ES2245987T3 - Utilizacion de una silice de precipitacion de alta estructura y dispersable como agente espesante o texturizante en composiciones dentifricas. - Google Patents
Utilizacion de una silice de precipitacion de alta estructura y dispersable como agente espesante o texturizante en composiciones dentifricas.Info
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Abstract
Utilización, como agente espesante o texturizante en composiciones dentífricas, de una sílice de precipitación que presenta u un pH de 3, 5 a 9, de preferencia de 4 a 9, muy particularmente de 5 a 8 u una absorción de aceite DOP superior a 200 mL/g, de preferencia superior a 230 mL/g, muy particularmente superior a 250 mL/g u una superficie específica CTAB de 70 a 250 m2/g, de preferencia de 100 a 200 m2/g u un diámetro medio, determinado mediante difracción láser sin ultrasonidos, de 20 ìm a 600 ìm, de preferencia de 25 ìm a 600 ìm u un diámetro medio después de desaglomeración por ultrasonidos de 40 ìm como máximo, de preferencia de 35 ìm como máximo u un índice de anión residual, expresado como sulfato de sodio, inferior a 5% en peso, de preferencia inferior a 3% en peso.
Description
Utilización de una sílice de precipitación de
alta estructura y dispersable como agente espesante o texturizante
en composiciones dentífricas.
La presente invención tiene como objetivo la
utilización, en composiciones dentífricas, de una sílice precipitada
de alta estructura, altamente dispersable y de preferencia densa,
como agente espesante o texturizante; tiene igualmente como
objetivos un procedimiento para espesar las composiciones
dentífricas o aportar textura a las composiciones dentífricas,
mediante incorporación a dichas composiciones de una sílice
precipitada de alta estructura, altamente dispersable y de
preferencia densa, así como las composiciones dentífricas así
obtenidas.
Se conoce la utilización de sílices, en
particular de sílices precipitadas de alta estructura (absorción de
aceite DOP de al menos 200 mL/g), de granulometría fina
(generalmente de diámetro medio inferior a 15 \mum) y de baja
densidad, como agentes espesantes en composiciones dentífricas.
En el documento
US-A-5.484.581 se describen sílices
precipitadas destinadas a este uso.
El solicitante de la patente ha descubierto que,
sílices precipitadas de alta estructura, de diámetro medio de al
menos 20 \mum, altamente dispersables y de preferencia densas,
presentan un poder espesante absolutamente notable en las
composiciones dentífricas.
Un primer objetivo de la invención consiste en la
utilización, en calidad de agente espesante o texturizante en las
composiciones dentífricas, de una sílice precipitada que
presenta
- \bullet
- un pH de 3,5 a 9, de preferencia de 4 a 9, muy particularmente de 5 a 8
- \bullet
- una absorción de aceite DOP superior a 200 mL/g, de preferencia superior a 230 mL/g, muy particularmente superior a 250 mL/g
- \bullet
- una superficie específica CTAB de 70 a 250 m^{2}/g, de preferencia de 100 a 200 m^{2}/g
- \bullet
- un diámetro medio, determinado mediante difracción láser sin ultrasonidos, de al menos 20 \mum, de preferencia de al menos 25 \mum, hasta 600 \mum
- \bullet
- un índice de anión residual, expresado como sulfato de sodio, inferior a 5% en peso, de preferencia inferior a 3% en peso.
El pH de la sílice se mide según la norma ISO
787/9 (pH de una suspensión al 5% en peso de sílice en agua
desionizada).
La superficie específica CTAB es la superficie
externa determinada según la norma NFT 45-007
(noviembre de 1987).
Las sílices según la invención presentan de
preferencia una superficie específica BET tal que la relación
superficie específica BET / superficie específica CTAB es de 0,9 a
1,7, de preferencia de 0,9 a 1,5, muy en particular de 0,9
a 1,4.
a 1,4.
La superficie específica BET se determina según
el método de BRUNAUER - EMET - TELLER descrito en "The Journal of
American Chemical Society", Vol. 60, página 309, febrero 1938,
que se corresponde con la norma NFT 45007 (noviembre 1987).
La absorción de aceite DOP se determina según la
norma ISO 787/5 utilizando ftalato de dioctilo.
Las sílices según la invención presentan de
preferencia una densidad de relleno en estado compactado de al menos
0,17 g/mL, muy preferencialmente de al menos 0,18 g/mL, y todavía
más particularmente de al menos 0,19 g/mL, léase incluso de al menos
0,20 g/mL; la densidad de relleno en estado no compactado es de
preferencia de al menos 0,13 g/mL, muy preferencialmente de al menos
0,15 g/mL, y todavía más particularmente de al menos
0,16 g/mL.
0,16 g/mL.
La densidad de relleno en estado compactado o no
compactado se determina según la norma ISO 787/11.
El diámetro medio se determina por difracción
láser según la norma NF X 11-666. El granulómetro
utilizado puede ser, por ejemplo, de los tipos SYMPATEC o
MALVERN.
A continuación se dan ejemplos de estos tipos de
granulómetros junto con los criterios de medida utilizados:
- * dispersión por vía húmeda: SUCELL
Criterios de medida
- * concentración óptica: 20%
- * líquido de medida: agua desmineralizada desgasificada
- * ausencia de ultrasonidos
- * ausencia de dispersante
- * focal: 100 mm
- * duración de la medida: 20 segundos
\vskip1.000000\baselineskip
Criterios de medida
- * concentración óptica: 12% \pm 2
- * líquido de medida: agua desmineralizada desgasificada
- * ausencia de ultrasonidos
- * ausencia de dispersante
- * duración de la medida: 10 segundos
Para una buena realización de la invención, dicha
sílice presenta un factor de desaglomeración por ultrasonidos
F_{D} de al menos 8, de preferencia de al menos 9,5, con medida
granulométrica por difracción láser con la ayuda de un granulómetro
SYMPATEC.
El factor de desaglomeración F_{D} se determina
según el protocolo siguiente:
La capacidad de desaglomeración o dispersión de
las partículas de sílice se aprecia mediante una medida
granulométrica (por difracción láser) que se efectúa en una
suspensión de sílice previamente desaglomerada por ultrasonicación;
se mide así la capacidad de desaglomeración de la sílice (ruptura de
los materiales objeto de estudio de 0,1 a algunas decenas de
micrómetros). La desaglomeración por ultrasonidos se efectúa con la
ayuda de un sonicador VIBRACELL BIOBLOCK (600 W), equipado con una
sonda de 19 mm de diámetro. La medida granulométrica se efectúa por
difracción láser en un granulómetro SYMPATEC.
Se pesan en un pesa-sustancias
(altura: 6 cm y diámetro: 4 cm) 2 gramos de sílice y se completa el
peso hasta 50 g mediante la adición de agua desionizada: se prepara
así una suspensión acuosa de sílice al 4% que se homogeniza mediante
agitación magnética durante 2 minutos. A continuación, se procede a
la desaglomeración bajo ultrasonidos de la manera siguiente: una vez
sumergida la sonda una longitud de 4 cm, se regula la potencia de
salida de manera que se obtiene una desviación de la aguja del panel
de potencia que indica 20%. La desaglomeración se efectúa durante
420 segundos. Seguidamente, se lleva a cabo la medida granulométrica
mediante la introducción en la célula del granulómetro del volumen V
(expresado en mL) de la suspensión homogenizada necesario para
obtener una concentración óptica de 20%.
El factor de desaglomeración F_{D} viene
entonces dado por la ecuación:
F_{D} = 10 x
V / concentración óptica de la suspensión medida por el
granulómetro (esta concentración óptica es del orden de
20%).
Este factor de desaglomeración F_{D} es
indicativo del índice de partículas de tamaño inferior a 0,1 \mum
que no son detectadas por el granulómetro. Este factor es tanto más
elevado cuanto más elevada es la capacidad de desaglomeración de la
sílice.
El valor del diámetro medio \diameter_{50} que
se obtiene según este ensayo es tanto menor cuanto más elevada es la
capacidad de desaglomeración de la sílice.
La capacidad de la sílice, según la invención,
para dispersarse en una formulación dentífrica, puede determinarse
igualmente mediante la medida del diámetro medio d50 de la sílice en
un granulómetro MALVERN MASTERSIZER, después de llevar a cabo la
desaglomeración por ultrasonidos según el ensayo de dispersión
siguiente:
Una vez regulada la potencia de los ultrasonidos
en el granulómetro MALVERN MASTERSIZER a la graduación máxima de 20,
se introduce una cantidad de sílice de forma que se obtiene una
concentración óptica de 12 \pm 2%.
Después de mantener los ultrasonidos en la célula
durante 60 segundos y de homogenizar el contenido de la célula por
circulación de la suspensión mediante una bomba centrífuga, se miden
el diámetro medio d50 y el porcentaje de partículas de sílice de
diámetro superior a 51 \mum. La medida se registra 10 segundos
después de parar la emisión de ultrasonidos.
Para la adecuada realización de la invención, el
diámetro medio debe ser de 40 \mum como máximo, de preferencia de
35 \mum como máximo. El porcentaje en peso de partículas de sílice
de diámetro superior a 51 \mum es favorablemente de 30% como
máximo, de preferencia de 25% como máximo.
Dicha sílice de alta estructura, altamente
dispersable y de preferencia densa, puede obtenerse por reacción de
una disolución acuosa del silicato de un metal alcalino con un
agente acidificante para formar una pasta de sílice, seguida de
separación, acidificación eventual y secado de la torta de
sílice,
* formándose dicha pasta a una temperatura de 60º
a 98ºC, por reacción de una disolución acuosa del silicato de un
metal alcalino y un agente acidificante, según las etapas siguientes
(procedimiento operativo de formación de la pasta):
(a) una primera etapa, consistente en accionar un
reactor que contiene inicialmente agua y todo o una parte del
silicato del metal alcalino, según una concentración, expresada como
sílice, inferior o igual a 100 g/L, de preferencia inferior o igual
a 80 g/L;
(b) una segunda etapa consistente en introducir
en continuo o en discontinuo un agente acidificante, hasta obtener
un pH del medio de al menos 7, de preferencia de 7 a 9,2;
(c) en caso necesario, una tercera etapa
consistente en introducir simultáneamente la cantidad restante de
silicato y un agente acidificante, manteniendo la temperatura del
medio de reacción constante y un pH de al menos 7, de preferencia de
7 a 9,2;
(d) y una etapa final de acidificación del medio
de reacción, por adición de un agente de acidificación, hasta
obtener un pH de la pasta de 3 a 6, de preferencia de 4 a 6;
* y a continuación, separación por
filtración/lavado y fluidificación hasta obtener una torta de sílice
de pérdida al fuego superior a 80%, de preferencia de al menos 82%,
y un índice de anión residual, expresado como sulfato de sodio,
inferior a 5% en peso, de preferencia inferior a 3% en peso con
respecto al peso del producto final.
La elección del agente acidificante y del
silicato para la realización de la operación de formación de la
pasta se hace de una manera ya conocida.
Se puede recordar que generalmente se utiliza
como agente acidificante un ácido mineral fuerte, tal como ácido
sulfúrico, ácido nítrico o ácido clorhídrico, o bien, un ácido
orgánico, tal como ácido acético, ácido fórmico o ácido
carbónico.
El agente acidificante puede utilizarse en forma
diluida o concentrada.
En particular, cuando se trata de ácido
sulfúrico, puede usarse en forma de disolución acuosa que contiene
de 40 a 400 g/L, de preferencia de 60 a 150 g/L de ácido.
Se puede utilizar como silicato cualquier forma
común de silicato en disolución acuosa, tal como metasilicatos,
disilicatos y ventajosamente un silicato de un metal alcalino, en
particular un silicato de sodio o de potasio.
La disolución de silicato puede presentar una
concentración, expresada como sílice, comprendida entre 20 y 350
g/L, por ejemplo, entre 60 y 300 g/L, en particular entre 100 y 260
g/L.
En el caso en que se utiliza un silicato de
sodio, éste presenta, en general, una relación ponderada
SiO_{2}/Na_{2}O comprendida entre 2 y 4, por ejemplo entre 3,0 y
3,7.
De manera más particular, se emplea como agente
acidificante ácido sulfúrico y, como silicato, un silicato de
sodio.
La primera etapa de la operación de formación de
la pasta (etapa (a)) consiste en accionar un reactor que contiene
agua y silicato.
De manera preferencial, la cantidad de silicato
(expresada como SiO_{2}) presente inicialmente en el reactor, no
representa más que una parte de la cantidad total del silicato
(expresada como SiO_{2}) a utilizar en la reacción.
Esta cantidad parcial de silicato (expresada como
SiO_{2}) puede representar, por ejemplo, hasta 95% de la cantidad
total de silicato; esta cantidad es de preferencia de al menos 5% de
la cantidad total de silicato (expresada como SiO_{2}).
La concentración inicial de silicato contenida en
el reactor es inferior o igual a 100 g de SiO_{2} por litro. De
preferencia, esta concentración es inferior o igual a 80 g/L. Dicha
concentración es, de preferencia, de al menos 5 g/L.
La segunda etapa (etapa b)) consiste en añadir al
contenido del reactor el agente acidificante.
Esta adición, que conlleva una disminución
correlativa del pH del medio de reacción, se efectúa hasta que se
alcanza un valor de pH de preferencia de 7 a 9,2.
La tercera etapa (etapa (c)) se lleva a cabo
cuando el contenido de partida del reactor no comprende más que una
parte de la cantidad total de silicato a utilizar en la
reacción.
La adición simultánea de agente acidificante y de
la cantidad restante de silicato se realiza preferencialmente de
manera tal que el valor del pH sea constantemente igual (pH \pm
0,2) al alcanzado al final de la etapa (b).
Esta etapa se realiza a una temperatura constante
que corresponde de preferencia a la del final de la etapa (b).
En la etapa (d) de acidificación final, se añade
al medio de reacción resultante de la etapa (c), en el caso en el
que se ha introducido inicialmente en el reactor solamente una parte
de la cantidad total de sílice, o resultante de la etapa (b), en el
caso en el que se ha introducido inicialmente en el reactor la
cantidad total de sílice, una cantidad suplementaria de agente
acidificante hasta obtener un valor de pH del medio de reacción
comprendido entre 3 y 6, de preferencia entre 4 y 6.
Pueden efectuarse ventajosamente una o varias
etapas intermedias de maduración durante la operación de formación
de las pasta.
Así, las etapas (b) y/o (c) y/o (d) pueden estar
seguidas por una etapa de maduración.
Es particularmente ventajoso efectuar después de
la acidificación final (d) una maduración del medio de reacción, de
manera que esta maduración puede durar, por ejemplo, de 1 a 30
minutos, en particular de 2 a 15 minutos.
Puede ser igualmente beneficioso efectuar,
después de la etapa (b) de primera adición de ácido, una maduración
del medio de reacción.
La temperatura del medio de reacción durante la
operación de formación de la pasta está generalmente comprendida
entre 60º y 98ºC. Se puede conservar la misma temperatura durante
toda la reacción o adoptar un perfil de temperaturas no
uniforme.
Según una primera forma de realización, la
operación de formación de la pasta se efectúa a temperatura
constante, de preferencia comprendida entre 75º y 98ºC.
Según una segunda forma de realización
(preferida), la temperatura al final de la reacción es más elevada
que la temperatura al comienzo de la reacción; así, se mantiene la
temperatura al comienzo de la operación de preferencia entre 60º y
80ºC, aumentándose seguidamente la temperatura para alcanzar de
preferencia un valor comprendido entre 75º y 98ºC, en particular al
final de la etapa (b) de primera adición de ácido, valor al que se
mantiene la temperatura hasta el final de la reacción.
Una variante de realización de la operación de
formación de la pasta consiste en realizar al menos una de las
etapas (a) a (c) anteriormente descritas en presencia de un agente
electrolito.
El término electrolito se entiende en este
documento con su acepción normal, es decir, significa cualquier
sustancia iónica o molecular que, cuando está en disolución acuosa,
se descompone o se disocia para formar iones o partículas
cargadas.
Se pueden citar entre los electrolitos las sales
de metales alcalinos o alcalinotérreos, en particular la sal del
metal del silicato de partida y del agente acidificante, a saber,
preferentemente sulfato de sodio; cloruro, nitrato e hidrógeno
carbonato de sodio son igualmente interesantes.
El electrolito se introduce en al menos una de
las etapas (a) a (c), en una cantidad que puede ser del orden de
0,05 a 0,3 mol/litro cuando se trata de una sal electrolito de metal
alcalino, o del orden de 0,005 a 0,05 mol/litro cuando se trata de
una sal electrolito de metal alcalinotérreo.
De manera preferencial, el agente electrolito se
introduce en el contenido inicial del reactor (etapa (a)).
Según esta variante de realización (introducción
de un agente electrolito en al menos una de las etapas (a) a (c)),
la concentración de silicato de metal alcalino, expresada como
sílice, en dicho contenido inicial del reactor en la etapa (a) es de
preferencia superior o igual a 40 g/L; el pH del medio de reacción
en las etapas (b) y (c) es de preferencia del orden de 7 a 8,5, muy
en particular de 7 a 8.
En los documentos
EP-A-520.862,
FR-A-2.710.629,
EP-A-670.813,
EP-A-670.814 y WO 98/5409 se
describen diferentes formas de realización de la operación de
formación de la pasta según la invención.
La pasta de sílice así formada se separa a
continuación mediante filtración/lavado.
Esta etapa se puede realizar según cualquier
método apropiado, por ejemplo, con la ayuda de un filtro prensa, de
un filtro banda, de un filtro rotativo a vacío, etc. De manera
preferencial, dicha operación de filtración/lavado se realiza con la
ayuda de un filtro rotativo a vacío.
El lavado se efectúa hasta que el índice de anión
residual, expresado como sulfato de sodio, presente en la torta de
filtración obtenida es inferior a 5% en peso, de preferencia
inferior a 3% en peso, expresado con respecto al producto final.
A continuación, se fluidifica la torta de
filtración.
La etapa de fluidificación se puede llevar a cabo
por acción mecánica, mediante el paso de la torta por un molino, por
ejemplo, de tipo coloidal o de bolas, o por acción mecánica en un
disgregador equipado con sistemas de raspado, de paletas, etc.
Esta operación puede también llevarse a cabo por
adición de agua o de una disolución acuosa de un ácido,
particularmente ácido sulfúrico, con el fin de obtener una torta de
sílice que presenta una pérdida al fuego superior a 80%, de
preferencia de al menos 82%.
En caso necesario, se puede bajar a 3 el pH de la
torta mediante adición de ácido en esta etapa.
En esta etapa (así como en la etapa de
filtración/lavado), habrá que tener en cuenta el índice límite de
anión residual para no sobrepasarlo. Esta etapa de fluidificación se
debe realizar en ausencia de sales de aluminio.
A continuación, se seca la torta de sílice por un
medio de secado rápido, muy particularmente por atomización.
El secado de la sílice por atomización se puede
llevar a cabo de manera conocida con la ayuda de diferentes tipos de
atomizador. Los expertos en la técnica saben adaptar el tipo de
atomizador en función del tipo de objetivo buscado (polvo o
gránulos).
Los atomizadores de turbina o de nebulizador
perforado permiten obtener polvos de diámetro medio superior a 20
\mum, de preferencia superior a 25 \mum, pudiendo llegar hasta
250 \mum, o bien, gránulos cuyo diámetro medio puede llegar hasta
600 \mum.
Ni el polvo ni los gránulos obtenidos se
trituran.
La sílice según la invención, que se presenta en
forma de polvo o de gránulos (de preferencia en forma de polvo),
presenta la propiedad de desaglomerarse y/o dispersarse en elementos
de tamaño inferior (al de partida) en el seno de composiciones
dentífricas cuando se efectúa la preparación de dichas
composiciones, permitiendo así espesar o aportar textura a dichas
composiciones.
La sílice es fácilmente desaglomerable y
dispersable en elementos de diámetro medio inferior a 50 \mum,
generalmente inferior a 20 \mum, muy particularmente inferior 15
\mum, por cizallamiento apropiado en la pasta dentífrica en curso
de preparación.
De manera preferencial, dicha sílice en estado
desaglomerado y disperso en una formulación dentífrica (gel u opaca)
no presenta más que 20%, de preferencia no más que 15% y muy
particularmente no más que 6% en peso de elementos de diámetro
superior a 51 \mum.
La medida granulométrica de la sílice en estado
desaglomerado y disperso en la composición dentífrica se determina
mediante difracción láser según la norma NF X
11-666, con ayuda de un granulómetro láser sin
ultrasonidos (como ya se ha descrito anteriormente). Esta medida se
efectúa sobre una dispersión acuosa que contiene 10% en peso de la
formulación dentífrica; antes de la medida, esta dispersión,
colocada en frascos, se ha agitado previamente durante 15 minutos
mediante disposición de dichos frascos en un agitador de
vibración.
Los dentífricos obtenidos presentan aspecto liso
y no dejan sensación granulosa en la boca.
Según la invención, dicha sílice se puede
utilizar como agente espesante o texturizante en proporción de 0,1%
a 20%, de preferencia de 0,5% a 15%, muy particularmente de 1% a 10%
en peso de la composición dentífrica.
Dicha composición dentífrica puede comprender
además otros ingredientes habituales, en particular agentes
abrasivos minerales, agentes insolubles en agua, eventualmente otros
agentes espesantes, humectantes, etc.
Como agentes abrasivos se pueden mencionar en
particular silicatos abrasivos, carbonato de calcio, alúmina
hidratada, bentonita, silicato de aluminio, silicato de zirconio y
metafosfatos y fosfatos de sodio, potasio, calcio y magnesio. La
cantidad total de polvo(s) abrasivo(s) puede
constituir del orden de 5% a 50% en peso de la composición
dentaria.
Entre los otros agentes espesantes se pueden
mencionar goma de xantano, goma guar, carragenanos, derivados de
celulosa y alginatos, en cantidad que puede ir hasta 5% en peso de
dicha composición.
Entre los agentes humectantes se pueden
mencionar, por ejemplo, glicerol, sorbitol,
poli(etilenglicoles) y xilitol, en cantidad del orden de 2% a
85%, de preferencia del orden de 3% a 55% en peso de composición
dentífrica expresado en seco.
Estas composiciones pueden además contener
agentes tensioactivos, agentes detergentes, colorantes, agentes
antibacterianos, derivados fluorados, opacificantes, aromas,
edulcorantes, agentes antisarro, antiplaca, agentes blanqueadores,
bicarbonato de sodio, antisépticos, enzimas, extractos naturales
(camomila, tomillo...), etc.
Un segundo objeto de la invención consiste en un
procedimiento para espesar composiciones dentífricas o aportar
textura a composiciones dentífricas mediante la incorporación a
dichas composiciones de la sílice espesante de alta estructura,
densa y altamente desaglomerable y/o dispersable, cuyas
características se han descrito anteriormente en este documento.
El último objeto de la invención consiste en las
composiciones dentífricas que comprenden la sílice espesante de alta
estructura, altamente desaglomerable y/o dispersable y de
preferencia densa, cuyas características se han descrito
anteriormente en este documento, en estado desaglomerado y/o
disperso en forma de elementos de diámetro medio inferior a 40
\mum como máximo, generalmente inferior a 20 \mum, muy
particularmente inferior a 15 \mum. De preferencia, la cantidad de
elementos de diámetro superior a 51 \mum no sobrepasa el 20%, de
preferencia 15%, muy particularmente 6% en peso.
Las composiciones dentífricas pueden comprender
de 0,1% a 20%, de preferencia de 0,5% a 15%, muy particularmente de
1% a 10% de dicha sílice de alta estructura, altamente dispersable y
de preferencia densa.
Los ejemplos siguientes se dan a título
ilustrativo.
| partes en peso | |
| - CMC (Blanosa 12M31P comercializada por HERCULES) | 0,8 |
| - Sorbitol (Neosorb 70/70 comercializado por ROQUETTE FRERES) | 65,5 |
| - Sacarinato de sodio | 0,2 |
| - Benzoato de sodio | 0,1 |
| - Monofluorofosfato de sodio (MFP) | 0,76 |
| - H_{2}O | 7,98 |
| - sílice abrasiva (Tixosil 63 comercializada por RHODIA) | 10 |
| - sílice de la invención | 9 |
| - Colorante FDC blue dye Nr1 (0,12% en H_{2}O) | 0,8 |
| - Aroma: spearmint (comercializado por MANE) | 0,7 |
| - Agente espumante: Sipon LCS 98* (30% en agua) de SIDOBRE-SINNOVA | 4,16 |
| - Sorbitol (Neosorb 70/70 de ROQUETTE FRERES) | 45 |
| - Poli(etilenglicol) PEG 1500 | 5 |
| - Sacarinato de sodio | 0,2 |
| - Fluoruro de sodio | 0,08 |
| - Monofluorofosfato de sodio | 0,72 |
| - agua | 24,2 |
| - sílice abrasiva (Tixosil 63 comercializada por RHODIA) | 10 |
| - sílice de la invención | 7 |
| - Dióxido de titanio | 1 |
| - Aroma spearmint | 1 |
| - Agente espumante(30% en agua): Texapon Z 95 P de COGNIS | 5 |
La viscosidad se determina en un tubo de pasta de
25 mm de diámetro, en periodos determinados después de la
preparación de la pasta o el gel y a temperatura de 37ºC.
El equipamiento de medida utilizado es un
viscosímetro Brookfield RVT equipado con un dispositivo helipath. El
rotor T-E se utiliza a 5 r.p.m. La medida se efectúa
en descenso después de 90 segundos.
En un reactor de acero inoxidable equipado con un
sistema de agitación por hélices y doble camisa de calefacción, se
introducen:
- 660 litros de agua
- 11,8 Kg de Na_{2}SO_{4} (electrolito)
- 323 litros de silicato de sodio acuoso, que
presenta una relación ponderada SiO_{2}/Na_{2}O igual a 3,45 y
una densidad a 20ºC igual a 1,230.
La concentración inicial en SiO_{2} en el
reactor es entonces de 77 g/L. A continuación, se lleva la mezcla a
una temperatura de 82ºC, manteniéndola continuamente en agitación.
Seguidamente, se introducen 395 litros de ácido sulfúrico diluido de
densidad a 20ºC igual a 1,050, hasta obtener en el medio de reacción
un valor de pH (medido a su temperatura) igual a 7,5.
A continuación, se introducen conjuntamente en el
medio de reacción 77 litros de silicato de sodio acuoso del tipo
descrito anteriormente en este documento y 106 litros de ácido
sulfúrico, igualmente del tipo descrito anteriormente, realizándose
esta introducción simultánea de ácido y silicato de manera tal que
el pH del medio de reacción, durante el periodo de introducción, se
mantiene constantemente igual a 7,5 \pm 0,1. Después de la
introducción de la totalidad del silicato, se continúa con la
introducción de ácido diluido, con un flujo de 310 L/h durante 5
minutos.
Esta introducción complementaria de ácido lleva
en consecuencia el pH del medio a un valor igual a 5,0.
La duración total de la reacción se fija en 85
min.
Se obtiene una pasta de reacción que se filtra y
se lava por medio de un filtro rotativo a vacío.
La torta de filtración se fluidifica a
continuación por acción mecánica. Se obtiene una torta de sílice
bombeable cuya pérdida al fuego es de 86%, torta que se seca a
continuación mediante un atomizador de nebulizador perforado.
La sílice obtenida presenta las características
siguientes:
- -
- superficie específica BET = 159 m^{2}/g
- -
- superficie específica CTAB = 156 m^{2}/g
- -
- absorción de aceite DOP = 320 mL/100g
- -
- pH = 7,0
- -
- Na_{2}SO_{4} = 2,8% en peso
- -
- D50 (\mum) = 123 \mum (medido en el granulómetro SYMPATEC HELOS)
- -
- granulometría MALVERN con ultrasonidos:
- \bullet
- d50 = 33 \mum
- \bullet
- % de partículas > 51 \mum = 22
- -
- densidad no compactada = 0,19
- -
- densidad compactada = 0,21
- -
- factor de desaglomeración F_{D} = 13,3 (medido en el granulómetro SYMPATEC HELOS)
El poder espesante aportado por adición de 9
partes en peso de sílice espesante a la formulación dentífrica gel
modelo anteriormente descrita en este documento, evaluado por medida
de la viscosidad de la formulación dentífrica como se ha mencionado
anteriormente, después de 3 semanas a temperatura de 37ºC, se da en
la tabla siguiente y se compara con la viscosidad aportada en las
mismas condiciones por una sílice espesante comercial, la sílice
Tixosil 43 comercializada por RHODIA, que presenta las
características siguientes:
- -
- superficie específica BET = 276 m^{2}/g
- -
- superficie específica CTAB = 198 m^{2}/g
- -
- absorción de aceite DOP = 348 mL/100g
- -
- pH = 7,0
- -
- Na_{2}SO_{4} = 2,8% en peso
Esta sílice comercial se ha obtenido mediante
adición inicial al reactor de la cantidad total de silicato,
conteniendo dicho reactor más de 100 g/L de silicato (expresado como
sílice), y trituración.
| Sílice espesante | Ejemplo 1 | Tixosil 43 |
| D50 (\mum) SYMPATEC HELOS | 123 \mum | 10 \mum |
| densidad no compactada | 0,19 | 0,10 |
| densidad compactada | 0,21 | 0,12 |
| F_{D} | 13,3 | 3 |
| diámetro medio en la formulación dentífrica gel (\mum) (SYMPATEC HELOS) | 9,8 | 9,4 |
| % de elementos de diámetro > 51 \mum en la formulación dentífrica gel | 1 | 1,2 |
| (SYMPATEC HELOS) | ||
| Viscosidad Brookfield (mPas.) de la formulación dentífrica gel | 1,100.000 | 500.000 |
Se comprueba, por tanto, que a absorciones de
aceite DOP próximas, las sílices de la invención no trituradas,
densas y altamente dispersables, presentan un poder espesante muy
netamente superior al de una sílice espesante triturada
comercial.
En los dos casos, la pasta dentífrica (gel)
obtenida presenta aspecto liso; no se percibe sensación granulosa en
la boca.
Disponer de una sílice densa altamente espesante
representa una ventaja económica particularmente importante: en
especial, menos formación de polvo, economía en los gastos de
transporte (volumen menor) y cantidad menor de sílice a utilizar
para alcanzar el mismo nivel de viscosidad de la composición
dentífrica.
En un reactor de acero inoxidable equipado con un
sistema de agitación por hélices y doble camisa de calefacción, se
introducen:
- 15 litros de silicato de densidad a 20ºC igual
a 1230 kg/m^{3} y relación ponderada SiO_{2}/Na_{2}O igual a
3,5.
- 529 litros de agua
La concentración inicial en SiO_{2} en el
reactor es de 6,4 g/L.
La mezcla obtenida, mantenida en agitación, se
lleva a una temperatura de 75ºC por calefacción mediante sistema de
doble camisa. Una vez alcanzada esta temperatura, se procede a la
reacción de precipitación. Se introduce, con un flujo de 142 L/h,
ácido sulfúrico diluido de densidad a 20ºC igual a 1050 kg/m^{3},
hasta obtener un valor de pH igual a 8,7 en el medio de
reacción.
A continuación, se introducen conjuntamente en el
medio de reacción silicato de sodio acuoso, del tipo anteriormente
descrito en este documento, con un flujo de 388 L/h y ácido
sulfúrico, igualmente del tipo anteriormente descrito, con
regulación del flujo de manera que se mantiene un valor de pH en el
medio de reacción igual a 8,7. Después de 55 minutos de adición
simultánea, se interrumpe la adición de silicato.
Seguidamente, se mantiene la introducción de
ácido sulfúrico diluido de densidad a 20ºC igual a 1,05 de forma que
el valor del pH se lleva a 4,3. Se mantiene entonces la pasta de
reacción a este pH durante 5 minutos.
Se obtiene así una pasta de reacción que se
filtra y se lava mediante un filtro rotativo a vacío, de manera que
se recupera finalmente una torta de sílice cuya pérdida al fuego es
de 85,4%.
A continuación, esta torta se fluidifica por
acción mecánica. Durante esta operación de disgregación, se
introduce ácido sulfúrico de manera que se obtiene un pH de la torta
disgregada de 3,1. La torta fluidificada y acidificada se seca a
continuación mediante un atomizador de nebulizador perforado de 1,3
mm de diámetro de orificio.
Las características de la sílice obtenida son las
siguientes:
- -
- superficie específica B.E.T. = 205 m^{2}/g
- -
- superficie específica C.T.A.B. = 165 m^{2}/g
- -
- absorción de aceite D.O.P. = 311 mL/100g
- -
- pH = 4,0
- -
- Na_{2}SO_{4} = 0,9%
- -
- densidad no compactada = 0,19
- -
- densidad compactada = 0,21
- -
- granulometría Malvern sin ultrasonidos:
- d50 = 180 \mum
- -
- granulometría Malvern con ultrasonidos:
- d50 = 27 \mum
- % > 51 \mum = 12
- -
- factor de desaglomeración F_{D} = 16,8 (SYMPATEC)
Las viscosidades Brookfield obtenidas para las
fórmulas gel y pasta opaca anteriormente descritas se presentan en
la tabla siguiente:
| Ejemplo 2 | Tixosil 43 | |
| 1. Fórmula gel | ||
| \hskip0,4cm Viscosidad Brookfield (mPas) después de 1 semana a 37ºC | 780.000 | 420.000 |
| \hskip0,4cm Granulometría Sympatec | ||
| \hskip0,8cm d50 (\mum) | 8,3 | 8,4 |
| \hskip0,4cm Aspecto del gel | liso | liso |
| \hskip0,4cm Sensación en la boca | No granulosa | No granulosa |
| 2. Fórmula pasta opaca | ||
| \hskip0,4cm Viscosidad Brookfield (mPas) después de 4 semanas a 37ºC | 500.000 | 310.000 |
| \hskip0,4cm Granulometría Malvern | ||
| \hskip0,8cm d50 (\mum) | 8,9 | 7,8 |
| \hskip0,8cm % partículas > 51 \mum | 3,9 | 0,4 |
| \hskip0,4cm Aspecto de la pasta | liso | liso |
| \hskip0,4cm Sensación en la boca | No granulosa | No granulosa |
En un reactor de acero inoxidable equipado con un
sistema de agitación por hélices y doble camisa de calefacción se
introducen:
- 15 litros de silicato de densidad a 20ºC igual
a 1230 kg/m^{3} y relación ponderada SiO_{2} a Na_{2}O igual a
3,5.
- 529 litros de agua
La concentración inicial en SiO_{2} en el
reactor es de 6,4 g/L.
La mezcla obtenida, mantenida en agitación, se
lleva a una temperatura de 75ºC por calefacción mediante sistema de
doble camisa. Una vez alcanzada esta temperatura, se procede a la
reacción de precipitación. Se introduce, con un flujo de 142 L/h,
ácido sulfúrico diluido de densidad a 20ºC igual a 1050 kg/m^{3},
hasta obtener un valor de pH igual a 8,7 en el medio de
reacción.
A continuación, se introducen conjuntamente en el
medio de reacción silicato de sodio acuoso del tipo anteriormente
descrito en este documento, con un flujo de 388 L/h y ácido
sulfúrico, igualmente del tipo anteriormente descrito, con
regulación del flujo de manera que se mantiene un valor de pH en el
medio de reacción igual a 8,7. Después de 55 minutos de adición
simultánea, se interrumpe la adición de silicato.
Seguidamente, se mantiene la introducción de
ácido sulfúrico diluido de densidad a 20ºC igual a 1,05 de forma que
el valor del pH se lleva a 3,9. Se mantiene entonces la pasta de
reacción a este pH durante 5 minutos.
Se obtiene así una pasta de reacción que se
filtra y se lava mediante un filtro rotativo a vacío, de manera que
se recupera finalmente una torta de sílice cuya pérdida al fuego es
de 85,4%.
A continuación, esta torta se fluidifica por
acción mecánica. Durante esta operación de disgregación, se
introduce ácido sulfúrico de manera que se obtiene un pH de la torta
disgregada de 3,8. La torta fluidificada y acidificada se seca a
continuación mediante un atomizador de turbina que gira a 9000
vueltas/min.
Las características de la sílice obtenida son las
siguientes:
- -
- superficie específica B.E.T. = 205 m^{2}/g
- -
- superficie específica C.T.A.B. = 164 m^{2}/g
- -
- absorción de aceite D.O.P. = 316 mL/100g
- -
- pH = 6,0
- -
- Na_{2}SO_{4} = 1,4%
- -
- densidad no compactada = 0,16
- -
- densidad compactada = 0,23
- -
- granulometría Malvern sin ultrasonidos:
- d50 = 34,4 \mum
- -
- granulometría Malvern con ultrasonidos:
- d50 = 23,8 \mum
- % > 51 \mum = 5
- -
- factor de desaglomeración F_{D} = 14,5 (SYMPATEC)
Las viscosidades Brookfield obtenidas para las
fórmulas gel y pasta opaca anteriormente descritas se presentan en
la tabla siguiente:
\newpage
| Ejemplo 3 | Tixosil 43 | |
| 1. Fórmula gel | ||
| \hskip0,4cm Viscosidad Brookfield (mPas) después de 1 semana a 37ºC | 760.000 | 420.000 |
| \hskip0,4cm Granulometría Sympatec | ||
| \hskip0,8cm d50 (\mum) | 6,9 | 8,4 |
| \hskip0,8cm % > 51 \mum | 0 | 0 |
| \hskip0,4cm Aspecto del gel | liso | liso |
| \hskip0,4cm Sensación en la boca | No granulosa | No granulosa |
| 2. Fórmula pasta opaca | ||
| \hskip0,4cm Viscosidad Brookfield (mPas) después de 4 semanas a 37ºC | 500.000 | 310.000 |
| \hskip0,4cm Granulometría Malvern | ||
| \hskip0,8cm d50 (\mum) | 8,3 | 7,8 |
| \hskip0,8cm % partículas > 51 \mum | 3,3 | 0,4 |
| \hskip0,4cm Aspecto de la pasta | liso | liso |
| \hskip0,4cm Sensación en la boca | No granulosa | No granulosa |
Claims (17)
1. Utilización, como agente espesante o
texturizante en composiciones dentífricas, de una sílice de
precipitación que presenta
- \bullet
- un pH de 3,5 a 9, de preferencia de 4 a 9, muy particularmente de 5 a 8
- \bullet
- una absorción de aceite DOP superior a 200 mL/g, de preferencia superior a 230 mL/g, muy particularmente superior a 250 mL/g
- \bullet
- una superficie específica CTAB de 70 a 250 m^{2}/g, de preferencia de 100 a 200 m^{2}/g
- \bullet
- un diámetro medio, determinado mediante difracción láser sin ultrasonidos, de 20 \mum a 600 \mum, de preferencia de 25 \mum a 600 \mum
- \bullet
- un diámetro medio después de desaglomeración por ultrasonidos de 40 \mum como máximo, de preferencia de 35 \mum como máximo
- \bullet
- un índice de anión residual, expresado como sulfato de sodio, inferior a 5% en peso, de preferencia inferior a 3% en peso.
2. Utilización, según la reivindicación 1,
caracterizada porque dicha sílice presenta, después de
desaglomeración por ultrasonidos, un porcentaje en peso de
partículas de diámetro superior a 51 \mum de 30% como máximo, de
preferencia de 25% como máximo.
3. Utilización, según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque dicha sílice presenta una densidad de
relleno en estado compactado de al menos 0,17 g/mL, de preferencia
de al menos 0,18 g/mL, muy particularmente de al menos 0,19
g/mL.
4. Utilización, según la reivindicación 3,
caracterizada porque dicha sílice presenta una densidad de
relleno en estado compactado de al menos 0,20 g/mL.
5. Utilización, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque dicha sílice
presenta un factor de desaglomeración por ultrasonidos F_{D} de al
menos 8, de preferencia de al menos 9,5.
6. Utilización, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque dicha sílice se
encuentra en forma de polvo de hasta 250 \mum de diámetro de
partícula o en forma de gránulos de hasta 600 \mum de
diámetro.
7. Utilización, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque dicha sílice
está contenida en proporción de 0,1% a 20%, de preferencia de 0,5% a
15%, muy particularmente de 1% a 10% en peso en dichas composiciones
dentífricas.
8. Utilización, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque dicha sílice se
encuentra, una vez incorporada a dichas composiciones dentífricas en
estado desaglomerado y/o disperso, en forma de elementos de diámetro
medio inferior a 50 \mum, de preferencia inferior a 20 \mum, muy
particularmente inferior a 15 \mum.
9. Utilización, según la reivindicación 8,
caracterizada porque dicha sílice en estado desaglomerado y/o
disperso no presenta más que 20%, de preferencia no más que 15%, muy
particularmente no más que 6% en peso de elementos de diámetro
superior a 51 \mum.
10. Composiciones dentífricas espesadas o
texturizadas obtenidas mediante:
- incorporación de una sílice espesante de alta
estructura, altamente desaglomerable y/o dispersable, que
presenta
- \bullet
- un pH de 3,5 a 9, de preferencia de 4 a 9, muy particularmente de 5 a 8
- \bullet
- una absorción de aceite DOP superior a 200 mL/g, de preferencia superior a 230 mL/g, muy particularmente superior a 250 mL/g
- \bullet
- una superficie específica CTAB de 70 a 250 m^{2}/g, de preferencia de 100 a 200 m^{2}/g
- \bullet
- un diámetro medio, determinado mediante difracción láser sin ultrasonidos, de 20 \mum a 600 \mum, de preferencia de 25 \mum a 600 \mum
- \bullet
- un diámetro medio después de desaglomeración por ultrasonidos de 40 \mum como máximo, de preferencia de 35 \mum como máximo
\newpage
- \bullet
- un índice de anión residual, expresado como sulfato de sodio, inferior a 5% en peso, de preferencia inferior a 3% en peso.
- desaglomeración y/o dispersión de dicha sílice
en forma de elementos de diámetro medio inferior a 50 \mum, de
preferencia inferior a 20 \mum, muy particularmente inferior a 15
\mum, mediante cizallamiento de la pasta dentífrica en curso de
preparación.
11. Composiciones, según la reivindicación 10,
caracterizadas porque dicha sílice en estado desaglomerado
y/o disperso no presenta más que 20%, de preferencia no más que 15%,
muy particularmente no más que 6% en peso de elementos de diámetro
superior a 51 \mum.
12. Composiciones, según la reivindicación 10 ó
11, caracterizadas porque dicha sílice espesante de alta
estructura, altamente desaglomerable y/o dispersable presenta,
después de desaglomeración por ultrasonidos, un porcentaje en peso
de partículas de diámetro superior a 51 \mum de 30% como máximo,
de preferencia de 25% como máximo.
13. Composiciones, según cualquiera de las la
reivindicaciones 10 a 12, caracterizadas porque dicha sílice
espesante de alta estructura, altamente desaglomerable y/o
dispersable presenta una densidad de relleno en estado compactado de
al menos 0,17 g/mL, de preferencia de al menos 0,18 g/mL, muy
particularmente de al menos 0,19 g/mL.
14. Composiciones, según la reivindicación 13,
caracterizadas porque dicha sílice espesante de alta
estructura, altamente desaglomerable y/o dispersable presenta una
densidad de relleno en estado compactado de al menos 0,20 g/mL.
15. Composiciones, según cualquiera de las la
reivindicaciones 10 a 14, caracterizadas porque dicha sílice
espesante de alta estructura, altamente desaglomerable y/o
dispersable presenta un factor de desaglomeración por ultrasonidos
F_{D} de al menos 8, de preferencia de al menos 9,5.
16. Composiciones, según cualquiera de las la
reivindicaciones 10 a 15, caracterizadas porque dicha sílice
espesante de alta estructura, altamente desaglomerable y/o
dispersable se encuentra en forma de polvo de hasta 250 \mum de
diámetro de partícula o en forma de gránulos de hasta 600 \mum de
diámetro.
17. Composiciones dentífricas, según cualquiera
de las reivindicaciones 10 a 16, obtenidas por incorporación de
dicha sílice en cantidad de 0,1% a 20%, de preferencia de 0,5% a
15%, muy particularmente de 1% a 10% del peso de dicha
composición.
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