DeclaratioD unüer Rule 4.17: For two-leüer cades and other ahbreviations, refer to the "Guid- as lo applicant 's entitlement to apply for and be granted a ance Notes on Cades andAbbreviaüons" ' appearingat the begin- patent (Rule 4.17(H)) for all dcsignatioris ning of cach regular tssue of the PCT Gazette. Published: — vrilh inlernational search report
SILICES PRECIPITADOS ADECUADOS PARA DENTÍFRICOS I ! TRANSPARENTES Antecedentes del Invento Los sílices precipitados tienen uso en la fabricación de un amplio rango de productos, que van desde productos cosméticos y alimenticios hasta recubrimientos industriales y materiales ¡ elastoméricos, tales como llantas. Los sílices son particularmente útiles en productos dentífricos (tales como pastas de dientes), en i donde funcionan como¡ rellenadores, abrasivos y engrosadores. I Debido a su versatilidad de funciones, y también a que, en i comparación con otros abrasivos dentífricos (notablemente I alúmina y carbonato] de calcio), los sílices tienen una compatibilidad relativamente alta con ingredientes activos tales I como fluoruro, existe i_ma fuerte necesidad de incluirlos entre i quienes formulan las pa?tas de dientes y dentífricos. i Sin embargo, puede ser difícil incorporar sílices abrasivos en i i productos dentífricos transparentes, los cuales, en la actualidad se han vuelto cada vez más populares debido a su gran atractivo para algunos consumidores ¡y a que permite que los fabricantes impartan una mayor distinción a sus productos. Esta dificultad de i formulación surge debido a que para producir una pasta de dientes transparente que contenga sílice, es necesario asegurar que el i índice de refracción del| sílice coincida en forma cercana con el índice de refracción de la matriz de la pasta de dientes, ya que el
i I I I I sílice tiene un alto g,rado de transmisión de luz, y cuando se incorpora en un dentífrico, el sílice tiene una suficiente capacidad i de abrasión para proporcionar limpieza a la superficie de los i dientes. 1 El requerimiento ide que el índice de refracción del sílice i coincida con el índice! de refracción de la pasta de dientes, da como resultado generalmente que la concentración de agua en la pasta de dientes deba ¡mantenerse en niveles relativamente bajos. i El agua tiene generalmente un índice de refracción más bajo que el sílice (los sílices comercialmente disponibles tienen un índice l de refracción de 1.438 a 1.451, en tanto que el agua tiene un índice de refracción de¡ 1.332), y también conforme incrementa la concentración de agua en la pasta de dientes, disminuye el índice de refracción de la pajsta de dientes. Por consiguiente, con el objeto de que el índice de refracción del sílice coincida con el índice de refracción de'la pasta de dientes, se debe minimizar la i concentración de agua en la pasta de dientes. Esto no es lo más recomendable, ya que el agua es el componente de la pasta de i dientes generalmente menos costoso, y las disminuciones en concentración de agua normalmente se compensan por los incrementos en la concentración de humectantes (lo cual es muy costoso). Por lo tanto, 'la disminución de concentración de agua originará un incremento correspondiente en el costo por unidad de la pasta de dientes. i Por lo tanto, el escuerzo para producir una pasta de dientes I
i i I i de gel transparente, ,por parte de quienes la formulan, debe equilibrar diversos factores. El sílice es un ingrediente indispensable para producir una pasta de dientes efectiva en la limpieza de los dientes, pero al agregarlo se puede reducir la transparencia de todo^ el producto, debido a su bajo grado de transmisión y alto índice de refracción. Aunque al agregar sílices se proporcionan beneficios de limpieza, el alto índice de refracción que tiene el sílice requiere una disminución en la concentración de agua y un concomitante incremento en la concentración de humectantes, dando como resultado un incremento significativo en el costo del producto. ! I Por lo anterior, existe una continua necesidad de que una composición de sílice 'no proporcione únicamente un excelente desempeño en la abrasión, sino que también tenga un grado de transmisión relativamente alto, y un índice de refracción que sea lo suficientemente bajo, de modo que el sílice pueda incluirse en una composición de pasta !de dientes transparente que tenga una concentración de agua relativamente alta. _ S__u__m___a__r__i_o__ _ d__e__l__ _ I_n__v__e___n ___t_o__ ' . La presente invención incluye una composición de sílice precipitada amorfa, teniendo la composición de sílice un índice de refracción menor a aproximadamente 1.4387, una transmisión de luz mayor a aproximadamente 48%; y un valor de abrasión Brass
Einlehner mayor a aproximadamente 5 mg de pérdida/100,000 rev. La presente invención también incluye un dentífrico que
I i i comprende una premezcla que no contiene sílice, en donde la premezcla tiene un índice de refracción menor a 1.442. El i dentífrico también comprende aproximadamente el 0.01% por peso I hasta aproximadamente el 10% por peso de un sílice de abrasión, y tiene un RDA mayor a aproximadamente 50. La presente invjención también incluye un método para i preparar un dentífrico, j en donde el método comprende los pasos de preparar una premezcla, la cual no contenga sílice y tenga un i índice de refracción menor a aproximadamente 1.442 y mezclar el sílice con la premezcla ¡para formar un dentífrico que tenga un RDA mayor a aproximadamente 50. I Breve Descripción de las Figuras El sumario anterior, así como la descripción detalla de las modalidades preferidas 'de la presente invención que se encuentra i más adelante, serán mejor comprendidas cuando sean leídas junto con la figura que se encuentra a continuación. Sin embargo, debe I quedar entendido que la presente invención no se limita a las relaciones físicas precisas mostradas en la figura. La figura 1, es una curva que traza la relación entre el grado I de transmisión de luz! ("% de Transmisión") vs el índice de i refracción del sílice precipitado preparado de acuerdo con la presente invención. i Descripción Detallada del Invento I Todas las partes, porcentajes y proporciones aquí utilizados, Í se expresan por peso á menos que se especifique lo contrario. i i I I i Todos los documentos iaquí mencionados están incorporados como referencia. La descripción que se encuentra a continuación, I describe modalidades preferidas de la presente invención, la cual i proporciona sílice para utilizarse en dentífricos, tales como pasta I de dientes. Aunque el uso óptimo para dicho sílice es en I dentífricos, este sílice itambién se puede utilizar en una variedad de otros productos para' el consumidor. Por el término "mezcla" se entiende por ejemplo cualquier i combinación de dos o ¡más sustancias, en la forma de, pero sin i pretender limitarse, una mezcla heterogénea, una suspensión, una solución, un gel, una dispersión, o una emulsión. i Por el término "transparente", se entiende la transmisión de luz de modo que las imágenes puedan apreciarse como si no i hubiera material de intervención. I Por el término "dentífricos" se entienden productos para el I cuidado oral, tales como, pero sin pretender limitarse a pastas de I dientes, polvos dentales y cremas dentales. i Por el término "sílíice de baja estructura" se entiende que el I material de sílice tiene una absorción de aceite de entre I aproximadamente 70 ml/'IOOg y 90 ml/100g. La presente invención se refiere a composiciones de sílice precipitado de estructura inferior, amorfas, también conocidas I como dióxido de silicong, o Si02, que imparten características de limpieza y abrasión mejoradas, cuando se incluyen dentro de una pasta de dientes o dentífrico. Estos índices de abrasión no únicamente limpian los dientes removiendo residuos y manchas, sino que también funcionan para pulir las superficies dentales. Debido a que tienen ¡un índice de refracción más bajo que los sílices amorfos comer'cialmente disponibles más comparables, y también debido a su alto grado de transmisión de luz, los sílices de la presente invención son particularmente útiles para formular una pasta de dientes ¡transparente de bajo costo que tenga una ¡ concentración de agua relativamente alta. Se debe agrega,r una cantidad suficiente de sílice de abrasión a una composición de pasta de dientes, de modo que el valor de abrasión de dentina radioactivo ("RDA") de la pasta de dientes esté entre aproximadamente 50 y 200. En un RDA menor a
50, los beneficios de| limpieza de la pasta de dientes serán mínimos, en tanto que ¡en un RDA mayor a 200, existe un severo riesgo de que la pasta de dientes sea tan abrasiva que pueda dañar la dentina de los¡dientes a lo largo de la línea de gingivial.
Los productos de pas¡tas de dientes más comerciales en la actualidad, tienen un RDA dentro del rango de 50 a 150, estando el promedio exactamente en la mitad alrededor de 100. Preferentemente, el dentífrico debe tener un valor RDA de al menos aproximadamente 50, tal como entre 70 y 120, tal como entre 90 y 110. ¡ El RDA de una pasta de dientes depende tanto de la dureza
(abrasión) del abrasivo como de la concentración del abrasivo en la pasta de dientes. El RDA se mide a través del método descrito en el artículo "A Laboratory Method for Assessment of Dentifrice
Abrasívity", John J. Hefferren, in Journal of Dental Research. Vol. i 55, No. 4 (1976), páginas 563 a 573. La capacidad de abrasión del i sílice puede medirse ¡mediante el método Einlehner el cual se describe con mayor detalle más adelante. Se ha determinado una i correlación entre los valores Einlehner del sílice, el nivel de carga de sílice en la pasta de dientes y los valores RDA a partir de datos históricos, y se resumen en la ecuación (I) que se encuentra a i continuación. ¡ (I) RDA = (0.099003 x E) + (0.773864 x L) +
(0.994414 x E x L) + (-0.002875 E2) + (0.094783 x L2) + (3.417937) en donde E es el mg Brass Einlehner perdido por una ¡pasta acuosa de sílice al 10%. i L es el % por peso de la carga de sílice en ' la pasta de dientes. Por ejemplo, si ura pasta de dientes contiene 20% por peso de un sílice que tiene un valor de abrasión Einlehner (una medida de dureza, descrita icón mayor detalle más adelante) de aproximadamente 6.0, entonces la pasta de dientes tendrá un RDA í de aproximadamente 100. Una pasta de dientes que tenga el i mismo valor RDA de aproximadamente 100, podría obtenerse en un I nivel de concentración i de sílice de aproximadamente 6.5% por i peso con un sílice más ¡abrasivo, tal como un sílice que tenga un I valor de abrasión Einlehner de 15. Incluyendo este mismo sílice con un valor de abrasión Einlehner de 15 y en un nivel de concentración de 20% ¡por peso, se podría producir una pasta que tenga un RDA de aproximadamente 280. I Debido a que estos dos sílices que tienen diferentes valores de abrasión diferente'^ son proporcionales en costo, es más efectivo en costo utilizar los sílices más abrasivos en I concentraciones más bjajas. Desafortunadamente, en tanto que los sílices menos abrasivos (por ejemplo, los sílices que tienen i valores Einlehner de aproximadamente 4.0) generalmente tienen i buenas propiedades ¡de transparencia (viz, alto índice de i refracción y un grado dje transmisión de luz altos), los sílices más i abrasivos generalmente son candidatos deficientes para la inclusión en un dentífrico transparente. Sin embargo, a ¡través de la presente invención, se han i desarrollado sílices amorfos abrasivos de modo que no únicamente i tengan un excelente desempeño de abrasión, sino que también sean adecuados para ! la inclusión en una pasta de dientes transparente. Al controlar el rpm del agitador, el tiempo de ! digestión, el rango de dición, el pH del lote (final), y el pH de la i pasta, se puede producir un abrasivo de sílice que tenga un índice de refracción relativamente bajo, un alto grado de transmisión de i luz, y sea lo suficiente abrasivo. Las composiciones de sílice de la presente invención, se preparan de acuerdo con el siguiente proceso. En este proceso, se carga una solución acuosa de un silicato álcali, tal como silicato de sodio, y la solución ¡acuosa de un silicato álcali en el reactor I calentado previamente a una temperatura de entre aproximadamente 65°Cj y aproximadamente 100°C , en un reactor, tal como en un reactor equi pado con medios de mezclado i adecuados para asegurar una mezcla homogénea . Preferentemente, la solución acuosa de sil icato álcali tiene una I concentración de sil icato álcal i de aproximadamente 8.0 a 35% por peso, tal como i desde aproximadamente 8.0 hasta aproxi madamente 1 5% por peso . Preferentemente, el silicato álcali es un silicato de sodio con u na proporción de Si02: Na20 desde aproximadamente 1 hasta aproxi madamente 3.5, tal como desde aproximadamente 2.5 hasta aproximadamente 3.4. Posteriormente se1 agrega en forma si multanea al reactor: ( 1 ) una solución acuosa de agente de acidez o ácido, tal como ácido sulfúrico, y (2) cantidades adicionales de una solución acuosa que contiene las mismas especies de silicato álcal i que se encuentran i en el reactor, siendo calentada previamente la solución acuosa a una temperatu ra de desde aproximadamente 65°C hasta i aproximadamente 85°C. i La solución acuosa del agente de acidez tiene preferentemente 'una concentración de agente de acidez desde a proximadamente' 6 hasta 35% por peso, tal como desde aproximadamente 9.0 hasta aproxi madamente 1 5% por peso. Se continúa con la adición i simultánea hasta que el pH del lote del reactor cae a entre aproxi madamente 5.4 y hasta aproxi madamente i 6.4. ! U na vez que se inf siona el agente de acidez y se detiene el i l silicato álcali, el lote del reactor se calienta a una temperatura de i entre aproximadamente 85°C, y 100°C, y se deja el lote del reactor i a que se "digiera" durante entre aproximadamente 5 minutos a 60 minutos, manteniéndole constante el pH del lote del reactor. Una i vez que se terminó la 'digestión, el lote de reacción se filtra y se lava con agua para eliminar las sales inorgánicas en exceso hasta que el agua lavada procedente de la pasta del filtro de sílice, obtiene una conductividad menor a aproximadamente 2000 mhos. Debido a que la conductividad del filtrado de sílice es proporcional a la concentración de subproductos de sal inorgánica en la pasta j del filtro, entonces, al mantener la conductividad del filtro menor a 2000 µ??G??e, se puedje obtener en la pasta del filtro la baja concentración deseada 'de sales inorgánicas, tales como Na2S04. I La masa del filtro de sílice se hace pasta en agua, y I posteriormente se seca a través de cualesquiera técnicas de secado convencionales, tales como secado mediante rocío, para producir un sílice precipitado que contiene desde aproximadamente 3% por peso, hasta aproximadamente 50% por i peso de humedad. Posteriormente el sílice precipitado puede ser molido para tener un ¡ tamaño de partícula deseado de desde aproximadamente 5 ?µ m hasta 25 µ??, tal como desde aproximadamente 5 m hasta aproximadamente 15 µp?. Posteriormente, e| sílice precipitado amorfo abrasivo puede ser incorporado en una composición dentífrica, por ejemplo, una pasta de dientes. j i I i
I Además del componente de abrasión, el dentífrico también i puede contener otros diversos ingredientes, tales como humectantes, agentes' engrosadores (algunas veces conocidos como enlazadores, gomas, o agentes de estabilización), agentes antibacterianos, fluoruros, edulcorantes y cotensioactivos. i Los humectantes sirven para agregar a un dentífrico cuerpo o i "textura en la boca", así como para evitar que el dentífrico se seque. Los humectantes adecuados incluyen polietilénglicol (en una variedad de diferentes pesos moleculares), propi léngl icol , i glicerina (glicerol), eritritol, xilitol, sorbitol, manitol, lactitol, e I hidrolizatos de almidón hidrogenado, así como mezcla de estos compuestos. ' Los agentes engrasadores son útiles en las composiciones i dentífricas de la presente invención, para proporcionar una I estructura gelatinosa qüe estabilice la pasta de dientes contra la separación de fase. j Los agentes engrosadores incluyen engrosador de sílice, a'lmidón, gl i ce rito de almidón, goma Baraya I (goma esterculia), goma de tragacanto, goma arábiga, goma ghatti, goma acacia, goma xantan, goma guar, goma EEV, carrágena, i alginato de sodio, agar-agar, pectina, gelatina, celulosa, goma de celulosa, carboximetil celulosa, hidroxietil celulosa, hidroxipropil i celulosa, hidroximetilo, ( hidroximetil carboxipropil celulosa, metil celulosa, etil celulosa, celulosa sulfatada, así como mezclas de i estos compuestos. Los 'niveles típicos de enlazadores son desde aproximadamente 0% p r peso hasta aproximadamente 15% por i i I I peso de una composición de pasta de dientes. Los agentes antitj acterianos se pueden incluir para reducir la presencia de microorganismos debajo de los niveles peligrosos i conocidos. Los agentes antibacterianos adecuados incluyen ácido i benzoico, benzoato de sodio, compuestos fenólicos de ácido bórico de benzoato de potasio tales como betanaftol, clorotimol, timol, I anetole, eucalipto, carvacrol, mentol, fenol, amilfenol, hexilfenol, heptilfenol, octilfenol, j hexilresorcinol, cloruro de laurilpiridinio, cloruro de míristilpiridinio, fluoruro de cetilpiridinio, cloruro de i cetilpiridinio, bromuro die cetilpiridinio. Si está presente, el nivel de agente antibacteriano lo está preferentemente desde aproximadamente 0.1%! por peso hasta aproximadamente 5% por peso de la composición ide pasta de dientes. Se pueden agregajr edulcorantes adecuados a la composición de pasta de dientes, pajra impartir al producto un sabor agradable. Los edulcorantes adecuados incluyen sacarina (tal como sacarina de sodio, potasio o calcio), ciclamato (tal como sal de sodio, potasio o calcio), acesulfano-K, taumatina, dihidrocalcona de i neohisperidina, glicirhizina amoniada, dextrosa, levulosa, sacarosa, mañosa, y glucosa. La pasta de diente!s también contendrá preferentemente sales de fluoruro para evitar el desarrollo y progreso de caries dentales. Las sales de fluoruro1 adecuadas incluyen fluoruro de sodio, fluoruro de potasio, fluoruro de calcio, fluoruro de zinc, fluoruro estañoso, fluoruro de amonio de zinc, monofluorofosfato de sodio, i i I i monofluorofosfato de potasio, hidrofluoruro de laurilamina, i hidrofluoruro de jdietilaminoetiloctoilamida, fluoruro de didecildimetilamonio, |fluoruro de cetilpiridinio, fluoruro de dilaurilmorfolinio, fluoruro estañoso de sarcosina, fluoruro de potasio de glicina, hidr'ofluoruro de glicina, y monofluorofosfato de sodio. Los niveles típicos de sales de fluoruro son desde aproximadamente 0.1%' por peso hasta aproximadamente 5% por peso. j También se pueden incluir tensioactivos en la forma de i agentes adicionales dé limpieza y de generación de espuma, y pueden ser seleccionados de tensioactivos aniónicos, tensioactivos zwiteriónicos, tensioactivos no iónicos, tensioactivos I anfotéricos y tensioactivos catiónicos. Se prefieren tensioactivos aniónicos, tales como sales de sulfato de metal, tal como sulfato j laurilo de sodio. i i Los dentífricos a | u í descritos, también pueden tener una variedad de ingredientes adicionales, tales como agentes de sensibilización, agentesi de curación, otros agentes de prevención de caries, agentes de quelación/secuestro, vitaminas, aminoácidos, proteínas', otros agentes anti-placa/anti-cálculos, opacificadores, antibióticos, anti-enzimas, enzimas, agentes de control de pH, agentes1 de oxidación, antioxidantes, agentes de blanqueado y conservadores. i Finalmente, el agua proporciona el equilibrio de la composición además dé los aditivos mencionados. El agua es
i I I i preferentemente desionizada y libre de impurezas. El dentífrico i comprenderá desde 'aproximadamente 13% por peso, hasta aproximadamente 20% por peso de agua. La presente invención se describirá con mayor detalle con I: respecto a los siguientes ejemplos específicos no limitantes. I Ejemplos del 1 al 4 En los Ejemplos del 1 al 4, se prepararon de acuerdo con la i presente invención, sílices adecuados para utilizarse en dentífricos I así como en otros productos. Primero, se cargaron en un reactor, calentado a una temperatura de 82°C, 900 kg de una solución acuosa que contiene 14.36% por peso de silicato de sodio (que I tiene una proporción molar de Si02Na20 de 3.3), y se mantuvieron i a la misma temperatura durante el paso de digestión, mientras se agitó el reactor a 83 rpm. Posteriormente se agregaron en forma i simultánea en rangos jde 113 litros/minuto y 377 litros/minuto, respectivamente, una solución acuosa de ácido sulfúrico (a una i concentración de 12.06% por peso) y una solución acuosa de silicato de sodio (a una concentración de 14.36% por peso, teniendo el silicato de sodio una proporción molar de 3.3, y siendo calentada la solución a! una temperatura de 75°C). Se detuvo la adición de silicato después de 47 minutos y se continúo con la adición de ácido hasta que el pH del lote del reactor bajo a de 5.8 a 6.0. Posteriormente sé mantuvo la temperatura del lote a 93°C durante 10 minutos, corji el mismo pH. Posteriormente el lote de sílice fue filtrado y lavado para formar una pasta de filtro que tiene una conductividad no¡ mayor a aproximadamente 2000 mhos.
Posteriormente la masa del fi ltro fue hecha pasta con agua, de i modo que el contenido de sólidos fue de 32.4% y el pH se ajustó a 7.20. Posteriormente se secó mediante rocío la masa del filtro en un secador a una temperatu ra de entrada de 650°C y u na temperatura de salida ¡ de 78°C , y el producto secado mediente rocío fue mol ido a entre 8 y 1 0 µ ?p , En los ejemplos 2 y 3 , los sílices adecuados para utilizarse en dentífricos así como en otros productos , se prepararon de acuerdo con la presente i nvención. Primero, se cargaron en u n reactor de 400 galones!, equipado con un propu lsor de turbina de cuatro cuchillas con puntos de A-200 (45 grados) calentado a u na temperatura de 82°C , 27 L de u na solución acuosa q ue contiene
14.5% por peso de silicato de sodio (que tiene una proporción molar de 3.3) y se mantuvieron a esta temperatura hasta el paso de d igestión. Los contenidos de reactor fueron agitados a las velocidades indicadas | en la Ta bla I q ue se encuentra más adelante. Posteriormente se ag regaron en forma simultánea en los rangos proporcionados i en la Tabla I que se encuentra más i adelante, una solución acuosa q ue comprende el 1 2.4% por peso de ácido sulfú rico y una, solución acuosa que comprende el 14.5% por peso de si licato de 'calcio (que tiene una proporción molar de
3.3 y calentada a una temperatu ra de 75°C). Se detuvo la adición de silicato después de 47 min utos y la adición de ácido continuó i en el mismo rango hasta que el pH del lote bajó a 7.5.
Posteriormente se redujo el rango de adición de ácido a de 1.0 a
1.5 litros/minutos hasta que el pH del lote alcanzó el pH final. El pH de lote final se ajustó en forma manual hasta llegar al objetivo. Posteriormente se ingresó el lote al paso de digestión, en donde la temperatura se incrementó a 93°C, en tanto que el pH del lote se mantuvo en el pH final durante todo el paso de digestión. La sincronización del paso de digestión en cada ejemplo, se determina en la Tabla I ¡que se encuentra más adelante. Después de la digestión, se filtró el lote de sílice en una prensa de filtro y se lavó hasta que el filtrado tuvo una conductividad no mayoría 2000 pmhos. Posteriormente la masa del filtro se hizo pasta con agua y se mezcló durante 5 minutos con un agitador Cowles hastaj formar una pasta con el contenido de sólidos descrito en la Tabla 1 que se encuentra más adelante. El pH de la pasta se puede ajustar adicionalmente a través de la adición opcional de soda cáustica para llegar al pH indicado en la columna de "pH de la pasta" de la Tabla I que se encuentra más adelante. Posteriormente la pasta se secó mediante rocío (a la temperatura de entradaj y salida mostrada en la Tabla I que se encuentra más adelante,) y se molió para formar una composición de sílice de particulado que tiene un tamaño de partícula promedio de desde 8.7 pm hasta aproximadamente 9.7 µ? . Ejemplos Comparativos 1-2 Se prepararon los; ejemplos comparativos 1-2, utilizando el mismo método que se describe anteriormente con respecto a los ejemplos 2-3, pero , de acuerdo con los parámetros de i procesamiento establecidos en la Tabla 1, que se encuentra a continuación. Tabla I
I Después de que se preparó tal como se estableció anteriormente, se midi¡eron diversas propiedades del sílice de particulado, incluyendo i abrasión Einlehner, absorción de aceite, tamaño de partícula de sílice, índice de refracción, grado de transmisión de luz ("% de transmisión"), y brillo. Como primer paso i para medir el índice de ,refracc¡ón ("Rl") y el grado de transmisión i de luz, se preparó un rango de soluciones de existencia de sorbitol/agua (aproximadamente 10) de modo que el índice de refracción de estas soluciones estuvo entre aproximadamente
1.426 y 1.440. Las i proporciones exactas de sorbitol/agua i necesarias, dependen del sorbitol utilizado exactamente y son determinadas por los técnicos que realizan la medida. Normalmente, estas soluciones de existencia cubrirán el rango del ¡ 49 al 70% por peso de¡ sorbitol en agua . Para determinar el índice de Refracción , se colocan por separado u na o dos gotas de cada solución estándar en ' la placa fija del refractómetro (Abbe 60
Refractometer Model 1 ,0450). La placa de cobertura se fija y se i asegura en su lugar. La fuente de l uz y el refractómetro se encienden y se lee él índice de refracción de cada solución estándar. En botel las dje 20 cm3 por separado, se pesan en forma exacta 0.5g ± 0.01 de ¡sílice y se agregan 12. Og ± 0.01 de cada solución de existencia de sorbitol/agua respectiva. Posteriormente las botellas fueron ! agitadas vigorosamente para formar dispersiones de sílice, ¡se eliminaron de las botellas los topes, y i las botellas se colocaron en un disecador, el cual posteriormente se evacuó con una bomba de vacío . i A las dispersiones| se les extrajo el aire durante 30 min utos y se inspeccionaron en forma visual hasta la extracción de aire total .
Se midió inmed iatamente el % de Tra nsmisión ("%T") en 589 n m
(Spectronic 20 D + ), de acuerdo con las i nstrucciones de operación del fabricante. En forma¡ específica , se midió el % de Transmisión en las d ispersiones de sílice/sorbitol/agua colocando una al ícuota de cada d ispersión en una cubeta de cuarzo y se leyó el %T a 589 n m de longitud de onda 'de cada muestra a una escala de 0 a 1 00.
Se traza ron en una curva el % de Transmisión vs. R l de las soluciones de existencia, tal como se muestra en la figura 1 , del Ejemplo 1 y del Ejemplo 3. Se definió el índice de refracción del sílice como la posición (la ordenada o valor X) del pico máxi mo i ! ¡ I I trazado en la curva de'% de Transmisión vs. Rl. El valor del eje-Y i (la abscisa) del pico máximo es el % de Transmisión del sílice. i Se midió el valor^ de Abrasión Brass Einlehner (BE) a través del uso de un Abrasor AT-1000 Einlehner. En esta prueba, se pesó una malla de cable de latón Fourdrinier y se expuso a la acción de una suspensión acuosa de sílice al 10% durante un número de i revoluciones fijas, y posteriormente se determinó la cantidad de abrasión en la forma de miligramos de latón perdidos de la malla i de alambre Fourdrinieri por 100,000 revoluciones. Los suministros Í desechables para esta prueba (mallas de latón, placas de desgaste I y tubería de PVC) están disponibles en Duncan Associates,
Rutland, Vermont y se venden como un "Equipo de Prueba Einlehner". Específicamente, se prepararon las mallas de latón (Phosphos Bronze P.M.) lavando en agua con jabón caliente, (0.5% Alconox) en un baño ultrasónico durante 5 minutos, posteriormente se enjuagaron en agua del grifo y se enjuagaron nuevamente en un recipiente que contienjs 150 mi de agua ajustada en un baño ultrasónico. La malla sé enjuagó nuevamente en agua del grifo, y ¡ se secó en un horno a una temperatura de 105°C durante 20 i minutos, se enfrío en un disecador y se pesó. Las mallas fueron i manejadas con pinzas para evitar que los aceites de la piel contaminen las mallas. Se ensambló el cilindro de prueba I Einlehner con una plac¡a de agua y se pesó la malla (línea roja hacia abajo - no lado 'con abrasión) y se sujetó en su lugar. La placa de desgaste fue tilizada durante 25 pruebas o hasta que ya ¡ I I
no funcionaba bien; la malla pesada se utilizó únicamente una vez más. ¡ Se vertió en el cilindro de prueba Einiehner una pasta de ! sílice al 10%, preparada mezclando 100 g de sílice con 900 g de agua desionizada. Se colocó la tubería de PVC de Einiehner en la flecha de agitación. 'l_a tubería de PVC tiene 5 posiciones numeradas. Para cada prueba, se incrementó la posición de tubería de PVC hasta que se utilizó 5 veces, posteriormente se I desechó. El instrumento de abrasión Einiehner se ensambló nuevamente y el instrumento se ajustó para correr durante 87,000 revoluciones. Cada prueba tomó aproximadamente 49 minutos. Una vez que se completó el ciclo, se eliminó la malla enjuagada en agua del grifo, se colocó un recipiente que contiene agua y ajustó en un baño ultrasónico durante 2 minutos, se enjuagó con agua desionizada y un horno ajustado a una temperatura de 105°C i durante 20 minutos. Laj malla seca se enfrío en un disecador y se pesó nuevamente. Se corrieron dos pruebas por cada muestra y los resultados se prorrijediaron y expresaron en mg perdidos por 100,000 revoluciones. ¡El resultado, medido en unidades de mg pérdidas por 100,000 revoluciones, para una pasta al 10%, puede ser caracterizado comO| el valor de abrasión brass Einiehner (BE) al 10%. í Se determinó el Tamaño de Partícula Promedio utilizando un I Leeds and Northrup Miicrotrac II. Se proyectó un rayo láser a través de una celda transparente que contiene una corriente de partículas de movimiento suspendidas en un líquido. Los rayos de luz que golpearon las' partícu las se dispersaron a través de los ángulos que son i nversamente proporcionales a sus tamaños. La formación de fotodetectores mide la cantidad de luz en d iversos ángulos determinados previamente. Posteriormente se procesaron las señales eléctricas proporcionales a los valores de flujo de l uz medidas, a través de un sistema de microcom putadora pa ra formar un histograma de multicanal de la distri bución de tamaño de la I partícula. Para medir los valores de bri llo, se prensa ron materiales en polvo en un pel let con su perficie lisa y se evaluaron utilizando un i Technidyne Brightmeter S-5/BC . Este instrumento tiene un sistema ! óptico de rayo doble en donde la muestra se i l u mina en un ángu lo de 45° , y la luz reflejada es vista a 0o . Esto es conforme a los métodos de prueba TAPPI T452 y T646 , y el Estándar ASTM D985. Los materia les pulverizados fueron prensados hasta obtener aproximadamente un Dellet de 1 cm de espesor con suficiente presión para producir una superficie de pellet que sea l isa y plana y sin partículas sueltas ^o brillo . Se midió la absorción de aceite utilizando aceite de linaza a través de u n método ;de robout. En esta prueba , se mezcló el aceite con un sílice y se frotó con u na espátula en una superficie lisa hasta que se formó una pasta en forma de una masilla consistente. Al medi r la cantidad de aceite req uerida para tener u na mezcla de pasta , la cual se enriza cuando se rocía , se puede calcular el absorción dé aceite del sílice - el valor que representa el volumen del aceite requerido por unidad de peso de sílice para I saturar completamente la capacidad de absorción de sílice. El cálculo del valor de absorción de aceite se realizó como se indica a continuación: Absorción de aceite = mi de aceite absorbido X 100 (II) peso de sílice, gramos = mi de aceite/100 gramos de sílice Los resultados de estas medidas y pruebas se determinan en i la Tabla II que se encuentra a continuación. Tabla II
Tal como se puede apreciar en la Tabla II, los sílices preparados en los Ejemplos del 1 al 3 cumplen con todos los criterios para producir una pasta de dientes transparente (v/'z., teniendo cada uno un bajo índice de refracción y un alto grado de transmisión de luz), en tanto que también son lo suficientemente duros o abrasivos para producir una pasta de dientes con un aceptable o buen desempeño de limpieza. En contraste, los Ejemplos comparativos 1 y 2 son altamente abrasivos, tal como se indica a través de sus|altos valores de abrasión Einlehner, tienen un bajo índice de refracción, pero también tienen un indeseable bajo grado de transmisión de luz. Para demostrar su eficacia en productos al consumidor, los abrasivos de sílice de !los Ejemplos del 1 al 3 fueron incorporados i en la forma de polvos en cuatro diferentes composiciones de pasta de dientes (números 1 al 4), las cuales se establecen en la Tabla III que se encuentra más adelante. Posteriormente se comparó el desempeñó de esta composición con el desempeño de las siguientes composiciones de pasta de dientes: composiciones 5 y 6, las cuales contienen abrasivos de sílice preparados de acuerdo con los ejemplos compjarativos 1 y 2; la composición de pasta de dientes 7, la cual contiene un abrasivo de sílice de la técnica anterior (Zeodent® 115 de J.M. Huber Corporation, Edison, N.J.); y la composición de pastja de dientes 8, la cual no contiene abrasivo de sílice. Estas muestras de pastas de dientes se prepararon tal como se indica a continuación. Se formó una primera mezcla combinando los siguientes componentes: glicerina y/o sorbitol, polietilénglicol (CARBOWAX 1450, de Union Carbide Corporation, Danbury, CT), carboximetilcelulosa (CMC-9M31 XF, de Aqualon división of Hercules Corporation, Wilmington, DE), y i posteriormente se agitó la primera mezcla hasta que se disolvieron los componentes. Se formó una segunda mezcla combinando los siguientes componentes: agua desionizada, sacarina de sodio, fluoruro de sodio, y posteriormente se agitaron hasta que se disolvieron los componentes. La primera y segunda mezcla se combinaron posteriormente en tanto que se mantuvo la agitación para formar una premezcla. La premezcla de colocó en un mezclador Ross (modelo j 130LDM, Charles Ross & Co., Haupeauge, NY), se agregaron a la premezcla engrosador ele sílice y abrasivo de sílice y la premezcla se mezcló sin vacío. ¡Posteriormente se extrajeron 30 pulgadas (76.2 cm) de vacío y sé mezcló cada muestra durante 15 minutos y posteriormente se agrlegó sulfato laurilo de sodio y sabor. La mezcla resultante fue; agitada 5 minutos a una velocidad de mezclado reducida. Se prepararon las ocho diferentes pastas de dientes de acuerdo cori las siguientes formulaciones, en donde las cantidades son en unidades de gramo:
Tabla
Una vez que se prepararon las composiciones de pasta de dientes de la 1 a a 8 como se i ndicó anteriormente, se determinaron tal como se ind ica a continuación , las propiedades que se relacionan con la claridad de pasta de dientes de gel , tal como el índice de refracción, claridad y nebulosidad .
Se midió el índice de refracción de pasta de dientes tomando una gota de pasta de dientes y colocándola en un Refractómetro Abbe 60 Modelo 10450, y se leyó directamente el índice de refracción. La claridad es una medida subjetiva, en donde se exprime una cuenta de pasta de dientes sobre una hoja de papel blanco que contiene texto escrjito. Se proporciona una calificación de 10 si el texto puede ser leído perfectamente, una calificación de 1 cuando el texto no pue verse y calificaciones intermedias del 2 al 9 para una claridad de texto progresivamente mejorada. Se considera una calificación de 8 o más con una pasta de dientes de gel con buena claridad! lo que indica que el abrasivo de sílice es transparente. Normalmente, un índice de claridad de pasta de dientes de 10 tendrá lin valor de nebulosidad (se describirá más adelante) menor a 40 ;j un índice de claridad de 9, un valor de nebulosidad de aproximadamente 50 a 60; y un índice de claridad de 8, un valor de nebulosidad de aproximadamente 60 a 70. El "valor de nebulosidad" de la pasta de dientes de gel claro I se mide mediante transmisión del uso utilizando un Colorímetro Gardner XL-835. El instrumento se calibra primero de acuerdo con las direcciones del fabricante. Posteriormente, se colocan en una ¡ superficie plana dos; platinas de microscopio que tienen dimensiones de 38 x 7j5mm, y un espesor de 0.96 a 1.06 mm. Se cubre una platina con un espaciador de plexividrio (38 x 75 mm, espesor 3 mm con un lárea abierta de 24 x 47mm). La pasta de dientes en gel se exprime en el área abierta del espaciador de plexividrio. La segunda) platina se coloca sobre la placa de dientes y se aplica presión, en forma manual, para eliminar el exceso de pasta, de dientes y aire. La muestra se coloca en el radio de transmisión de luz del medidor calibrado previamente y se registra el valor de nebulosidad procedente de los tres diferentes lugares de las muestras y se promedia. Los valores más bajos describen pastas de dientes transparentes más claras. Los resultados del índice de refracción, claridad y medidas de valor de nebulosidad se establecen en la Tabla IV, que se encuentra a continuación. Tabla IV
Con las composi iones de pasta de dientes 7 y 8 fueron composiciones de control. La composición de pasta de dientes 7 contuvo un sílice abrasivo de la técnica anterior (Zeoden® 115), en tanto que la composición de pasta de dientes 8 contuvo un sílice-engrosador pero no un ¡sílice abrasivo. Tal como se puede apreciar en la Tabla IV, la composición de pasta de dientes 7 tuvo un excelente desempeño ce abrasión, pero deficientes propiedades de transparencia, lo cual no la hace adecuada para utilizarse en la formulación de pasta de dientes de agua transparente. Estas propiedades de transparencia deficientes se deben a su alto índice de refracción (1.4510). En contraste, la composición de pasta de i dientes 8 tuvo un bueri desempeño de transparencia, pero carece de sílice abrasivo lo que originó que tenga un desempeño de limpieza totalmente inadecuado. i Las composiciones de la pasta de dientes de la 1 a la 4, contuvieron sílices preparados en los ejemplos 1 al 3, los cuales fueron preparados de acuerdo con la presente invención, y (tal como se describió anteriormente) tuvieron un adecuado o buen desempeño de abrasión y cumplieron con todos los criterios para producir una pasta de jdientes transparente {viz., cada una tuvo un bajo índice de refracción y un alto grado de transmisión de luz). Como resultado las composiciones de pasta de dientes de la 1 a la
4, tuvieron excelentes características de transparencia y un aceptable o buen desempeño de limpieza. Las composiciones de pasta de dientes 5 y 6 contuvieron sílices preparados en los ejemplos comparativos 1 y 2. Estos sílices (tal como se describió anteriormente) son altamente abrasivos, tal como se indica mediante sus altos valores de abrasión Einlehner, pero también tiene un bajo grado transmisión de luz. Como resultado, las composiciones de pasta de dientes 5 y 6, tuvieron un aceptable desempeño de abrasión pero una deficiente transparencia. Los expertos en la técnica podrán apreciar que se pueden i realizar cambios a las modalidades descritas anteriormente, sin apartarse del amplio cbncepto inventivo de la presente invención. Por consiguiente, queda entendido que la presente invención no se limita a las modalidad†s particulares descritas, sino que pretende cubrir las modificaciones que están dentro del espíritu y alcance de la presente invención, tal como se definen a través de las reivindicaciones adjuntas.