CN1713881A - 用于透明牙膏的磨料组合物 - Google Patents
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Abstract
提供一种具有优良研磨性能的透明洁齿产品。该洁齿产品包含约10-13重量%水;低结构沉淀二氧化硅磨料。该磨粒的折射率约为1.439-1.450,吸油率约90-120ml/100g,透光率大于约60%,Brass Einlehner研磨性值小于约5mg损失/100,000转。此外,所述洁齿产品的浊度小于约50,RDA约50-200,折射率约为1.439-1.450。
Description
相关申请的交叉参考
本申请是2001年12月21日提交的标题为“洁齿组合物”的美国专利申请10/029,510的部分后续申请。
发明背景
沉淀二氧化硅在各种产品,从化妆品、食品到工业涂料和弹性体材料如轮胎等中都有它的用途。二氧化硅特别适用于洁齿产品(如牙膏),用作磨料以及增稠剂。由于它的功能多样,而且与其他洁齿磨料(著名的有氧化铝和碳酸钙)相比,和如氟化物之类的活性成份有较高的相容性,所以牙膏与洁齿产品配方师强烈希望将二氧化硅加入到他们的产品中。
然而,将二氧化硅磨料加入到透明洁齿产品中会有困难,尽管近年来,透明牙膏产品越来越受到欢迎,这是因为它们对有些消费者颇有吸引力,而且二氧化硅能让制造厂家使他们产品的特性提高。要生产含二氧化硅的透明牙膏,就必须保证该二氧化硅要与牙膏基质的折射率匹配,还要求该二氧化硅具有高的透光率。而且,为了提供对牙齿卫生的好处,二氧化硅掺入洁齿产品后,还要具有清洁牙面的足够研磨性。最后,当二氧化硅加入到透明牙膏时,应提供足够的洁齿产品粘度,构成能方便消费者使用的透明洁齿产品。
为了使牙膏透明,二氧化硅的折射率必须与牙膏基质的折射率匹配,一般意味着牙膏中的水必须维持在较低含量。与二氧化硅,甘油和山梨醇相比,水的折射率通常低得多,市售二氧化硅的折射率为1.438-1.451,而水是1.332,98%甘油的折射率为1.472,70%山梨醇的折射率为1.456。随着牙膏中水浓度提高,牙膏折射率就降低。因此,若要二氧化硅的折射率与牙膏的折射率匹配,牙膏中水的浓度必须降至最低。这是不好的,因为水是牙膏最价廉的成分,降低水的含量通常必须提高湿润剂(价格颇高)的浓度来弥补。因此减少牙膏的含水率会造成增大牙膏的单位成本。
而且,二氧化硅磨料在生产有效洁齿的牙膏方面是不可缺少的组分,但是加入二氧化硅磨料会降低牙膏产品整体的透明度,这是因为二氧化硅透光率低,折射率高的缘故。因此,虽然加入二氧化硅能提供洁齿功效,但由于其折射率高,要求降低牙膏的水含量,必然同时提高湿润剂的浓度,结果产品的成本显著增加。
生产透明牙膏时考虑的另一个因素涉及牙膏的粘度。大多数市售牙膏的粘度在250,000-1,000,000厘泊范围。当粘度小于250,000厘泊时,牙膏很稀,所以其保形特性差,使得牙膏下沉到牙刷的刷毛中并从牙刷上滴下。当粘度大于1,000,000厘泊时,牙膏就很难从牙膏管中挤出,并且很难在口腔中很好分散。
通常,牙膏的粘度构成(build)是使用二氧化硅或胶凝剂如聚糖或羧甲基纤维素来控制的。胶凝剂通常以牙膏组合物大约0.1-1.5重量%的低浓度存在,原因是高浓度的胶凝剂会引起产品的分散性,流变性和结块方面的问题。由于胶凝剂只能以低浓度使用,大多数的牙膏配方要依赖二氧化硅组分来提高牙膏的粘度构成至满意的水平。但是如果使用结构低和吸油率低的二氧化硅,则需要较大的二氧化硅加入量来构成要求粘度的牙膏。与此不同,很高结构的二氧化硅提供良好的粘度构成,但不能提供足够的洁牙研磨性。
由上述可知,一直存在着对一种二氧化硅组合物的需要,该二氧化硅组合物不仅具有优良的研磨性能和高的吸油率(达到良好的粘度构成),还要具有良好的光学性能如较高的透光率,足够低的折射率,使其能加入在水浓度较高的透明牙膏组合物中。
发明概述
本发明涉及一种无定形沉淀二氧化硅组合物,其折射率约为1.439-1.450,透光率约大于60%。其Brass Einlehner研磨性值约小于5mg损失/100,000转。
本发明还涉及一种洁齿产品,它包含不含二氧化硅的预混物,该预混物的折射率约为1.439-1.450。该洁齿产品还含有约0.01-35重量%的二氧化硅磨料,该洁齿品的RDA值约大于50,浊度值小于约50,粘度大于约425,000厘泊。
本发明还涉及一种制备洁齿产品的方法,包括制备折射率约1.439-1.450,不含二氧化硅的预混物,然后将二氧化硅与该预混物进行混合制成RDA约大于50的齿洁产品的步骤。
附图简述
结合附图阅读以后,前面的发明概述以及以下本发明较佳实施方式的详细描述就能更好地理解。但应知道,本发明并不限于附图中所示的精确物理关系。
图1是显示按照本发明制得的沉淀二氧化硅以及作为对照的现有技术的二氧化硅磨料的透光率(%)与折射率关系的曲线。
发明详述
除非另外指明,所有份数、百分数以及比例都以重量计。引述的所有文献参考结合于此。下面将叙述本发明的较佳实施方式,这些实施方式能提供洁齿产品如牙膏中使用的二氧化硅。虽然这种二氧硅最适合用在洁齿产品,但也可用于种种其他的消费产品中。
“混合物”是指两种或多种物质的组合,其形式例如是但不限于:非均相混合物、悬浮液、溶液、溶胶、凝胶、分散液或乳状液,但不限于这些。
“透明”是指能透过光线而看到图象,好似没有中介物质。
“洁齿产品”是指一类口腔护理产品,例如但不限于牙膏、牙粉与假牙用的膏。
“低结构二氧化硅”是指吸油率约为90-120ml/100g的二氧化硅材料。
“粘度构成”是指由Brookfield粘度计测定的提高了的洁牙产品的粘度,并表示为厘泊(厘泊)。
本发明涉及无定形低结构沉淀二氧化硅组合物(也称为二氧化硅SiO2),当它加入牙膏或洁齿产品中时,可增加其清洁和研磨特性。因为本发明的二氧化硅磨料具有低折射率,高透光率,中等研磨性的独特组合,并能提供足够的洁齿产品粘度构成,所以这种二氧化硅特别适合于配制水浓度较高的低成本透明牙膏。
为确保良好的清洁性能,应在牙膏组合物中加入足量的二氧化硅磨料,使得牙膏的放射性牙质磨损(RDA)值约为50-200。RDA小于50,牙膏的洁齿效果太差,而RDA大于200,牙膏的研磨性太大,以致有沿着齿龈线损坏牙质的很大危险。现今大多数市售的牙膏产品,其RDA为50-150,平均值恰好居中,即大约100。洁齿产品的RDA值较好至少约为50,如70-120,90-110。
牙膏的RDA值取决于牙膏中所用磨料的硬度(研磨性)和浓度。RDA的测定方法见述于John J.Hefferren的文章“A Laboratory Method for Assessment ofDentrifice Abrasirity”,Jourual of Deutal Research,Vol 55,No.4(1976),pp563-573中。二氧化硅的研磨性可以用Einlehner法(下面将详述)测定。根据历史数据,确定了RDA值与二氧化硅Einlehner值和牙膏中二氧化硅加入量之间的关系,如下面的式(I)所示。
RDA=(0.099003×E)+(0.773864×L)+(0.994414×E×L)+(-0.002875E2)+
(-0.094783×L2)+(3.417937) (I)
式中,E是10%二氧化硅浆料的黄铜Einlehner毫克损失值;
L是牙膏中加入二氧化硅的重量%。
例如,若牙膏含有20重量%的Einlehner研磨性值(是硬度的一种度量,下面将详述)约为6.0的二氧化硅,则该牙膏的RDA约为100。以大约6.5重量%的二氧化硅浓度,而用的是研磨性较大,例如Einlehner研磨性值为15的二氧化硅,也可获得大约100的同样RDA值的牙膏。加入这种Einlehner研磨性值为15的相同二氧化硅,而浓度为20重量%时,可制出RDA约280的牙膏。
不幸的是,提供良好研磨清洁性能的二氧化硅磨料,如中等研磨性的二氧化硅(即Einlehner值约2.0-6.0的二氧化硅)不能同时具有良好的透明性质(即较高的折射率和透光率)又能对牙膏组合物提供良好的粘度构成。例如,中等研磨性二氧化硅如Zeodent215二氧化硅(从J.M.Huber Corp.,Edison,N.J.获得)提供了良好的研磨清洁作用,并具有合格的低折射率以及合格的透光率;但是其吸油率低,并因此不能很好地提供牙膏制剂的粘度构成。二氧化硅的“结构”类型,吸油性以及粘度构成性能在“Cosmetic Properties and Structure ofFine-particle Synthetic Precipitated Silicas″,S.K.Wason,in Journal ofSoc.Cosmet.Chem.,Vol.29,(1978),pp.497-521中有详细讨论。
与此不同,Zeodent115二氧化硅(也从J.M.Huber Corp.获得)具有良好的研磨清洁性能,高吸油性以及较高的透光率,但是其折射率高(如下表II中的Zeodent115二氧化硅)。
然而,本发明开发了不仅具有很好的研磨性能,而且适合于加在透明牙膏中的无定形二氧化硅磨料。通过控制最初加入到反应器的硅酸盐的量(“过量硅酸盐”)、批料反应-煮解温度分布、煮解时间、加入速率、批料最终的pH,可以制出具有高吸油率(因此具有良好粘度构成)以及相对较小折射率和较高透光率的二氧化硅磨料。将其加入到透明牙膏组合物中时,牙膏有充分的研磨性,能产生良好的清洁作用,同时还具有使牙膏方便和容易使用的粘度。
本发明二氧化硅成分的制备方法如下:在该方法中,将一种碱金属硅酸盐如硅酸钠的水溶液加入反应器中,该反应器例如备有能充分保证获得均匀混合物的搅拌装置,将反应器中的该碱金属硅酸盐水溶液预热至约65-100℃。该碱金属硅酸盐水溶液的浓度较好为8.0-35重量%,如约8.0-15重量%。该碱金属硅酸盐较好是硅酸钠,其SiO2∶Na2O比例约为1-3.5,例如约2.5-3.4。在反应器中加入的碱金属硅酸盐量约为批料中使用的硅酸盐总量的约10-20重量%。或者可在反应介质中加入一种电解质如硫酸钠溶液。
然后向反应器同时加入:(1)酸化剂的水溶液或酸如硫酸,(2)添加量的与原来在反应器中相同的碱金属硅酸盐的水溶液,该水溶液预热至约65-100℃。酸化剂水溶液中酸化剂的浓度较好约为6-35重量%,例如约9.0-15重量%。该同时加入继续直到加入了总批料的碱金属硅酸盐的40-60%,然后在沉淀反应的余下时间以及煮解时间里保持温度升高约3℃。温度升高的度数随沉淀反应的温度而异。金属批料的碱金属硅酸盐加完以后,继续加入酸溶液直到反应器批料的pH降至约5.0-6.0。
在加入酸化剂和碱金属硅酸盐停止以后,使反应器批料陈化或煮解5-30分钟,此时反应器批料的pH保持恒定。煮解结束后,将反应器批料过滤,水洗除去过量副产物无机盐,直至从二氧化硅滤饼排出的洗涤水的导电率小于约2000微姆欧。因为二氧化硅滤液的导电率与滤饼中的无机盐副产物的浓度成正比,因此通过保持滤液的导电率小于2000微姆欧,就可使滤饼中的无机盐如Na2SO4达到所需低的浓度。
将二氧化硅滤饼加水打成浆液,然后用任何常规干燥技术如喷雾干燥进行干燥,产生含水分3-50重量%的沉淀二氧化硅。此沉淀二氧化硅可经过研磨达到所需粒度约5-25μm,如约5-15μm。
这种无定形沉淀二氧化硅磨料然后可加入洁齿产品组合物如牙膏中。
除了含有磨料组分外,洁齿产品还可含有几种其他组分,如湿润剂、增稠剂(有时也称粘合剂、树胶或稳定剂)、抗菌剂、氟化物、增甜剂和表面活性剂。
湿润剂的作用是给洁齿产品赋予一种质地或“口感”,并防止其变干。合适的湿润剂有聚乙二醇(多种不同的分子量)、丙二醇、丙三醇(甘油)赤藓醇、木糖醇、山梨醇、甘露糖醇、乳糖醇和氢化淀粉水解产物以及这些化合物的混合物。
增稠剂在本发明的洁齿组合物中是用来产生一种胶状结构,能稳定牙膏,防止相分离。合适的增稠剂有二氧化硅增稠剂、淀粉,淀粉甘油、剌梧桐树胶、黄蓍树胶、阿拉伯树胶、茄替胶、阿拉伯树胶、黄原胶、瓜耳树胶、胶体镁铝硅酸盐、角叉胶、藻酸钠、琼脂、果胶、明胶、纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟甲基纤维素、羟甲基羧丙基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、硫酸纤维素以及这些化合物的混合物。增稠剂的典型含量为牙膏组合物的大约0-15重量%。
可以加入抗菌剂用来减少微生物至低于已知的有害含量。合适的抗菌剂有苯甲酸、苯甲酸钠、苯甲酸钾、硼酸、酚化合物如β萘酚、氯代百里酚、百里酚、茴香脑、桉树脑、香芹酚、薄荷醇、苯酚、戊基苯酚、己基苯酚、庚基苯酚、辛基苯酚、己基间苯二酚、氯化月桂基吡啶鎓、氯化肉豆蔻基吡啶鎓、氟化十六烷基吡啶鎓、氯化十六烷基吡啶鎓,溴化十六烷基吡啶。抗菌剂若存在的活,其含量较好约为牙膏组合物的大约0.1-5重量%。
牙膏组合物中可加入增甜剂,使产品给人带来愉悦的口感,适合的增甜剂有糖精(如糖精钠、糖精钾、糖精钙)、环己烷氨基磺酸盐(如钠盐、钾盐、钙盐)、丁磺氨钾、竹芋蛋白(thaumatin)、新橙皮甙(neohisperidin)双氢查耳酮、氨化甘草甜素铵盐、右旋糖、左旋糖、蔗糖、甘露糖以及葡萄糖。
牙膏中还较好含有氟化物盐类,以免龋齿的产生与发展。适用的氟化物盐类有氟化钠、氟化钾、氟化钙、氟化锌、氟化亚锡、氟化锌铵、一氟磷酸钠、一氟磷酸钾、氢氟化月桂胺、二乙氨基乙基氢氟化辛酰胺、氟化二癸基二甲基铵、氟化十六烷基吡啶、氟化二月桂基吗啉、肌氨酸氟化亚锡、甘氨酸氟化钾、甘氨酸氢氟化物、一氟磷酸钠。氟化物盐的一般含量约为0.1-5重量%。
缩聚磷酸盐可以是焦磷酸四钠,焦磷酸四钾,焦磷酸二氢二钠,焦磷酸一氢三钠,三聚磷酸五钠或聚偏磷酸钠,或它们的组合。
表面活性剂的加入可以起附加的洁齿剂和起泡剂作用,表面活性剂可选自阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂和阳离子表面活性剂。阴离子表面活性剂较好,如金属硫酸盐如十二烷基硫酸钠。
这里揭示的洁齿产品还可含有种种附加成分,如脱敏剂、愈合剂、其他龋齿预防剂、螯合剂、维生素、氨基酸、蛋白质、其它防牙菌斑剂/抗结石剂、遮光剂、抗菌素、抗酶、酶、pH控制剂、氧化剂、抗氧化剂、增白剂和防腐剂。
最后,除了上述种种添加剂外,水是组合物的余量部分。水较好是去离子水,不含杂质。洁齿产品包含约13-20重量%水。
下面将用一些具体但非限制性的实施例来更详细描述本发明。
实施例1-2
在实施例1-2中,按照本发明制备了适合用于洁齿产品及其他产品的二氧化硅。反应物的量和反应物条件列于下表1中。首先,将含13.3重量%硅酸钠(SiO2与Na2O摩尔比为2.65)的水溶液加入反应器中(“过量硅酸盐”),加热至90℃。然后按照表I列出的速率同时加入硫酸水溶液(浓度11.4重量%)和硅酸钠水溶液(浓度13.3重量%,硅酸钠摩尔比2.65,加热至85℃)。48分钟后停止加入硅酸盐,但继续加入酸,直至反应器批料的pH降至7.0。反应达到pH为7.0时,酸加入速率降至10GPM,调节反应pH至5.2-5.5。批料温度则在保持在93℃,为时10分钟,此时最终pH调节保持在5.2-5.5.将二氧化硅批料过滤、水洗至形成导电率不大于约1700微姆欧的滤饼。再将滤饼用水打成浆料,喷雾干燥至固含量为8-12%。喷雾干燥的产物锤磨至8-15μm粒度。
反应物加入量和反应的处理参数如下:
表I
实施例 | 过量硅酸盐(加仑) | 硅酸盐速率(GPM) | 酸速率(GPM) |
1 | 879 | 83.25 | 37.1 |
2 | 757 | 85.9 | 38.3 |
按照上面所述制备以后,测定颗粒二氧化硅的一些性能,包括5% pH,%硫酸钠,吸油率,透光率,折射率,二氧化硅粒度,Einlehner研磨性,亮度,水分含量和325目筛残余物%。对5g二氧化硅在95g水中的浆料测定了5% pH。
硫酸钠含量通过已知浓度的二氧化硅浆料的导电率测定。具体的说,称取38g二氧化硅湿滤饼样品至1夸脱混合器杯(Hamilton Beach Mixer,型号Number 30)中,并加入140ml去离子水。该浆料混合5-7分钟,然后将浆料转移到250-ml量筒中,并在量筒中加入去离子水至250-ml刻度,用水漂洗混合器杯。将该量筒(加盖)颠倒数次混合样品。使用导电率仪,如Cole Palmer CON 500型号#19950-00的导电测定浆料的导电率。硫酸钠含量通过比较样品的导电率与从已知方法加入的硫酸钠的导电率仪/二氧化硅组合物浆料产生的标准曲线得到。
吸油率使用亚麻子油用刮刀混合法测量。在此测试中,将油与二氧化硅混合,用刮刀在一光滑表面上对混合物研合,直至形成稠的油灰状膏状物。测量获得膏状混合物(铺展时能卷起)所需的油量,即可算出二氧化硅的吸油率,此值表示完全饱和单位重量二氧化硅的吸油容量所需的油的体积。计算公式如下:
=ml油/100g二氧化硅
作为测量折射率(RI)和透光率的第一步,制备了一个比例范围甘油/水的储液(约10个),使这些储液的折射率为1.428-1.46的范围。所需的甘油/水的精确比例取决于所用确切的甘油,由进行测定的技术人员确定之。这些溶液中甘油在水中的浓度一般为70-90重量%。测定折射率时,将各种标准溶液取1或2滴分别置于折射仪(Abbe 60折射仪,型号10450)的固定片上。将盖片盖上固定在位。接通光源和折射仪,读取各标准溶液的折射率。
在各个20cm3瓶中,准确称入2.0±0.01g二氧化硅并加入18.0±0.01g各种相应的甘油/水的储液。然后将瓶剧烈摇荡形成二氧化硅分散液,除去瓶上的塞子,将瓶置于一干燥器中,用真空泵抽真空。
对所述分散液进行脱气120分钟,目视检查应完全脱气。样品回到室温(约10分钟)后,按制造厂家的操作说明,测量在590nm(Spectronic 20D+)的%透光率(%T)。
测定二氧化硅/甘油/水分散液的%透光率,方法是将一份分散液置于一玻璃Spectronic管中,对各试样在0-100标尺上读取590nm的%T读数。对实施例1和2,将储液的%透光率与RI绘成曲线,示于图1中。二氧化硅的折射率定义为%透光率对RI的曲线上的峰最大值位置(横坐标值即X轴值)。峰最大值的Y轴(纵坐标)值则是二氧化硅的%透光率。
平位粒度用Leeds and Northrup Microtrac II测定。将激光束投射通过一透明池,该池含有悬浮在液体中的移动颗粒流。投射到颗粒上的光束以反比于粒度的角度散射。光检测器阵列测量在几个预定角度的光通量。然后与所测光通量成正比的电信号用一微电脑系统加以处理,获得粒度分布多道直方图。
Brass Einlehner(BE)研磨性值用Einlehner AT-1000研磨仪测量。在此测试中,将一Fourdrinier黄铜丝网称重,然后让其经受10%二氧化硅水悬浮液旋转一固定转数的研磨作用,测出每100,000转从Fourdrinier丝网上失去的黄铜毫克数,作为二氧化硅磨料研磨性值的衡量。此测试所需的一次性供料(黄铜丝网、耐磨板、PVC管)可购自Duncan Associates,Rutland,Vermont商品名为“Einlehner测试配套件”。具体做法是,对黄铜丝网(Phosphos Bronze,P.M.)进行准备,即在超声浴作用下用热的皂液(0.5%Alconex)清洗5分钟,然后用自来水冲洗,再在装有150ml水的烧杯中置于超声浴中进行漂洗。再用自来水冲洗,在设定105℃的烘箱中干燥20分钟,在干燥器中冷却,称重。丝网处理时用镊子,以免皮肤油脂沾污。将Einlehner测试圆筒与耐磨板和称过重的丝网(红线侧而不是被研磨侧朝下)组装好并夹住就位。该耐磨板可使用约25次测试或至严重磨损,称重的丝网则仅使用一次。
将100g二氧化硅和900g去离子水混合制备的10%二氧化硅浆料倒入Einlehner测试筒中。将Einlehner PVC管子装在搅拌轴上。PVC管上有5个编号的位置。每次测试时,PVC管的位置逐步增高,直至使用了5次为止弃去。Einlehner研磨仪重新装好,设置至运转87,000转。每个测试需时49分钟。该周期完成后,取下丝网,用自来水冲洗,放入装有水的烧杯,将烧杯放入超声浴中2分钟,用去离子水漂洗,然后在设定105℃的烘箱中干燥20分钟,在干燥器中冷却,重新称重。每种样品做两次测试,将结果平均,用每100,000转损失的毫克数表示。对10%浆料的测量结果(单位为每100,000转损失的毫克)可以表征为对于10%黄铜的Einlehner(BE)研磨性值。
为测量亮度值,将二氧化硅细粉未材料压制成表面光滑的片,用Technidyne亮度仪S-5/BC测定。此仪器具有一个双光束光学系统,在此系统中对样品以45°角度照明,在0°观察反射光。此方法系按照TAPPI测试方法T452和T646,以及ASTM标准D985。粉末材料压制成厚约1cm的片,所用的压力足够产生光滑而平的片表面,而没有松散的颗粒和光泽。
为测定二氧化硅的水分含量,将二氧化硅样品在105℃干燥2小时,然后藉重量%差确定水分含量。
测定%325目筛残余物,它是测定牙膏中的“粗粒”量。由于粗粒存在会给消费者不愉快的感觉,并且粗粒会干涉牙膏在口中的溶解,因此要使%325目筛残余物的量尽可能低。
为测定%325目筛残余物,称取50g二氧化硅加入1升含500-600ml水的烧杯中。让二氧化硅沉降到水中,然后混合直到所有材料分散。通过喷嘴(Fulljet9.5,3/8G,316不锈钢,Spraying Systems Co.)调节水压至20-25psi。将一筛网布(325目筛,8英寸直径)固定在喷嘴下面4-6英寸处,在将水喷射到该筛网布上的同时逐渐将烧杯中的内容物倒在该325目筛布上。从烧杯壁冲洗剩余的材料并倒到筛布上。冲洗涤2分钟,此时喷嘴中的水从筛的一侧横扫移动到另一侧。喷射2分钟后(所有小于该筛开孔的颗粒应通过筛布),将留在筛布上的残余物冲洗到一侧,然后转移到一个预先称重的铝称量盘上,具体是用一个喷淋瓶的水冲洗到盘上。用最少的水确保所有残余物转移到该称重盘上。让该盘静置2-3分钟(残余物沉降),然后滗析出上层清水。将该盘置于烘箱中(“Easy-Bake”红外烘箱或105℃烘箱)进行干燥,直到残余物样品干燥至恒重。再称重干燥残余物样品和盘。
按照下面计算%325残余物:
%325目筛余物=(残余物重量/样品重量,克)×100(II)
按照上面所述的测试方法测试实施例1和2制备的二氧化硅产品。这些测试获得的性能列于下表II。为进行比较,在表II还列出来自J.M.HuberCorporation,Edison,New Jersey的三个现有技术样品。
表II
实施例1 | 实施例2 | Zeodent113 | Zeodent215 | Zeodent115 | |
5%pH | 7.1 | 7.2 | 7.3 | 7.0 | 7.1 |
%Na2SO4 | 1.61 | 1.92 | 0.35 | 0.55 | 1.14 |
吸油率,ml/100g | 116 | 103 | 86 | 88 | 93 |
%透光率 | 84.8 | 86.4 | 61 | 80.1 | 86.8 |
折射率 | 1.445 | 1.441 | 1.438 | 1.441 | 1.451 |
中位粒度,μm | 11.4 | 11.8 | 9.8 | 10.5 | 10.7 |
Einlehner研磨值,mg/100,000转 | 2.06 | 3.03 | 5.65 | 6.23 | 4.11 |
亮度 | 98.6 | 98.5 | 98.6 | 98.5 | 98.4 |
%水分 | 9.9 | 8.0 | 7.2 | 9.8 | 8.3 |
%325筛余物 | 1.59 | 0.30 | 0.50 | 0.50 | 0.28 |
由表II可知,实施例1和2制备的二氧化硅满足了生产透明牙膏的所有标准(即都具有低折射率和高透光率),且硬度或研磨性足够,能制成具有可接受的或良好的洁净性能的牙膏。由此还可以知道,现有技术的三种二氧化硅具有良好的光学性质,可加入到有一定水含量的透明牙膏中,但它们的吸油值一般都较差,这意味着它们提供差的粘度构成。
为了显示其在消费产品中的功效,实施例1-2的二氧化硅磨料以粉末形式加入到6种不同的牙膏组合物(编号4,5,9,10,13和14)中,列于下面表III,IV和V。表III组合物含有10%水,表IV组合物含有12%水,表V组合物含有13%水。这些组合物的性能与含来自J.M.Huber Corporation的现有技术二氧化硅磨料的Zeodent113,Zeodent215和Zeodent115的牙膏组合物性能比较。这些牙膏组合物列于表III,IV和V中。牙膏组合物1,6和11含有Zeodent113二氧化硅磨料,牙膏组合物2,7和12含有Zeodent215二氧化硅磨料,牙膏组合物3和8含有Zeodent115二氧化硅磨料。
这些牙膏样品制法如下:混合下列组分形成第一混合物:甘油,山梨醇、聚乙二醇(CARBOWA×600,得自Union Carbide Corp.,Danbury,CT)、羧甲基纤维素(CMC-7MXF,得自Aqualon divisoon of Hercules Corp.,Wilmington,DE),然后将此第一混合物搅拌至各组分溶解。混合下列组分形成第二混合物:去离子水、糖精钠、焦硫酸四钠,氟化钠,然后搅拌至各组分溶解。将第一和第二组合物搅拌混合。然后在所得合并的混合物中加入色料,进行搅拌,形成“预混物”。
将预混物加入Ross混合器(型号130LDM,Charles Ross & Co.,Haupeauge,NY)中,将二氧化硅增稠剂和二氧化硅磨料加入此预混物中,在不用真空的条件下混合。然后抽30英寸真空,各试样混合15分钟,然后加入十二烷基硫酸钠和香料。所得混合物以混合速度减小的条件搅拌5分钟。
这14种不同的牙膏组合物按表III-V列出的配方制备,列出的量以克为单位。
表III
组分 | 组合物编号 | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
甘油,99.5% | 25.000 | 25.000 | 25.000 | 25.000 | 25.000 |
山梨醇,70.0% | 35.107 | 35.107 | 35.107 | 35.107 | 35.107 |
去离子水 | 10.000 | 10.000 | 10.000 | 10.000 | 10.000 |
Carbox 600 | 3.000 | 3.000 | 3.000 | 3.000 | 3.000 |
CMC-7MXF | 0.400 | 0.400 | 0.400 | 0.400 | 0.400 |
焦磷酸四钠 | 0.500 | 0.500 | 0.500 | 0.500 | 0.500 |
糖精钠 | 0.200 | 0.200 | 0.200 | 0.200 | 0.200 |
氟化钠 | 0.243 | 0.243 | 0.243 | 0.243 | 0.243 |
Zeodent165二氧化硅磨料 | 5.500 | 5.500 | 5.500 | 5.500 | 5.500 |
Zeodent113二氧化硅磨料 | 18.000 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Zeodent215二氧化硅磨料 | 0.00 | 18.000 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Zeodent115二氧化硅磨料 | 0.00 | 0.00 | 18.000 | 0.00 | 0.00 |
实施例1二氧化硅磨料 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 18.000 | 0.00 |
实施例2二氧化硅磨料 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | 0.00 | 18.000 |
FD&C蓝#1,1.00%溶液 | 0.200 | 0.200 | 0.200 | 0.200 | 0.200 |
十二烷基硫酸钠 | 1.200 | 1.200 | 1.200 | 1.200 | 1.200 |
香料 | 0.650 | 0.650 | 0.650 | 0.650 | 0.650 |
表IV
组分 | 组合物编号 | ||||
6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
甘油,99.5% | 25.000 | 25.000 | 25.000 | 25.000 | 25.000 |
山梨醇,70.0% | 33.107 | 33.107 | 33.107 | 33.107 | 33.107 |
去离子水 | 12.000 | 12.000 | 12.000 | 12.000 | 12.000 |
Carbox 600 | 3.000 | 3.000 | 3.000 | 3.000 | 3.000 |
CMC-7MXF | 0.400 | 0.400 | 0.400 | 0.400 | 0.400 |
焦磷酸四钠 | 0.500 | 0.500 | 0.500 | 0.500 | 0.500 |
糖精钠 | 0.200 | 0.200 | 0.200 | 0.200 | 0.200 |
氟化钠 | 0.243 | 0.243 | 0.243 | 0.243 | 0.243 |
Zeodent165二氧化硅磨料 | 5.500 | 5.500 | 5.500 | 5.500 | 5.500 |
Zeodent113二氧化硅磨料 | 18.000 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Zeodent215二氧化硅磨料 | 0.00 | 18.000 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Zeodent115二氧化硅磨料 | 0.00 | 0.00 | 18.000 | 0.00 | 0.00 |
实施例1二氧化硅磨料 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 18.000 | 0.00 |
实施例2二氧化硅磨料 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | 0.00 | 18.000 |
FD&C蓝#1,1.00%溶液 | 0.200 | 0.200 | 0.200 | 0.200 | 0.200 |
十二烷基硫酸钠 | 1.200 | 1.200 | 1.200 | 1.200 | 1.200 |
香料 | 0.650 | 0.650 | 0.650 | 0.650 | 0.650 |
表V
组分 | 组合物编号 | |||
11 | 12 | 13 | 14 | |
甘油,99.5% | 25.000 | 25.000 | 25.000 | 25.000 |
山梨醇,70.0% | 33.170 | 33.107 | 33.107 | 33.107 |
去离子水 | 12.000 | 12.000 | 12.000 | 12.000 |
Carbox 600 | 3.000 | 3.000 | 3.000 | 3.000 |
CMC-7MXF | 0.400 | 0.400 | 0.400 | 0.400 |
焦磷酸四钠 | 0.500 | 0.500 | 0.500 | 0.500 |
糖精钠 | 0.200 | 0.200 | 0.200 | 0.200 |
氟化钠 | 0.243 | 0.243 | 0.243 | 0.243 |
Zeodent165二氧化硅磨料 | 5.500 | 5.500 | 5.500 | 5.500 |
Zeodent113二氧化硅磨料 | 18.000 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
Zeodent215二氧化硅磨料 | 0.00 | 18.000 | 0.00 | 0.00 |
Zeodent115二氧化硅磨料 | 0.00 | 0.00 | 18.000 | 0.00 |
实施例1二氧化硅磨料 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 18.000 |
实施例2二氧化硅磨料 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | 0.00 |
FD&C蓝#1,1.00%溶液 | 0.200 | 0.200 | 0.200 | 0.200 |
十二烷基硫酸钠 | 1.200 | 1.200 | 1.200 | 1.200 |
香料 | 0.650 | 0.650 | 0.650 | 0.650 |
如上制备了牙膏组合物1-14后,如下测定有关凝胶牙膏透明度的性质,如折射率、透明度和浊度。
牙膏折射率的测定是取一滴牙膏,置于一台Abbe 60折射仪(型号10450)上,直接读取折射率。
透明度是一种主观性测量。将一段牙膏挤到一张有打印文字的白纸上。若能完全读出该文字,给10分;若看不见该文字,给1分;若文字清晰度逐步较好,给2-9的中间分。8分或多于8分视为良好透明的凝胶牙膏,表明二氧化硅磨料是透明的。透明度分数为10的牙膏一般具有小于40的相应浊度值(详见下面),;透明度分数为9的,浊度值约45-55;透明度分数为8的,浊度值约55-65;透明度分数为7的,浊度值约65-70。
透明凝胶牙膏的“浊度值”用Garder XL-835比色计测量光透射来测定。仪器先按厂家说明进行校准。接着,将两块显微镜载片(尺寸38×75mm,厚0.96-1.06mm)放在一平表面上。一块载片上覆有一块有机玻璃隔片(38×75mm,厚3mm,有24×47mm敞开区域)。将凝胶牙膏挤入到有机玻璃隔片的该敞开区域上。将第二块载片置于牙膏上并用手施压,除去过量牙膏和空气。将样品置于经预先校准的仪器的透射光束上,记录下3个不同样品部位的浊度值并取平均值。浊度值越低表示牙膏越透明。
使用有Helipath架子和芯轴T-E的Brookfield粘度计(型号RVT)来测定牙膏粘度。粘度计速率设为5rpm。将牙膏样品容器放在25℃水浴中进行平衡。在三个设置条件读取粘度并取平均值,结果的单位为厘泊(厘泊)。
折射率,透明度和浊度测定结果列于下表VI,还列出牙膏组合物的水浓度以及二氧化硅磨料的折射率。
表VI
组合物 | 二氧化硅磨料 | 二氧化硅RI | 预混物RI | 重量%H2O | 粘度(厘泊) | 透明度 | 浊度 |
1 | Zeodent113 | 1.438 | 1.446 | 10 | 420,000 | 6 | 73 |
2 | Zeodent215 | 1.441 | 1.446 | 10 | 360,000 | 7 | 68.5 |
3 | Zeodent115 | 1.451 | 1.446 | 10 | 530,000 | 7 | 68 |
4 | 实施例1 | 1.445 | 1.446 | 10 | 570,000 | 9 | 48 |
5 | 实施例2 | 1.441 | 1.446 | 10 | 450,000 | 9 | 53 |
6 | Zeodent113 | 1.438 | 1.442 | 12 | 400,000 | 10 | 29 |
7 | Zeodent215 | 1.441 | 1.442 | 12 | 370,000 | 10 | 38 |
8 | Zeodent115 | 1.451 | 1.442 | 12 | 440,000 | 6 | 70.4 |
9 | 实施例1 | 1.445 | 1.442 | 12 | 460,000 | 10 | 28.5 |
10 | 实施例2 | 1.441 | 1.442 | 12 | 480,000 | 10 | 27.2 |
11 | Zeodent113 | 1.438 | 1.441 | 13 | 480,000 | 9 | 51 |
12 | Zeodent215 | 1.441 | 1.441 | 13 | 380,000 | 10 | 35 |
13 | 实施例1 | 1.445 | 1.441 | 13 | 500,000 | 10 | 23 |
14 | 实施例2 | 1.441 | 1.441 | 13 | 490,000 | 10 | 29 |
牙膏组合物1-5含有10%水,其牙膏预混物的折射率为1.446。由表VI数据可知,二氧化硅折射率与牙膏预混物的折射率相差越多,其光学性能(透明度和浊度)越差。对照组合物1-3含有现有技术的二氧化硅磨料,其折射率与预混物折射率相差0.005-0.008个单位,而含本发明二氧化硅磨料的组合物(组合物4-5),其二氧化硅折射率与预混物折射率仅差0.001-0.004个单位。再者,本发明二氧化硅磨料能提供优良的牙膏粘度构成。只有本发明二氧化硅才不仅具有良好的光学性能,而且还提供良好的粘度构成。
牙膏组合物6-10含有12%水,其牙膏预混物的折射率为1.442。由上表VI中数据可知,牙膏组合物8,含有Zeodent115这种现有技术的二氧化硅磨料,其折射率与牙膏预混物折射率相差9个单位,导致差的牙膏透明度和浊度。组合物6和7(含现有技术的二氧化硅磨料)和组合物9和10(含本发明的实施例1和2二氧化硅磨料)具有良好的牙膏光学性能,因为其二氧化硅磨料的折射率与预混物密切匹配。但是,本发明的二氧化硅磨料提供较现有技术二氧化硅磨料更大的粘度构成。所以,只有本发明的二氧化硅不仅具有良好的光学性能,还具有良好的粘度构成性能。
牙膏组合物11-14含有13%水,其牙膏预混物的折射率为1.441。所有这些组合物都具有良好的光学性能,因为二氧化硅磨料折射率与预混物密切匹配。本发明二氧化硅磨料能提供低于现有技术二氧化硅磨料的浊度,特别是与组合物11相比。此外,本发明二氧化硅磨料提供较现有技术二氧化硅磨料更大的粘度构成。所以,只有本发明的二氧化硅既具有良好的光学性能,还具有良好的粘度构成性能。
本领域技术人员应知道,可以在不偏离本发明的主要发明原理情况下,对所述的实施方式进行改变。因此,应当理解,本发明不限于所述的具体实施方式,而是包括在由所附权利要求书限定的本发明精神和范围内的各种修改。
Claims (8)
1.一种透明洁齿产品,包含:
约10-13重量%水;
低结构沉淀二氧化硅磨料;所述二氧化硅磨粒具有:
约为1.439-1.450的折射率,
约90-120ml/100g的吸油率,
大于约60%的透光率,
小于约5mg损失/100,000转的Brass Einlehner研磨性值;其特征在于所述洁齿产品具有:小于约50的浊度,约50-200的RDA,约1.439-1.450的折射率。
2.如权利要求1所述的洁齿产品,其特征在于,所述洁齿产品的粘度大于约425,000厘泊。
3.如权利要求1所述的洁齿产品,其特征在于,所述洁齿产品的浊度小于约35。
4.一种透明洁齿产品,包含:
a)预混物,基本上由非二氧化硅的增稠剂,去离子水和选自下列的湿润剂组成:甘油,山梨醇和聚乙二醇;所述预混物折射率约为1.439-1.450;
b)约0.01-35重量%的低结构沉淀二氧化硅磨料,
其折射率约为1.439-1.450,
其吸油率约90-120ml/100g,
其透光率大于约60%,
其Brass Einlehner研磨性值小于约5mg损失/100,000转;
c)约10-13重量%水;
其特征在于所述洁齿产品的浊度小于约50,RDA约50-200,粘度大于约425,000厘泊。
5.一种制备洁齿产品的方法,包括下列步骤:
a)制备一预混物,该预混物不含二氧化硅,折射率约为1.439-1.450;
b)将预混物与低结构的沉淀二氧化硅磨料混合,形成透明洁齿产品,所述磨料的折射率约为1.439-1.450,吸油率约为90-120ml/100g,透光率大于约60%,Brass Einlehner研磨性值小于约5mg损失/100,000转;
所得透明洁齿产品的RDA大于约50,浊度大于约50;折射率约为1.439-1.450。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述洁齿产品的粘度大于约425,000厘泊。
7.如权利要求4所述的洁齿产品,其特征在于,所述洁齿产品的折射率小于1.448。
8.如权利要求4所述的洁齿产品,其特征在于,所述洁齿产品的浊度小于约35。
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