140°, и поверхностное натяжение гамма, равное 485 дина/см (0,485 н/м). Данный прибор измеряет объем пустот и распределение пор по размерам для различных материалов. Ртуть нагнетается в пустоты в зависимости от давления, а объем ртути, введенной в один грамм образца, рассчитывают для каждого заданного значения давления. Совокупный объем пор, представленный в настоящем документе, характеризует совокупный объем ртути, введенной при давлениях в диапазоне от вакуума до 60000 фунт/дюйм² (414 МПа). Строят графическую зависимость приращений объема (см³/г) при каждом заданном значении давления от радиуса или диаметра пор, соответствующих приращениям заданного значения давления. Пик на кривой зависимости введенного объема от радиуса или диаметра пор соответствует варианту распределения пор по размерам и характеризует наиболее часто встречающийся размер пор в образце. Говоря конкретно, размер образца доводят до 25-75% от объема плунжера в порошковом пенетрометре при объеме сосуда 5 мл и объеме плунжера, равном приблизительно 1,1 мл. Образцы вакуумируют до давления 50 мкм Hg (6,67 Па) и выдерживают в течение 5 минут. Ртуть заполняет поры при давлении в диапазоне от 1,5 до 60000 фунт/дюйм² (от 0,0103 до 414 МПа) с 10-секундным временем достижения равновесия для каждой из приблизительно 103 точек совокупности данных.

Срединный размер частиц определяют при использовании прибора для измерения рассеянного света лазера Model LA-930 (или LA-300 или эквивалента), доступного в компании Horiba Instruments, Бутвин, Пенсильвания.

Два критерия описания узости распределения частиц по размерам представляют собой интервал и бета-величины размера частиц, измеренные при использовании прибора для измерения рассеянного света лазера Horiba. Под «коэффициентом интервала размера частиц» понимается совокупный диаметр частиц в десятой перцентили (D10) минус совокупный объем для девяностой объемной перцентили (D90) при отнесении к диаметру частиц в пятидесятой объемной перцентили (D50), то есть (D10-D90)/D50. Меньшее значение коэффициента интервала свидетельствует о более узком распределении частиц по размерам. Под «бета-величиной размера частиц» понимается совокупный диаметр частиц в двадцать пятой объемной перцентили (D25), отнесенный к диаметру частиц в семьдесят пятой объемной перцентили (D75), то есть D25/D75. Большее значение бета-величины свидетельствует о более узком распределении частиц по размерам.

Площадь внешней удельной поверхности, определяемой при помощи БЦТА, измеряют по поглощению БЦТА (бромида цетилтриметиламмония) на поверхности диоксида кремния, избыток отделяют в результате центрифугирования и при помощи поверхностно-активного электрода проводят титриметрическое определение с использованием лаурилсульфата натрия. Площадь внешней удельной поверхности диоксида кремния определяют по количеству адсорбированного БЦТА (анализ уровня содержания БЦТА до и после адсорбции). Говоря конкретно, приблизительно 0,5 г диоксида кремния помещают в химический стакан объемом 250 мл со 100,00 мл раствора БЦТА (5,5 г/л), в течение 1 часа перемешивают на электрической плитке для перемешивания, а после этого центрифугируют в течение 30 минут при 10000 об/мин. К 5 мл прозрачного супернатанта в химическом стакане объемом 100 мл добавляют один мл 10%-ного Triton Х-100. Величину рН доводят до 3,0-3,5, используя 0,1 н. HCl, а образец титруют при помощи 0,0100 М лаурилсульфата натрия при использовании поверхностно-активного электрода (Brinkmann SUR1501-DL) до установления конечной точки титрования.

% остатка на сите с номером 325 для диоксида кремния изобретения измеряют при использовании стандартного сита США № 325 с отверстиями с размером 44 микрона или 0,0017 дюйма (проволочная ткань из нержавеющей стали) в результате отвешивания с точностью до ближайшего разряда 0,1 грамма 10,0 граммов образца в чашку смесителя Hamilton mixer Model No. 30 вместимостью в 1 кварту (1,14 л), добавления приблизительно 170 мл дистиллированной или деионизованной воды и перемешивания суспензии в течение, по меньшей мере, 7 мин. Смесь переводят на сетку сита с номером 325; чашку промывают, а промывные воды добавляют на сетку сита. Давление в водоразбрызгивающем сопле доводят до 20 фунт/дюйм² (138 кПа), а струю разбрызгивания из него направляют непосредственно на сетку сита в течение двух минут. (Разбрызгивающую головку необходимо держать над тканью сетки сита на расстоянии в диапазоне приблизительно от четырех до шести дюймов (от 102 до 152 мм)). Остаток смывают в одну сторону сита и в результате промывания с использованием дистиллированной или деионизованной воды из спринцовки его переводят в чашку для выпаривания. Дают отстояться в течение промежутка времени продолжительностью от двух до трех минут и осветленную воду декантируют. Остаток высушивают (конвекционная печь при 150°С или печь с инфракрасными излучателями в течение приблизительно 15 минут), охлаждают и взвешивают на аналитических весах.

Влагосодержание или потери при высушивании (LOD) представляют собой измеренную потерю массы образца диоксида кремния при 105°С в течение 2 часов. Потери при прокаливании (LOI) представляют собой измеренную потерю массы образца диоксида кремния при 900°С в течение 2 часов (образец сначала предварительно высушивают в течение 2 часов при 105°С).

Величины рН реакционных смесей (5 мас.%-ной суспензии), встречающихся в настоящем изобретении, можно отслеживать при использовании обычного рН-чувствительного электрода.

Уровень содержания сульфата натрия измеряли по проводимости суспензии диоксида кремния с известной концентрацией. Говоря конкретно, в чашку смесителя Hamilton Beach Mixer, model Number 30, вместимостью в одну кварту (1,14 л) отвешивали 38 г образца в виде влажного осадка диоксида кремния на фильтре и добавляли 140 мл деионизованной воды. Суспензию перемешивали в течение промежутка времени продолжительностью от 5 до 7 минут, после этого суспензию переводили в градуированный цилиндр объемом 250 мл, а цилиндр заполняли деионизованной водой до риски 250 мл, используя воду для прополаскивания чашки смесителя. Образец перемешивали в результате переворачивания (закрытого) градуированного цилиндра несколько раз. Для определения проводимости суспензии использовали кондуктометр, такой как Cole Palmer CON 500 Model #19950-00. Уровень содержания сульфата натрия определяли в результате сопоставления проводимости образца со стандартной кривой, полученной при помощи известного способа добавления суспензий с составом сульфат натрия/диоксид кремния.

В ходе реализации совокупного способа получения «по месту» гелеобразного/осажденного материала для анализа структуры первоначально полученного гелеобразного диоксида кремния использовали дополнительные испытания, охарактеризованные далее. В данные анализы включали пористость. Величину такого свойства доступной пористости получали при использовании измерений изотермы адсорбции-десорбции азота. Основываясь на ветви десорбции, определяли средний диаметр пор по модели БДХ (Барретта-Джойнера-Хэлендера) при использовании ускоренной системы определения площади удельной поверхности и пористости (ASAP 2010), доступной в компании Micromeritics Instrument Corporation, Норкросс, Джорджия. Образцы дегазировали при 150-200°С до тех пор, пока разрежение не достигало приблизительно 5 мкм ртутного столба (0,667 Па). Такой анализатор относился к устройству автоматического объемного типа при 77 К. Объем пор получали при давлении Р/Р₀=0,99. Средний диаметр пор получают из объема пор и площади удельной поверхности пор в предположении наличия пор цилиндрической формы. Распределение пор по размерам (ΔV/ΔD) вычисляли при использовании способа БДХ, который позволяет получать объем пор в пределах определенного диапазона диаметров пор. Для диапазона размеров пор с диаметрами от 1,7 до 300 нм использовали тип кривой толщины по Холси, при этом поры, незамкнутые по обоим концам, составляли нулевую фракцию.

Вязкость зубной пасты (средства по уходу за зубами) измеряют при использовании вискозиметра Брукфильда Brookfield Viscometer Model RVT, оборудованного шпинделем Helipath T-F и выставленного на 5 об/мин, проводя измерение вязкости зубной пасты при 25°С на трех различных уровнях по мере опускания шпинделя сквозь подвергаемый испытанию образец зубной пасты и усреднение результатов. Вязкость по Брукфильду выражают в сантипуазах (сПз (мПа*сек)).

Величины истирания радиоактивного дентина (RDA) для средств по уходу за зубами, содержащих композиции диоксида кремния, используемые в данном изобретении, определяют в соответствии со способом, предложенном в работе Hefferen, Journal of Dental Res., July-August 1976, 55 (4), pp.563-573 и описанном в приписанных автору Wason патентах США №№4340583, 4420312 и 4421527, где данные публикации и патенты включаются в настоящий документ для справки.

Характеристики очищения для композиций средств по уходу за зубами обычно выражают через величину коэффициента очищения от зубного налета («PCR»). В испытании для определения PCR измеряют способность композиции средства по уходу за зубами обеспечивать удаление с зуба пленки зубного налета в фиксированных условиях чистки зубной щеткой. Испытание для определения PCR описывают в работе «In Vitro Removal of Stain With Dentifrice» G.K.Stookey, et al., J. Dental Res., 61. 1236-9, 1982. Результаты как по PCR, так и по RDA варьируются в зависимости от природы и концентрации компонентов композиции средства по уходу за зубами. Величины PCR и RDA являются безразмерными.

Предпочтительные варианты реализации изобретения

Материалы изобретения получали в результате ступенчатого формирования («по месту») первого гелеобразного диоксида кремния (или гелеобразного материала) и добавления к нему достаточных количеств реагентов до получения компонента на основе осажденного диоксида кремния, присутствующего одновременно с первоначально полученным гелем (или гелеобразным материалом). Количество геля определяется количеством реагентов на первой стадии, в то время как количество осажденного диоксида кремния определяется количеством реагентов на второй стадии. Структуру конечного продукта определяет количество геля, полученного первым, в соотнесении с количеством осажденного диоксида кремния, а также параметры реакции, такие как температура, расходы, концентрации, рН и тому подобное, что обсуждалось более подробно ранее.

Первоначальное получение геля

Примеры 1-2

Первые два примера демонстрируют первоначальное получение гелеобразного диоксида кремния в рамках совокупного способа получения гелеобразного/осажденного материала. Затем после первоначального получения некоторые из данных образцов промывали и очищали для того, чтобы проанализировать получающийся в результате материал и определить то, действительно ли первым образуется гелеобразный материал, а также оценить и другие свойства гелеобразного материала, обнаруживаемые у такого образца. Важно отметить то, что остальные образцы использовали при описанном далее последующем получении продуктов на основе гелеобразного/осажденного материалов без каких-либо промывания, очистки и тому подлобного.

В каждом примере в 30-галонный (114 дм³) реактор загружали и при 60 об/мин в нем перемешивали определенный объем водного раствора силиката натрия с молярным соотношением 3,3 указанной концентрации. После этого содержимое реактора нагревали до 50°С, а затем при указанном расходе и в течение указанного промежутка времени добавляли 11,4%-ную серную кислоту (нагретую до 30°С) и после этого получающемуся в результате продукту давали возможность превратиться в гелеобразный материал. Затем данный материал отфильтровывали и после этого промывали водой (при приблизительно 60°С) и подвергали распылительной сушке. Затем такой собранный и высушенный материал подвергали испытаниям для оценки нескольких свойств, отмеченных далее, где проводимые для этого испытания охарактеризованы выше. Следующая далее таблица 1 включает параметры и условия проведения реакции; таблица 2 представляет проанализированные свойства данных первоначально полученных гелеобразных продуктов. Было очевидно то, что согласно анализу первоначально формировался материал на основе гелеобразного диоксида кремния. Опять-таки, стадии фильтрования и промывания, проводимые после его сбора, были необходимы только для последующего анализа полученного геля по определенным свойствам в соответствии с приведенной далее таблицей 2. В общем случае такой анализ не проводят в ходе осуществления фактического получения «по месту» целевой комбинации гелеобразного/осажденного диоксида кремния изобретения. Просто было интересно определить то, был ли первоначально получен гелеобразный диоксид кремния, и оценить его свойства в целях классификации. Кроме того, в данной таблице, а также по всему данному описанию любые данные, которые были не доступны или не измерены, обозначаются знаками прочерка. В дополнение к этому, важно отметить то, что характеристики маслоемкости, измеренные для одного только гелеобразного диоксида кремния, не являются и не должны быть спутаны с показателем определения маслоемкости совокупной комбинации гелеобразного/осажденного диоксида кремния изобретения.

Получение «по месту» композиции на основе гелеобразного/осажденного материалов

Примеры 3-7

Примеры 3-7 включали от приблизительно 10 до приблизительно 23 об.% гелеобразного и, таким образом, от приблизительно 90% до приблизительно 77 об.% осажденного диоксида кремния (как отмечено в прилагаемых таблицах). Продукты из данных примеров характеризовались уровнями структуры диоксида кремния, меняющимися в диапазоне от низкой структуры (НС) до средней структуры (СС) и высокой структуры (ВС).

Проводили первую стадию, на которой в реактор загружали и в нем перемешивали (в зависимости от размера реактора скорость перемешивания находилась в диапазоне от приблизительно 60 до приблизительно 92 об/мин, хотя для такой методики возможно использование любой скорости) определенный объем водного раствора силиката натрия (объем силиката А) с указанной концентрацией (концентрация силиката А) и с соотношением SiO₂:Na₂O 3,3. Содержимое реактора нагревали до 50°С, а после этого при указанном расходе (расход кислоты А) добавляли 11,4%-ную серную кислоту в течение указанного промежутка времени (время добавления кислоты А). (Например, в случае примера 5 скорость перемешивающего устройства выставляли на 60 об/мин за исключением того, что ее за 1 минуту увеличивали до 120 об/мин на короткое время в течение 4-5 минут времени добавления кислоты). В данный момент к полученному гелеобразному диоксиду кремния добавляли указанный объем воды, если об этом будет говориться. После этого визуально убеждались в наличии гелеобразного диоксида кремния и проверяли величину рН суспензии и необязательно выдерживали ее на уровне рН 5,0, согласно указанию, в результате регулирования расхода при добавлении кислоты. Затем получающуюся в результате суспензию нагревали вплоть до 93°С (при этом другие суспензии нагревали до меньших температур - всего лишь 80°С, но им давали возможность продолжать нагреваться вплоть до 93°С после начала осаждения второй стадии) и после этого такую температуру выдерживали в течение периода получения партии. Затем начинали одновременное добавление второго количества водного раствора силиката натрия, предварительно нагретого до 85°С, с указанной концентрацией (концентрация силиката В) при указанном расходе (расход силиката В) и той же самой серной кислоты при указанном расходе (расход кислоты В). После начала и продолжения в ходе всей варки одновременного добавления кислоты и силиката начинали рециркуляцию содержимого реактора при расходе 75 об/мин. По истечении указанного времени (время добавления силиката В) ввода силиката натрия подачу его потока прекращали. Величину рН для содержимого реактора непрерывно отслеживали в ходе проведения стадии одновременного добавления. Добавление кислоты продолжали до тех пор, пока совокупная величина рН у партии не опускалась до приблизительно 7,0. Как только достигали данной величины рН, подачу потока кислоты замедляли до приблизительно 2,7 литра в минуту и продолжали при таком расходе до тех пор, пока совокупная величина рН у получающейся в результате партии не опускалась до 4,6. После этого конечную партию нагревали при 93°С в течение 10 минут (варка) при одновременном выдерживании величины рН у партии на уровне 4,6. Затем получающуюся в результате суспензию извлекали в результате фильтрования, промывали до концентрации сульфата натрия, меньшей, чем приблизительно 5% (предпочтительно меньшей, чем 4%, а наиболее предпочтительно меньшей, чем 2%) согласно определению в результате отслеживания проводимости фильтрата, а после этого подвергали распылительной сушке до уровня, составляющего приблизительно 5% воды, при использовании температуры на входе ~480°С. Затем высушенный продукт размалывали до получения однородного размера. Параметры, использованные для примеров 3-7, описываются в таблице 3. В ходе проведения реакции уровни расхода кислоты для некоторых из примеров регулировали так, как это отмечается далее.

Несколько свойств в примерах 3-7 оценили в соответствии с методами, описанными выше, а результаты суммарно представлены в таблице 4.

Примеры 8-12

Примеры 8-12 включали приблизительно 25-35 об.% гелеобразного и приблизительно 75-65 об.% осажденного диоксида кремния. Продукты из данных примеров характеризовались уровнями структуры диоксида кремния, меняющимися в диапазоне от очень низкой структуры до высокой структуры. Данные примеры реализовали в соответствии с методикой, приведенной в примерах 3-7, за исключением параметров, описанных в приведенной далее таблице 5, (обратите внимание на то, что пример 12 реализовали при использовании очень большого реактора, объемом приблизительно 40000 литров, при скорости перемешивания, равной приблизительно 92 об./мин., и расходе при высокосдвиговой рециркуляции, равном приблизительно 3050 литров/минута).

Несколько свойств в примерах 8-12 оценили в соответствии с методами, описанными выше, а результаты суммарно представлены в таблице 6.

Примеры 13-14

Примеры 13-14 включали приблизительно 50% гелеобразного и приблизительно 50% осажденного диоксида кремния. Продукты из данных примеров характеризовались уровнями структуры диоксида кремния, меняющимися в диапазоне от низкой структуры до очень высокой структуры. Данные примеры реализовали в соответствии с методикой, приведенной в примерах 3-7, за исключением параметров, описанных в приведенной далее таблице 7.

Несколько свойств в примерах 13-14 оценили в соответствии с методами, описанными выше, а результаты суммарно представлены в таблице 8.

Примеры 15-17

Примеры 15-17 отражают возможность регулирования уровня содержания гелеобразного материала и структуры диоксида кремния благодаря модифицированиям величины рН у компонента на основе осажденного диоксида кремния во время получения гелеобразного/осажденного материала, а также благодаря изменениям концентраций реагентов. Данные примеры реализовали в соответствии с методикой, приведенной в примерах 3-12, за исключением параметров, описанных в приведенной далее таблице 9, и в том же самом реакторе и при тех же самых условиях перемешивания, что и отмеченные выше для примера 12. Однако в примерах 15 и 17 высокосдвиговой рециркуляции не проводили, в то время как в примере 16 использовали тот же самый расход при высокосдвиговой рециркуляции, что и в примере 12.

Несколько свойств в примерах 15-17 оценили в соответствии с методами, описанными выше, а результаты суммарно представлены в таблице 10.

Рецептуры средств по уходу за зубами

Рецептуры зубных паст получали при использовании нескольких описанных выше примеров гелеобразного/осажденного диоксида кремния для демонстрации способности композиций изобретения быть готовыми к использованию по первому требованию без дополнительного дозирования двух компонентов с целью достижения оптимальных преимуществ по защите при уходе за зубами.

При получении средств по уходу за зубами друг с другом смешивали глицерин, натрий-карбоксиметилцеллюлозу, полиэтиленгликоль и сорбит и их перемешивали до тех пор, пока ингредиенты не растворялись до получения первой смеси. Кроме того, друг с другом смешивали деионизованную воду, фторид натрия, четырехнатриевую соль пирофосфорной кислоты и натрий-сахарин и их перемешивали до тех пор, пока данные ингредиенты не растворялись до получения второй смеси. После этого две данные смеси объединяли при перемешивании. Затем при перемешивании добавляли необязательное красящее вещество и получали «предварительную смесь». Предварительную смесь помещали в смеситель Ross (Model 130 LDM) и в отсутствие вакуума смешивали загуститель на основе диоксида кремния, абразивный диоксид кремния и диоксид титана. Формировали разрежение величиной в 30 дюймов (762 мм) и получающуюся в результате смесь перемешивали в течение приблизительно 15 минут. В заключение добавляли лаурилсульфат натрия и вкусовое вещество, и смесь перемешивали в течение приблизительно 5 минут при пониженной скорости перемешивания. Получающееся в результате средство по уходу за зубами переводили в тюбики для зубной пасты из слоистого пластика и хранили для проведения испытания в будущем. Рецептуры средств по уходу за зубами представлены в приведенной далее таблице 11. Использованная рецептура средства по уходу за зубами рассматривалась как подвергаемая испытанию рецептура средства по уходу за зубами, подходящая для использования в целях определения результатов измерений PCR и RDA (а также вязкости) для очищающих абразивов изобретения и сравнительных очищающих абразивов. В определенных ситуациях производили изменения количества карбоксиметилцеллюлозы для обеспечения надлежащего получения средства по уходу за зубами с физической и эстетической точек зрения при наличии компенсации в количестве добавленной деионизованной воды, но совокупная базовая рецептура средства по уходу за зубами оставалась по существу неизменной в последующих испытаниях, отмеченных ранее.

Полученные выше рецептуры средств по уходу за зубами оценивали по характеристикам PCR и RDA в соответствии со способами, описанными ранее; результаты измерений, а также соотношения PCR: RDA для каждой рецептуры средства по уходу за зубами представлены в приведенной далее таблице 12. Данные по PCR для рецептур 1, 3 и 8 получали от компании Southeastern Dental Research Corporation из Порт-Аллена, Луизиана, а остальные данные по PCR получали от компании Oral Health Research Institute из Индианаполиса, Индиана.

Результаты демонстрируют различные эксплуатационные характеристики при наличии возможностей по высокоэффективному очищению и параметров относительно низкой абразивности в отношении дентина.

Некоторые другие рецептуры средств по уходу за зубами получали при использовании комбинации из 2 разновидностей диоксида кремния изобретения для рецептур 12-14 и комбинации из диоксида кремния изобретения и коммерческого диоксида кремния (ZEODENT® 115 от компании J.M.Huber Corporation) для рецептуры 11. Рецептуры средств по уходу за зубами получали в соответствии со способом, предложенным выше, и при использовании во многом тех же самых ингредиентов, что и описанные ранее в таблице 11. Следующая далее таблица 13 представляет составы данных зубных паст, включающих смеси различных абразивов на основе диоксида кремния, имеющих отношение к изобретению, описанному в настоящем документе.

Низкоструктурный осажденный диоксид кремния, доступный в компании J.M.Huber Corporation, Хавр-де-Грэйс, Мэриленд.

Полученные выше рецептуры средств по уходу за зубами оценивали по характеристикам PCR и RDA в соответствии с описанными выше способами; результаты измерений, а также соотношения PCR: RDA для каждой рецептуры средства по уходу за зубами представлены в приведенной далее таблице 14.

Возможности данных комбинаций по очищению, в частности, составов 12, 13 и 14 характеризуют исключительно удивительный и эффективный материал с точки зрения полировки и удаления пленки при уходе за зубами, демонстрирующий намного пониженные уровни абразивности.

Подробное описание чертежей

Фигура 1 демонстрирует графическое представление соотношений между величинами RDA и PCR, доступных для некоторых из перечисленных выше рецептур средств по уходу за зубами, в сопоставлении с результатами для физических смесей гелеобразного диоксида кремния и осажденного диоксида кремния, полученных во многом тем же самым образом, что и те, которые описываются в патенте США №5658553, приписанном автору Rice. Наклон каждой линии свидетельствует об общих результатах, достигаемых для каждой отличной от других рецептуры, и демонстрирует то, что одновременно полученная комбинация данного изобретения позволяет добиваться более значительных результатов по PCR при согласованно пониженных величинах RDA. Таким образом, неожиданно было обнаружено то, что такая комбинация изобретения делает возможным получение более значительных характеристик очищения в отсутствие одновременно неприемлемо высокой абразивности в отношении дентина.

Все средства по уходу за зубами демонстрировали приемлемые вязкость, доступность фторида и превосходную эстетику (устойчивость, текстуру, дисперсность). В частности, с учетом графического представления на фигуре 1 становится очевидным то, что сравнительные физические смеси таких материалов не обнаруживают того же самого желательного увеличения эффективности очищения от пленки зубного налета при пониженных величинах RDA, что и образованные «по месту» комбинации изобретения.

Подобным же образом, на фигуре 2 представлено сопоставление способностей по загущению у образованных «по месту» комбинаций диоксида кремния изобретения и соответствующих характеристик тех физических смесей гелеобразных и осажденных материалов, которые описываются в патенте автора Rice, (в той же самой подвергаемой испытанию рецептуре средства по уходу за зубами, что и приведенная выше). Очевидно, что для данных различных типов материалов имеет место значительное различие в совокупной структуре и получающейся в результате функции, поскольку в сопоставлении со смесями из патента автора Rice, образованные «по месту» композитные материалы обнаруживают отличающиеся степени загущения в широком спектре количеств гелеобразного/осажденного материалов, присутствующих в них. Поэтому ясно, что для данных двух различных типов добавок к средствам по уходу за зубами имеет место отчетливое различие форм и характеристик.

Кроме того, фигура 3 демонстрирует графическое представление соотношения результатов измерений PCR и RDA для композитных материалов на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния изобретения в широком диапазоне в сопоставлении с теми же самыми результатами измерений для обычно используемых абразивов на основе осажденного диоксида кремния (опять-таки, согласно измерениям в той же самой подвергаемой испытанию рецептуре средства по уходу за зубами, что и представленная выше). Из данного представления становится очевидным то, что композитные материалы на основе гелеобразного/осажденного диоксида кремния изобретения позволяют добиться достижения намного более высоких результатов по PCR при соответствующих пониженных характеристиках RDA в сопоставлении с обычно используемыми абразивными материалами, что демонстрирует наличие значительных различий между сравнительными абразивами и полученными «по месту» типами изобретения. Как это ни удивительно, но, таким образом, было осознано то, что получение «по месту» смесей разновидностей гелеобразного диоксида кремния и материалов на основе осажденного диоксида кремния обеспечивает достижение улучшенных преимуществ по очищению от пленки зубного налета при одновременной демонстрации намного меньших показаний по абразивности в отношении дентина, что, таким образом, позволяет иметь более эффективный очищающий материал при пониженной предрасположенности к неблагоприятному истиранию поверхностей зубов во время использования.

Несмотря на то, что изобретение будет описываться и охарактеризовываться в связи с определенными предпочтительными вариантами реализации и практического осуществления, никоим образом не предполагается ограничивать изобретение данными специфическими вариантами реализации, вместо этого предполагается включать эквивалентные структуры, структурные эквиваленты и все альтернативные варианты реализации и модификации, которые могут быть определены объемом прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалента.

Реферат

Изобретение касается абразивных материалов, характеризующихся уровнем очищения среднего диапазона, и средств по уходу за зубами на их основе. Полученная «по месту» композиция осажденного диоксида кремния и гелеобразного диоксида кремния содержит от 10 до 60 об.% гелеобразного кремния, имеет маслоемкость по льняному маслу в диапазоне от более чем 100 до 150 мл/100 г и имеет 10%-ную величину абразивности в отношении латуни по Айнленеру в диапазоне приблизительно от 2,5 до 12 мг потерь/100000 оборотов. Полученная «по месту» композиция осажденного диоксида кремния и гелеобразного диоксида кремния, содержащая от 10 до 60 об.% гелеобразного кремния, при ее вводе в средство по уходу за зубами в качестве единственного абразивного компонента может обеспечивать соотношение PCR:RDA от 0,7 до 1,1, величину PCR от 90 до 110 и уровень RDA от 95 до 150. Такие композиции одновременно полученных «по месту» осажденного диоксида кремния и гелеобразного диоксида кремния при использовании в средствах по уходу за зубами обеспечивают относительно высокие уровни очищения при пониженных уровнях абразивности. 7 н. и 9 з.п. ф-лы, 14 табл., 3 ил.

Формула