KR20070092284A - 세치제용의 향상된 세정 연마제의 생산 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연마제 입자에 공기 분급법으로 반응기 후 분립을 실시하여 세정 성능이 탁월하고 연마도가 낮은 침전 실리카 연마제 조성물을 제조하는 방법을 제공한다. 특정 입자 크기 범위를 목적함으로서, 실리카 산물 그 자체의 상아질 연마 특성을 또한 증가시키지 않으면서 더 높은 피막 세정 수준을 실현할 수 있다. 그 결과, 이렇게 분급된 연마 실리카 산물을 포함하고 특히 바람직한 세정 혜택을 나타내는 세치제는 경질 치아 표면에 유해한 영향없이 향상된 치아 광택, 미백 등을 제공할 수 있다. 또한 본 발명은 상기 선택적 공정 계획의 산물 및 이렇게 분급된 실리카 산물을 포함하는 세치제를 포함한다.

Description

세치제용의 향상된 세정 연마제의 생산 방법{METHODS OF PRODUCING IMPROVED CLEANING ABRASIVES FOR DENTIFRICES}

본 발명은 연마제 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이고, 더욱 자세하게는 연마제 입자에 공기 분급법으로 반응기 후 분립을 실시하여 세정 성능이 탁월하고 연마도가 낮은 침전 실리카 연마제 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 특정 입자 크기 범위를 목적함으로서, 실리카 산물 그 자체의 상아질(dentin) 연마 특성 또한 증가시키지 않으면서 더 높은 피막(pellicle film) 세정 수준을 실현할 수 있다. 그 결과, 이렇게 분급된 연마 실리카 산물을 포함하고 특히 목적하는 세정 혜택을 나타내는 세치제는 경질 치아 표면에 유해한 영향 없이 향상된 치아 광택, 미백 등을 제공할 수 있다. 또한 본 발명은 상기 선택적 공정 계획의 산물 및 이렇게 분급된 실리카 산물을 포함하는 세치제를 포함한다.

치약 제조업자들은 세정성이 높고 연마성이 낮은 세치제를 생산하기 위해 노력하고 있다. 이러한 조제자들은 치약 조제물 내로 연마성 물질을 혼입하여 이러한 목적을 실현하고 있다. 연마성 물질은 통상적인 세치제 조성물 내에 포함되어 치아 표면으로부터 피막을 포함한 다양한 침전물을 제거하여 준다. 피막은 단단하게 부착되어 있고 갈색 또는 황색 색소를 종종 포함하여 치아의 외관을 나쁘게 한다. 세 정도 중요하지만, 연마가 치아에 손상을 줄 정도로 너무 공격적이지 않아야 한다. 이상적으로는, 효과적인 치약 연마 재료는 경질 치아 표면에 대한 연마 및 손상은 최소화하는 반면 피막 제거는 최대화하는 것이다. 결과적으로, 그중에서도 치약의 성능은 연마 광택제 성분에 매우 민감하다.

다수의 수불용성 연마성 광택제는 세치제 조성물용으로 사용되었거나 설명되어 왔다. 이러한 연마 광택제로는 천연 및 합성 연마 미립자 재료를 포함한다. 일반적으로 공지된 합성 연마 광택제는 비정질 침전 실리카, 실리카겔, 인산2칼슘 및 이의 이수화물 형태, 피로인산칼슘 및 침전 탄산칼슘(PCC)을 포함한다. 세치제를 위한 기타 연마성 광택제로는 초크, 탄산마그네슘, 규산지르코늄, 메타인산칼륨, 오르소인산마그네슘, 인산3칼슘 등이 포함된다.

특히, 합성 생성된 비정질 침전 실리카는 이들의 세정력, 상대적 안전성 및 전형적 세치제 성분, 예컨대 습윤제, 증점제, 풍미제, 항충치제 등과의 상용성으로 인해 세치제 조제물 중의 연마 성분으로서 사용되었다. 일반적으로 합성 침전 실리카는, 초기에 형성된 1차 입자가 서로 회합하여 3차 겔 구조로의 응집없이 복수의 응고체 (즉, 1차 입자의 이산 클러스터)를 형성하는 조건 하에서 무기산 및/또는 산 가스를 첨가하여 가용성 알칼리 실리케이트로부터 비정질 실리카를 탈안정화 및 침전시켜 생성한다. 생성된 침전물을 여과, 세척 및 건조 절차에 의해 반응 혼합물의 수성 부분으로부터 분리한 후, 건조된 산물을 기계적으로 분쇄하여 적절한 입자 크기로 제공한다.

이전에 생산되어 사용된 그러한 침전 실리카 연마제는 전체적으로 세정 및 연마 품질이라는 관점에서 보통 세치제용으로 생산되어 제공되어 왔다. 그러한 이전의 산물은 상기 영역 내에서는 탁월한 혜택을 제공하긴 하지만, 특히 잇몸에 불필요한 상아질 연마에 감수성인 사용자, 및 더욱 효과적인 광택 및/또는 치아 미백 분야를 위한 잠재적인 보충 연마/세정 실리카 산물에 관련하여, 피막 세정력에 영향을 주지 않으면서 더 낮은 일정 연마 수준을 목표로 한다는 관점에서는 마찬가지로 일부 제한이 존재한다. 그 결과, 이러한 결과의 개선이 필요한 치과 실리카 물질 산업 영역이 존재한다.

상기에 제시된 바와 같이 연마값은 더 낮지만 탁월한 세정 성능을 제공하면서 치약 조성물 내에 포함될 수 있는 침전 실리카 조성물이 지속적으로 필요하다. 이로 인해, 하기 발명은 그러한 바라는 결과를 제공하는 것으로 증명되었다.

발명의 개요

본 발명은 비정질 침전 실리카 조성물을 포함하고, 실리카 조성물은 중간 입자 크기가 약 5∼약 15 미크론, 바람직하게는 약 6∼약 10, 더욱 바람직하게는 약 7∼약 9이고, 입자 크기 경간은 2 미만, 바람직하게는 약 1.25∼약 1.75, 더욱 바람직하게는 약 1.25∼약 1.40이고, 그리고 입자 크기 β값은 약 0.30보다 크고, 바람직하게는 약 0.35∼약 0.50, 더욱 바람직하게는 약 0.40∼약 0.50이다.

본 발명은 또한 상기 제시된 비정질 침전 실리카 조성물 약 5 중량%∼약 35 중량%를 포함하고, 방사성 상아질 연마 (RDA) 수준이 약 130∼200 (바람직하게는 약 130∼약 195), 피막 세정율 (PCR)이 약 100∼140 (바람직하게는 약 110∼약 140)이며, PCR:RDA 비율이 약 0.65∼약 1.1, 바람직하게는 약 0.68∼약 1.0인 세치제를 포함한다.

기본적으로 특정한 입자 크기의 집중된 범위 내의 저구조 연마성 실리카 물질을 제공하면 그러한 재료가 포함된 세치제로 치아를 세정하는 동안 성능면에서 더욱 균일할 수 있는 것으로 이해되었다. 마찬가지로, 특정한 범위 내 입자 크기의 그러한 재료를 제공하면 동시에 과잉 연마 수준을 나타내지 않고 적절한 세정을 위해서 치아 표면의 특정 영역을 목표로 할 수 있다.

발명의 상세한 설명

본원에 사용된 모든 부, 백분율 및 비율은 달리 정의되지 않은 한 중량을 기준으로 한 것이다. 본원에 인용된 모든 문헌은 참고 인용되어 있다. 하기는 세치제, 예컨대 치약에 사용되는 실리카를 제공하는 본 발명의 바람직한 구체예를 설명한다. 이 실리카의 최적의 사용 용도는 세치제지만, 또한 이 실리카는 기타 다양한 소비자 제품에 사용될 수 있다.

"혼합물"이란, 비제한적인 예로서 불균일한 혼합물, 현탁액, 용액, 졸, 겔, 분산액 또는 유화액 형태의 두개 이상의 물질의 임의의 조합을 의미한다.

"세치제"란, 비제한적인 예로서 치약, 치아 분말 및 덴쳐 크림 등의 구강 관리 제품을 의미한다.

"입자 크기 경간"이란 10 부피 백분위 입자의 누적 직경(D10)에서 90 백분위 누적 부피(D90)를 뺀 것을 50 부피 백분위 입자 직경(D50)으로 나눈 값, 즉 (D10-D90)/D50을 의미한다. 경간값이 낮을수록 입자 크기 분포가 더 좁다는 것을 의미한다.

"입자 크기 β값"이란 25 부피 백분위 입자의 누적 직경(D25)을 75 부피 백분위 입자 직경(D75)으로 나눈 값, 즉 D25/D75를 의미한다. β값이 더 높을수록 입자 크기 분포가 더 좁다는 것을 의미한다.

본 발명은 치약 또는 세치제 중에 포함되는 경우, 향상된 세정 및 연마 특징을 부여하는 비정질 침전 실리카 조성물(또한 이산화규소, 즉 SiO₂로 공지되어 있음)에 관한 것이다. 이러한 연마 실리카는 잔해 및 잔여 얼룩을 제거하여 치아를 청결하게 할 뿐 아니라 치아 표면에 광택을 부여하는 기능을 한다. 본 발명의 실리카를 분급하여 세정 혜택을 감한다고 알려진 미세 입자와 연마를 증가시키는데 기여한다고 알려진 거대 입자를 제거하기 때문에, 이들은 입자 크기 분포가 더욱 좁고, 특히 연마성이 더 낮으면서 세정이 탁월한 치약을 조제하는데 유용하다.

치약의 방사성 상아질 연마 ("RDA") 값이 약 50∼약 250이 되도록 연마 실리카의 충분한 양을 치약 조성물에 첨가한다. 50 미만의 RDA에서는 치약의 세정 혜택은 최소일 것이고, 반면 RDA가 250보다 클 경우 치약은 연마성이 너무 강해서 잇몸을 따라 치아 상아질에 손상을 줄 수 있는 위험이 있다. 바람직하게는, 세치제는 RDA 값이 약 50 이상, 예컨대 약 70∼200이어야 한다.

치약의 RDA는 치약의 연마제의 경도, 연마제 입자 크기 및 연마제 농도에 따라 다르다. RDA는 문헌 ["A Laboratory Method for Assessment of Dentifrice Abrasivity", John J. Hefferren, in Journal of Dental Research, Vol. 55, no. 4 (1976), pp. 563-573]에 기술되어 있는 방법으로 측정된다. 또한 실리카 연마성 또는 경도는 하기 더욱 자세하게 기술되어 있는 에인러너법으로 측정될 수 있다.

본 발명에 따르면 세정 성능은 탁월하고 연마성은 감소된 연마성 비정질 실리카가 개발되었다. 분무 건조 및 밀링된 실리카상에서 반응기 후 공기 분급법 장치를 사용함으로써, 주어진 PCR 범위보다 비교적 낮은 RDA 및 에인러너 연마 값을 가진 연마 실리카 재료를 생산할 수 있다.

본 발명의 실리카 조성물은 다음 방법에 따라 제조된다. 이 방법은 이미 형성된 건조 실리카를 공기 분급기에 공급하여 미세한 입자 및 굵은 입자로부터 목적하는 부분을 분리하는 것이다. 실리카 연마성 공급물은 임의 구조, 예컨대 매우 낮은 내지 중간 구조의 침전 실리카 또는 실리카겔일 수 있으며, 매우 낮은 내지 낮은 구조의 침전 실리카가 바람직하다. 본원에 사용된 바와 같은 실리카 구조는 문헌 ["Cosmetic Properties and Structure of Fine-particle Synthetic Precipitated Silicas", S.K. Wason, in the Journal of Soc. Cosmet. Chem.. Vol. 29, (1978), pp. 497-521]에 기술되어 있으며, 이는 본원에 참고 인용되어 있다. 그러한 본 발명 조성물은 아마인유 흡유량이 약 50 ㎖/100 g∼약 90 ㎖∼100 g인 실리카 입자를 포함한다.

실리카 공급물은 미국 특허 번호 6,616,916호, 5,869,028호, 4,421,527호 및 3,893,840호의 설명에 따라 생산될 수 있으며, 상기 문헌은 본원에 참고 인용되어 있다.

건조 실리카 공급물은 분급기에 도입되기 전에 밀링되거나 또는 밀링되지 않은 공급 원료로서 분급기에 도입될 수 있다. 밀링되지 않은 공급 원료는 실리카 건조용으로 사용되는 임의의 일반 장비, 예컨대 분사 건조기, 노즐 건조기 (예, 타워 또는 분수), 플래쉬 건조기, 회전식 휠 건조기 또는 오븐/유동체 베드 건조기를 사용하여 건조할 수 있다. 건조 실리카 산물은 보통 1∼15 중량% 수분 농도를 가져야 한다.

대안적으로, 분급기에 도입하기 전에 일반적인 그라인딩 및 밀링 장비를 사용하여 건조 실리카의 입자 크기를 감소시켜 약 5 μm∼약 25 μm, 예컨대 약 5 μm∼약 15 μm의 바람직한 입자 크기를 얻을 수 있다. 망치 또는 진자 밀은 분쇄를 위해 단일 또는 다중 경로로 사용될 수 있고 유동체 에너지 또는 공기제트 밀을 사용하여 미세 그라이딩을 수행할 수 있다.

건조 실리카에 대해 공기 분급법을 실시하여 입자 크기 분포가 좁은 본 발명의 실리카를 얻는다. 실리카의 분급은 산물로부터 미세 입자 및 큰 입자를 제거하여 입자의 크기 분포를 줄인다. 분급기 하우징은 계량된 1차 공기가 유입관을 통해 도입되는 플레넘(plenum)을 제공한다. 이 공기는 두개의 로터 반의 끝과 고정자 사이의 좁은 간극을 통해 분급기 로터에 들어간다. 이들 대향하는 고속 스트림은 격한 분산 영역을 형성한다. 공급물은 방사형으로 기울여져 관성에 의한 보텍스로의 거친 입자 주입 거리를 최소화하는 중심 튜브를 통해 시스템에 들어간다. 블래이드의 외부 모서리와 로터의 주변 사이의 공간은 분급 영역을 형성한다. 원심 분리장에 의해 외부로 나온 거친 산물은 집진 장치(cyclone) 상에 탑재된 제트 펌프를 사용하여 거친 입자용 출구를 통해 분급기 밖으로 전달된다. 집진 장치 과잉물은 재순환 포트를 통해 분급기로 반송된다. 미세 산물은 1차 공기 흐름과 함께 중심 출구를 통해 분급기를 떠난다. 실리카는 실리카 산물이 목적하는 입자 크기 분포를 가질 때까지 분급된다.

입자 크기 분포의 조밀성(tightness)을 설명하는 두개의 기준은 펜실바이나 부스윈 소재의 Horiba Instruments에서 구입 가능한 호리바 레이저 광산란 장비를 사용하여 측정된 바와 같은 입자 크기 경간 및 β값이다. 주어진 조성물 내의 실리카 입자의 크기 분포는 입자 크기의 함수로서 누적 부피%를 도시한 호리바 상에 표시될 수 있다. 여기서, 누적 부피%는 주어진 값 이하의 입자 크기를 갖는 분포의 부피에 의한 백분율이고, 입자 크기는 동등한 구형 입자의 직경이다. 분포 내의 중간 입자 크기는 호리바 상에서 그 분포에 대한 50 % 포인트의 실리카 입자의 미크론 크기이다.

주어진 조성물의 입자 크기 분포의 폭은 경간비를 사용하여 특징지을 수 있다. 경간비는 10 부피 백분위 내의 입자의 누적 입경(D10)에서 90 백분위에서의 누적 부피 (D90)를 뺀 것을 50 부피 백분위에서의 입자의 입경(D50)으로 나눈 값, 즉 (D10-D90)/D50으로서 측정된다.

입자 크기 분포는 또한 β값을 특징으로 한다. 입자 크기 β값은 25 부피 백분위에서의 입자의 누적 입경(D25)을 75 부피 백분위에서의 입자 입경(D75)으로 나눈 값, 즉 D25/D75이다. β값이 더 높아 질수록 입자 크기 분포는 더 좁아진다.

이러한 연마성 비정질 침전 실리카는 단독 연마성 성분으로서 또는 기타 연마성 성분과 함께 세치제 조성물, 예컨대 치약으로 혼입될 수 있다.

연마성 성분 이외에, 세치제는 또한 습윤제, 증점제, (또한 때때로 바인더, 검 또는 안정제로 공지되어 있는 것들), 항균제, 플루오르화물, 감미료 및 공동-계면 활성제 등과 같이 세치제 제조에 통용되는 몇몇의 기타 성분을 포함할 수 있다.

습윤제는 세치제에 바디감 또는 "입안 질감"을 부가하고 세치제의 건조를 방지하는 작용을 한다. 적절한 습윤제는 (각종 상이한 분자량의) 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세린 (글리세롤), 에리트리톨, 자일리톨, 소르비톨, 만니톨, 락티톨 및 경화 전분 가수분해 생성물 및 이러한 화합물들의 혼합물을 포함한다.

증점제는 상 분리에 대해 치약을 안정시키는 젤라틴 구조를 제공하기 위해 본 발명의 세치제 조성물에 유용하다. 적절한 증점제는 실리카 증점제, 전분, 전분의 글리세라이트, 카라야검 (스테르쿨리아검), 트래거캔스검, 아라비아검, 가티검, 아카시아검, 잔탄검, 구아검, 비검, 카라기난, 알긴산나트륨, 한천-한천, 펙틴, 젤라틴, 셀룰로스, 셀룰로스검, 카르복시메틸 셀룰로스, 하이드록시에틸 셀룰로스, 하이드록시프로필 셀룰로스, 하이드록시메틸, 하이드록시메틸 카르복시프로필 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 에틸 셀룰로스, 황산화 셀룰로스 및 이들 화합물의 혼합물을 포함한다. 바인더의 통상 수준은 치약 조성물의 약 0 중량%∼약 15 중량%이다.

항균제는 공지된 유해한 수준 이하로 미생물의 존재를 감소시키기 위해 포함될 수 있다. 적절한 항균제는 테트라나트륨 피로포스페이트, 벤조산, 나트륨 벤조에이트, 칼륨 벤조에이트, 붕산 페놀성 화합물, 예컨대 베타나프톨, 클로로티몰, 티몰, 아네톨, 유칼립톨, 카르바크롤, 멘톨, 페놀, 아밀페놀, 헥실페놀, 헵틸페놀, 옥틸페놀, 헥실레소르신올, 라우릴피리디늄 클로라이드, 미리스틸피리디늄 클로라이드, 세틸피리디늄 플루오라이드, 세틸피리디늄 클로라이드, 세틸피리디늄 브로마이드를 포함한다. 존재할 경우, 항균제의 수준은 치약 조성물의 약 0.1 중량%∼약 5 중량%가 바람직하다.

감미료는 치약 조성물에 첨가되어 산물에 상쾌한 맛을 부여할 수 있다. 적절한 감미료는 (나트륨, 칼륨 또는 칼슘 사카린으로서의) 사카린, (나트륨, 칼륨 또는 칼슘 염으로서의) 시클라메이트, 아세설팜-K, 타우메틴, 네오히스페리딘 디하이드로찰콘, 암모니아화 글리시리진, 덱스트로스, 레불로스, 자당, 만노스 및 글루코스를 포함한다.

치약은 또한 바람직하게는 플루오라이드 염을 포함하여 충치의 발생 및 진행을 방지할 것이다. 적당한 플루오라이드 염은 나트륨 플루오라이드, 칼륨 플루오라이드, 아연 플루오라이드, 제1주석(stannous) 플루오라이드, 아연 암모늄 플루오라이드, 나트륨 모노플루오로포스페이트, 칼륨 모노플루오로포스페이트, 라우릴아민 하이드로플루오라이드, 디에틸아미노에틸옥토일아미드 하이드로플루오라이드, 디데실디메틸암모늄 플루오라이드, 세틸피리디늄 플루오라이드, 디라우릴모르폴리늄 플루오라이드, 사르코신 제1주석 플루오라이드, 글리신 칼륨 플루오라이드, 글리신 하이드로플루오라이드 및 나트륨 모노플루오로포스페이트를 포함한다. 플루오라이드 염의 전형적인 수준은 약 0.1 중량%∼약 5 중량%이다.

계면 활성제는 또한 추가적인 세정제 및 발포제로서 포함될 수 있고 음이온성 계면 활성제, 양성이온성 계면 활성제, 비이온성 계면 활성제, 양쪽이온성 계면 활성제 및 양이온성 계면 활성제로부터 선택될 수 있다. 금속 황산 염, 예컨대 라우릴 황산나트륨과 같은 음이온성 계면 활성제가 바람직하다.

본원에 개시된 세치제는 또한 다양한 추가의 성분, 예컨대 감감제, 치료제, 기타 충치 방지제, 킬레이트제/격리제, 비타민, 아미노산, 단백질, 기타 항-플라그제/항-치석제, 불투명화제, 항생제, 항효소, 효소, pH 조절제, 산화제, 항산화제, 미백제, 착색제, 향미제 및 방부제를 포함할 수 있다.

최종적으로, 언급된 첨가제 이외에 조성물의 나머지로 물을 제공한다. 물은 불순물이 없는 탈이온화된 것이 바람직하다. 세치제는 약 10 중량%∼약 40 중량%, 바람직하게는 20∼35 중량%의 물을 포함할 것이다.

본 발명은 하기의 특정한 비제한적인 실시예와 관련하여 더욱 자세하게 기술될 것이다.

비교예 A-B

본 발명의 향상된 점을 제시하기 위해, 각각 2개의 상업 상품 침전 실리카 ZEODENT® 103 및 ZEODENT® 124인 비교예 A 및 비교예 B를 특성화하였다. 이들 제품은 뉴저지주 에디슨에 소재한 J.M. Huber Corporation에서 구입 가능하다. 이들 실시예의 물리적 특성은 하기 표 2에 표시한다.

실시예 1-2

실시예 1 및 2에 있어서, 다른 제품뿐 아니라 세치제에도 사용되기 적당한 실리카가 본 발명에 따라 제조되었다.

실시예 1 실리카용 출발 재료는 비교예 A, 즉 ZEODENT® 103이었다. 표 1에 열거된 조건 하에서 미네소타주 코테지 그루브 CCE Technologies, Inc.에 의해 제조된 고효율 원심 분리식 공기 분급기 (모델 250)를 통해 다중 경로로 건조된 침전 실리카를 공기 분급하였다.

실시예 2용 출발 재료는 먼저 밀링된 비교예 B, 즉 ZEODENT® 124 실리카였다. 밀링된 침전 실리카는 표 1에 열거된 조건 하에서 공기 분급되었다.

상기 제시된 바와 같이 제조된 후 중간 입자 크기, 평균 입자 크기, 입자 크기 β값, 입자 크기 경간, %325 메쉬 잔류물, BET 표면적, CTAB 표면적, 흡유량 및 에인러너 연마를 포함하는 미립자 실리카의 몇몇 특성을 측정하였다.

입자 크기 측정은 펜실베니아 부스윈 소재의 Horiba Instruments에서 구입 가능한 모델 LA-910 레이저 광산란 장치를 사용하여 측정하였다. 레이저 선은 액체 내에 현탁된 움직이는 입자의 스트림을 포함하는 투명한 셀을 통해 투사된다. 입자를 치는 광선은 이들의 크기에 반비례하는 각을 통해 산란된다. 광검출기 분석은 몇몇의 소정 각도에서 광량을 측정한다. 측정된 광 유동값에 비례하는 전기 신호는 초소형 컴퓨터 시스템으로 처리하여 입자 크기 분포의 다채널 막대 그래프를 형성한다. 입자 크기 경간 ((D10-D90)/D50) 및 β값 (D25/D75) 이외에도 중간 및 평균 입자 크기를 측정하였다.

%325 체 잔류물은 500∼600 ㎖ 물을 포함하는 1 ℓ 비커로 실리카 50 g을 칭량하여 측정하였다. 실리카 입자는 물에 가라앉힌 후 모든 재료가 분산될 때까지 잘 혼합시켰다. 수압은 분사 노즐 (Fulljet 9.5, 3/8 G, 316 스테인레스 스틸, Spraying Systems Company)을 통해 20∼25 psi로 조정하였다. 체 스크린 클로쓰 (325 메쉬 스크린, 8" 입경)은 노즐 하부 4∼6 인치에서 유지되고 분사하는 동안 비커의 내용물을 점차 325 메쉬 스크린에 투입하였다. 비커벽의 잔여 물질을 헹궈내고 스크린으로 투입하였다. 스위핑(sweeping) 모션을 사용하여 스크린에서 좌우로 분사를 실시하여 2분 동안 세척하였다. 2분 동안 분사 후 (스크린 개구부보다 작은 모든 입자들은 스크린을 통해 통과함), 스크린에 남아있는 잔류물을 한편으로 세척하고난 후 분출병으로부터의 물로 세척하여 선칭량된 알루미늄 칭량 디쉬로 이동시켰다. 필요한 물의 최소량을 사용하여 모든 잔류물을 칭량 디쉬로 확실히 이동시킨다. 디쉬를 2∼3분 세워놓은 후(잔류물 가라앉힘), 투명한 물을 상부에서 따라내었다. 디쉬를 오븐("Easy-Bake" 적외선 오븐 또는 105℃로 셋팅된 일반 오븐)에 배치하고 잔류물이 일정 중량으로 건조될 때까지 건조시켰다. 건조 잔류물 샘플 및 디쉬를 재칭량하였다. %325 잔류물의 계산은 다음과 같이 실시하였다:

BET 표면적은 문헌[Brunaur et al., J. Am. Chem. Soc., 60, 309 (1938)]의 BET 질소 흡착 방법으로 측정되었다.

실리카의 CTAB 외표면적은 실리카 표면 상의 CTAB (세틸트리메틸암모늄 브로마이드)의 흡수로 측정되고, 잉여물은 원심 분리기로 분리시켜 계면 활성제 전극을 사용하여 나트륨 라우릴 설페이트로 분쇄하여 측정된다. 실리카의 외표면적은 흡착된 CTAB의 양(흡착 전후의 CTAB 분석)으로 결정된다.

구체적으로는, 실리카 약 0.5 g을 정확하게 칭량하여 CTAB 용액 (5.5 g/L) 100.00 ㎖와 함께 250 ㎖ 비커에 배치하고 30분간 전기 교반 판 상에서 혼합한 후 10,000 rpm에서 15분 동안 원심 분리한다. 100 ㎖ 비커 내에 투명한 상층액 5 ㎖에 10 % 트리톤 X-100 1 ㎖을 첨가한다. pH는 0.1 N HCl을 이용하여 3.0∼3.5로 조정하고 계면 활성제 전극(Brinkmann SUR1501-DL)을 사용하여 견본을 0.0100 M 나트륨 라우릴 설페이트로 분쇄하여 종점을 측정한다.

흡유량은 아마인유를 사용하여 러브아웃(rubout) 방법으로 측정되었다. 이 테스트는 오일을 실리카 샘플과 혼합하여 단단한 퍼티형 페이스트가 형성될 때까지 평활 표면 상에서 압설기(spatula)로 문지른다. 전개시 컬링될 페이스트 혼합물을 갖기 위해 필요한 오일의 양을 측정함으로서 당업자는 실리카의 흡유량값, 즉 실리카 수착능을 완전하게 포화시키는 실리카의 단위 중량 당 필요되는 오일 부피를 표시하는 값을 계산할 수 있다. 흡유량 값의 계산은 다음과 같이 실시되었다:

브래스 에인러너 (BE) 연마값은 에인러너 AT-1000 연마기를 사용하여 측정하였다. 이러한 테스트에 있어서, 포드리니어(Fourdrinier) 브래스 와이어 스크린을 칭량하고 고정된 수의 회전 동안 10 % 수성 실리카 현탁액의 작용에 노출시키고난 후, 연마량을 100,000 회전 당 포드리니어 와이어 스크린으로부터 손실된 밀리그램 브래스로서 측정한다. 이러한 테스트를 위해 필요한 일회용 공급물(브래스 스크린, 마모판 및 PVC 관류)은 벌몬트 룻랜드에 소재한 Duncan Associates에서 "에인러너 테스트 킷"이라는 명칭으로 구입 가능하다. 구체적으로는 브래스 스크린(Phosphos Bronze P.M.)을 5분간 초음파 배쓰에서 고온의 비눗물 (0.5 % Alconox) 내에서 세척하여 준비하고 수돗물로 헹군 후 초음파 배쓰 내에 셋팅된 150 ㎖ 물을 포함하는 비커 내에서 다시 헹구었다. 스크린을 다시 수돗물로 헹구고 20분간 105℃로 셋팅된 오븐에서 건조시키고 데시케이터(desiccator)에서 냉각시킨 후 칭량하였다. 피부 오일이 스크린을 오염시키는 것을 방지하기 위해 스크린을 집게로 다루었다. 에인러너 테스트 실린더를 마모판 및 칭량된 스크린에 모으고 (적색선 쪽 아래로-연마된 쪽 아님), 적소에 쥐었다. 마모판은 약 25 테스트 동안 또는 나쁘게 마모될 때까지 사용한다; 칭량된 스크린은 한번만 사용한다.

실리카 100 g을 탈이온수 900 g과 혼합하여 제조된 10 % 실리카 슬러리를 에인러너 테스트 실린더에 투입한다. 에인러너 PVC 관은 교반축에 배치된다. 에인러너 PVC 관은 5개의 위치를 갖는다. 각 테스트의 경우, PVC 관의 위치는 5회 사용될 때까지 증가시킨 후 버린다. 에인러너 연마 장치를 다시 조립하고 장치를 87,000 회전으로 작동하도록 셋팅한다. 각 테스트는 약 49분이 소요된다. 사이클이 완료된 후, 스크린을 수돗물로 헹구어 제거하고, 물을 포함하고 초음파 배쓰에 셋팅된 비커에 2분간 배치하고 탈이온수로 헹군 후 20분간 105℃로 셋팅된 오븐에서 건조시킨다. 건조된 스크린을 데시케이터에서 냉각시키고 재칭량한다. 각 샘플에 2번의 테스트를 수행하고 결과를 평균내어 100,000 회전 당 손실된 mg으로 표시한다. 10 % 슬러리에 대해 100,000 회전 당 손실된 mg의 단위로 측정된 결과는 10 % 브래스 에인러너 (BE) 연마값으로서 특징지울 수 있다. 이의 측정값 및 테스트의 결과를 하기 표 2에 표시한다.

표 2에 제시된 바와 같이, 실시예 1∼2에서 제조된 실리카는 비교예 A∼B와 비교하였을 때 더 작은 중간 및 평균 입자 크기를 가졌다. 실시예 1∼2 실리카는 이들의 더 작은 입자 크기 경간 및 더 큰 입자 크기 β값에 의해 표시된 바와 같이 더 좁은 입자 크기 분포를 갖는다. 또한 실시예 1∼2는 용인될만 하거나 양호한 세정 성능을 가진 치약을 생산하기에 여전히 충분한 연마력을 가지면서 반면 더 낮은 에인러너 연마값을 갖는다. 반대로, 비교예 A∼B는 더 넓은 입자 크기 분포를 제시하고 더욱 연마성이 있다.

소비 제품에서 이러한 효능을 입증하기 위해, 실시예 1∼2의 실리카 연마제를 4개의 상이한 치약 조성물 (번호 1∼4)에 각각 20 % 및 35 % 실리카 첨가량으로 분말로서 혼입하였다. 이러한 조성물의 성능을 각각 20 %∼35 % 실리카 첨가량의 비교예 A∼B 실리카로 조제한 치약 조성물 5∼8의 성능과 비교하였다. 8개의 치약 조성물은 하기 표 3에 표시되어 있다.

이러한 치약 샘플들은 다음과 같이 제조하였다. 첫번째 혼합물은, 글리세린 및 소르비톨, 폴리에틸렌 글리콜 (코네티컷주 댄버리에 소재한 Union Carbide Corporation의 CARBOWAX® 600), 카르복시메틸셀룰로스 (예컨대 네덜란드 아르넴에 소재하는 Noviant의 CEKOL® 2000 또는 델라웨어주 윌밍턴에 소재하는 Hercules Corporation의 Aqualon 부문의 CMC-7MXF)의 성분들을 배합한 후 성분들이 용해될 때까지 첫번째 혼합물을 교반함으로써 형성하였다. 두번째 혼합물은, 탈이온수, 테트라나트륨 피로포스페이트, 나트륨 사카린, 나트륨 플루오라이드의 성분들을 배합한 후 성분들이 용해될 때까지 교반함으로써 형성하였다. 첫번째 및 두번째 혼합물을 교반하면서 합한 후 프리믹스를 형성하였다. 프리믹스를 Ross 믹서 (뉴욕주 하우피유지 소재의 Charles Ross & Co.의 모델 130LDM)에 배치하고 실리카 증점제, 이산화티탄 및 실리카 연마제를 프리믹스에 첨가하고 프리믹스를 진공없이 혼합하였다. 그리고 나서 진공의 30 인치를 감소시키고 각 샘플을 15분간 혼합한 후 나트륨 라우릴 설페이트 및 향미제를 첨가하였다. 생성 혼합물을 감소된 혼합 속도에서 5분 동안 교반하였다. 8개의 상이한 치약 조성물은 다음의 조제법에 따라 제조되었는데, 그 양은 그램 단위이다:

상기와 같이 치약 조성물 1∼8을 제조한 후, RDA 및 PCR 특성을 다음과 같이 측정하였다. 본 발명에 사용된 침전 실리카 조성물의 방사성 상아질 연마(RDA) 값은 문헌[Hefferen, Journal of Dental Res., July-August 1976.55 (4), pp. 563-573]에 제시되고 Wason 미국 특허 번호 4,340,583호, 4,420,312호 및 4,421,527호에 기술되어 있는 방법에 따라 결정되는데, 공보 및 특허는 본원에 참고 인용되어 있다.

치약 조성물을 분석하기 위해 사용되는 PCR 테스트는 문헌["In Vitro Removal of Stain With Dentifrice" G.K. Stookey, et al., J. Dental Res., 61, 1236-9, 1982]에 기술되어 있다.

PCR 및 RDA는 각 치약 조성물에 대해 3번씩 측정되고 결과를 평균을 내었다. RDA 및 PCR 측정의 평균 결과 및 이의 측정비는 하기 표 4에 표시한다.

모든 경우에 있어서 본 발명의 실리카 (치약 조성물 1∼4)를 포함하는 치약은 상응한 대조군 치약 (치약 조성물 5∼8)과 비교하였을 때 PCR 값이 동등하다는 것을 표 4는 보여주고 있다. 놀랍게도, 본 발명의 치약 조성물 1∼4의 RDA 값은 상응한 대조군 치약 조성물 5∼8보다 26∼61 포인트가 더 낮았다. 또한, 그 비율은 비교 실리카 제품보다 본 발명의 분급된 실리카 제품이 유의적으로 더 높게 계산되었으며, 이는 현재의 실행되는 연마제에 비해 현저한 향상을 보여주는 것이다.

넓은 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 상기 기술된 구체예를 변화시킬 수 있다는 것을 당업자가 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 구체예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 취지 및 범위 내의 변화를 포괄하는 것으로 해석해야 한다.

Claims (18)

1. a) 복수의 건조 실리카 입자를 제공하는 단계;

   b) 공기 분급법을 통해 상기 건조 실리카 입자를 분립 및 분급하는 단계; 및

   c) 생성된 입자의 하나 이상의 군이 중간 입자 크기가 약 5∼약 15 미크론이고, 입자 크기 경간(span)이 2 미만이며, 입자 크기 베타값이 0.3 보다 크도록 상기의 분립 및 분급한 건조 실리카 입자를 분리하는 단계

   를 포함하는 침전된 실리카 연마성 조성물을 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 생성된 입자의 하나 이상의 군은 중간 입자 크기가 약 6∼약 10 미크론이고, 입자 크기 경간은 약 1.25∼약 1.75이며, 입자 크기 베타값은 약 0.35∼약 0.50인 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 생성된 입자의 하나 이상의 군은 중간 입자 크기가 약 7∼약 9 미크론이고, 입자 크기 경간은 약 1.25∼약 1.65이며, 입자 크기 베타값은 약 0.40∼약 0.50인 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 생성된 입자의 하나 이상의 군 내의 입자는 아마인유 흡유량이 약 50 ㎖/100 g∼약 90 ㎖/100 g인 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 생성된 입자의 하나 이상의 군 내의 입자는 아마인유 흡유량이 약 50 ㎖/100 g∼약 90 ㎖/100 g인 방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 생성된 입자의 하나 이상의 군 내의 입자는 아마인유 흡유량이 약 50 ㎖/100 g∼약 90 ㎖/100 g인 방법.
7. 1개 이상의 연마성 성분을 포함하는 세치제 조제물로서, 상기 하나 이상의 연마성 성분은 제1항의 방법에 의해 생성되는 입자인 조제물.
8. 1개 이상의 연마성 성분을 포함하는 세치제 조제물로서, 상기 하나 이상의 연마성 성분은 제2항의 방법에 의해 생성되는 입자인 조제물.
9. 1개 이상의 연마성 성분을 포함하는 세치제 조제물로서, 상기 하나 이상의 연마성 성분은 제3항의 방법에 의해 생성되는 입자인 조제물.
10. 1개 이상의 연마성 성분을 포함하는 세치제 조제물로서, 상기 하나 이상의 연마성 성분은 제4항의 방법에 의해 생성되는 입자인 조제물.
11. 1개 이상의 연마성 성분을 포함하는 세치제 조제물로서, 상기 하나 이상의 연마성 성분은 제5항의 방법에 의해 생성되는 입자인 조제물.
12. 1개 이상의 연마성 성분을 포함하는 세치제 조제물로서, 상기 하나 이상의 연마성 성분은 제6항의 방법에 의해 생성되는 입자인 조제물.
13. 제7항에 있어서, 세치제 조제물은 방사성 상아질 연마 (RDA) 수준이 약 130∼200이고 피막(pellicle film) 세정율 (PCR)이 약 100∼140인 조제물.
14. 제8항에 있어서, 세치제 조제물은 RDA 수준이 약 130∼200이고 PCR이 약 100∼140인 조제물.
15. 제9항에 있어서, 세치제 조제물은 RDA 수준이 약 130∼200이고 PCR이 약 100∼140인 조제물.
16. 제10항에 있어서, 세치제 조제물은 RDA 수준이 약 130∼200이고 PCR이 약 100∼140인 조제물.
17. 제11항에 있어서, 세치제 조제물은 RDA 수준이 약 130∼200이고 PCR이 약 100∼140인 조제물.
18. 제12항에 있어서, 세치제 조제물은 RDA 수준이 약 130∼200이고 PCR이 약 100∼140인 조제물.