BRPI0620813A2

BRPI0620813A2 - dentifrìcio compreendendo materiais de sìlica biogênica

Info

Publication number: BRPI0620813A2
Application number: BRPI0620813-4A
Authority: BR
Inventors: Nolan Lee Phillips; Duen-Wu Hua; Willian C Fultz; Patrick Donald Mcgill
Original assignee: Huber Corp J M
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2011-11-22
Also published as: US20070154412A1; JP5867978B2; EP1973522A2; WO2007078651A3; BRPI0620813B1; JP2009522264A; WO2007078651A2; CN101351187B; CN101351187A

Abstract

DENTIFRìCIO COMPREENDENDO MATERIAIS DE SìLICA BIOGêNICA. São fornecidos dentifrícios inéditos compreendendo materiais de sílica biogênica abrasiva. Tais composições apresentam excelentes características abrasivas, tanto sozinhas quanto em combinação com outros tipos de abrasivos. Em tais combinações (com materiais de sílica precipitados, como um exemplo), níveis simultâneos de altas propriedades de limpeza da película dentária e abrasão da dentina moderada são possíveis de maneira a dar ao usuário um dentifrício que efetivamente limpa as superficies dos dentes sem abrasão prejudicial de tais superficies, mesmo em baixos níveis de taisaditivos de sílica biogênica. Tais partículas de sílica biogênica, assim, surpreendentemente conferem propriedades benéficas às composições de dentifrício. O método de utilizar tais produtos de sílica biogênica em dentifrícios está englobado nesta invenção, tanto como o componente abrasivo principal quanto em combinação com qualquer outro tipo de material abrasivo comumente usado.

Description

"DENTIFRÍCIO COMPREENDENDO MATERIAIS DE SÍLICA BIOGÊNICA"

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção diz respeito a dentifrícios inéditos compreendendo materiais de sílica biogênica abrasivos inéditos. Tais composições apresentam excelentes características abrasivas, tanto sozinhas quanto em combinação com outros tipos de abrasivos. Em tais combinações (com materiais de sílica precipitados, como um exemplo), níveis simultâneos de altas propriedades de limpeza da película dentária e abrasão da dentina moderada são possíveis de maneira a dar ao usuário um dentifrício que efetivamente limpa a superfície dos dentes, reduzindo ao mesmo tempo a abrasão do dentifrício, mesmo em baixos níveis de tais aditivos de sílica biogênica. Tais partículas de sílica biogênica, assim, surpreendentemente conferem propriedades benéficas nas composições de dentifrício. O método de utilizar tais produtos de sílica biogênica em dentifrícios está englobado nesta invenção, tanto como o componente abrasivo principal quanto em combinação com qualquer outro tipo de material abrasivo comumente usado.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR

Uma substância abrasiva foi tipicamente incluída em composições de dentifrício convencionais de maneira a remover vários depósitos, incluindo película dentária, das superfícies dos dentes. Película dentária é firmemente aderente e freqüentemente contém materiais marrons e amarelos que conferem uma descoloração aos dentes. Embora a limpeza seja importante, o abrasivo não deve ser tão agressivo a ponto de danificar os dentes. Idealmente, um material abrasivo de dentifrício efetivo maximiza a remoção da película dentária, causando ao mesmo tempo mínima abrasão e danos nos tecidos do dente duros. Conseqüentemente, entre outras coisas, o desempenho do dentifrício é altamente sensível à extensão da abrasão causada pelo ingrediente abrasivo. Convencionalmente, o material de limpeza abrasivo foi introduzido na forma de pó seco escoável nas composições de dentifrício, ou por meio de re-dispersões de formas de pós secos escoáveis do agente de polimento preparado antes ou na hora de formular o dentifrício. Também e mais recentemente, formas de lama de tais abrasivos foram fornecidas para facilitar armazenamento, transporte e introdução nas formulações de dentifrício alvo.

Produtos de sílica de baixa estrutura sintéticos foram utilizados para um propósito como este em virtude da efetividade que tais materiais fornecem como abrasivos, bem como características de baixa toxicidade e compatibilidade com outros componentes de dentifrício, tal como fluoreto de sódio, como um exemplo. No preparo de produtos de sílica sintéticos, o objetivo é obter produtos de sílica que fornecem limpeza máxima com impacto mínimo às superfícies duras dos dentes. Pesquisas dentárias são continuamente relacionadas à identificação de materiais abrasivos que satisfazem tais objetivos.

Tais componentes devem ser viáveis como ingredientes nas composições de dentifrício em termos de compatibilidade com componentes ativos, capacidade de apresentar modificação reológica em formulações para forma apropriada do dentifrício (tanto funcional quanto esteticamente para o usuário) e todos, quando simultaneamente presentes, em uma quantidade que é de baixo custo e com desempenho abrasivo e de limpeza suficientes. Dentifncios e outros materiais tipo de pasta devem apresentar propriedades reológicas apropriadas para melhor controle, tais como constituição da viscosidade, sustentação vertical, sedimento da escova e similares. Para formulações de pasta de dente, por exemplo, existe uma necessidade de fornecer uma pasta estável que pode satisfazer inúmeros requisitos do consumidor, incluindo, e sem limitações, a capacidade de ser transferida de um recipiente (tal como um tubo) por meio de pressão (isto é, espremendo o tubo) como uma pasta dimensionalmente estável e retornar ao seu estado anterior mediante remoção de tal pressão, a capacidade de ser facilmente transferida de uma maneira tal para uma cabeça de escova de dente e sem fluxo contínuo do tubo depois de tal transferência, a tendência de permanecer dimensionalmente estável na escova antes do uso e quando aplicada no dente alvo antes da escovação e a capacidade de apresentar uma sensação apropriada na boca com propósitos estéticos, pelo menos, para o benefício do usuário.

No geral, dentifrícios são compostos de uma maioria de um ou mais umectantes (tais como sorbitol, glicerina, polietileno glicol e similares) de maneira a permitir suspensão e distribuição apropriadas do produto de cuidado oral, um abrasivo (tal como, tipicamente, sílica precipitada) para limpeza e polimento mecânicos apropriados do dente em questão, água e outros componentes ativos (tais como compostos a base de flúor para benefícios anticáries) e outros componentes para fornecer outra função, tais como recurso de espuma e sensorial. A capacidade de conferir benefícios reológicos apropriados a um dentifrício como este é concedida por meio de seleção e utilização apropriadas de agentes de espessamento (tais como sílicas hidratadas, hidrocolóides, gomas e similares) para formar uma rede de trabalho apropriada de suporte para adequadamente conter um ingrediente umectante, abrasivo e anticáries importantes como estes.

Inúmeros agentes de polimento abrasivos insolúveis em água foram usados ou descritos para composições de dentifrício. Estes agentes de polimento abrasivos incluem materiais particulados abrasivos naturais e sintéticos. Os agentes de polimento abrasivos sintéticos geralmente conhecidos incluem produtos de sílica precipitada amorfa e géis de sílica e carbonato de cálcio precipitado (PCC). Outros agentes de polimento abrasivos para dentifrícios incluíram greda branca, carbonato de magnésio, fosfato de dicálcio e suas formas diidratadas, pirofosfato de cálcio, silicato de zircônio, metafosfato de potássio, ortofosfato de magnésio, fosfato de tricálcio, perlita e similares. Produtos de sílica de estrutura inferior precipitados sinteticamente produzidos, em particular, foram usados como componentes abrasivos em formulações de dentifiício em virtude de sua capacidade de limpeza, relativa segurança e compatibilidade com ingredientes de dentifrício típicos, tais como umectantes, agentes de espessamento, agentes flavorizantes, agentes anticáries e assim por diante. Conforme se sabe, sílicas precipitadas sintéticas, no geral, são produzidas pela desestabilização e precipitação de sílica amorfa de silicato alcalino solúvel pela adição de um ácido mineral e/ou gases ácidos em condições em que partículas primárias inicialmente formadas tende a se associar umas com as outras para formar uma pluralidade de agregados (isto é, grupos discretos de partículas primárias), mas sem aglomeração em uma estrutura de gel tridimensional. O precipitado resultante é separado da fração aquosa da mistura de reação por procedimentos de fíltração, lavagem e secagem e então o produto seco é mecanicamente esmiuçado de maneira a fornecer um tamanho e distribuição de tamanho de partícula adequados.

Os procedimentos de secagem de sílica são convencionalmente realizados usando secagem por aspersão, secagem por bico (por exemplo, torre ou chafariz), secagem por roda, secagem rápida, secagem por roda giratória, secagem forno/leito fluido e similares.

Nessas circunstâncias, certos materiais abrasivos convencionais apresentam até certo ponto limitações associadas a maximização da limpeza e minimização da abrasão da dentina, sem mencionar a complexidade em termos de procedimentos de fabricação intensivos, incluindo problemas relacionados ao transporte de matéria-prima, compra e modificação final. Tais matérias-primas incluem areia de sílica e ácidos minerais (sulfurico, por exemplo), que incluem suas próprias dificuldades de transporte, utilização, purificação, armazenamento e descarte de resíduo final. Embora tais produtos abrasivos acabados apresentem excelentes resultados de tratamento dentário, sempre existe uma necessidade geral de desenvolver novos tipos de abrasivos dentários (e dentifrícios destes) que são menos complexos de fabricar e/ou incorporar nas formulações de uso final.

Além disso, a capacidade de otimizar abrasão dentária e características de limpeza na pasta foi limitada, no geral, ao controle das estruturas das estruturas dos componentes de sílica precipitada individuais utilizados para tais propósitos. Exemplos de modificações em estruturas de sílica precipitada para tais propósitos de dentifrício são descritos na técnica em publicações tais como patentes U.S. Nos. 3.967.563, 3.988.162, 4.420.312 e 4.122.161 de Wason, patentes U.S. Nos. 4.992.251 e 5.035.879 de Aldcroft et al., patente U.S. No. 5.098.695 de Newton et al. e patentes U.S. Nos. 5.891.421 e 5.419.888 de McGill et al. Modificações em géis de sílica também foram descritas publicações tais como patentes U.S. Nos. 5.647.903 de McGill et al., patente U.S. No. 4.303.641, de DeWolf, II et al., patente U.S. No. 4.153.680, de Seybert e patente U.S. No. 3.538.230, de Pader et al. Tais descrições preceituam melhorias em tais materiais de sílica de maneira a conferir maior capacidade de limpeza da película dentária e reduções nos níveis de abrasão da dentina para benefícios de dentifrício. Entretanto, estas melhorias típicas não têm a capacidade de distribuir níveis apropriados preferidos que concedem a um produtor de dentifrício a capacidade de incorporar um material individual como este em diferentes quantidades com outros componentes similares de maneira a efetuar níveis resultantes diferentes de tais características de limpeza e abrasão. Para compensar tais limitações, têm sido feitas tentativas de fornecer várias combinações de sílicas para permitir alvejamento de níveis diferentes. Tais combinações de sílica que envolvem composições de diferentes tamanhos de partícula e áreas superficiais específicas são descritas na patente U.S. No. 3.577.521 de Karlheinz Scheller et al., patente U.S. No. 4.618.488 de Macyarea et al., patente U.S. No. 5.124.143 de Muhlemann e patente U.S. No. 4.632.826 de Ploger et ai. Tais dentifrícios resultantes, entretanto, não puderam fornecer níveis desejados de abrasão e alta limpeza de película simultaneamente.

Uma outra tentativa foi realizada para fornecer misturas físicas de sílica precipitadas de certas estruturas com géis de sílica, notavelmente na patente U.S. 5.658.553 de Rice. No geral, aceita-se que géis de sílica apresentam bordas e, assim, teoricamente apresentam a capacidade de abradar superfícies a um maior grau, que sílicas precipitadas, mesmo tipos estruturados inferiores. Assim, a combinação de tais materiais juntos nesta patente fornecida, desta vez, uma melhora em termos de níveis controlados, mas altos de abrasividade acoplado com maior capacidade de limpeza da película dentária do que sílicas precipitadas sozinhas. Em uma discussão como esta, sabe-se que géis de sílica e sílicas precipitadas separadamente produzidas e co-incorporadas podem permitir maiores níveis de PCR e RDA, mas com controle aparentemente maior de características abrasivas inferiores que para sílicas previamente fornecidas que apresentam resultados de PCR muito altos. Infelizmente, embora estes resultados sejam certamente uma etapa na direção certa, ainda existe uma necessidade enormemente não preenchida de fornecer um abrasivo dentário a base de sílica que apresenta propriedades de limpeza da película dentária suficientemente altas simultaneamente com características abrasivas da dentina radioativa inferior, de maneira tal que a remoção do filme possa ser realizada sem destruição deletéria da dentina. Com efeito, a necessidade de um produto de menor abrasão que apresente um nível de PCR significativamente maior em função de nível de RDA que foi previamente fornecido na indústria de sílica dentária. Novamente, a patente de Rice é meramente um início em direção às características abrasivas desejáveis. Uma maneira de fornecer os benefícios de combinações de diferentes formas de sílicas misturadas fisicamente, mas a um nível muito alto de limpeza da película dentária e a um grau relativamente baixo a moderado de abrasão da dentina, é assim amplamente indisponível na indústria até o momento. Assim, novas sílicas abrasivas possíveis para dentifrícios que exigem menos complexidade na fabricação, disponíveis na forma de um componente em gota em dentifrícios com conduta e/ou modificação reológica previsível e que apresentam compatibilidade com outros componentes de dentifrício padrão, todos com excelentes resultados em termos de quantidades de abrasivo dentário, que pudessem potencialmente reduzir custo na indústria, bem como fornecer melhor limpeza de filme com níveis adequados de abrasividade, seriam um avanço particularmente útil na indústria de dentifrício. Até o presente momento, entretanto e novamente, uma melhoria como esta não está disponível.

VANTAGENS E SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Atualmente observou-se que certas sílicas biogênicas, a saber, as derivadas de cascas de arroz, podem fornecer resultados de abrasão dentária altamente efetivos em dentifrícios, tanto como o único componente abrasivo nele quanto como um co-aditivo em combinação com outros materiais abrasivos. De particular vantagem é a capacidade de ajustar as razões desejadas de limpeza de película (PCR) para abrasão da dentina radioativa (RDA) por meio da combinação de compostos abrasivos co- aditivos particularmente selecionados em termos de suas qualidades abrasivas gerais e suas proporções em relação à quantidade de sílica derivada de casca de arroz presente em um dentifrício alvo como tal.

Em particular, combinações de sílica derivada de casca de arroz e outros abrasivos dentários (tais como sílica precipitada, carbonatos de cálcio e similares) parecem fornecer níveis altos potenciais de propriedades de limpeza da película dentária comparados a uma faixa de resultados de abrasão da dentina radioativa inferiores altamente desejáveis, fornecendo assim a otimização da limpeza, fornecendo ao mesmo tempo uma maior margem de proteção de abrasão ao usuário final. Percebeu-se que a utilização de tais produtos de sílica derivados de casca de arroz em dentifrícios fornece características de abrasão surpreendentemente efetivas. Em combinação com outros abrasivos dentários conhecidos, os resultados são altamente inesperados, em que tais combinações permitem limpeza efetiva da película dentária com simultâneos baixos níveis (embora ainda efetivos) de abrasão. Observou-se que os resultados gerais fornecem o potencial afiar as características de limpeza da película dentária e abrasão da dentina radioativa de tais abrasivos gerais. Uma capacidade como esta satisfaz um certo nível de necessidade na indústria de dentifrício, uma vez que a possibilidade de um abrasivo ou combinação de abrasivos que apresentaram resultados de altas propriedades de limpeza da película dentária (PCR) simultaneamente com menor abrasão da dentina radioativa (RDA) tem sido esperada durante muito tempo. Em carregamentos como o componente abrasivo em um dentifrício de até cerca de 20 % em peso (de todos abrasivos), parece haver um platô de um aumento tal nestas características (até uma razão muito próxima a 1,0, surpreendentemente). Entretanto, em excesso desta quantidade pode haver uma diminuição significativa nesta razão tal que acima de 20 % em peso de carregamento em um dentifrício, a razão parece diminuir abaixo de 0,80 na maioria das situações. Além disso, onde a sílica derivada de casca de arroz é o único abrasivo presente, a razão diminui ainda inferior, abaixo de 0,71. Tais razões PCRiRDA parecem, em cada classificação, depender, entretanto, do nível de limpeza e abrasividade de quaisquer outros abrasivos encontrados nele como tal.

Todas as partes, porcentagens e razões aqui usadas são expressas em peso, a menos que de outra forma especificada. Todos os documentos citados aqui estão incorporados pela referência.

Desta maneira, é uma vantagem da presente invenção fornecer um abrasivo dentário composto de sílica derivada de casca de arroz como o único abrasivo para simplicidade na formulação e produção. Uma outra vantagem desta invenção é que propriedades desejadas de níveis de PCR e RDA podem ser ajustados para se adequarem a um resultado de uso final particular desejado de acordo com a quantidade de sílica de casca de arroz introduzida com uma quantidade selecionada de outro abrasivo simultaneamente presente. Também uma vantagem desta invenção é fornecer um dentifrício compreendendo materiais abrasivos contendo sílica derivados de casca de arroz em que o dentifrício apresenta uma faixa de razões de PCR para RDA dependente da quantidade de tais materiais abrasivos presentes como tal.

Desta maneira, esta invenção engloba um dentifrício compreendendo um abrasivo derivado de sílica de casca de arroz e opcionalmente incluindo qualquer outro componente abrasivo dentário, em que o dito dentifrício apresenta um PCR:RDA de no máximo 0,70; ou, alternativamente, uma razão como esta em excesso de 0,70 até 0,80; e como uma segunda alternativa uma razão em excesso de 0,80.

No geral, sílicas precipitadas sintéticas são preparadas misturando soluções de silicato alcalino diluída com ácidos minerais aquosos fortes em condições onde a agregação ao sol e gel não pode ocorrer, agitando e então filtrando a sílica precipitada. O precipitado resultante é em seguida lavado, seco e esmiuçado no tamanho desejado. Um exemplo como este pode ser visto na patente U.S. No. 5.891.421 de McGill et al.

O material de sílica biogênica preferido é derivado de cascas de arroz, conforme observado na patente U.S. No. 6.406.678. O processo de fabricação de tais produtos de sílica é descrito por completo na patente, que está aqui incorporada pela referência. A descrição em si de um processo de fabricação como este é, assim, como se seque, da forma fornecida nessa referência.

Embora a quantidade de sílica contida nas cascas de arroz possa variar um pouco em virtude da região geográfica onde ela cresce e da cepa de arroz, o teor de sílica das cascas de arroz é, no geral, na faixa de 13- 15 % de peso seco. A sílica contida na maioria do material biogênico, tais como cascas de arroz, é substancialmente toda da forma amorfa altamente desejável, mas é ligada em uma matriz biogênica de muitas outras impurezas, particularmente hidrocarbonetos de cadeia longa, tais como lignina e celulose, mas incluindo muitos minerais inorgânicos, tais como cálcio, magnésio etc. e compostos destes. As sílicas de casca de arroz envolvem a separação necessária da sílica das outras impurezas encontradas no material biogênico, principalmente os hidrocarbonetos destes. Depois da remoção dos hidrocarbonetos, a remoção de pequenas quantidades de minerais inorgânicos que permanecem podem ser facilmente substancialmente removidos. O produto final é um pó branco finamente dividido de sílica amorfa altamente pura.

Uma primeira etapa, mas opcional, da geração de sílica de sílica de casca de arroz pode ser a limpeza das cascas de arroz. Tipicamente isto incluirá a seleção das cascas para remover caules, blocos de sujeira, folhas e outros corpos grandes delas e em seguida a lavagem das cascas, com água, em uma solução de base aquosa contendo um agente tensoativo para melhorar a capacidade umectante das cascas. Acredita-se que a lavagem das cascas com uma solução de agente tensoativo de base aquosa acelera a absorção de solução oxidante de uma etapa seguinte, da mesma forma que a divisão fina das cascas, por debulha, trituração ou por outros meios convencionais, também faz. Portanto, neste esquema de produção, as cascas são selecionadas, lavadas com uma solução de agente tensoativo e finamente divididas para acelerar o processo. Entretanto, observa-se que estas etapas não são essenciais, sílica amorfa altamente pura pode ser extraída das cascas de arroz sem empregar estas etapas, embora a duração das etapas seguintes possa ser maior. Depois da limpeza e divisão opcionais das cascas de arroz, segue-se a etapa opcional de encharcá-las em água, que pode ser em temperatura elevada. Tal encharque das cascas em água, que pode ser, e preferivelmente é, em temperatura elevada, remove várias impurezas solúveis nela e aumenta a porosidade das cascas (tornando-as mais suscetíveis à penetração pela solução oxidante na etapa seguinte) e também pode afetar algumas mudanças benéficas na lignina e celulose contida nas cascas. Observou-se que o encharque das cascas de arroz próximo do ponto de ebulição da água por 12 ou mais horas acelera a etapa subseqüente de redução dos materiais orgânicos das cascas encharcando-as em uma solução oxidante de base aquosa.

A primeira etapa essencial do esquema de produção da sílica de casca de arroz é a redução dos materiais orgânicos das cascas encharcando- as em uma solução de base aquosa contendo um soluto oxidante. Isto pode ser realizado com qualquer número de materiais, incluindo muitos compostos de cloratos, percloratos, nitratos, permanganatos e certos peróxido (tal como reagente de Fenton) enquanto abrangidos pela invenção, embora eles não

a

sejam preferidos. Acido peracético é um soluto oxidante preferido em virtude de seu resíduo ser facilmente removido na etapa final opcional do processo. Entretanto peróxido de hidrogênio é oxidante mais preferido em virtude de que depois que ele é gastado água é seu único resíduo. Se o peróxido não for completamente gastado no processamento das cascas, conforme tipicamente será o caso, de maneira a garantir completa redução do material orgânico das cascas, o oxigênio remanescente espontaneamente evolui por um curto período de tempo, cuja evolução pode ser acelerada por aquecimento, agitação mecânica, eletrolítica e vários outros meios conhecidos. Desta maneira, o processo aqui descrito é um que é muito amigável para o meio ambiente.

A dosagem inicial de peróxido de hidrogênio (contida em uma solução aquosa) da modalidade preferida da invenção contém aproximadamente 0,1 mol de peróxido de hidrogênio (cerca de 3,4 gramas de peróxido) por quilograma de cascas. Observa-se que o aumento da temperatura de tal solução acelera o efeito que ela tem nas cascas. Observou- se que a manutenção da temperatura da dita solução na faixa de 90-100°C, por um curso de 6-8 horas foi completamente efetiva. O uso de uma temperatura superior a 100°C requererá o uso de um vaso de pressão. Embora a redução seja possível até pelo menos à temperatura igual ou menor que a ambiente, observa-se que menor temperatura tende a aumentar exponencialmente o tempo necessário para redução e, assim, embora englobada, não é preferida. Dosagem inicial de peróxido de hidrogênio pode ser substancialmente menor, desde que, durante a redução, o monitoramento seja para garantir que pelo menos alguma peróxido não reagido permaneça em solução por um período de tempo suficiente para realizar a redução desejada dos materiais orgânicos das cascas.

Seguindo a etapa de redução descrita anteriormente as cascas podem ser perfeitamente rinsadas com água e são preferivelmente então secas a um teor de água de 10% ou menos de teor de água em peso. A rinsagem das cascas, se for o caso, deve ser feita com uma água tão pura que na prática, tais como água deionizada ou mesmo destilada, com teor de ferro ou metal pesado muito baixo, para que a água de rinsagem em si não contribua com impurezas indesejáveis para a sílica.

A secagem pode ser feita por qualquer meio convencional, mas a secagem com ar quente é preferida, uma vez que o processo aqui descrito cria uma fonte prontamente disponível de calor. Seguindo a etapa de redução dos materiais orgânicos das cascas e preferivelmente rinsagem e secagem da forma descrita anteriormente, as cascas são em seguida "queimadas" (por combustão, ou oxidadas, por calor na presença de um gás oxigenado). A faixa de temperatura preferida na qual as cascas são queimadas é de cerca de 500-950 °C. Em temperaturas substancialmente abaixo desta faixa as impurezas carbonáceas das cascas levam um período excessivo de tempo para oxidar completamente e, em algum ponto, pode não oxidar de forma nenhuma. Em temperaturas substancialmente acima da faixa existe um risco crescente de que pontos quentes que ocorrerão em virtude de oxidação exotérmica local de impurezas, particularmente impurezas carbonáceas, começarão a transformar alguma da sílica da forma amorfa para cristalina, que não é desejado.

As cascas são oxidadas pela temperatura elevada, da forma descrita anteriormente, na presença de um gás que contém oxigênio. De maneira a garantir boa oxigenação de todas as cascas, elas são tipicamente colocadas em um leito fino e ar passado ascendentemente através dele. A oxidação das cascas ocorre muito rapidamente em ar a aproximadamente 600 °C que, no momento em que as cascas alcançam o ponto de ajuste de temperatura, a oxidação a uma sílica amorfa fina, branca, resíduo de carbono visualmente detectável é completada.

Devido ao fato de que a sílica é estável, muito porosa e insolúvel em água e ácidos (exceto fluoreto de hidrogênio), ela pode ser adicionalmente lavada, rinsada, enxaguada com ampla variedade de ácidos e outras soluções designadas para remover impurezas particulares, tais como compostos de cálcio, que permanecem depois da oxidação.

As composições abrasivas de sílica derivada de casca de arroz inventivas são aditivos prontos para uso na preparação de composições de limpeza oral, tais como dentifrícios, pastas de dente e similares, particularmente adaptadas como uma matéria-prima em um processo de preparar pasta de dente. Se combinado com outros abrasivos (tais como qualquer dos produtos oferecidos por J.M. Huber Corporation com o nome comercial ZEODENT®), um abrasivo como este pode ser adicionado em qualquer quantidade, mas, no geral, para maiores razões PCR:RDA (em excesso de 0,80), a quantidade é no máximo 20 % em peso da quantidade total de abrasivo presente, enquanto que razões inferiores de tais características (maior que 0,70 até 0,80), a quantidade é superior a 20 % e até 50 % em peso e para menos que uma razão de 0,70, a quantidade é superior a 50 % em peso da sílica derivada de casca de arroz.

As composições abrasivas de sílica derivada de casca de arroz inventivas podem ser utilizadas sozinhas na forma do componente agente de limpeza fornecidos nas composições de dentifrício desta invenção, embora, pelo menos para os materiais de categoria de limpeza alta, os níveis de RDA moderadamente altos possam ser inaceitáveis para alguns consumidores. Assim, uma combinação dos materiais compósitos inventivos com outros abrasivos fisicamente misturados nele com uma formulação de dentifrício adequada é potencialmente preferida nesse aspecto de maneira a conceder os resultados de limpeza e abrasão dentária alvejados em um nível de proteção alvejado. Assim, qualquer número de outros tipos convencionais de aditivos abrasivos podem estar presentes nos dentifrícios inventivos de acordo com esta invenção. Outras partículas abrasivas como estas incluem, por exemplo, e sem limitação, carbonato de cálcio precipitado (PCC), carbonato de cálcio moído (GCC), fosfato de dicálcio ou suas formas diidratadas, sílica gel (e de qualquer estrutura), sílica precipitada amorfa (em si e de qualquer estrutura como tal), perlita, dióxido de titânio, pirofosfato de cálcio, alumina hidratada, alumina calcinada, metafosfato de sódio insolúvel, metafosfato de potássio insolúvel, carbonato de magnésio insolúvel, silicato de zircônio, silicato de alumínio e assim por diante, podem ser introduzidas nas composições abrasivas desejadas para ajustar as características de polimento da formulação alvo (dentifrícios, por exemplo, etc.), se desejado, como tal.

Os abrasivos (sejam eles a sílica de casca de arroz sozinha ou uma combinação de sílica de casca de arroz com qualquer outro material abrasivo, da forma descrita anteriormente), quando incorporados nas composições de dentifrício, estão presentes em um nível de cerca de 5 % a cerca de 50 % em peso, mais preferivelmente de cerca de 10 % a cerca de 35 % em peso, particularmente quando o dentifrício é uma pasta de dente. Formulações de dentifrício ou limpeza oral gerais que incorporam as composições abrasivas desta invenção convenientemente podem compreender os seguintes ingredientes possíveis e quantidades relativas destes (toda as quantidades em % em peso):

Formulação de dentifrício

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Além do mais, da forma observada anteriormente, o abrasivo inventivo pode ser usado em conjunto com outros materiais abrasivos, tais como sílica precipitada, sílica gel, fosfato de dicálcio, fosfato de dicálcio diidratado, metassilicato de cálcio, pirofosfato de cálcio, alumina, alumina calcinada, silicato de alumínio, carbonato de cálcio precipitado e moído, greda branca, bentonita, resinas de termocura particuladas e outros materiais abrasivos adequados conhecidos por um versado na técnica.

Além do componente abrasivo, o dentifrício também pode conter um ou mais agentes de melhora organoléptica. Agentes de melhora organoléptica incluem umectantes, adoçantes, agentes tensoativos, flavorizantes, corantes e agentes de espessamento, (também algumas vezes conhecidos como aglutinantes, gomas, ou agentes estabilizantes),

Umectantes servem para adicionar corpo ou "textura na boca" a um dentifrício, bem como prevenir que odentifrício seque. Umectantes adequados incluem polietileno glicol (em uma variedade de pesos moleculares diferentes), propileno glicol, glicerina (glicerol), eritritol, xilitol, sorbitol, manitol, lactitol e hidrolisados de amido hidrogenado, bem como mistura destes compostos. Níveis típicos de umectantes são de cerca de 20% em peso a cerca de 30% em peso de uma composição de pasta de dente.

Adoçantes podem ser adicionados à composição de pasta de dente para conferir um flavor agradável ao produto. Adoçantes adequados incluem sacarina (como sacarina de sódio, potássio ou cálcio), ciclamato (como sal de sódio, potássio ou cálcio), acessulfame-K, taumatina, neoisperidina diidrocalcona, glicirrizina amoniada, dextrose, levulose, sacarose, manose e glicose.

Agentes tensoativos são usados nas composições da presente invenção para preparar as composições mais cosmeticamente aceitáveis. O agente tensoativo é preferivelmente um material detergente que confere à composição propriedades detergentes e espumantes. Agentes tensoativos adequados são quantidades seguros e efetivas de agentes tensoativos aniônicos, catiônicos, não iônicos, zwiteriônicos, anfotéricos e betaína, tais como lauril sulfato de sódio, dodecil benzeno sulfonato de sódio, sais de metal alcalino ou amônio de sarcosinato de lauroíla, sarcosinato de miristoíla, sarcosinato de palmitoíla, sarcosinato de estearoíla e sarcosinato de oleoíla, monoestearato de polioxietileno sorbitano, isoestearato e laurato, lauril sulfoacetato de sódio, N-lauroil sarcosina, sais de sódio, potássio e etanolamina de N-lauroíla, N-miristoíla, ou N-palmitoil sarcosina, condensados de polióxido de etileno de alquil fenóis, cocoamidopropil betaína, lauramidopropil betaína, palmitil betaína e similares. Lauril sulfato de sódio é um agente tensoativo preferido. O agente tensoativo está tipicamente presente nas composições de cuidado oral da presente invenção em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 15 % em peso, preferivelmente cerca de 0,3 % a cerca de 5 % em peso, tais como de cerca de 0,3 % a cerca de 2 %, em peso.

Agentes flavorizantes opcionalmente podem ser adicionados às composições de dentifrício. Agentes flavorizantes adequados incluem, mas sem limitações, óleo de gulatéria, óleo de hortelã, óleo de menta, óleo de sassafrás e óleo de cravo da índia, canela, anetol, mentol, timol, eugenol, eucaliptol, limão, laranja e outros tais compostos de flavor para adicionar notas, notas de gosto, etc. Estes agentes flavorizantes consistem quimicamente em misturas de aldeídos, cetonas, ésteres, fenóis, ácidos e álcoois alifáticos, aromáticos ou outros.

Corantes podem ser adicionados para melhorar a aparência estética do produto. Corantes adequados são selecionados de corantes aprovados por corpos regulatórios apropriados, tais como o FDA e os listados no European Food and Pharmaceutical Directives e incluem pigmentos, tal como T1O2 e cores, tais como corantes FD&C e D&C.

Agentes de espessamento são usados nas composições de dentifrício da presente invenção para fornecer uma estrutura gelatinosa que estabiliza a pasta de dente contra a separação de fases. Agentes de espessamento adequados incluem espessante de sílica; amido; glicerita de amido; gomas, tais como goma caraia (goma esterculia), goma tragacanto, goma arábica, goma ghatti, goma acácia, goma xantana, goma guar e goma de celulose; aluminossilicato de magnésio (Veegum); carragenano; alginato de sódio; ágar-ágar; pectina; gelatina; compostos de celulose, tais como celulose, carboximetil celulose, hidroxietil celulose, hidroxipropil celulose, hidroximetil celulose, hidroximetil carboxipropil celulose, metil celulose, etil celulose e celulose sulfatada; argilas naturais e sintéticas, tal como argilas de hectorita, bem como misturas destes compostos. Níveis típicos de agentes de espessamento ou aglutinantes são de cerca de 0 % em peso a cerca de 15 % em peso de uma composição de pasta de dente. Agentes terapêuticos são opcionalmente usados nas composições da presente invenção para fornecer a prevenção e tratamento de cáries dentais, doença periodontal e sensibilidade à temperatura. Exemplos de agentes terapêuticos, sem pretender limitá-los, são fontes de flúor, tais como fluoreto de sódio, monofluorfosfato de sódio, monofluorfosfato de potássio, fluoreto etanhoso, fluoreto de potássio, fluorossilicato de sódio, fluorossilicato de amônio similares; fosfatos condensados, tais como pirofosfato de tetrasódio, pirofosfato de tetrapotássio, diidrogeno pirofosfato de disódio, monoidrogeno pirofosfato de trissódio; tripolifosfatos, hexametafosfatos, trimetafosfatos e pirofosfatos, tais como agentes antimicrobianos, tais como triclosan, bisguanidas, tais como alexidina, clorexidina e gluconato de clorexidina; enzimas tais como papaína, bromeiaína, giucoamilase, amilase, dextranase, mutanase, iipases, pectinase, tannase e proteases; compostos de amônio quaternário, tais como cloreto de benzalcônio (BZK), cloreto de benzetônio (BZT), cloreto de cetilpiridínio (CPC) e brometo de domifen; sais de metal, tais como citrato de zinco, cloreto de zinco e fluoreto estanhoso; extrato de sanguinária e sanguinarina; óleos voláteis, tais como eucaliptol, mentol, timol e salicilato de metila; fluoretos de amina; peróxidos e similares. Agentes terapêuticos podem ser usados em formulações de dentifrício unicamente ou em combinação em um nível terapeuticamente seguro e efetivo.

Conservantes também podem ser opcionalmente adicionados às composições da presente invenção para prevenir o crescimento bacteriano. Conservantes adequados aprovados para uso em composições orais, tais como metilparabeno, propilparabeno e benzoato de sódio, ou combinações destes, podem ser adicionados em quantidades seguras e efetivas.

Os dentifrícios aqui descritos também podem ser uma variedade de ingredientes adicionais, tais como agentes des-sensibilizantes, agentes de cicatrização, outros agentes preventivos de cárie, agentes quelantes/seqüestrante, vitaminas, aminoácidos, proteínas, outros agentes anti-placa/anti-cálculo, opacificantes, antibióticos, antienzimas, enzimas, agentes de controle do pH, agentes oxidantes, antioxidantes e similares.

Agua fornece o equilíbrio da composição além dos aditivos mencionados. A água é preferivelmente deionizada e sem impurezas. O dentifrício normalmente compreenderá de cerca de 0 a cerca de 60 % em peso de água, com alguns tendo faixas mais estreitas (de todas as fontes) de cerca de 5 a cerca de 35 % e outros podem ter faixas ainda mais estreitas entre 20 % em peso a cerca de 35 % em peso.

Espessantes de sílica usados para utilização em uma formulação de pasta de dente como esta incluem, como um exemplo não limitante, uma sílica precipitada amorfa, tal como sílica ZEODENT® 165. Outros espessantes de sílica preferidos (embora não limitantes) são sílicas ZEODENT® 163 e/ou 167 e ZEOFREE®153, 177, e/ou 265, todas disponíveis da J. M. Huber Corporation, Havre de Grace Md., U.S.A.

Com os propósitos desta invenção, um "dentifrício" tem o significado definido em Oral Hygiene Products and Practice, Morton Pader, Consumer Science and Technology Series, Vol. 6, Mareei Dekker, NY 1988, p. 200, que está aqui incorporado pela referência. A saber, um "dentifrício" é "... uma substância usada com uma escova de dente para limpar as superfícies acessíveis dos dentes. Dentifrícios são principalmente compostos de água, detergente, umectante, aglutinante, agentes flavorizantes e um abrasivo finamente em pó como o principal ingrediente... um dentifrício é considerado uma forma de dosagem contendo abrasivo para distribuição de agentes anticáries aos dentes." Formulações de dentifrício contêm ingredientes que devem ser dissolvido antes da incorporação na formulação de dentifrício (por exemplo agentes anticáries, tais como fluoreto de sódio, sódio fosfatos, agentes flavorizantes, tal como sacarina).

As várias propriedades da sílica e pasta de dente (dentifrício) aqui descritas foram medidas como se segue, a menos que de outra forma indicado.

O tamanho mediano de partícula é determinado usando um instrumento de espalhamento de luz laser Modelo LA-300 disponível da Horiba Instruments, Boothwyn, Pennsylvania.

Para medir o brilho, materiais em pó finos prensados em um comprimido de superfície lisa foram avaliados usando um Technidyne Brightmeter S-SBC. Este instrumento tem um sistema ótico de feixe duplo onde a amostra é iluminada em um ângulo de 45 ° e a luz refletida vista a 0 Conforme os métodos de teste TAPII T452 e T646 e padrão D985 da ASTM. Materiais em pó são prensados a cerca de um 1 cm de espessura do comprimido com pressão suficiente para dar uma superfície do comprimido que é lisa e reta e sem partículas soltas ou brilho.

O teste de abrasão Brass Einlehner (BE) usado para medir a dureza das sílicas precipitadas/géis de sílica registrado neste pedido de patente é descrito em detalhe na patente U.S. No. 6.616.916, aqui incorporada pela referência, envolve um Einlehner AT-1000 Abrader, no geral usado como se segue: (1) uma tela de arame de latão Fourdrinier é pesada e exposta à ação de uma suspensão de sílica aquosa 10 % por um período de tempo fixo; (2) a quantidade de abrasão é então determinada na forma de miligramas de latão perdido da tela de arame Fourdrinier por 100.000 revoluções. O resultado, medido em unidades de mg perdida, pode ser caracterizado como o valor de abrasão (BE) Einlehner de 10%. de latão

Os valores de abrasão da dentina radioativa (RDA) de dentifrícios contendo as composições de sílica usadas nesta invenção são determinados de acordo com o método apresentado por Hefferen, Journal of Dental Res., July-August 1976, 55 (4), pp. 563-573 e descrito nas patentes de Wason U.S. Nos. 4.340.583, 4.420.312 e 4.421.527, cujas publicações e patentes estão aqui incorporadas pela referência. A propriedade de limpeza das composições de dentifrício é tipicamente expressa em termos de valor de razão de limpeza de película ("PCR"). O teste PCR mede a capacidade de uma composição de dentifrício remover a película dentária de um dente em condições de escovação fixas. O teste PCR é descrito em "In Vitro Removal of Stain with Dentifricie" G. K. Stookey, et al., J. Dental Res., 61, 1236-9, 1982. Tanto os resultados de PCR quanto de RDA variam dependendo da natureza e concentração dos componentes da composição de dentifrício. Valores de PCR e RDA são sem unidade.

MODALIDADE PREFERIDAS DA INVENÇÃO

Utilização de Sílica Biogênica como Abrasivos de Dentifrício

EXEMPLOS 1-4

Nestes exemplos, várias amostras de sílica STRATOSIL™ S- 100, que é derivada de cascas de arroz, foram testadas para várias propriedades de acordo com os métodos descritos anteriormente e os resultados são resumidos na tabela 1.

TABELA 1

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Sílica STRATOSIL S-IOO é derivada de cascas de arroz e é disponível pela International Silica Technologies, LLC, The Woodlands, Texas. Exemplo 1 foi obtido na forma de uma amostra não moída, seca por aspersão de STRATOSIL S-100 conforme demonstrado pelo seu grande tamanho de partícula. Exemplos 2-4 foram obtidos na forma de amostras moídas de STRATOSIL S-100. As amostras de tamanho de partícula muito pequeno tiveram um valor de abrasão Einlehner muito alto de cerca de 20-25 mg de perda, comparado aos abrasivos de sílica precipitada que tipicamente têm uma abrasão Einlehner de cerca de 3-8 mg de perda.

Formulações de pasta de dente foram preparadas usando vários dos exemplos de sílica descritos anteriormente para demonstrar os benefícios ideais da proteção dentária.

Para preparar os dentifrícios, a glicerina, carboximetil celulose de sódio, polietileno glicol e sorbitol foram misturados juntos e agitados até que os ingredientes fossem dissolvidos para formar uma primeira mistura. A água deionizada, fluoreto de sódio, pirofosfato de tetrassódio e sacarina de sódio também foram misturados juntos e agitados até que estes ingredientes fossem dissolvidos para formar uma segunda mistura. Estas duas misturas foram então combinadas com agitação. E, seguida, a cor opcional foi adicionada com agitação para obter uma "pré-mix". A pré-mix foi colocada em um misturador de Ross (Modelo 130 LDM) e espessante de sílica, sílica abrasiva inventiva e dióxido de titânio foram misturados sem vácuo. Um vácuo de 30 polegadas (762 milímetros) foi aplicado e a mistura resultante foi agitada por aproximadamente 15 minutos. Por último, lauril sulfato de sódio e flavor foram adicionados e a mistura foi agitada por aproximadamente 5 minutos a uma velocidade de mistura reduzida. O dentifrício resultante foi transferido para tubos de pasta de dente de laminados plásticos e armazenado para teste futuro. As formulações de dentifrício são dadas na tabela 2 a seguir. A formulação de dentifrício utilizada foi considerada uma formulação de dentifrício teste adequada para os propósitos de determinar medições de PCR e RDA para os abrasivos de limpeza inventivos. TABELA 2

Formulações de dentifrício

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ZEODENT®165 é um agente de espessamento de sílica amorfa, precipitada de estrutura alta disponível da J.M. Huber Corporation, Havre de Grace, Maryland; CARBOWAX® 600 é um polietileno glicol disponível da Dow Chemical Company, Midland, Michigan; e CEKOL® 2000 é um CMC disponível da Noviant Group, Arnhem, The Netherlands.

As formulações de dentifrício preparadas anteriormente foram avaliadas para as propriedades de PCR e RDA, de acordo com os métodos descritos anteriormente; as medições para cada formulação de dentifrício são fornecidas na tabela 3 a seguir.

TABELA 3

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Surpreendentemente, os valores de RDA são independentes do tamanho de partícula da sílica, essencialmente com cerca do mesmo RDA para partículas entre 48 μηι e 4 μιη. Também a dureza das partículas da sílica STRATOSIL, demonstrada pelo valor de Abrasão de Einlehner, não é correlacionada ao RDA e o RDA da pasta de dente é independente do nível de carga da sílica na pasta de dente. Entretanto, os valores de PCR e a razão de PCR/RDA tendem a aumentar, uma vez que o tamanho de partícula da sílica diminui, bem como com maior carga deste material derivado de sílica de casca de arroz dele.

Combinações de sílica derivada de casca de arroz e outros abrasivos dentários

EXEMPLOS 5- 12

Vários exemplos de combinações de sílica precipitada amorfa e sílica do exemplo 4 de casca de arroz foram preparados pesando as quantidades de componentes dados na tabela 4 em um saco de amostra plástica e misturando as sílicas invertendo a sacola fechada várias vezes até que a mistura fosse homogênea. Duas amostras de produto de sílica precipitada comerciai foram usadas para combinações com a sílica derivada de casca de arroz anterior. Estes produtos apresentaram as seguintes características:

TABELA 5

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TABELA 4

<table>table see original document page 25</column></row><table> Os exemplos de combinação de sílica descritos anteriormente foram incorporados nas formulações de dentifrício de acordo com o método descrito no exemplo 1. As formulações de dentifrício são dadas na tabela 5 a seguir.

TABELA 5 Formulações de dentifrício

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As formulações de dentifrício preparadas anteriormente foram avaliadas para propriedades de PCR e RDA, de acordo com os métodos descritos anteriormente; as medições para cada formulação de dentifrício são fornecidas na tabela 6 a seguir.

TABELA 6

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ZEODENT 114 é uma sílica menos abrasiva que a sílica ZEODENT 119, demonstrado por seus valores Einlehner. Formulações de pasta de dente 6-8 continha misturas de STRATOSII, sílica de casca de arroz e sílica ZEODENT 119 nas mesmas razões que formulações de pasta de dente 9-11 contendo a sílica de casca de arroz e sílica ZEODENT 114. Para as maiores razões de mistura de sílica precipitada para sílica de casca de arroz (Formulação 11 versus Formulação 8), uma maior razão PCR/RDA é obtida quando o ZEODENT 114 menos abrasivo foi usado. E possível obter pasta de dente que tem uma razão PCR/RDA que se aproxima de 1 variando a razão de sílica STRATOSIL para sílica convencional vista na formulação 13. A abrasividade apropriada da sílica convencional que é combinada com a sílica de casca de arroz fornece dentifrício com maiores razões PCR/RDA.

Embora a invenção seja descrita e revelada junto com certas modalidades e práticas preferidas, ela não se destina de nenhuma maneira a limitar a invenção às modalidades específicas, ao contrário ela se destina a cobrir estruturas equivalentes e todas as modalidades e modificações alternativas conforme pode ser definido pelo escopo das reivindicações em anexo e equivalência dela.

Claims

1. Dentifrício compreendendo materiais de sílica biogênica, caracterizado pelo fato de compreender: uma sílica derivada de casca de arroz abrasiva; e, opcionalmente, qualquer outro componente abrasivo dentário.

2. Dentifrício de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que apresenta um PCR:RDA de no máximo 0,70.

3. Dentifrício de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a sílica derivada de casca de arroz está presente em uma quantidade de até 30 % em peso.

4. Dentifrício de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a sílica derivada de casca de arroz está presente em uma quantidade de até 20 % em peso.

5. Dentifrício de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que apresenta um PCR:RDA na faixa de 0,70 até 0,80.

6. Dentifrício de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que apresenta um PCR:RDA maior do que 0,80.

7. Dentifrício de acordo com qualquer uma das reivindicações -5 ou 6, caracterizado pelo fato de que um outro componente abrasivo dentário está presente.

8. Dentifrício de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o outro componente abrasivo dentário é selecionado do grupo que consiste em produtos de sílica precipitada, géis de sílica, carbonato de cálcio precipitado, carbonato de cálcio moído, greda branca, carbonato de magnésio, fosfato de dicálcio e suas formas diidratadas, pirofosfato de cálcio, silicato de zircônio, metafosfato de potássio, ortofosfato de magnésio, fosfato de tricálcio, perlita e qualquer mistura destes.

9. Dentifrício de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o outro componente abrasivo dentário é um produto de sílica precipitada.

10. Dentiftício de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que: os abrasivos estão presentes numa quantidade total de 30 % em peso; e, a sílica derivada de casca de arroz está presente em uma quantidade de até 25 % em peso.