ES2961660T3

ES2961660T3 - Partículas esféricas de sílice compatibles con estaño para rda reducida

Info

Publication number: ES2961660T3
Application number: ES19730757T
Authority: ES
Inventors: Karl W Gallis; William J Hagar; Terry W Nassivera; Lawrence Edward Dolan; Sanjeev Midha; Eva Schneiderman
Original assignee: Evonik Operations GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2024-03-13
Anticipated expiration: 2039-06-12
Also published as: ZA202100585B; FI3807217T3; EP3807217B1; EP3807217A1; WO2019238777A1; KR20210040033A; PL3807217T3; CN112334410B; JP7358406B2; CN112334410A; CA3102893A1; PH12020552033A1; BR112020025122A2; PT3807217T; HUE063806T2; JP2021527026A; US20210309529A1; MX2020013498A

Abstract

Partículas de sílice que tienen un tamaño medio de partícula d50 de 8 a 20 μm, un factor de esfericidad (S80) de al menos 0,9, un área de superficie BET de 0,1 a 8 m2/g, un volumen total de poros de intrusión de mercurio de 0,35 a 0,8 cc/g , y una pérdida por ignición de 3 a 7% en peso, así como métodos para preparar estas partículas de sílice y composiciones dentífricas que contienen las partículas de sílice. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Partículas esféricas de sílice compatibles con estaño para rda reducida

Antecedentes de la invención

Las composiciones que contienen estaño, incluido el fluoruro de estaño, se utilizan en pastas de dientes y otras aplicaciones dentífricas, proporcionando una protección mejorada contra las caries y una reducción de la placa, la gingivitis y la sensibilidad dental. Sin embargo, la eficacia del estaño en una composición dentífrica puede verse disminuida debido a interacciones con otros componentes de la formulación, tales como materiales de sílice. Por lo tanto, sería beneficioso proporcionar materiales de sílice con una compatibilidad estannosa mejorada para mejorar la eficacia global del estaño en una composición dentífrica.

La abrasión relativa de la dentina (RDA) es una prueba que se utiliza para establecer límites de seguridad para la pasta de dientes y otras composiciones dentífricas. La prueba de RDA implica medir la pérdida de dentina después del cepillado con una formulación de pasta de dientes de prueba con respecto al pirofosfato de calcio de control (establecida en 100). Las partículas de sílice esféricas, en comparación con las partículas de sílice tradicionales no esféricas y de forma irregular, tienen ciertas propiedades (tal como una baja abrasión de Einlehner) que son beneficiosas para su uso en pasta de dientes y otras aplicaciones dentífricas. Sin embargo, sería ventajoso que estos materiales de sílice esféricos también tuvieran un rendimiento de RDA mejorado.

Por lo tanto, la presente invención se refiere principalmente a partículas esféricas de sílice que tienen una combinación beneficiosa de compatibilidad estannosa mejorada y rendimiento de RDA mejorado.

El documento WO 2008/082758 A1 describe sílice con un porcentaje de compatibilidad con cloruro de cetilpiridio superior al 85%. El documento US 2012/216719 describe un procedimiento para la producción de sílice, que comprende

(a) alimentar continuamente un agente acidulante y un silicato de metal alcalino en una zona de reacción en bucle que comprende una corriente de medio líquido; en el que al menos una porción del agente acidulante y el silicato de metal alcalino reaccionan para formar el producto de sílice y/o silicato en el medio líquido de la zona de reacción en bucle;

(b) recircular continuamente el medio líquido a través de la zona de reacción en bucle; y

(c) descargar continuamente desde la zona de reacción en bucle una porción del medio líquido que comprende el producto de sílice y/o silicato.

El documento US 9327258 B2 describe sílice porosa con una suavidad superficial de un nivel tal que, cuando se observa toda la superficie de la partícula a partir de una fotografía SEM de la misma con un poder de aumento de 10.000, apenas se puede ver una materia extraña adherida a la superficie de la misma.

El documento WO 2019/042887 A1 describe sílice con un valor d50 de 1-5 pm, un valor d95 de < 8 pm, una absorción de aceite de 40 - 100 cc/100 g, una densidad de empaquetamiento de 0,320 g/cm3 (20 lb/ft3) - 0.961 g/cm3 (60 lb/ft3) y un factor de esfericidad de > 0,9.

Sumario de la invención

Este sumario se proporciona para presentar una selección de conceptos en una forma simplificada que se describen más adelante en la descripción detallada. Este sumario no pretende identificar las características necesarias o esenciales de la materia reivindicada. Tampoco se pretende que este sumario se use para limitar el alcance de la materia reivindicada.

Se divulgan y describen aquí partículas de sílice con abrasión relativa de la dentina (RDA) reducida y compatibilidad estannosa aumentada. De acuerdo con un aspecto de esta invención, dichas partículas de sílice pueden tener (i) un tamaño de partícula mediano d50 en un intervalo de alrededor de 8 a alrededor de 20 pm, de alrededor de 8 a alrededor de 18 pm en un aspecto particular, y de alrededor de 9 a alrededor de 16 pm en un aspecto más particular; (ii) un factor de esfericidad (S80) mayor o igual a alrededor de 0,9, mayor o igual a alrededor de 0,92 en un aspecto particular, y mayor o igual a alrededor de 0,94 en un aspecto más particular aspecto; (iii) un área superficial de BET en un intervalo de alrededor de 0,1 a alrededor de 6 m2/g, y de alrededor de 0,5 a alrededor de 5 m2/g en un aspecto particular; (iv) un volumen total de poros por intrusión de mercurio en un intervalo de alrededor de 0,35 a alrededor de 0,7 cc/g, y de alrededor de 0,4 a alrededor de 0,65 cc/g en un aspecto más particular; y (v) una pérdida por ignición (LOI) en un intervalo de alrededor de 3 a alrededor de 7% en peso, de alrededor de 3 a alrededor de 6% en peso en un aspecto particular, y de alrededor de 3,2 a alrededor de 5,5% en peso en un aspecto más particular. Estas partículas de sílice tienen una forma o morfología esférica, y pueden producirse mediante un procedimiento de reactor de bucle continuo.

También se proporcionan aquí procedimientos para producir las partículas de sílice, y uno de dichos procedimientos puede comprender (a) alimentar continuamente un primer ácido mineral y un primer silicato de metal alcalino en una zona de reacción en bucle que comprende una corriente de medio líquido, en el que al menos una porción del primer ácido mineral y del primer silicato de metal alcalino reaccionan para formar un producto de sílice base en el medio líquido de la zona de reacción en bucle, (b) recircular continuamente el medio líquido a través de la zona de reacción en bucle, (c) descargar continuamente desde la zona de reacción en bucle una porción del medio líquido que comprende el producto de sílice base, (d) añadir un segundo ácido mineral y un segundo silicato de metal alcalino en condiciones de reducción del área superficial a una mezcla de agua y el producto de sílice base, en el que las condiciones del área superficial comprenden una período de tiempo en un intervalo de alrededor de 45 minutos a alrededor de 5 horas, un pH en un intervalo de alrededor de 9,2 a alrededor de 10,2 o una temperatura en un intervalo de alrededor de 90 a alrededor de 100°C, y (e) detener la adición del segundo silicato de metal alcalino y continuar la adición del segundo ácido mineral a la mezcla para ajustar el pH de la mezcla dentro de un intervalo de alrededor de 5 a alrededor de 8,5 para producir las partículas de sílice. Ventajosamente, las etapas (a)-(c) se pueden realizar en condiciones de bajo cizallamiento o sin cizallamiento, lo que inesperadamente da como resultado una morfología de partículas más redondas y esféricas.

Tanto el sumario anterior como la siguiente descripción detallada proporcionan ejemplos, y son solo explicativos. Por consiguiente, el sumario anterior y la siguiente descripción detallada no deben considerarse restrictivos. Además, se pueden proporcionar características o variaciones, además de las expuestas aquí. Por ejemplo, ciertos aspectos pueden referirse a diversas combinaciones y subcombinaciones de características descritas en la descripción detallada.

Breve descripción de las figuras

LaFIG. 1es un esquema del aparato reactor de bucle continuo usado para producir los productos de sílice de los Ejemplos 2A-6A.

LaFIG. 2son micrografías electrónicas de barrido de la sílice del Ejemplo 2A.

LaFIG. 3son micrografías electrónicas de barrido de la sílice del Ejemplo 3A.

LaFIG. 4son micrografías electrónicas de barrido de la sílice del Ejemplo 4A.

LaFIG. 5son micrografías electrónicas de barrido de la sílice del Ejemplo 5A.

LaFIG. 6son micrografías electrónicas de barrido de la sílice del Ejemplo 6A.

LaFIG. 7es un modelo para una partícula esférica de 4 pm que interactúa con un túbulo dentinario de 2,5 pm.

LaFIG. 8es un modelo para partículas esféricas de tamaño creciente (4 pm, 5 pm, 6 pm, 10 pm) que interactúan con túbulos dentinarios de 2,5 pm.

LaFIG. 9es un gráfico de la profundidad de penetración, en un túbulo dentinario de 2,5 pm de ancho, frente al diámetro de partícula para una esfera.

LaFIG. 10es un gráfico de la fuerza necesaria para hacer rodar una esfera fuera de un túbulo de 2,5 pm de ancho en función del aumento del diámetro de partícula de una esfera.

Definiciones

Para definir más claramente los términos usados aquí, se proporcionan las siguientes definiciones. A menos que se indique lo contrario, las siguientes definiciones son aplicables a esta descripción. Si se usa un término en esta descripción, pero no se define específicamente aquí, se puede aplicar la definición del Compendio de Terminología Química de la IUPAC, 2a edición (1997), siempre que esa definición no entre en conflicto con cualquier otra descripción o definición aplicada aquí, o haga indefinida o no habilitada cualquier reivindicación a la que se aplique esa definición. En la medida en que cualquier definición o uso proporcionado por cualquier documento incorporado aquí como referencia entre en conflicto con la definición o el uso proporcionado aquí, la definición o el uso proporcionado aquí prevalece.

Aquí, se describen características de la materia objeto, de modo que, dentro de aspectos particulares, se pueda imaginar una combinación de diferentes características. Para todos y cada uno de los aspectos y todas y cada una de las características descritas aquí, se contemplan, y se pueden intercambiar, todas las combinaciones que no afecten negativamente a los diseños, composiciones, procedimientos o métodos descritos aquí, con o sin descripción explícita de la combinación particular. Por consiguiente, a menos que se indique explícitamente lo contrario, cualquier aspecto o característica aquí descrita puede combinarse para describir diseños, composiciones, procedimientos o métodos inventivos consistentes con la presente descripción.

Si bien las composiciones y métodos se describen aquí en términos de "que comprenden" diversos componentes o etapas, las composiciones y métodos también pueden "consistir esencialmente en" o "consistir en" los diversos componentes o etapas, a menos que se indique lo contrario.

Los términos “un”, “una” y “el/la” pretenden incluir una pluralidad de alternativas, por ejemplo, al menos una, a menos que se especifique lo contrario.

Generalmente, los grupos de elementos se indican mediante el esquema de numeración indicado en la versión de la tabla periódica de elementos publicada en Chemical and Engineering News, 63(5), 27, 1985. En algunos casos, se puede indicar un grupo de elementos usando un nombre común asignado al grupo; por ejemplo, metales alcalinos para los elementos del Grupo 1, metales alcalino-térreos para los elementos del Grupo 2, etc.

Aunque cualquier método y material similar o equivalente a los descritos aquí puede usarse en la práctica o ensayo de la invención, se describen aquí los métodos y materiales típicos.

En la presente invención se describen varios tipos de intervalos. Cuando se describe o reivindica un intervalo de cualquier tipo, la intención es describir o reivindicar individualmente cada número posible que dicho intervalo podría abarcar razonablemente, incluyendo los puntos finales del intervalo, así como cualquier subintervalo y combinación de subintervalos incluidos en ellos. Como ejemplo representativo, el área superficial BET de las partículas de sílice puede estar en ciertos intervalos en diversos aspectos de esta invención. Mediante una descripción de que la superficie específica de BET está en un intervalo de alrededor de 0,1 a alrededor de 8 m2/g, la intención es enumerar que la superficie específica puede ser cualquier superficie específica dentro del intervalo y, por ejemplo, puede ser igual a alrededor de 0,1, alrededor de 0,5, alrededor de 1, alrededor de 2, alrededor de 3, alrededor de 4, alrededor de 5, alrededor de 6, alrededor de 7 o alrededor de 8 m2/g. Además, la superficie específica puede estar dentro de cualquier intervalo de alrededor de 0,1 a alrededor de 8 m2/g (por ejemplo, de alrededor de 0,5 a alrededor de 5 m2/g), y esto también incluye cualquier combinación de intervalos entre alrededor de 0,1 y alrededor de 8 m2/g (por ejemplo, la superficie específica puede estar en un intervalo de alrededor de 0,1 a alrededor de 3, o de alrededor de 5 a alrededor de 7 m2/g). Asimismo, todos los demás intervalos descritos aquí deben interpretarse de una manera similar a este ejemplo.

El término "alrededor de" significa que las cantidades, tamaños, formulaciones, parámetros y otras cantidades y características no son ni necesitan ser exactos, sino que pueden ser aproximados y/o mayores o menores, según se desee, reflejando tolerancias, factores de conversión, redondeo, errores de medida, y similares, y otros factores conocidos por los expertos en la técnica. En general, una cantidad, tamaño, formulación, parámetro u otra cantidad o característica es “alrededor de” o “aproximada”, independientemente de que se indique expresamente que sea tal o no. La expresión “alrededor de” también abarca cantidades que difieren debido a diferentes condiciones de equilibrio para una composición resultante de una mezcla inicial particular. Ya estén modificadas o no por la expresión “alrededor de”, las reivindicaciones incluyen equivalentes a las cantidades. La expresión “alrededor de” puede significar dentro de 10% del valor numérico dado, preferiblemente dentro del 5% del valor numérico dado.

Descripción detallada de la invención

Se describen aquí partículas de sílice generalmente esféricas que pueden caracterizarse por (i) un tamaño de partícula mediano d50 en un intervalo de alrededor de 8 a alrededor de 20 pm, de alrededor de 8 a alrededor de 18 pm en un aspecto particular, y de alrededor de 9 a alrededor de 16 pm en un aspecto más particular; (ii) un factor de esfericidad (S80) mayor o igual a alrededor de 0,9, mayor o igual a alrededor de 0,92 en un aspecto particular, y mayor o igual a alrededor de 0,94 en un aspecto más particular aspecto; (iii) un área superficial de BET en un intervalo de alrededor de 0,1 a alrededor de 6 m2/g, y de alrededor de 0,5 a alrededor de 5 m2/g en un aspecto particular; (iv) un volumen total de poros por intrusión de mercurio en un intervalo de alrededor de 0,35 a alrededor de 0,7 cc/g, y de alrededor de 0,4 a alrededor de 0,65 cc/g en un aspecto particular; y (v) una pérdida por ignición (LOI) en un intervalo de alrededor de 3 a alrededor de 7% en peso, de alrededor de 3 a alrededor de 6% en peso en un aspecto particular, y de alrededor de 3,2 a alrededor de 5,5% en peso en un aspecto más particular. También se divulgan y describen aquí métodos para preparar estas partículas esféricas de sílice, y composiciones dentífricas que contienen las partículas esféricas.

Ventajosamente, las partículas esféricas divulgadas y descritas aquí tienen una combinación inesperada de baja RDA y alta compatibilidad estannosa.

Partículas esféricas de sílice

Un ejemplo ilustrativo y no limitativo de partículas de sílice consistentes con la presente invención puede tener las siguientes características: (i) un tamaño de partícula mediano d50 en un intervalo de alrededor de 8 a alrededor de 20 pm; (ii) un factor de esfericidad (S80) mayor o igual a alrededor de 0,9; (iii) un área superficial de BET en un intervalo de alrededor de 0,1 a alrededor de 6 m2/g; (iv) un volumen total de poros por intrusión de mercurio en un intervalo de alrededor de 0,35 a alrededor de 0,7 cc/g; y (v) una pérdida por ignición (LOI) en un intervalo de alrededor de 3 a alrededor de 7% en peso. Otro ejemplo ilustrativo y no limitativo de partículas de sílice consistentes con la presente invención puede tener las siguientes características: (i) un tamaño de partícula mediano d50 en un intervalo de alrededor de 8 a alrededor de 18 pm; (ii) un factor de esfericidad (S80) mayor o igual a alrededor de 0,92; (iii) un área superficial de BET en un intervalo de alrededor de 0,1 a alrededor de 6 m2/g; (iv) un volumen total de poros por intrusión de mercurio en un intervalo de alrededor de 0,35 a alrededor de 0,7 cc/g; y (v) una pérdida por ignición (LOI) en un intervalo de alrededor de 3 a alrededor de 6% en peso. Aún otro ejemplo ilustrativo y no limitativo de partículas de sílice consistentes con la presente invención puede tener las siguientes características: (i) un tamaño de partícula mediano d50 en un intervalo de alrededor de 9 a alrededor de 16 pm; (ii) un factor de esfericidad (S80) mayor o igual a alrededor de 0,94; (iii) un área superficial de BET en un intervalo de alrededor de 0,5 a alrededor de 5 m2/g; (iv) un volumen total de poros por intrusión de mercurio en un intervalo de alrededor de 0,4 a alrededor de 0,65 cc/g; y (v) una pérdida por ignición (LOI) en un intervalo de alrededor de 3,2 a alrededor de 5,5% en peso. En aspectos adicionales, dichas partículas de sílice consistentes con la presente invención también pueden tener cualquiera de las características o propiedades proporcionadas a continuación, y en cualquier combinación.

En un aspecto, las partículas esféricas de sílice pueden tener un tamaño de partícula promedio relativamente grande. A menudo, el tamaño de partícula mediano (d50) y/o el tamaño de partícula medio (promedio) pueden caer dentro de un intervalo de alrededor de 8 a alrededor de 20, de alrededor de 8 a alrededor de 18 en un aspecto particular, de alrededor de 8 a alrededor de 16 en un aspecto particular, de alrededor de 8 a alrededor de 15 en un aspecto particular, y de alrededor de 8 a alrededor de 14 pm en un aspecto más particular. En otro aspecto, el tamaño de partícula mediano (d50) y/o el tamaño de partícula medio (promedio) pueden caer dentro de un intervalo de alrededor de 9 a alrededor de 20, de alrededor de 9 a alrededor de 18 en un aspecto particular, de alrededor de 9 a alrededor de 16 en un aspecto particular, de alrededor de 9 a alrededor de 15 en un aspecto particular, y de alrededor de 9 a alrededor de 14 pm en un aspecto más particular. Otros intervalos apropiados para los tamaños medio y mediano de partícula son fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

Las partículas esféricas también tienen una distribución de tamaño de partícula muy estrecha, que puede cuantificarse mediante la relación de (d90-d10)/d50. Un valor más pequeño de la relación indica una distribución del tamaño de partícula más estrecha, mientras que un valor más grande de la relación indica una distribución del tamaño de partícula más amplia. Generalmente, las partículas esféricas descritas aquí se pueden caracterizar por una relación de (d90-d10)/d50 en un intervalo de alrededor de 1,1 a alrededor de 2,2. En un aspecto, la relación de (d90-d10)/d50 puede estar en un intervalo de alrededor de 1,1 a alrededor de 2,1, mientras que en otro aspecto, la relación de (d90-d10)/d50 puede estar en un intervalo de alrededor de 1,1 a alrededor de 2, de alrededor de 1,1 a alrededor de 1,7, o de alrededor de 1,3 a alrededor de 1,5. Todavía, en otro aspecto, la relación de (d90-d10)/d50 puede estar en un intervalo de alrededor de 1,2 a alrededor de 2,2, mientras que en aún otro aspecto, la relación de (d90-d10)/d50 puede estar en un intervalo de alrededor de 1,2 a alrededor de 2, y de alrededor de 1,2 a alrededor de 1,7 en un aspecto más particular. Otros intervalos apropiados para la relación de (d90-d10)/d50 resultan fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

Otro indicador de la distribución estrecha del tamaño de partícula de las partículas esféricas de sílice es el porcentaje en peso de residuo de 44 pm (malla 325) (cantidad retenida en un tamiz de 44 pm (malla 325)), que puede ser menor o igual a alrededor de 1,2% en peso. En algunos aspectos, el residuo de malla 325 puede ser menor o igual a alrededor de 1% en peso, menor o igual a alrededor de 0,75% en peso en un aspecto particular, menor o igual a alrededor de 0,6% en peso en un aspecto particular, y menor o igual a alrededor de 0,3% en peso en un aspecto más particular. Otros intervalos apropiados para el residuo de 44 pm (malla 325) son fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

La esfericidad de las partículas de sílice esféricas se puede cuantificar mediante un factor de esfericidad (S80), que normalmente es mayor o igual a alrededor de 0,9, mayor o igual a alrededor de 0,91 en un aspecto particular, y mayor o igual a alrededor de 0,92 en un aspecto más particular. El factor de esfericidad (S80) se determina como sigue. Una imagen de SEM de la muestra de partículas de sílice se amplía 20.000 veces, lo que es representativa de la muestra de partículas de sílice, y se importa al software de imágenes fotográficas, y se traza el contorno de cada partícula (bidimensionalmente). Las partículas que están muy próximas entre sí pero que no están unidas entre sí deben considerarse partículas separadas para este análisis. Después, las partículas delineadas se rellenan con color, y la imagen se importa a un software de caracterización de partículas (por ejemplo, IMAGE-PRO PLUS disponible en Media Cybernetics, Inc., Bethesda, Maryland) capaz de determinar el perímetro y el área de las partículas. La esfericidad de las partículas se puede calcular entonces según la ecuación, Esfericidad = (perímetro)2 dividido entre (4n x área), en la que el perímetro es el perímetro medido por el software derivado de la traza delineada de las partículas, y en la que el área es el área medida por el software dentro del perímetro trazado de las partículas.

El cálculo de esfericidad se realiza para cada partícula que encaja completamente dentro de la imagen de SEM. Después, estos valores se ordenan por valor, y se descarta el 20% más bajo de estos valores. El 80% restante de estos valores se promedia para obtener el factor de esfericidad (S80). Puede encontrarse información adicional sobre la esfericidad en las patentes de EE. UU. n.° 8.945.517 y 8.609.068, incorporadas aquí como referencia en su totalidad.

En un aspecto de esta invención, las partículas de sílice esféricas pueden tener un factor de esfericidad (S80) mayor o igual a alrededor de 0,9, o mayor o igual a alrededor de 0,91, mientras que en otro aspecto, el factor de esfericidad (S80) puede ser mayor o igual a alrededor de 0,92. Todavía, en otro aspecto, las partículas de sílice esféricas se pueden caracterizar por un factor de esfericidad (S80) mayor o igual a alrededor de 0,93, y en aún otro aspecto, las partículas de sílice se pueden caracterizar por un factor de esfericidad (S80) mayor o igual a alrededor de 0,94. Como reconocería fácilmente un experto en la técnica, una esfera tridimensional (o un círculo bidimensional) tendrá un factor de esfericidad (S80) igual a 1.

En un aspecto, las partículas de sílice pueden tener un área superficial muy baja, generalmente un área superficial de BET que oscila de alrededor de 0,1 y alrededor de 6 m2/g. A menudo, la superficie específica de BET puede caer dentro de un intervalo de alrededor de 0,1 a alrededor de 5 en un aspecto particular, y de alrededor de 0,1 a alrededor de 4 m2/g en un aspecto más particular. En aspectos adicionales, la superficie específica de BET puede estar en un intervalo de alrededor de 0,25 a alrededor de 6, de alrededor de 0,25 a alrededor de 5 en un aspecto particular, de alrededor de 0,25 a alrededor de 4 en un aspecto particular, de alrededor de 0,25 a alrededor de 3 en un aspecto particular, de alrededor de 0,5 a alrededor de 6 en un aspecto particular, de alrededor de 0,5 a alrededor de 5 en un aspecto particular, y de alrededor de 0,5 a alrededor de 2 m2/g en un aspecto más particular. Otros intervalos apropiados para el área superficial BET son fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

Asimismo, el volumen total de poros por intrusión de mercurio de las partículas de sílice también es relativamente bajo, cayendo a menudo dentro de un intervalo de alrededor de 0,35 a alrededor de 0,7, de alrededor de 0,35 a alrededor de 0,65 en un aspecto particular, de alrededor de 0,35 a alrededor de 0,62 en un aspecto particular, y de alrededor de 0,35 a alrededor de 0,6 cc/g en un aspecto más particular. En otro aspecto, el volumen total de poros por intrusión de mercurio de las partículas de sílice puede ser de alrededor de 0,4 a alrededor de 0,7 cc/g, de alrededor de 0,4 a alrededor de 0,65 cc/g en un aspecto particular, de alrededor de 0,45 a alrededor de 0,7 cc/g en un aspecto particular, de alrededor de 0,45 a alrededor de 0,65 cc/g en un aspecto particular, y de alrededor de 0,49 a alrededor de 0,6 cc/g en un aspecto más particular. Otros intervalos apropiados para el volumen total de poros por intrusión con mercurio son fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

Además, las partículas esféricas de sílice pueden ser menos abrasivas, como lo refleja un valor de abrasión de Einlehner que oscila de alrededor de 7 a alrededor de 25 mg perdidos/100.000 revoluciones. Por ejemplo, el índice de abrasión de Einlehner puede estar en un intervalo de alrededor de 8 a alrededor de 20; alternativamente, de alrededor de 10 a alrededor de 20; o alternativamente, de alrededor de 15 a alrededor de 22 mg perdidos/100.000 revoluciones. El valor de abrasión de Einlehner también puede estar en un intervalo de alrededor de 10 a alrededor de 22 mg perdidos/100.000 revoluciones, y de alrededor de 11 a alrededor de 17 mg perdidos/100.000 revoluciones en un aspecto particular. Otros intervalos apropiados para el valor de abrasión de Einlehner son fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

Estas partículas esféricas de sílice también tienen una densidad de empaquetamiento relativamente alta. En un aspecto, la densidad de empaquetamiento puede estar en un intervalo de alrededor de 0,849 g/cm3 (53 lb/ft3) a alrededor de 1,201 g/cm3 (75 lb/ft3), y de alrededor de 0,849 g/cm3 (53 lb/ft3) a alrededor de 1,169 g/cm3 (73 lb/ft3) en un aspecto más particular. En otro aspecto, la densidad de empaquetamiento puede estar en un intervalo de alrededor de 0,881 g/cm3 (55 lb/ft3) a alrededor de 1,121 g/cm3 (70 lb/ft3), de alrededor de 0,929 g/cm3 (58 lb/ft3) a alrededor de 1,121 g/cm3 (70 lb/ft3) en un aspecto particular, y de alrededor de 0,977 g/cm3 (61 lb/ft3) a alrededor de 1,153 g/cm3 (72 lb/ft3) en un aspecto más particular. En aún otro aspecto, la densidad de empaquetamiento puede estar en el intervalo de alrededor de 0,993 g/cm3 (62 lb/ft3) a alrededor de 1,153 g/cm3 (72 lb/ft3), y de alrededor de 0,993 g/cm3 (62 lb/ft3) a alrededor de 1,041 g/cm3 (65 lb/ft3) en un aspecto más particular. Otros intervalos apropiados para la densidad de empaquetamiento son fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

Asimismo, estas partículas esféricas de sílice también tienen una densidad volumétrica relativamente alta. En un aspecto, la densidad volumétrica puede estar en un intervalo de alrededor de 0,641 g/cm3 (40 lb/ft3) a alrededor de 1,041 g/cm3 (65 lb/ft3), y de alrededor de 0,641 g/cm3 (40 lb/ft3) a alrededor de 0,993 g/cm3 (62 lb/ft3) en un aspecto más particular. En otro aspecto, la densidad volumétrica puede estar en un intervalo de alrededor de 0,641 g/cm3 (40 lb/ft3) a alrededor de 0,929 g/cm3 (58 lb/ft3), de alrededor de 0,673 g/cm3 (42 lb/ft3) a alrededor de 0,961 g/cm3 (60 lb/ft3) en un aspecto particular, y de alrededor de 0,689 g/cm3 (43 lb/ft3) a alrededor de 0,929 g/cm3 (58 lb/ft3) en un aspecto más particular. En aún otro aspecto, la densidad volumétrica puede estar en el intervalo de alrededor de 0,673 g/cm3 (42 lb/ft3) a alrededor de 0,897 g/cm3 (56 lb/ft3), y de alrededor de 0,765 g/cm3 (44) a alrededor de 0,865 g/cm3 (54 lb/ft3) en un aspecto más particular. Otros intervalos apropiados para la densidad volumétrica resultan fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

Las partículas esféricas de sílice de acuerdo con aspectos de esta invención pueden tener una excelente compatibilidad estannosa y una excelente compatibilidad con CPC. Normalmente, las partículas esféricas de sílice descritas aquí tienen una compatibilidad estannosa de alrededor de 70 a alrededor de 99%, tal como, por ejemplo, de alrededor de 75 a alrededor de 98%, de alrededor de 75 a alrededor de 95% en un aspecto particular, de alrededor de 80 a alrededor de 95% en un aspecto particular, de alrededor de 82% a alrededor de 98% en un aspecto particular, y de alrededor de 86% a alrededor de 93% en un aspecto más particular. Además, las partículas de sílice esféricas normalmente tienen una compatibilidad con CPC de alrededor de 70 a alrededor de 99%, tal como, por ejemplo, de alrededor de 75 a alrededor de 95%, de alrededor de 78 a alrededor de 95% en un aspecto particular, y de alrededor de 81 a alrededor de 91% en un aspecto más particular. Otros intervalos apropiados para la compatibilidad estannosa y la compatibilidad con CPC son fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

En otro aspecto, las partículas de sílice esféricas pueden tener una absorción de aceite relativamente baja, una absorción de agua relativamente baja, y un área superficial según CTAB muy baja. Por ejemplo, la absorción de aceite puede estar en un intervalo de alrededor de 20 a alrededor de 75 cc/100 g, de alrededor de 25 a alrededor de 60 cc/100 g en un aspecto particular, de alrededor de 25 a alrededor de 55 cc/100 g en un aspecto particular, y de alrededor de 32 a alrededor de 50 cc/100g en un aspecto más particular. Adicional o alternativamente, la absorción de agua puede estar en un intervalo de alrededor de 40 a alrededor de 75 cc/100 g, de alrededor de 42 a alrededor de 75 cc/100 g en un aspecto particular, de alrededor de 50 a alrededor de 70 cc/100 g en un aspecto particular, de alrededor de 50 a alrededor de 65 cc/100 g en un aspecto particular, y de alrededor de 57 a alrededor de 66 cc/100 g en un aspecto más particular. Los intervalos representativos y no limitativos para la superficie según CTAB incluyen de 0 a alrededor de 10 m2/g, de 0 a alrededor de 6 m2/g en un aspecto particular, de 0 a alrededor de 4 m2/g en un aspecto particular, y de 0 a alrededor de 2 m2/g en un aspecto más particular. Otros intervalos apropiados para la absorción de aceite, la absorción de agua y el área superficial CTAB son fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

Aunque no se limita a ello, las partículas de sílice esféricas descritas pueden tener una pérdida por secado (LOD) que a menudo cae dentro de un intervalo de alrededor de 1 a alrededor de 15% en peso. Los intervalos ilustrativos y no limitativos para la LOD incluyen de alrededor de 1 a alrededor de 12% en peso, de alrededor de 3 a alrededor de 12% en peso en un aspecto particular, de alrededor de 4 a alrededor de 15% en peso en un aspecto particular, de alrededor de 4 a alrededor de 8% en peso en un aspecto particular, de alrededor de 5 a alrededor de 15% en peso en un aspecto particular, de alrededor de 5 a alrededor de 10% en peso en un aspecto particular, y de alrededor de 5,3 a alrededor de 6,1% en peso en un aspecto más particular. Asimismo, aunque no se limita a ello, las partículas de sílice esféricas descritas pueden tener una pérdida por ignición (LOI) que a menudo cae dentro de un intervalo de alrededor de 3 a alrededor de 7% en peso. Los intervalos ilustrativos y no limitativos para la LOI incluyen de alrededor de 3 a alrededor de 6,5% en peso, de alrededor de 3 a alrededor de 6% en peso en un aspecto particular, de alrededor de 3 a alrededor de 5,5% en peso en un aspecto particular, de alrededor de 3,2 a alrededor de 7% en peso en un aspecto particular, de alrededor de 3,2 a alrededor de 5,5% en peso en un aspecto particular, y de alrededor de 3,2 a alrededor de 4,5% en peso en un aspecto más particular. Otros intervalos apropiados para la LOD y la LOI resultan fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

Generalmente, las partículas de sílice esféricas pueden tener un pH sustancialmente neutro que abarca, por ejemplo, un intervalo de pH de alrededor de 5,5 a alrededor de 9, de alrededor de 6,2 a alrededor de 8,5 en un aspecto particular, y de alrededor de 6,8 a alrededor de 8,2 en un aspecto más particular. Otros intervalos apropiados para el pH son fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

La prueba de abrasión relativa de la dentina (RDA) se realiza normalmente para confirmar que una composición dentífrica, por ejemplo pasta de dientes, es segura para uso del consumidor, con el límite superior de la prueba fijado en 250. Inesperadamente, los resultados proporcionados aquí demuestran que, para las partículas de sílice esféricas consistentes con esta invención, la RDA generalmente disminuye a medida que aumenta el tamaño de partícula mediano (d50) y/o el tamaño de partícula medio (promedio). Las partículas de sílice esféricas se pueden caracterizar por una RDA a una carga del 20% en peso de menos de alrededor de 200, y en un intervalo de alrededor de 120 a alrededor de 200 en un aspecto de esta invención, y de alrededor de 120 a alrededor de 190 en otro aspecto. Otros intervalos ilustrativos y no limitativos para la RDA a una carga del 20% en peso puede incluir de alrededor de 120 a alrededor de 185, de alrededor de 130 a alrededor de 200 en un aspecto particular, de alrededor de 130 a alrededor de 190 en un aspecto particular, de alrededor de 130 a alrededor de 180 en un aspecto particular, de alrededor de 150 a alrededor de 200 en un aspecto particular, de alrededor de 150 a alrededor de 190 en un aspecto particular, y de alrededor de 168 a alrededor de 182 en un aspecto más particular. Otros intervalos apropiados para la RDA resultan fácilmente evidentes a partir de esta descripción.

Las partículas de sílice esféricas también pueden describirse mediante su Relación de Limpieza de Película (PCR), que es una medida de las características de limpieza de una composición dentífrica que contiene las partículas de sílice. Las partículas de sílice se pueden caracterizar mediante una PCR a una carga del 20% en peso en un intervalo de alrededor de 70 a alrededor de 130, de alrededor de 80 a alrededor de 130 en un aspecto particular, de alrededor de 70 a alrededor de 120 en un aspecto particular, de alrededor de 80 a alrededor de 120 en un aspecto particular, de alrededor de 90 a alrededor de 110 en un aspecto particular, y de alrededor de 96 a alrededor de 103 en un aspecto más particular. La relación PCR/RDA (a una carga del 20% en peso) a menudo puede ser de alrededor de 0,4:1 a alrededor de 0,8:1, de alrededor de 0,5:1 a alrededor de 0,7:1 en un aspecto particular, de alrededor de 0,5:1 a alrededor de 0,65:1 en un aspecto particular, y de alrededor de 0,56:1 a alrededor de 0,57:1 en un aspecto más particular.

En estos y otros aspectos, cualquiera de las partículas de sílice esféricas puede ser amorfa, sintética, o puede ser tanto amorfa como sintética. Además, las partículas de sílice esféricas pueden comprender (o consistir esencialmente en, o consistir en) partículas de sílice precipitada en aspectos particulares de esta invención, aunque no se limitan a las mismas.

Procedimientos para producir partículas de sílice esféricas

Las partículas de sílice esféricas descritas aquí no se limitan a ningún procedimiento de síntesis particular. Sin embargo, para lograr la esfericidad deseada, se puede usar un procedimiento de reactor de bucle continuo para formar partículas de sílice precipitada esféricas. En las patentes EE. UU. números 8.945.517 y 8.609.068 se describe un procedimiento general y un sistema de reactor asociado (que puede incluir un bucle continuo de uno o más tuberías de reactor de bucle). Se realizan modificaciones apropiadas, como se describe aquí, al procedimiento general y al sistema de reactor para mejorar la esfericidad de las partículas.

En primer lugar, un producto de sílice base se puede producir mediante un procedimiento de bucle continuo que comprende (a) alimentar continuamente un primer ácido mineral y un primer silicato de metal alcalino en una zona de reacción en bucle que comprende una corriente de medio líquido (a base de agua), en el que al menos una porción del primer ácido mineral y el primer silicato de metal alcalino reaccionan para formar el producto de sílice base en el medio líquido de la zona de reacción en bucle, (b) recircular continuamente el medio líquido a través de la zona de reacción en bucle, y (c) descargar continuamente de la zona de reacción en bucle una porción del medio líquido que comprende el producto de sílice base. En aspectos particulares de esta invención, las etapas (a)-(c) se realizan simultáneamente.

Normalmente, aunque no es necesario, las ubicaciones de alimentación del primer ácido mineral y el primer silicato de metal alcalino en la zona de reacción en bucle son diferentes, y el caudal volumétrico total de ácido y silicato puede ser proporcional a, y menudo igual a, la velocidad de descarga volumétrica del medio líquido que contiene el producto de sílice base. Generalmente se recircula todo o sustancialmente todo el contenido (más del 95% en peso) dentro de la zona de reacción en bucle. El medio líquido, por ejemplo, puede recircularse a través de la zona de reacción en bucle a una velocidad que oscila de alrededor de 50% en volumen por minuto (la velocidad de recirculación, por minuto, es la mitad del volumen total del medio líquido en la zona de reacción en bucle) a alrededor de 1000% en volumen por minuto (la velocidad de recirculación, por minuto, es diez veces el volumen total del medio líquido en la zona de reacción en bucle), o de alrededor de 75% en volumen por minuto a alrededor de 500% en volumen por minuto. Los intervalos representativos y no limitativos para la velocidad de recirculación volumétrica del medio líquido a través de la zona de reacción en bucle incluyen de alrededor de 15 l/min a alrededor de 150 l/min en un aspecto, y de alrededor de 60 l/min a alrededor de 100 l/min en otro aspecto.

La zona de reacción en bucle puede comprender un bucle continuo de uno o más tuberías de reactor de bucle. Así, por ejemplo, el procedimiento puede realizarse -de forma continua- en un reactor de bucle único. Se puede usar cualquier bomba adecuada para recircular el medio líquido a través de la zona de reacción en bucle. La temperatura del medio líquido en la zona de reacción en bucle se puede controlar usando cualquier técnica o sistema de control adecuado.

En un aspecto, el primer silicato de metal alcalino puede comprender silicato de sodio, y el primer ácido mineral puede comprender ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, o una combinación de los mismos. En otro aspecto, el primer silicato de metal alcalino puede comprender silicato de sodio, y el primer ácido mineral puede comprender una disolución ácida de sulfato de aluminio. En estos y otros aspectos, el producto de sílice base resultante puede comprender sílice precipitada o aluminosilicato de sodio precipitado. El pH del medio líquido que se recircula a través de la zona de reacción en bucle puede oscilar de alrededor de 2,5 a alrededor de 10, pero más a menudo oscila de alrededor de 6 a alrededor de 10, de alrededor de 6,5 a alrededor de 8,5 en un aspecto particular, y de alrededor de 7 a alrededor de 8 en un aspecto más particular.

Para promover una mayor esfericidad, el procedimiento de bucle continuo para producir el producto de sílice base se puede realizar en condiciones de bajo cizallamiento o sin cizallamiento. Por ejemplo, la rejilla del estator en el dispositivo de mezclamiento del reactor en bucle se puede eliminar para una operación de bajo cizallamiento o sin cizallamiento. Alternativamente, se puede usar un diseño de estator que tenga aberturas grandes (por ejemplo, ranuras, orificios circulares, orificios cuadrados, etc.), de manera que la rejilla del estator en la zona de reacción en bucle tenga aberturas mayores de 3 mm2 en el área de la sección transversal (por ejemplo, mayor que 10 mm2 en un aspecto, mayor que 50 mm2 en otro aspecto, mayor que 100 mm2 en aún otro aspecto, mayor que 500 mm2 en todavía otro aspecto, etc., en el área de la sección transversal), para operación de bajo cizallamiento o sin cizallamiento. Además, las rpm del mezclador se pueden reducir a menos de 3000 rpm, menos de 2500 rpm en un aspecto particular, y menos de 2000 rpm en un aspecto más particular, para reducir el cizallamiento en la zona de reacción en bucle. Además, la etapa de recirculación del procedimiento -etapa (b))- se puede realizar a una temperatura relativamente alta, que a menudo oscila de alrededor de 85 a alrededor de 100°C, de alrededor de 90 a alrededor de 100°C en otro aspecto, y de alrededor de 88°C a alrededor de 98°C en aún otro aspecto. Adicional o alternativamente, para condiciones de bajo cizallamiento o sin cizallamiento, la frecuencia de cizallamiento en la zona de reacción en bucle puede ser menor que 1.000.000 interacciones/min en un aspecto, menor que 750.000 interacciones/min en otro aspecto, menor que 500.000 interacciones/min en aún otro aspecto, y menor que 250.000 interacciones/min en todavía otro aspecto. La frecuencia de cizallamiento se define como el número de interacciones entre el flujo del rotor y el estator: rpm x Nr x Ns, en el que rpm son las revoluciones por minuto del mezclador/rotor, Nr es el número de palas/dientes en el rotor, y Ns es el número de orificios/ranuras (aberturas) en el estator. Por lo tanto, a 2700 rpm para un rotor de 4 palas, 10 orificios redondos grandes en el estator equivaldrían a 108.000 interacciones/min (bajo cizallamiento), mientras que un estator con 400 orificios pequeños equivaldría a 4.320.000 interacciones/minuto (alto cizallamiento).

Los productos de sílice base adecuados se pueden caracterizar por tamaños de partícula medianos d50, relaciones de (d90-d10)/d50, y factores de esfericidad (Ss0) que abarcan los mismos intervalos descritos aquí para las partículas de sílice (después de la reducción del área superficial). Las partículas de sílice base a menudo pueden tener áreas superficiales de BET que oscilan de alrededor de 20 a alrededor de 100 m2/g, y en algunos aspectos, de alrededor de 25 a alrededor de 60 m2/g, aunque no se limita a ellas.

A continuación, el producto de sílice base se somete a una etapa de reducción del área superficial. El producto de sílice base sirve como armazón para el material de sílice que se depositará sobre él durante la etapa de reducción del área superficial. Generalmente, la etapa de reducción del área superficial se lleva a cabo en una vasija separada de la zona de reacción en bucle, tal como un reactor discontinuo agitado.

La reducción del área superficial comienza - etapa (d) - añadiendo un segundo ácido mineral y un segundo silicato de metal alcalino en condiciones de reducción del área superficial a una mezcla de agua y el producto de sílice base, seguido de una etapa de ajuste del pH - etapa (e) -, que comprende detener la adición del segundo silicato de metal alcalino y continuar la adición del segundo ácido mineral a la mezcla para ajustar el pH de la mezcla dentro de un intervalo de alrededor de 5 a alrededor de 8,5. El resultado de este procedimiento son las partículas esféricas de sílice descritas aquí, con compatibilidad estannosa mejorada y RDA reducida.

En la etapa (d), el segundo ácido mineral y el segundo silicato de metal alcalino se añaden a la mezcla que comprende agua y el producto de sílice base (es decir, el producto de sílice base descargado de la zona de reacción en bucle) bajo cualquier condición adecuada de reducción del área superficial o cualquier condición de reducción del área superficial descrita aquí. De acuerdo con aspectos de esta invención, el segundo silicato de metal alcalino se puede añadir a la mezcla a una tasa de adición de sílice promedio en un intervalo de alrededor de 0,2 a alrededor de 0,8% en peso por minuto, y/o a una tasa máxima de adición de sílice de menos de alrededor de 1,9% en peso por minuto. El valor promedio se determina comenzando con el peso del producto de sílice base añadido (en kg), dividiendo entre el período de tiempo de adición (en minutos), y normalizando después por la cantidad total de partículas de sílice (en kg) que se produce al final de la etapa de reducción del área superficial. La velocidad máxima de adición de sílice es la velocidad promedio más grande de adición de sílice durante cualquier período de 5 minutos en la etapa de reducción del área superficial. En algunos aspectos, el segundo silicato de metal alcalino se puede añadir a la mezcla a una tasa de adición de sílice promedio en un intervalo de alrededor de 0,25 a alrededor de 0,7% en peso, de alrededor de 0,3 a alrededor de 0,55% en peso en un aspecto particular, y de alrededor de 0,42 a alrededor de 0,44% en peso en un aspecto más particular, por minuto. Adicional o alternativamente, la tasa máxima de adición de sílice puede ser menor que alrededor de 1,7% en peso por minuto, menor que alrededor de 1,5% en peso por minuto en un aspecto particular, menor que alrededor de 1,2% en peso por minuto en un aspecto particular, menor que alrededor de 1% en peso por minuto en un aspecto particular, y menor que alrededor de 0,9 % en peso por minuto en un aspecto más particular.

El segundo ácido mineral y el segundo silicato de metal alcalino pueden ser iguales o diferentes del primer ácido mineral y el primer silicato de metal alcalino. Así, el segundo silicato de metal alcalino puede comprender silicato de sodio, silicato de potasio, o una mezcla de los mismos, y el segundo ácido mineral puede comprender ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, o una mezcla de los mismos. En algunos aspectos, el segundo silicato de metal alcalino puede comprender silicato de sodio, y el segundo ácido mineral puede comprender ácido sulfúrico. La metodología específica para la adición del segundo silicato de metal alcalino y el segundo ácido mineral a la mezcla no es del todo limitativa; por ejemplo, el segundo silicato de metal alcalino y el segundo ácido mineral se pueden añadir en cualquier orden, ya sea de forma simultánea, secuencial, alterna, o combinaciones de estas metodologías.

Las condiciones de reducción del área superficial bajo las cuales se puede realizar la etapa (d) serían fácilmente reconocidas por un experto en la técnica en vista de esta descripción y los ejemplos representativos proporcionados aquí a continuación. No obstante, en algunos aspectos de esta invención, las condiciones de reducción del área superficial de la etapa (d) a menudo pueden incluir un período de tiempo que oscila de alrededor de 45 minutos a alrededor de 5 horas, de alrededor de 45 minutos a alrededor de 4 horas en otro aspecto, de alrededor de 45 minutos a alrededor de 2 horas en otro aspecto, de alrededor de 1 hora a alrededor de 5 horas en aún otro aspecto, y de alrededor de 1 hora a alrededor de 4 horas en todavía otro aspecto; un pH que oscila de alrededor de 9,2 a alrededor de 10,2, de alrededor de 9,3 a alrededor de 10 en un aspecto particular, y de alrededor de 9,5 a alrededor de 9,8 en un aspecto más particular; y una temperatura que oscila de alrededor de 85 a alrededor de 100°C, de alrededor de 90 a alrededor de 100°C en un aspecto particular, y de alrededor de 95 a alrededor de 98°C en un aspecto más particular. Además, y aunque no se limita a ello, las condiciones de reducción del área superficial pueden ser cualquier condición operativa suficiente para reducir el área superficial de BET de las partículas de sílice producidas por el procedimiento hasta menos de o igual a alrededor de 10 m2/g, menos de o igual a alrededor de 8 m2/g en otro aspecto, menos de o igual a alrededor de 5 m2/g en aún otro aspecto, y así sucesivamente.

El propósito general de la etapa de ajuste del pH en los procedimientos descritos aquí es ajustar el pH de la mezcla (que contiene las partículas de sílice) dentro de un intervalo de alrededor de 5 a alrededor de 8,5, añadiendo sólo el segundo ácido mineral a la mezcla. Dado que hay un porcentaje significativo de silicato de metal alcalino soluble presente en la mezcla al final de la etapa de reducción del área superficial, la etapa de ajuste del pH típicamente se controla cuidadosamente para minimizar cualquier impacto en la distribución de la porosidad de las partículas de sílice. En algunos aspectos, la tasa promedio de adición del segundo ácido mineral en la etapa (e) no es más de 75% mayor que una tasa promedio de adición del segundo ácido mineral en la etapa (d), mientras que en otros aspectos, la tasa promedio de adición del segundo ácido mineral en la etapa (e) es no más de 50% mayor, no más de 25% mayor en un aspecto particular, y no más de 10% mayor en un aspecto más particular, que la tasa promedio de adición del segundo ácido mineral en la etapa (d). A menudo, la velocidad promedio de adición del segundo ácido mineral en la etapa (e) es aproximadamente igual, o menor que, la velocidad promedio de adición del segundo ácido mineral en la etapa (d).

Si bien no se limita a esto, el pH de la mezcla de reacción al final del lote a menudo se ajusta dentro de un intervalo de alrededor de 5 a alrededor de 8,5, y en algunos casos, de alrededor de 5,5 a alrededor de 8 en un aspecto particular, y de alrededor de 6 a alrededor de 8 en un aspecto más particular, para su idoneidad en dentífricos de uso final y otras aplicaciones.

Después de la etapa de ajuste del pH, y opcionalmente, los procedimientos descritos aquí pueden incluir además una etapa de filtración para aislar las partículas de sílice, una etapa de lavado para lavar las partículas de sílice, una etapa de secado (por ejemplo, secado por pulverización) para secar las partículas de sílice, o cualquier combinación de las etapas de filtrado, lavado y secado, y realizadas en cualquier secuencia adecuada.

Composiciones dentífricas

Las partículas de sílice esféricas se pueden usar en cualquier composición adecuada y para cualquier aplicación de uso final adecuada. A menudo, las partículas de sílice se pueden usar en aplicaciones de cuidado bucal, tales como en una composición dentífrica. La composición dentífrica puede contener cualquier cantidad adecuada de partículas de sílice, tal como de alrededor de 0,5 a alrededor de 50% en peso, de alrededor de 1 a alrededor de 50% en peso en un aspecto particular, de alrededor de 5 a alrededor de 35% en peso en un aspecto particular, de alrededor de 10 a alrededor de 40% en peso en un aspecto particular, y de alrededor de 10 a alrededor de 30% en peso en un aspecto más particular, de las partículas esféricas de sílice. Estos porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición dentífrica.

La composición dentífrica puede estar en cualquier forma adecuada, tal como sólida, líquida, en polvo, en pasta, o combinaciones de las mismas. Además de las partículas de sílice, la composición dentífrica puede contener otros ingredientes o aditivos, cuyos ejemplos no limitativos pueden incluir un humectante, un disolvente, un aglutinante, un agente terapéutico, un agente quelante, un espesante distinto de las partículas de sílice, un tensioactivo, un abrasivo distinto de las partículas de sílice, un agente edulcorante, un colorante, un agente aromatizante, un conservante, y similares, así como cualquier combinación de los mismos.

Los humectantes sirven para añadir cuerpo o "textura bucal" a un dentífrico, además de evitar que se seque. Los humectantes adecuados incluyen polietilenglicol (en una variedad de pesos moleculares diferentes), propilenglicol, glicerina (glicerol), eritritol, xilitol, sorbitol, manitol, lactitol, e hidrolizados de almidón hidrogenado, y mezclas de los mismos. En algunas formulaciones, los humectantes están presentes en una cantidad de alrededor de 20 a alrededor de 50% en peso, basado en el peso de la composición dentífrica.

Puede estar presente un disolvente en la composición dentífrica, en cualquier carga adecuada, y normalmente el disolvente comprende agua. Cuando se usa, el agua está preferiblemente desionizada y libre de impurezas; puede estar presente en el dentífrico en cargas de 5 a alrededor de 70% en peso, y de alrededor de 5 a alrededor de 35% en peso en otro aspecto, basado en el peso de la composición dentífrica.

También se pueden usar agentes terapéuticos en las composiciones de esta invención para prevenir y tratar la caries dental, la enfermedad periodontal, y la sensibilidad a la temperatura, por ejemplo. Los agentes terapéuticos adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, fuentes de fluoruro, tales como fluoruro de sodio, monofluorofosfato de sodio, monofluorofosfato de potasio, fluoruro estannoso, fluoruro de potasio, fluorosilicato de sodio, fluorosilicato de amonio y similares; fosfatos condensados tales como pirofosfato tetrasódico, pirofosfato tetrapotásico, dihidrógeno pirofosfato disódico, monohidrógeno pirofosfato trisódico; tripolifosfatos, hexametafosfatos, trimetafosfatos y pirofosfatos; agentes antimicrobianos tales como triclosán, bisguanidas, tales como alexidina, clorhexidina y gluconato de clorhexidina; enzimas tales como papaína, bromelina, glucoamilasa, amilasa, dextranasa, mutanasa, lipasas, pectinasa, tanasa, y proteasas; compuestos de amonio cuaternario, tales como cloruro de benzalconio (BZK), cloruro de bencetonio (BZT), cloruro de cetilpiridinio (CPC) y bromuro de domifeno; sales metálicas, tales como citrato de zinc, cloruro de zinc, y fluoruro estannoso; extracto de sanguinaria y sanguinarina; aceites volátiles, tales como eucaliptol, mentol, timol, y salicilato de metilo; fluoruros de amina; peróxidos y similares. Los agentes terapéuticos se pueden usar en formulaciones dentífricas solos o en combinación, y en cualquier nivel o dosis terapéuticamente segura y eficaz.

Los agentes espesantes son útiles en las composiciones dentífricas para proporcionar una estructura gelatinosa que estabiliza la pasta de dientes frente a la separación de fases. Los agentes espesantes adecuados incluyen espesante de sílice; almidón; glicerita de almidón; gomas tales como goma karaya (goma esterculia), goma de tragacanto, goma arábiga, goma ghatti, goma arábiga, goma xantana, goma guar y goma de celulosa; silicato de magnesio y aluminio (Veegum); carrageenano; alginato de sodio; agar agar; pectina; gelatina; compuestos de celulosa tales como celulosa, carboximetilcelulosa, hidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, hidroximetilcelulosa, hidroximetilcarboxipropilcelulosa, metilcelulosa, etilcelulosa, y celulosa sulfatada; arcillas naturales y sintéticas tales como arcillas de hectorita; y mezclas de los mismos. Los niveles típicos de agentes espesantes o aglutinantes son hasta alrededor de 15% en peso de una composición de pasta de dientes o dentífrico.

Los espesantes de sílice útiles para su utilización dentro de una composición de pasta de dientes, por ejemplo, incluyen, como ejemplo no limitativo, una sílice precipitada amorfa tal como sílice ZEODENT® 165. Otros espesantes de sílice no limitativos incluyen productos de sílice ZEODENT® 153, 163 y 167, y ZEOFREE® 177 y 265 , todos disponibles de Evonik Corporation, y sílices pirógenas AEROSIL®.

Se pueden usar tensioactivos en las composiciones dentífricas de la invención para hacer que las composiciones sean más aceptables cosméticamente. El tensioactivo es preferiblemente un material detergente que confiere a la composición propiedades detergentes y espumantes. Los tensioactivos adecuados son cantidades seguras y eficaces de tensioactivos aniónicos, catiónicos, no iónicos, bipolares, anfóteros y de betaína, tales como laurilsulfato de sodio, dodecilbencenosulfonato de sodio, sales de metales alcalinos o de amonio de lauroilsarcosinato, miristoilsarcosinato, palmitoilsarcosinato, estearoilsarcosinato y oleoilsarcosinato, monoestearato, isoestearato y laurato de polioxietilensorbitán, laurilsulfoacetato de sodio, N-lauroilsarcosina, las sales de sodio, potasio y etanolamina de N-lauroil-, N-miristoil- o N-palmitoilsarcosina, condensados de óxido de polietileno de alquilfenoles, cocoamidopropil betaína, lauramidopropil betaína, palmitil betaína y similares. El laurilsulfato de sodio es un tensioactivo preferido. El tensioactivo está típicamente presente en las composiciones de la presente invención en una cantidad de alrededor de 0,1 a alrededor de 15% en peso, de alrededor de 0,3 a alrededor de 5% en peso en un aspecto particular, y de alrededor de 0,3 a alrededor de 2,5% en peso en un aspecto más particular.

Las partículas de sílice descritas se pueden utilizar solas como abrasivo en la composición dentífrica, o como aditivo o coabrasivo con otros materiales abrasivos discutidos aquí o conocidos en la técnica. Por lo tanto, dentro de las composiciones dentífricas de la invención pueden estar presentes cualquier número de otros tipos convencionales de aditivos abrasivos. Otras partículas abrasivas de este tipo incluyen, por ejemplo, carbonato de calcio precipitado (PCC), carbonato de calcio molido (GCC), creta, bentonita, fosfato dicálcico o sus formas dihidratadas, gel de sílice (solo, y de cualquier estructura), sílice precipitada, sílice precipitada amorfa (sola, y también de cualquier estructura), perlita, dióxido de titanio, fosfato dicálcico, pirofosfato cálcico, alúmina, alúmina hidratada, alúmina calcinada, silicato de aluminio, metafosfato de sodio insoluble, metafosfato de potasio insoluble, carbonato de magnesio insoluble, silicato de circonio, resinas termoendurecibles en partículas y otros materiales abrasivos adecuados. Tales materiales pueden introducirse en las composiciones dentífricas para adaptar las características de pulido de la formulación diana.

Se pueden añadir edulcorantes a la composición dentífrica (por ejemplo, pasta de dientes) para impartir un sabor agradable al producto. Los edulcorantes adecuados incluyen sacarina (como sacarina de sodio, potasio o calcio), ciclamato (como sal de sodio, potasio o calcio), acesulfamo-K, taumatina, neohesperidina dihidrocalcona, glicirricina amoniacal, dextrosa, levulosa, sacarosa, manosa, y glucosa.

Se pueden añadir colorantes para mejorar el aspecto estético del producto. Los colorantes adecuados incluyen, sin limitación, aquellos colorantes aprobados por los organismos reguladores apropiados, tal como la FDA, y los enumerados en las Directivas farmacéuticas y alimentarias europeas, e incluyen pigmentos, tal como TiO2, y colores tales como tintes FD&C y D&C.

También se pueden añadir agentes aromatizantes a las composiciones dentífricas. Los agentes aromatizantes adecuados incluyen, pero no se limitan a, aceite de gaulteria, aceite de menta piperita, aceite de menta verde, aceite de sasafrás, y aceite de clavo, canela, anetol, mentol, timol, eugenol, eucaliptol, limón, naranja y otros compuestos aromatizantes similares para añadir notas frutales, notas especiadas, etc. Estos agentes aromatizantes generalmente comprenden mezclas de aldehídos, cetonas, ésteres, fenoles, ácidos, y alcoholes alifáticos, aromáticos y otros.

También se pueden añadir conservantes a las composiciones de la presente invención para prevenir el crecimiento bacteriano. Los conservantes adecuados aprobados para su uso en composiciones orales, tales como metilparabeno, propilparabeno y benzoato de sodio, se pueden añadir en cantidades seguras y eficaces.

Se pueden usar otros ingredientes en la composición dentífrica, tales como agentes desensibilizantes, agentes curativos, otros agentes preventivos de la caries, agentes quelantes/secuestrantes, vitaminas, aminoácidos, proteínas, otros agentes antiplaca/anticálculo, opacificantes, antibióticos, anti-enzimas, enzimas, agentes de control del pH, agentes oxidantes, antioxidantes, y similares.

Ejemplos

La invención se ilustra adicionalmente mediante los siguientes ejemplos, que no deben interpretarse de ninguna manera como limitaciones impuestas al alcance de esta invención. Diversos otros aspectos, modificaciones y equivalentes de los mismos, después de leer la descripción aquí, pueden sugerirse por sí mismos a un experto en la técnica sin apartarse del espíritu de la presente invención o del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Las áreas superficiales de BET multipunto descritas aquí se determinaron en un Micromeritics TriStar II 3020 V1.03, usando el método de adsorción de nitrógeno de BET de Brunaur et al., J. Am. Química. Soc., 60, 309 (1938).

Los volúmenes totales de mercurio introducidos se midieron en un Micromeritics AutoPore IV 9520, previamente calibrado con un material de referencia de sílice-alúmina disponible de Micromeritics. Como es de conocimiento general (véase Halsey, GD, J. Chem. Phys. (1948), 16, 931), la técnica de porosimetría de mercurio se basa en la penetración de mercurio en una estructura porosa bajo presiones estrictamente controladas. A partir de los datos de presión frente a penetración, el instrumento genera distribuciones de volumen y tamaño usando la ecuación de Washbum. Dado que el mercurio no moja la mayoría de las sustancias y no penetrará espontáneamente en los poros por acción capilar, debe introducirse en los poros mediante la aplicación de presión externa. La presión requerida es inversamente proporcional al tamaño de los poros, y sólo se requiere una ligera presión para introducir mercurio en los macroporos grandes, mientras que se requieren presiones mucho mayores para forzar el mercurio a entrar en los microporos. Se requieren mayores presiones para medir los tamaños de poro y las áreas superficiales de los microporos presentes en las superficies de los productos de sílice descritos aquí.

El volumen total introducido (HgI) se midió mediante porosimetría de mercurio usando un Micromeritics Autopore IV 9520. Las muestras se secaron a 105°C durante dos horas antes del análisis. Los diámetros de los poros se calcularon mediante la ecuación de Washbum empleando un ángulo de contacto Theta (0) igual a 130° y una tensión superficial gamma igual a 484 dinas/cm. Se introdujo mercurio en los espacios vacíos del material (tanto porosidad interna como intrapartícula) en función de la presión, y el volumen de mercurio introducido por gramo de muestra se calculó a cada ajuste de presión. El volumen total de poros por penetración de mercurio expresado aquí representa el volumen acumulado de mercurio introducido a presiones desde vacío hasta 413,685 kPa y 60.000 psi. Los incrementos en volumen (cm3/g) a cada ajuste de presión se representaron frente al radio o diámetro de poro correspondiente a los incrementos del ajuste de presión. El pico en la curva de volumen introducido frente al radio o diámetro de poro corresponde a la moda en la distribución del tamaño de poro, e identifica el tamaño de poro más común en la muestra. Específicamente, el tamaño de la muestra se ajustó para lograr un volumen de vástago de 30-50% en un penetrómetro de polvo con una pera de 5 ml y un volumen de vástago de alrededor de 1,1 ml. Las muestras se evacuaron a una presión de 50 pm de Hg, y se mantuvieron durante 5 minutos. El mercurio llenó los poros desde 27,6 kPa (4 psi) hasta 413,685 kPa (60.000 psi), con un tiempo de equilibrio de 10 segundos en cada uno de aproximadamente 150 puntos de recopilación de datos.

Las áreas superficiales CTAB descritas aquí se determinaron mediante absorción de CTAB (bromuro de cetiltrimetilamonio) sobre la superficie de sílice, el exceso se separó por centrifugación, y la cantidad se determinó mediante valoración con lauril sulfato de sodio usando un electrodo tensioactivo. Específicamente, se colocaron alrededor de 0,5 gramos de las partículas de sílice en un vaso de precipitados de 250 ml con 100 ml de disolución de CTAB (5,5 g/l), se mezclaron en una placa de agitación eléctrica durante 1 hora, y después se centrifugaron durante 30 min a 10.000 RPM. Se añadió un ml de Triton X-100 al 10% a 5 ml del sobrenadante transparente en un vaso de precipitados de 100 ml. El pH se ajustó a 3-3,5 con HCl 0,1 N, y la muestra se valoró con laurilsulfato de sodio 0,01 M usando un electrodo de tensioactivo (Brinkmann SUR1501 -DL) para determinar el punto final.

El tamaño mediano de partícula (d50) se refiere al tamaño de partícula para el cual el 50% de la muestra tiene un tamaño más pequeño y el 50% de la muestra tiene un tamaño mayor. El tamaño mediano de partícula (d50), el tamaño medio de partícula (promedio), d90 y d10 se determinaron mediante el método de difracción láser usando un instrumento Horiba LA 300. Las muestras se desaglomeraron mediante vibración ultrasónica durante 2 minutos.

Para la densidad de vertido y la densidad de empaquetamiento, se colocaron 20 gramos de la muestra en un cilindro graduado de 250 ml con un fondo plano de goma. El volumen inicial se registró y se usó para calcular la densidad de vertido dividiéndolo entre el peso de la muestra usada. Después, el cilindro se colocó en una máquina de densidad de compactación en la que se hizo girar sobre una leva a 60 RPM. La leva está diseñada para subir y bajar el cilindro una distancia de 5,715 cm una vez por segundo, hasta que el volumen de la muestra sea constante, normalmente durante 15 minutos. Este volumen final se registró y se usó para calcular la densidad de empaquetamiento dividiéndolo entre el peso de la muestra usada.

El valor de abrasión de Einlehner es una medida de la dureza/abrasividad de las partículas de sílice, y se describe en detalle en la patente de EE. UU. n.° 6.616.916, incorporada aquí como referencia, e implica un abrasivo Einlehner AT-1000 usado generalmente como sigue: (1) se pesa un tamiz de alambre de latón Fourdrinier, y se expone a la acción de una suspensión de sílice acuosa al 10% durante un período de tiempo fijo; (2) la cantidad de abrasión se determina después como miligramos de latón perdidos del tamiz de alambre Fourdrinier por 100.000 revoluciones (mg perdidos/100.000 revoluciones).

La compatibilidad con CPC (%) se determinó como sigue. Se añadieron 27 gramos de una disolución al 0,3% de CPC (cloruro de cetilpiridinio) a una muestra de 3 g de la sílice a ensayar. La sílice se secó previamente a 105°C hasta 150°C hasta un contenido de humedad del 2% o menos, y se midió el pH de la muestra para asegurar que el pH al 5% estuviera entre 5,5 y 7,5. La mezcla se agitó durante un período de 10 minutos. El ensayo de envejecimiento acelerado requiere la agitación de la muestra de ensayo durante 1 semana a 140°C. Una vez completada la agitación, la muestra se centrifugó, y 5 ml del sobrenadante se hicieron pasar a través de un filtro de Millipore de PTFE de 0,45 gm y se descartó. A continuación, 2 g adicionales de sobrenadante se hicieron pasar a través del mismo filtro Milipore de PTFE de 0,45 gm, y después se añadieron a un vial que contenía 38 g de agua destilada. Después de mezclar, se colocó una alícuota de la muestra en una cubeta (metacrilato de metilo), y se midió la absorbancia U.V. a 268 nm. Se usó agua como blanco. El % de compatibilidad con CPC se determinó expresando como porcentaje la absorbancia de la muestra con respecto a la de una disolución patrón de CPC preparada mediante este procedimiento, con la excepción de que no se añadió sílice.

La compatibilidad estannosa (%) se determinó como sigue. Se preparó una disolución madre que contenía 431,11 g de sorbitol al 70%, 63,62 g de agua desionizada desoxigenada, 2,27 g de cloruro estannoso dihidrato, y 3 g de gluconato de sodio. Se añadieron 34 g de la disolución madre a un tubo de centrífuga de 50 ml que contenía 6 g de la muestra de sílice a ensayar. El tubo de centrífuga se colocó en una rueda giratoria a 5 RPM, y se envejeció durante 1 semana a 40°C. Después del envejecimiento, el tubo de centrífuga se centrifugó a 12.000 RPM durante 10 minutos, y la concentración estannosa en el sobrenadante se determinó mediante ICP-OES (espectrómetro de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente). La compatibilidad estannosa se determinó expresando la concentración estannosa de la muestra como un porcentaje de la concentración estannosa de una disolución preparada por el mismo procedimiento, pero sin sílice añadida.

Los valores de absorción de aceite se determinaron según el método de frotamiento descrito en ASTM D281 usando aceite de linaza (cc de aceite absorbido por 100 g de las partículas). Generalmente, un nivel de absorción de aceite más alto indica una partícula con un nivel más alto de porosidad de poros grandes, también descrita como mayor estructura.

Los valores de absorción de agua se determinaron con un reómetro de torque Absorptometer “C” de C.W. Brabender Instruments, Inc. Alrededor de 1/3 de una taza de la muestra de sílice se transfirió a la cámara de mezclamiento del Absorptometer, y se mezcló a 150 RPM. Después se añadió agua a un caudal de 6 ml/min, y se registró el par de torsión requerido para mezclar el polvo. A medida que el agua es absorbida por el polvo, la torsión alcanzará un máximo a medida que el polvo se transforma de fluido a una pasta. El volumen total de agua añadido cuando se alcanzó el par máximo se estandarizó después a la cantidad de agua que puede ser absorbida por 100 g de polvo. Dado que el polvo se usó como se recibió (no se secó previamente), el valor de humedad libre del polvo se usó para calcular un “valor de AbC de agua con corrección de humedad” mediante la siguiente ecuación.

Absorción de agua = agua absorbida (cc) % de humedad

<(100 (>g<) - %>de humedad<) /100>

El Absorptometer se usa habitualmente para determinar el índice de aceite del negro de humo según los métodos B y C de ASTM D 2414 y ASTM D 3493.

Los valores de pH descritos aquí (pH al 5%) se determinaron en un sistema acuoso que contenía 5% en peso de sólidos en agua desionizada usando un medidor de pH.

El residuo de 44 gm (malla 325) (% en peso) de la muestra de sílice se midió utilizando un tamiz estándar de EE. UU. No. 325, con aberturas de 44 gm (o 0,0017 pulgadas) (tela metálica de acero inoxidable), pesando una muestra de 10,0 gramos. al 0,1 gramo más cercano en la copa de una mezcladora Hamilton de 1 cuarto (Modelo No. 30), añadiendo aproximadamente 170 ml de agua destilada o desionizada, y agitando la suspensión durante al menos 7 minutos. La mezcla se transfirió al tamiz de 44 gm (malla 325), y se roció agua directamente sobre el tamiz a una presión de 20 psig durante dos minutos, con el cabezal pulverizador sostenido alrededor de 10,16 cm (cuatro) a 15,24 cm (seis pulgadas) del tamiz. El residuo restante se transfirió después a un vidrio de reloj, se secó en un horno a 150°C durante 15 min, después se enfrió, y se pesó en una balanza analítica.

La pérdida por secado (LOD) se realizó midiendo la pérdida de peso (% en peso) de una muestra de las partículas de sílice después del secado a 105°C durante 2 horas. La pérdida por ignición (LOI) se llevó a cabo midiendo la pérdida de peso (% en peso) de una muestra secada previamente (después de secar a 105°C durante 2 horas) de las partículas de sílice después de calentar a 1000°C durante 1 hora (USP NF para el método de SiO2).

El comportamiento de limpieza de los materiales de sílice en una composición dentífrica normalmente se cuantifica mediante un valor de Relación de Limpieza de Película (“PCR”). La prueba de PCR mide la capacidad de una composición dentífrica para eliminar la película de un diente en condiciones fijas de cepillado. La prueba de PCR se describe en "In Vitro Removal of Stain with Dentifrice" GK Stookey, et al., J. Dental Res., 61, 1236-9, 1982, que se incorpora aquí como referencia para su enseñanza de la PCR. Los valores de PCR no tienen unidades.

Los valores de Abrasión Relativa de la Dentina (RDA) de las composiciones dentífricas de la invención se determinaron según el método expuesto por Hefferen, Journal of Dental Res., julio-agosto de 1976, 55 (4), págs. 563-573, y se describen en Wason, patentes de EE.UU. n.° 4.340.583, 4.420.312 y 4.421.527, cada una de las cuales se incorpora aquí como referencia para su enseñanza de las medidas de la RDA. Los valores de la RDA no tienen unidades.

Ejemplos 1A-6A

Partículas de sílice comparativas y partículas de sílice esféricas

El Ejemplo 1A fue un material de sílice convencional disponible comercialmente en Evonik Corporation, que tiene una morfología de partículas irregulares y no esféricas.

Para los Ejemplos 2A-6A, se usó un procedimiento de reactor de bucle continuo (véanse, por ejemplo, las patentes de EE.UU. n.° 8.945.517 y 8.609.068) para producir partículas de sílice. LaFIG. 1ilustra el aparato de reactor de circuito continuo, que se configuró en un bucle de reciclaje de manera que la suspensión de reacción circulaba numerosas veces antes de ser descargada. El bucle estaba compuesto por secciones de tubería fija unidas por secciones de manguera flexible. El diámetro interno de la tubería/manguera fue aproximadamente 1". En un lado del bucle, se colocó una bomba para hacer circular la suspensión de reacción, y en el lado opuesto se instaló un mezclador en línea Silverson para proporcionar cizallamiento adicional al sistema y también para alimentar el componente de ácido. Entre las bombas, se instaló un intercambiador de calor mezclador estático para proporcionar un medio para controlar la temperatura durante la producción del material de sílice. La tubería de descarga, ubicada después del punto de adición de ácido, permitía descargar el producto en función de las velocidades de adición de silicato y ácido. La tubería de descarga también estaba equipada con una válvula de contrapresión para permitir que el sistema funcionara a temperaturas mayores que 100°C. La tubería de descarga del producto se orientó para recoger el producto en un tanque para modificaciones adicionales (por ejemplo, ajuste del pH), o se descargó directamente en un filtro de tipo rotatorio o de prensa. Opcionalmente, se podría añadir ácido a la línea de descarga del producto para evitar el ajuste del pH cuando el producto de sílice se preparó a un pH mayor que 7,0.

Para ciertos ejemplos, el mezclador en línea Silversion se modificó para proporcionar un alto nivel de mezclamiento sin proporcionar cizallamiento. Esto se logró retirando la rejilla del estator del mezclador Silverson y operando la unidad sólo con la placa de respaldo y el cabezal mezclador normal. Por lo tanto, el tamaño de las partículas podría controlarse cambiando la velocidad de salida del Silverson y la velocidad de recirculación (por ejemplo, una reducción en ambas velocidades puede aumentar el tamaño promedio de las partículas).

Antes de la introducción de ácido y silicato en el sistema para los Ejemplos 2A-6A, se añadieron sílice precipitada, sulfato de sodio, silicato de sodio y agua, y se recircularon a 80 l/min. Esta etapa se llevó a cabo para llenar el bucle de reciclaje con los contenidos y concentraciones aproximados de un lote típico para minimizar el tiempo de purga antes de que se pudiera recolectar el producto deseado.

Para el Ejemplo 2A, se añadieron al bucle de recirculación 1,5 kg del Ejemplo 1A, 1,34 kg de sulfato de sodio, 11,1 l de silicato de sodio (3,32 MR, 19,5%) y 20 l de agua, seguido de calentamiento a 95°C con recirculación a 80 l/min, funcionando el Silverson a 60 Hz (3485 RPM) con la configuración normal de rotor/estator. Se añadieron simultáneamente al bucle silicato de sodio (3,32 MR, 19,5%) y ácido sulfúrico (17,1%) a una velocidad del silicato de 1,7 l/min y una velocidad del ácido suficiente para mantener un pH de 7,5. Si era necesario, la velocidad del ácido se ajustó en consecuencia para mantener el pH. Se añadieron ácido y silicato en estas condiciones durante 40 minutos para purgar la sílice no deseada del sistema antes de recoger el material deseado. Después de 40 minutos, la vasija de recolección se vació, y sus contenidos se descartaron. El producto de sílice se recogió entonces en una vasija con agitación a 40 RPM mientras se mantenía la temperatura a aproximadamente 80°C. Después de recoger la cantidad deseada de producto, la adición de ácido y silicato se detuvo, y se dejaron circular los contenidos del bucle. El producto de sílice en la vasija de recolección se ajustó a pH 6,0 con la adición manual de ácido sulfúrico y después se filtró, y se lavó hasta una conductividad de ~ 1500 pS. Después el pH de la suspensión se reajustó hasta pH 6,0 con ácido sulfúrico, y se secó por pulverización.

Para el Ejemplo 3A, se añadieron al bucle de recirculación 1,5 kg del Ejemplo 1A, 1,34 kg de sulfato de sodio, 11,1 l de silicato de sodio (2,65 MR, 26,6%) y 20 l de agua, seguido de calentamiento a 95°C con recirculación a 80 l/min, funcionando el Silverson a 30 Hz (1742 RPM) sin la rejilla del estator. Se añadieron simultáneamente al bucle silicato de sodio (2,65 MR, 26,6%) y ácido sulfúrico (22,8%) a una velocidad del silicato de 1,7 l/min y una velocidad del ácido suficiente para mantener un pH de 7,5. Si era necesario, la velocidad del ácido se ajustó en consecuencia para mantener el pH. Se añadieron ácido y silicato en estas condiciones durante 40 minutos para purgar la sílice no deseada del sistema antes de recoger el material deseado. Después de 40 minutos, se vació la vasija de recolección, y se descartó sus contenidos. El producto de sílice se recogió entonces en una vasija con agitación a 40 RPM mientras se mantenía la temperatura a aproximadamente 80°C. Después de recoger la cantidad deseada de producto (500 l), la adición de ácido y silicato se detuvo, y se dejaron circular los contenidos del bucle.

Después, para reducir el área superficial, el producto de sílice en la vasija de recolección se transfirió a un reactor discontinuo y se calentó a 95°C con agitación a 80 RPM y recirculación a 80 l/min. Se añadió silicato de sodio (2,65 MR, 26,6%) al reactor hasta que se alcanzó un pH de 9,5 (+/- 0,2). Una vez alcanzado el pH, se añadieron silicato de sodio (2,65 MR, 26,6%) y ácido sulfúrico (22,8%) a velocidades de 1,66 l/min y 0,80 l/min, respectivamente. Si era necesario, la velocidad del ácido se ajustó para mantener el pH de 9,5 (+/- 0,2). Después de un tiempo total de 60 minutos, se detuvo el flujo de silicato de sodio, y el pH se ajustó hasta 7,0 con adición continua de ácido sulfúrico (22,8%) a 0,80 l/min. El lote se digirió durante 15 minutos a pH 7,0, y después se filtró y se lavó hasta una conductividad de < 1500 pS. Antes del secado, el pH de la suspensión de sílice se ajustó a 5,0 con ácido sulfúrico, y se secó por pulverización hasta una humedad diana de 5%.

Para el Ejemplo 4A, se añadieron al bucle de recirculación 1,5 kg del Ejemplo 1A, 1,34 kg de sulfato de sodio, 11,1 l de silicato de sodio (3,3 MR, 19,5%) y 20 l de agua, seguido de calentamiento a 90°C con recirculación a 60 l/min, funcionando el Silverson a 30 Hz (1742 RPM) sin la rejilla del estator. Se añadieron simultáneamente al bucle silicato de sodio (3,3 MR, 19,5%) y ácido sulfúrico (17,1%) a una velocidad del silicato de 1,7 l/min y una velocidad del ácido suficiente para mantener un pH de 7,5. Si era necesario, la velocidad del ácido se ajustó en consecuencia para mantener el pH. Se añadieron ácido y silicato en estas condiciones durante 40 minutos para purgar la sílice no deseada del sistema antes de recoger el material deseado. Después de 40 minutos, se vació la vasija de recolección, y se descartó sus contenidos. El producto de sílice se recogió entonces en una vasija con agitación a 40 RPM mientras se mantenía la temperatura a aproximadamente 80°C. Después de recoger la cantidad deseada de producto (700 l), la adición de ácido y silicato se detuvo, y se dejaron circular los contenidos del bucle.

Después, para reducir el área superficial, el producto de sílice en la vasija de recolección se transfirió a un reactor discontinuo y se calentó a 95°C con agitación a 80 RPM. Se añadió silicato de sodio (3,3 MR, 19,5%) al reactor hasta que se alcanzó un pH de 9,5 (+/- 0,2). Una vez alcanzado el pH, se añadieron silicato de sodio (3,32 MR, 19,5%) y ácido sulfúrico (17,1%) a velocidades de 2,4 l/min y 0,98 l/min, respectivamente. Si era necesario, la velocidad del ácido se ajustó para mantener el pH de 9,5 (+/- 0,2). Después de un tiempo total de 60 minutos, se detuvo el flujo de silicato de sodio, y el pH se ajustó hasta 7,0 con adición continua de ácido sulfúrico (17,1%) a 0,81 l/min. El lote se digirió durante 15 minutos a pH 7,0, y después se filtró y se lavó hasta una conductividad de < 1500 pS. Antes del secado, el pH de la suspensión de sílice se ajustó a 5,0 con ácido sulfúrico, y se secó por pulverización hasta una humedad diana de 5%.

Para el Ejemplo 5A, se añadieron al bucle de recirculación 1,5 kg del Ejemplo 1A, 1,34 kg de sulfato de sodio, 11,1 l de silicato de sodio (2,65 MR, 26,6%) y 20 l de agua, seguido de calentamiento a 95°C con recirculación a 80 l/min, funcionando el Silverson a 30 Hz (1742 RPM) sin la pantalla del estator. Se añadieron simultáneamente al bucle silicato de sodio (2,65 MR, 26,6%) y ácido sulfúrico (22,8%) a una velocidad del silicato de 1,7 l/min y una velocidad del ácido suficiente para mantener un pH de 7,5. Si era necesario, la velocidad del ácido se ajustó en consecuencia para mantener el pH. Se añadieron ácido y silicato en estas condiciones durante 40 minutos para purgar la sílice no deseada del sistema antes de recoger el material deseado. Después de 40 minutos, se vació la vasija de recolección, y se descartó sus contenidos. El producto de sílice se recogió entonces en una vasija con agitación a 40 RPM mientras se mantenía la temperatura a aproximadamente 80°C. Después de recoger la cantidad deseada de producto (500 l), la adición de ácido y silicato se detuvo, y se dejaron circular los contenidos del bucle.

Para el Ejemplo 6A Comparativo, se añadieron al bucle de recirculación 1,5 kg del Ejemplo 1A, 1,34 kg de sulfato de sodio, 11,1 l de silicato de sodio (3,32 MR, 13,0%) y 20 l de agua, seguido de calentamiento a 65°C con recirculación a 80 l/min, funcionando el Silverson a 60 Hz (1742 RPM) con la configuración normal de rotor/estator. Se añadieron simultáneamente al bucle silicato de sodio (3,32 MR, 13,0%) y ácido sulfúrico (11,4%) a una velocidad del silicato de 2,5 l/min y una velocidad del ácido suficiente para mantener un pH de 7,4. Si era necesario, la velocidad del ácido se ajustó en consecuencia para mantener el pH. Se añadieron ácido y silicato en estas condiciones durante 40 minutos para purgar la sílice no deseada del sistema antes de recoger el material deseado. Después de 40 minutos, se vació la vasija de recolección, y se descartó sus contenidos. El producto de sílice se recogió entonces en una vasija con agitación a 40 RPM mientras se mantenía la temperatura a aproximadamente 80°C. Después de recoger la cantidad deseada de producto (500 l), la adición de ácido y silicato se detuvo, y se dejaron circular los contenidos del bucle.

Después, para reducir el área superficial, el producto de sílice en la vasija de recolección se transfirió a un reactor discontinuo y se calentó a 95°C con agitación a 80 RPM y recirculación a 80 l/min. Se añadió silicato de sodio (3,32 MR, 13,0%) al reactor hasta que se alcanzó un pH de 9,5 (+/- 0,2). Una vez alcanzado el pH, se añadieron silicato de sodio (3,32 MR, 13,0%) y ácido sulfúrico (11,4%) a velocidades de 2,30 l/min y 0,83 l/min, respectivamente. Si era necesario, la velocidad del ácido se ajustó para mantener el pH de 9,5 (+/- 0,2). Después de un tiempo total de 175 minutos, se detuvo el flujo de silicato de sodio, y el pH se ajustó hasta 7,0 con adición continua de ácido sulfúrico (11,4%) a 0,80 l/min. El lote se digirió durante 10 minutos a pH 7,0, y después se filtró y se lavó hasta una conductividad de < 1500 pS. Antes del secado, el pH de la suspensión de sílice se ajustó a 5,0 con ácido sulfúrico, y se secó por pulverización hasta una humedad diana de 5%.

LaTabla Iresume ciertas propiedades de las partículas de sílice esféricas 3A-5A y los materiales de sílice comparativos 1A-2A y 6A. En comparación con los Ejemplos 1A-2A, los materiales de sílice de los Ejemplos 3A-5A tenían excelente compatibilidad estannosa y compatibilidad con CPC, área superficial de BET, área superficial según CTAB y volumen de poros significativamente menores, y mayor densidad de vertido y densidad de empaquetamiento. Las imágenes de SEM representativas de los Ejemplos 2A-5A se proporcionan en lasFIGS. 2-5, respectivamente. El examen de las imágenes de SEM demostró una distribución estrecha de tamaño de partícula y una morfología de partícula esférica para las partículas de sílice de los Ejemplos 3A-5A. El factor de esfericidad respectivo (S80) para cada uno de los Ejemplos 3A-5A es mayor que 0,9.

En laFIG. 6se proporcionan las imágenes de SEM para la sílice comparativa del Ejemplo 6A. Si bien el producto de sílice del Ejemplo 6A era generalmente esférico (la esfericidad es menor que 0,9), no es tan esférico como los materiales de sílice de los Ejemplos 3A-5A. Además, en comparación con el Ejemplo 6A, los materiales de sílice de mayor tamaño de partícula de los Ejemplos 3A-5A tenían un volumen de poros significativamente menor y una densidad de vertido y una densidad de empaquetamiento mayores (véase laTabla I).

Ejemplos 1B-5B

Ejemplo 5C

Formulaciones de pasta de dientes y pruebas de PCR y FiDA

Se usaron muestras de sílices 1A-5A en formulaciones de pasta de dientes 1B-5B a una carga del 20% en peso de la sílice respectiva, y en la formulación de pasta de dientes 5C a una carga del 10% en peso de la sílice respectiva, como se resume en laTabla II.

Se realizaron pruebas de PCR y RDA (en la Facultad de Odontología de la Universidad de Indiana) en las formulaciones de pasta de dientes para determinar el impacto de las propiedades de la sílice en el comportamiento de la PCR y la RDA. LaTabla IIIresume los datos de PCR y RDA para las formulaciones de pasta de dientes. Inesperadamente, a medida que aumentaba el tamaño de las partículas altamente esféricas, tanto la PCR como la RDA disminuían. Estos resultados son inesperados y contrarios a los que se observan típicamente con los materiales de sílice precipitada tradicionales (que tienen forma irregular, y no esférica). Si bien no deseamos limitarnos a ninguna teoría, se cree que, dado que la prueba RDA se realiza en una superficie irregular compuesta de dentina y túbulos de dentina huecos que tienen un tamaño de aproximadamente 2-3 pm, las partículas de sílice esféricas caen parcialmente dentro de los túbulos, y después excavan la pared opuesta a medida que el cepillo de dientes los empuja fuera del túbulo a medida que se mueven por la superficie de la dentina.

Ejemplos 7A-11A

Partículas de sílice irregulares

LaTabla IVresume ciertas propiedades de los materiales de sílice comparativos 7A-11A, que tienen una morfología de partícula irregular y no esférica. El Ejemplo 7A era un material de sílice convencional disponible comercialmente en Evonik Corporation, y los Ejemplos 8A-11A se produjeron moliendo con aire una muestra sin moler del Ejemplo 7A hasta un tamaño de partícula d50 de 3,5 pm (Ejemplo 8A), 6,2 pm (Ejemplo 9A), 9,4 pm (Ejemplo 10A, distribución ancha del tamaño de partícula) y 9,3 pm (Ejemplo 11A, distribución estrecha del tamaño de partícula).

Ejemplos 7B-11B

Formulaciones de pasta de dientes y pruebas de PCR y RDA

Se usaron muestras de sílices 7A-11A en formulaciones de pasta de dientes 7B-11B a una carga de 20% en peso de la sílice respectiva, usando las mismas formulaciones que se muestran en laTabla IIpara los Ejemplos 1B-5B.

Se realizaron pruebas de PCR y RDA (en la Facultad de Odontología de la Universidad de Indiana) en las formulaciones de pasta de dientes para determinar el impacto de las propiedades de la sílice en el comportamiento de la PCR y la RDA. LaTabla Vresume los datos de PCR y RDA para las formulaciones de pasta de dientes. Como se muestra en laTabla V, a medida que el tamaño de partícula de la sílice aumentó de 3,5 pm a 9,5 pm, no hubo cambios ni en los valores de RDA ni de PCR. Por tanto, para partículas de sílice irregulares y no esféricas, no existe correlación entre el tamaño de partícula y la RDA, ni entre el tamaño de partícula y la PCR.

Discusión de ejemplos

Al comparar los datos en laTabla IIIcon los de laTabla V, el comportamiento de los materiales de sílice esféricos es fundamentalmente (y sorprendentemente) diferente del de las sílices dentales tradicionales, que son no esféricas y tienen forma irregular. El tamaño de partícula y la distribución del tamaño de partícula se pueden usar para controlar la RDA y la PCR con materiales altamente esféricos, mientras que para las sílices tradicionales de forma irregular, el tamaño de partícula y la distribución del tamaño de partícula no tienen un efecto significativo.

Si bien no deseamos limitarnos a la siguiente teoría, se cree que las partículas esféricas inicialmente excavan en el sustrato, antes de comenzar a rodar por la superficie (inicialmente hay mucho desgaste, pero a medida que las partículas comienzan a rodar, el desgaste se elimina esencialmente), mientras que un producto tradicional no esférico y de forma irregular rayaría todo el camino a lo largo del sustrato.

Como se muestra en laTabla III,los valores de RDA para productos esféricos con tamaños de partícula mayores que 8 pm son menor que 190. Se postula que dado que la superficie de la dentina es esencialmente no homogénea, compuesta de contenido tanto mineral como orgánico poroso, las partículas esféricas entran parcialmente en los túbulos y raspan el lado opuesto a medida que salen. Con partículas muy esféricas, a medida que aumenta el tamaño de partícula, se reduce la profundidad a la que pueden entrar en un túbulo. Se cree que esta reducción de la penetración en el túbulo (y el aumento del tamaño de partícula) es el factor determinante para reducir la RDA. En laFIG. 7se ilustra un modelo para la partícula esférica (con un tamaño de partícula pequeño) que interactúa con un túbulo dentinario.

Una analogía sencilla sería pasar sobre un bache con un neumático de coche. Si el bache es grande con respecto al neumático del automóvil, se sentirá un gran golpe cuando el automóvil pasa sobre el bache. A medida que el bache disminuye de tamaño, la intensidad del golpe que se siente disminuye, hasta que el bache es lo suficientemente pequeño como para que el neumático del automóvil no caiga muy profundamente en el agujero. Si el bache tuviera un tamaño fijo, se observaría el mismo efecto al aumentar el tamaño de los neumáticos del automóvil. De manera similar, en laFIG. 8se muestra un modelo de partículas esféricas de tamaño de partícula creciente (4 pm, 5 pm, 6 pm, 10 pm) que interactúan con túbulos dentinarios de aproximadamente 2,5 pm de tamaño. La profundidad de penetración de las partículas en los túbulos se reduce a medida que aumenta el tamaño de partícula.

Usando cálculos geométricos, la profundidad de penetración para una partícula esférica se puede calcular en función de su diámetro, como lo describe JM. Fildes et al., Wear 274-275 (2012) 414-422, incorporado aquí como referencia en su totalidad. En lo que respecta a los tamaños de partícula de sílice y los túbulos dentinarios de 2,5 pm de ancho relevantes para RDA, se puede generar una gráfica de la profundidad de penetración frente al diámetro de partícula para una esfera (véase laFIG. 9). Hay una reducción en la profundidad de penetración de partículas altamente esféricas de alrededor de 80% a medida que el tamaño de partícula aumenta de 3,5 pm a 12 pm.

La fuerza requerida para que una rueda circular (análoga a una partícula esférica) pase sobre un escalón de diferentes alturas (análogo a una profundidad de penetración) también se puede calcular usando fórmulas en "Physics for Scientists and Engineers", octava edición (2010); Serway | Jewett, incorporado aquí como referencia en su totalidad. Usando el supuesto de que la partícula esférica sólo hace contacto con una parte del túbulo a medida que lo atraviesa (con la excepción de cuando está en la parte inferior; entonces el punto de contacto es un escalón), se puede calcular una estimación aproximada de la fuerza requerida para que la partícula salga del túbulo. Debido a que las composiciones dentífricas se cargan por peso, y numéricamente hay más partículas pequeñas que partículas grandes, se cree que la fuerza calculada en Newtons debe basarse en el peso (por gramo). LaFIG. 10representa gráficamente la disminución de la fuerza requerida para que 1 gramo de partículas esféricas salga de un túbulo de 2,5 pm en función del aumento del tamaño de partícula. La fuerza se reduce en más del 50% a medida que el tamaño de partícula aumenta de 6 pm a 12 pm.

En resumen, las figuras, tablas y discusión anterior demuestran que el comportamiento de los materiales de sílice esféricos es fundamentalmente (e inesperadamente) diferente del de las sílices dentales tradicionales, que no son esféricas y tienen forma irregular, particularmente en lo que respecta al comportamiento de la RDA. El tamaño de partícula es un factor clave para controlar la RDA y la PCR con materiales altamente esféricos, a diferencia de las sílices tradicionales de forma irregular, en las que el tamaño de partícula no tiene un efecto significativo.

Ejemplos 3D-6D Y 12D-13D

Formulaciones de pasta de dientes y pruebas de PCR y RDA

Se usaron muestras de sílices 3A-6A y 12A-13A en las formulaciones de pasta de dientes para el control del sarro 3D-6D y 12D-13D a una carga de 22% en peso de la sílice respectiva, como se resume en laTabla VI. Las sílices 12A-13A eran sílices convencionales (de forma irregular) disponibles de Evonik Corporation, con un tamaño de partícula nominal d50 en el intervalo de 8-10 pm, un área superficial de BET mayor que 20 m2/g, y generalmente mala compatibilidad estannosa (<50%).

Se realizaron pruebas de PCR y RDA (en la Facultad de Odontología de la Universidad de Indiana) en las formulaciones de pasta de dientes para determinar el impacto de las propiedades de la sílice en el comportamiento de la PCR y la RDA. LaTabla VIr las formulaciones de pasta de dientes. Las formulaciones de pasta de dientes 3D-5D (que contienen 22% en peso de las respectivas sílices esféricas de los Ejemplos 3A-5A) tenían valores de PCR equivalentes a los de los Ejemplos 12D-13D; sin embargo, los valores de RDA para las formulaciones de sílice esférica fueron aproximadamente 10% menores que para las formulaciones que usan sílices de forma irregular. Este beneficio también se demuestra por las relaciones PCR/RDA más altas para la sílice esférica de los Ejemplos 3D-5D.

La formulación de pasta de dientes 6D (que contiene sílice comparativa 6A) exhibió un valor de PCR aproximadamente 10% mayor que para los Ejemplos 3A-5A, pero el valor de RDA para el Ejemplo 6D fue 260, lo que no sería aceptable para su uso debido a que el valor de RDA es mayor que el límite superior de 250. El Ejemplo 6<d>demuestra que las propiedades de la sílice (distintas de la esfericidad), como se muestra en laTabla Ipara la sílice 6A, pueden conducir a propiedades de RDA inaceptables.

Tabla I.Eem los 1A-6A

Tabla II.Ejemplos 1B-5B y Ejemplo 5C - Formulaciones de pasta de dientes usadas para pruebas de PCR/RDA (todos los valores en porcentae en peso

Tabla III.Eem los 1B-5B Eem lo 5C - datos de PCR RDA

Tabla IV.Eemplos 7A-11A

Tabla VEemplos 7B-11B - datos de PCR RDA

Tabla VI.Ejemplos 3D-6D y 12D-13D - Formulaciones de pasta de dientes (todos los valores en porcentaje en peso) datos de Pc R RDA

Claims

REIVINDICACIONES

1. Partículas de sílice,caracterizadas por:

(i) un tamaño de partícula mediano d50 en un intervalo de alrededor de 8 a 20 pm;

(ii) un factor de esfericidad (S80) mayor o igual a 0,9;

(iii) un área superficial de BET en un intervalo de 0,1 a 6 m2/g:

(iv) un volumen total de poros por intrusión con mercurio en un intervalo de 0,35 a 0,7 cc/g; y

(v) una pérdida por ignición (LOI) en un intervalo de 3 a 7% en peso

2. Las partículas de sílice de la reivindicación 1, en las que el tamaño de partícula mediano d50 está en un intervalo de 8 a 18 pm.

3. Las partículas de sílice de la reivindicación 1 o 2, en las que el factor de esfericidad (S80) es mayor o igual a 0,92.

4. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en las que el área superficial de BET está en un intervalo de 0,5 a 5 m2/g.

5. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en las que el volumen total de poros por introducción de mercurio está en un intervalo de 0,4 a 0,65 cc/g.

6. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en las que la pérdida por ignición (LOI) está en un intervalo de 3 a 6% en peso.

7. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en las que las partículas de sílice además secaracterizan por:

una densidad de empaquetamiento en un intervalo de 0,809 (53) a 1,201 g/cm3 (75 lb/ft3)

una densidad de vertido en un intervalo de 0,641 (40) a 1,041 g/cm3 (65 lb/ft3) :

un valor de abrasión de Einlehner en el intervalo de 7 a 25 mg perdidos/100.000 revoluciones; o

cualquier combinación de los mismos.

8. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en las que las partículas de sílice además secaracterizan por:

una densidad de empaquetamiento en un intervalo de 0,977 (61) a 1,153 g/cm3 (72 lb/ft3)

una densidad de vertido en un intervalo de 0,673 (42) a 0,961 g/cm3 (60 lb/ft3)

un valor de abrasión de Einlehner en el intervalo de 10 a 22 mg perdidos/100.000 revoluciones; o

cualquier combinación de los mismos.

9. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en las que las partículas de sílice además secaracterizan por:

una compatibilidad estannosa en un intervalo de 70 a 99%;

una compatibilidad con CPC en un intervalo de 70 a 99%;

una relación de (d90-d10)/d50 en un intervalo de 1,1 a 2,2;

un residuo de 44 pm (malla 325) menor o igual a 1,2% en peso; de cualquier combinación de los mismos.

10. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en las que las partículas de sílice además secaracterizan por:

una compatibilidad estannosa en un intervalo de 80 a 95%;

una compatibilidad con CPC en un intervalo de 78 a 95%;

una relación de (d90-d10)/d50 en un intervalo de 1,2 a 2;

un residuo de 44 pm (malla 325) menor o igual a 0,6% en peso; de cualquier combinación de los mismos.

11. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1 -10, en las que las partículas de sílice además secaracterizan por:

una absorción de agua en un intervalo de 40 a 75 cc/100 g;

una absorción de aceite en el intervalo de 20 a 75 cc/100 g;

un área superficial según CTAB en un intervalo de 0 a 10 m2/g;

una pérdida por secado (LOD) en un intervalo de 1 a 15% en peso; de cualquier combinación de los mismos.

12. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en las que las partículas de sílice además secaracterizan por:

una absorción de agua en un intervalo de 42 a 75 cc/100 g;

una absorción de aceite en un intervalo de 25 a 55 cc/100 g;

un área superficial según CTAB en un intervalo de 0 a 4 m2/g;

una pérdida por secado (LOD) en un intervalo de 3 a 12% en peso; de cualquier combinación de los mismos.

13. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en las que las partículas de sílice además secaracterizan por:

una RDA a una carga del 20% en peso en el intervalo de 120 a 200; y/o

una relación de PCR/RDA, a una carga del 20% en peso, en un intervalo de 0,4:1 a 0,8:1.

14. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1 -13, en las que las partículas de sílice además secaracterizan por:

una RDA a una carga del 20% en peso en el intervalo de 130 a 180; y/o

una relación de PCR/RDA, a una carga del 20% en peso, en un intervalo de 0,5:1 a 0,7:1.

15. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en las que las partículas de sílice son partículas de sílice precipitada.

16. Las partículas de sílice de una cualquiera de las reivindicaciones 1-15, en las que las partículas de sílice son amorfas.

17. Un procedimiento para producir partículas de sílice según la reivindicación 1, comprendiendo el procedimiento:

(a) alimentar continuamente un primer ácido mineral y un primer silicato de metal alcalino en una zona de reacción en bucle que comprende una corriente de medio líquido, en el que al menos una porción del primer ácido mineral y el primer silicato de metal alcalino reaccionan para formar un producto de sílice base en el medio líquido de la zona de reacción en bucle;

(b) recircular continuamente el medio líquido a través de la zona de reacción en bucle;

(c) descargar continuamente desde la zona de reacción en bucle una porción del medio líquido que comprende el producto de sílice base;

(d) añadir un segundo ácido mineral y un segundo silicato de metal alcalino en condiciones de reducción del área superficial a una mezcla de agua y el producto de sílice base, en el que las condiciones del área superficial comprenden un período de tiempo en un intervalo de 45 minutos a 5 horas, a pH en un intervalo de 9,2 a 10,2, o una temperatura en un intervalo de 90 a 100°C; y

(e) detener la adición del segundo silicato de metal alcalino y continuar la adición del segundo ácido mineral a la mezcla para ajustar el pH de la mezcla dentro de un intervalo de 5 a 8,5 para producir las partículas de sílice.

18. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que en la etapa (b):

la zona de reacción en bucle no comprende una rejilla de estator, o la zona de reacción de bucle comprende una rejilla de estator con aberturas mayores de 3 mm2 en área de sección transversal; o

una frecuencia de cizallamiento en la zona de reacción en bucle es menor que 1.000.000 de interacciones/min; o ambas.